无机及分析化学课后习题答案.doc

此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 第第 1 章章 思考题与习题参考答案思考题与习题参考答案 一 选择题一 选择题 1 等压下加热 5 的下列水溶液 最先沸腾的是 A 蔗糖 C12H22O11 溶液 B 葡萄糖 C6H12O6 溶液 C 丙三醇 C 3H8O3 溶液 D 尿素 NH2 2 CO 溶液 解 选 D 在等压下 最先沸腾就是指溶液的蒸气压最低 根据难挥发非电解 质稀溶液的依数性变化规律 溶液质量摩尔浓度增大 溶液的蒸气压下降 这里 相同质量分数下 溶质的摩尔质量越小 质量摩尔浓度越大 选项 D 中非电解质尿素的摩尔质量最小 尿素溶液的质量摩尔浓度最大 蒸气 压最低 在等压下最先沸腾 2 0 1mol kg 1下列水溶液中凝固点最低的是 A NaCl 溶液 B C12H22O11溶液 C HAc 溶液 D H2SO4溶液 解 选 D 电解质溶液的依数性虽然不能用拉乌尔定律进行统一的定量计算 但仍然可以参照难挥发非电解质稀溶液的依数性进行定性描述 即溶质的 粒子数目增大 会引起溶液的蒸气压降低 沸点升高 凝固点下降和溶液 的渗透压增大 此题中 在相同质量摩尔浓度下 溶液中的粒子数目估算 出来是 H2SO4溶液最多 所以其凝固点最低 3 胶体溶液中 决定溶胶电性的物质是 A 胶团 B 电位离子 C 反离子 D 胶粒 解 选 D 根据胶团结构 胶核和吸附层的整体称为胶粒 胶粒中反离子数比 电位离子数少 故胶粒所带电荷与电位离子符号相同 即胶粒带电 溶胶电 性由胶粒决定 4 溶胶具有聚结不稳定性 但经纯化后的 Fe OH 3溶胶可以存放数年而不聚沉 其原因是 A 胶体的布朗运动 B 胶体的丁铎尔效应 C 胶团有溶剂化膜 D 胶粒带电和胶团有溶剂化膜 解 选 D 溶胶具有动力学稳定性和聚结稳定性 而聚结稳定性是溶胶稳定的 根本原因 它包含两个方面 胶粒带有相同电性的电荷 当靠近时会产生 静电排斥 阻止胶粒聚结合并 而电位离子和反离子形成的溶剂化膜 也 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 会阻隔胶粒的聚结合并 由于纯化的 Fe OH 3溶胶具有这种聚结稳定性 从而可以存放数年而不聚沉 5 有浓度同为 0 01 mol L 1的电解质 NaNO3 Na2SO4 Na3PO4 MgCl2 它们对 Fe OH 3溶胶的聚沉能力大小顺序为 A B C D 解 选 D 根据哈迪 叔尔采规则 起聚沉作用的主要是与胶粒带相反电荷的离 子 相反电荷离子的价态愈高 聚沉能力愈大 Fe OH 3溶胶中胶粒带正电 荷 起聚沉作用的应是电解质中的阴离子 且价态愈高 聚沉能力愈大 所以聚沉能力由大到小的顺序为 其中由于 中氯离子数目大于 中硝酸根数目 参与聚沉溶胶的粒子数目多 所以 聚沉能力比 强 二 填空题二 填空题 1 1 mol H 1 mol H2SO4 1 mol H2SO4所表示的基本单元分别是 H 2 1 H2SO4 H2SO4 2 1 2 丁铎尔效应能够证明溶胶具有 光学 性质 其动力学性质可以由 布朗运 动 实验证明 电泳和电渗实验证明溶胶具有 电学 性质 3 将等体积的 0 003mol L 1 AgNO3溶液和 0 008mol L 1KCl 溶液混合所得的 AgCl 溶胶的胶团结构式为 AgCl m n Cl n x K x x K 该 溶胶在电场中向 正 极移动 三 简答题三 简答题 1 什么叫分散系 分散系是如何分类的 答 分散系 一种或几种物质分散到另一种物质中形成的混合物叫分散系 被 分散的物质叫分散质 分散其他物质的物质叫分散剂 1 按分散质或分 散剂的状态分 九种 包括气 气分散系 液 气分散系 固 气分散系和气 液分散系 液 液分散系 固 液分散系及气 固分散系 液 固分散系 固 固 分散系 2 按分散质粒子的大小分 三种 分子离子分散系 d 1 nm 胶体分散系 1 nm d 100 nm 粗分散系 d 100 nm 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 2 对稀溶液依数性进行计算的公式是否适用于电解质稀溶液和易挥发溶质的稀 溶液 为什么 答 不适用 当溶质是电解质的时候 拉乌尔定律发生偏离 主要原因电解 质溶液由于溶质发生解离 使溶液中溶质粒子数增加 计算时应考虑其解离 的因素 否则会使计算得到的 p Tb Tf 值比实验测得值小 另一 方面 电解质溶液由于离子间的静电引力比非电解质之间的作用力大得多 因此用离子浓度来计算强电解质溶液的 p Tb Tf 时 其计算结果 与实际值偏离较大 应该用活度代替浓度进行计算 对易挥发溶质的稀溶液 由于其溶质不断挥发 溶液浓度不断变化 所以也无法进行依数性计算 3 难挥发溶质的溶液 在不断的沸腾过程中 它的沸点是否恒定 其蒸气在冷 却过程中的凝聚温度是否恒定 为什么 答 由于溶剂的挥发 溶液浓度逐渐增大 其沸点是逐渐升高的 至溶液达到 饱和后 沸点恒定 在蒸气冷却过程中 由于溶剂是纯净的 其凝聚温度是 恒定的 等于溶剂的沸点 4 若渗透现象停止了 是否意味着半透膜两端溶液的浓度也相等了 答 据范特霍夫的渗透压定律 若渗透现象停止了 说明渗透压相等 但其浓 度不一定相等 5 溶胶稳定的因素有哪些 促使溶胶聚沉的办法有哪些 用电解质聚沉溶胶时 有何规律 答 溶胶稳定的因素有两个 一是溶胶具有动力学稳定性 另一个是聚结稳定 性 溶胶的动力学稳定性系指在重力的作用下 分散质粒子不会从分散剂 中沉淀出来 从而保持系统的相对稳定的性质 溶胶的聚结稳定性是指溶 胶在放置过程中不发生分散质粒子的相互聚结 从而保持系统一定的分散 度的性质 促使溶胶聚沉的办法有加入电解质 将两种带相反电荷的胶体 按一定的比例混合及加热等 电解质对溶胶的聚沉作用取决于与胶粒所带 电荷符号相反的离子 而且与其所带电荷的多少有关 一般来说 离子电 荷越高 对溶胶的聚沉能力就越强 这个规律称为哈迪 叔尔采规则 6 什么叫表面活性剂 其分子结构有何特点 答 溶于水后能显著降低水的表面自由能的物质称为表面活性物质或表面活性 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 剂 表面活性剂的特性取决于其分子结构 它的分子都是由极性基团和非 极性基团两部分组成 极性基团如 OH COOH NH SO3 H 等对水的亲和力很强 称为亲水基 非极性基因如脂肪烃基 R 芳香基 Ar 等对油的亲和力较强 称为亲油 基或疏水基 在表面活性剂溶于水后 分子中的亲水基进入水相 疏水基 则进入油相 这样表面活性剂分子就浓集在两相界面上 形成了定向排列 的分子膜 使相界面上的分子受力不均匀情况得到改善 从而降低了水的 表面自由能 7 乳浊液的类型与所选用的乳化剂的类型有何关系 举例说明 答 乳化剂不仅能提高乳浊液的稳定性 还能决定乳浊液的类型 一般来说 亲水性乳化剂有利于形成 O W 型乳浊液 亲油性乳化剂有利于形成 W O 型乳浊液 8 解释如下现象 1 为何江河入海处常会形成三角洲 答 三角洲的形成过程体现了胶体的性质 当河水和海水混合时 由于它们 所含的胶体微粒所带电荷的性质不同 由于静电作用 异性电荷相互吸引 导致胶体的颗粒变大 最终沉淀了出来 日积月累的堆积 就形成了三角 洲 2 加明矾为什么能够净水 答 由于天然水中含有带负电荷的悬浮物 黏土等 使天然水比较浑浊 而 明矾的水解产物 Al OH 3胶粒却带正电荷 当将明矾加入天然水中时 两 种电性相反的胶体相互吸引而聚沉 从而达到净水的效果 3 不慎发生重金属离子中毒 为什么服用大量牛奶可以减轻病状 答 由于可溶性重金属离子 强电解质 可使胶体聚沉 人体组织中的 蛋白质作为一种胶体 遇到可溶性重金属盐会凝结而变性 误服重金属盐 会使人中毒 如果立即服用大量鲜牛奶这类胶体溶液 可促使重金属与牛 奶中的蛋白质发生聚沉作用 从而减轻重金属离子对机体的危害 4 肉食品加工厂排出的含血浆蛋白的污水 为什么加入高分子絮凝剂可起净 化作用 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 答 因为含有血浆蛋白的污水具有胶体溶液的性质 加入高分子絮凝剂会对胶 体溶液起到敏化作用 促进胶体的凝聚 从而净化了污水 四 计算题四 计算题 1 10 00 mL 饱和 NaCl 溶液质量为 12 003 g 将其蒸干后得到 NaCl 3 173 g 求 1 NaCl 的质量分数 2 NaCl 的质量摩尔浓度 3 NaCl 的物质 的量浓度 4 各组分的摩尔分数 解 1 2644 0 g003 12 g173 3 NaCl NaCl 总 m m w 2 1 kgmol149 6 kg1000 173 3 003 12 mol 443 58 173 3 NaCl NaCl NaCl NaCl NaCl NaCl mm Mm mm n b 总总 3 1 Lmol429 5 1000 00 10 443 58 173 3 NaCl NaCl NaCl NaCl V Mm V n c 4 OH NaCl NaCl NaCl NaCl OH NaCl NaCl NaCl 2OH2 2 MmMm Mm nn n x 09972 0 015 18 830 8 443 58 173 3 443 58 173 3 9003 0 4901 0 05429 0 4901 0 015 18 830 8 443 58 173 3 015 18 830 8 OH NaCl OH OH 2 2 2 nn n x 2 今有两种溶液 其一为 1 50g 尿素 NH2 2CO 溶于 200g 水中 另一为 42 8g 未知物溶于 1000g 水中 这两种溶液在同一温度开始沸腾 计算这种未知物的 摩尔质量 解 由于都是水溶液 所以溶剂的沸点升高常数 Kb相同 又知 由稀溶液的依数性公式 可得两种溶液的质量 未知尿素 tt Bbb bKt 摩尔浓度相等 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 B CO NH 22 bb 设未知物的摩尔质量为 代入上式得 B M kg 1000 1000 B g 8 42 kg 1000 200 molg06 60 g50 1 1 M 解之得 342 7 g mol 1 B M 3 将 1 00 g 硫溶于 20 0 g 萘中 使萘的凝固点降低 1 30 萘的 Kf为 6 8 kg mol 1 求硫的摩尔质量和分子式 解 设未知物的摩尔质量为 根据溶液的凝固点降低公式 B M 将数据代入得 Bff bKt kg 1000 0 20 B g00 1 molkgC8 6C30 1 1 M 解之得 261 5 g mol 1 B M 由于单个硫元素的摩尔质量为 M S 32 065g mol 1 则 M B M S 261 5 32 065 8 155 即约 8 个 S 原子形成一个硫分子 所以该单质硫的分子 式为 S8 4 从某种植物中分离出一种未知结构的有特殊功能的生物碱 为了测定其相对 分子质量 将 19g 该物质溶于 100g 水中 测得溶液的沸点升高了 0 060K 凝固点降低了 0 220K 计算该生物碱的相对分子质量 解 利用沸点升高和凝固点降低都能够测量未知物的摩尔质量 但一般选取 相对较大的数据来计算较准确 这里我们选取凝固点降低来计算 设未知物的 摩尔质量为 由公式 知 B M Bff bKt kg 100 1000 B g19 molkgK86 1 K220 0 1 M 解之得 M B 1606 4g mol 1 5 101 mg 胰岛素溶于 10 0mL 水 该溶液在 25 0 时的渗透压是 4 34kPa 计算胰岛素的摩尔质量和该溶液的蒸气压下降 p 已知 25 0 水的饱和蒸气 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 压为 3 17kPa 解 1 设胰岛素的摩尔质量为 则由渗透压公式知 B M cRT VM mRT RT V n B 因而 g 7 5768 m 10 0 10Pa 100034 4 K15 298molKmPa314 8 g 10 101 B 36 1133 V mRT M mol 1 2 由拉乌尔定律知 A B BA B B n n p nn n pxpp Pa09999 0 mol 015 18 0 10 mol 7g5768 10101 1017 3 13 3 6 人体血浆的凝固点为 272 59K 计算在正常体温 36 5 下血浆的渗透压 解 由于人体血浆为水溶液 因而其溶质的质量摩尔浓度可由其凝固点降 低值求得 凝固点降低值 K56 0 K59 272K15 273 f t 由公式 知 血浆的质量摩尔浓度为 Bff bKt 1 1 f f B kgmol301 0 molkgK86 1 K56 0 K t b 人体血浆的渗透压为 1 B Lmol301 0 cb 774 9kPa 36 5 K 276 15molKL8 314kPaLmol301 0 111 RTc B 7 硫化砷溶胶是由下列反应而制得的 2H3AsO3 3H2S As2S3 6H2O 试写出 硫化砷胶体的胶团结构式 电位离子为 HS 并比较 NaCl MgCl2 AlCl3三种电解质对该溶胶的聚沉能力 并说明原因 解 硫化砷胶体的胶团结构式为 HH HS SAs 32 xxnn x m 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 由于硫化砷溶胶带负电荷 所以根据哈迪 叔尔采规则 电解质阳离子对其起聚 沉作用 且电荷越高 聚沉能力越强 所以 NaCl MgCl2 AlCl3三种电解质中 NaCl 的聚沉能力最小 AlCl3的聚沉能力最大 MgCl2的聚沉能力居中 8 反渗透法是淡化海水制备饮用水的一种方法 若 25 时用密度为 1021 kg m 3的海水提取淡水 应在海水一侧加多大的压力 假设海水中盐的总浓度以 NaCl 的质量分数计为 3 其中的 NaCl 完全离子化 解 依题意 每升海水的质量为 1021g 其中 NaCl 的物质的量 mol524 0 mol58 443g 3 1021g NaCl NaCl NaCl NaCl NaCl 1 M wV M m n 海水海水 每升海水 NaCl 的物质的量浓度 1 NaCl NaCl 0 524 mol L n c V 总 因为题意假定 NaCl 完全离子化 所以溶液中粒子数应扩大一倍 根据渗 透压定律 kPa 8 5972K15 298molKL8 314kPaLmol524 0 2 NaCl 2 111 RTccRT 第二章思考题与习题参考答案第二章思考题与习题参考答案 一 选择题一 选择题 1 一化学反应系统在等温定容条件下发生一变化 可通过两条不同的途径完成 1 放热 10 kJ 做电功 50 kJ 2 放热 Q 不做功 则 A Q 60kJ B Q 10 kJ C Q 40kJ D 反应的 QV 10kJ 解 选 A 2 在298 K 下列反应中 与 最接近的是 mrH mrG A CCl4 g 2H2O g CO2 g 4HCl g B CaO s CO2 g CaCO3 s C Cu2 aq Zn s Cu s Zn2 aq 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 D Na s H2O l Na aq H2 g OH aq 解 选 C rmrmrmrmrmrm G H S S 0 G HT 当时 反应 C 中反应物和生成物中无气体物质 物态也无变化 rm S值较小 3 已知反应 2H2 g O2 g 2H2O g 的 rHm 483 63 kJ mol 1 下列叙述 正确的是 A fHm H2O g 483 63 kJ mol 1 B rHm 483 63 kJ mol 1 表示 1 mol 时系统的焓变 C rHm 483 63 kJ mol 1 表示生成 1 mol H2O g 时系统的焓变 D rHm 483 63 kJ mol 1 表示该反应为吸热反应 解 选 B A 错 根据 fHm 定义 H2O g 的系数应为 1 C 错 该方程为表示 生成 2 mol H2O g 时系统的焓变 D 错 rHm 0 时表示该系统能量的 增加 该反应为吸热反应 rHm 0 时表示该系统能量的减少 该反应为 放热反应 4 下列反应可以表示的是 1 fm2 CO g 394 38 kJ molG A C 石墨 s O2 g CO2 g B C 金刚石 s O2 g CO2 g C C 石墨 s O2 l CO2 l D C 石墨 s O2 g CO2 l 解 选 A B 错 C 金刚石 s 非参考状态单质 不符合标准状态下摩尔完 全生成反应定义 C 错 O2 l 非参考状态单质 不符合标准状态下摩尔完 全生成反应定义 CO2 l 不符 rGm CO2 g 的定义所指定的产物 D 错 CO2 l 不符 rGm CO2 g 的定义所指定的产物 5 反应 MgO s CO2 g 在高温下正向反应自发进行 其逆反应 s MgCO3 在 298K 时自发 近似判断逆反应的与是 m Hr m Sr A 0 0 B 0 0 mrH mrS mrH mrS C 0 0 D 0 0 mrH mrS mrH mrS 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 解 选 A 该反应有气体物质产生 故 0 且高温自发 低温非自发 m S r 根据 判断结果应选 A rmrmrm G H S T 二 填空题二 填空题 1 解 用下列热力学函数判断反应自发性的条件是 1 mrmrmr 0 SHH 的化学反应系统且体积功 非体积功为等温 定压且系统只做 2 mrmrmr 0 SHS 的化学反应系统且体积功 非体积功为等温 定压且系统只做 3 rm 0G 等温 定压且系统只作体积功 非体积功为 的化学反应系统 4 rm 0G 标准状态下 等温 定压且系统只作体积功 非体积功为 的化学反应系统 2 系统状态函数的特点是 状态函数仅决定于 系统的状态 状态函数的变 化只与 系统的变化的过程 有关 而与变化的 途径 无关 3 反应进度 的单位是 mol 反应计量式中反应物 B 的化学计量数 vB的值 规定为 负值 4 正 逆反应的 rHm 其 绝对值 相等 符号 相反 反应的 rHm与 反应式的 写法 有关 5 所谓标准状态是在指温度 T 和标准压力下该物质的状态 其中标准压力 P 100 kPa 标准状态虽然没有指定温度 但是为了便于比较 IUPAC 推荐 选择 298 K 作为参考温度 6 根据吉布斯 亥姆霍兹方程 rG m T rH m T T rS m T 若 忽略温度对 rH和 rS的影响 则可得到该式的近似式 m m rmrmrm G H S T 三 简答题三 简答题 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 1 区别下列符号的意义 H 系统的状态函数 焓 定义为 H U pV 无具体物理意义 H 系统焓的改变值 物理意义为在定压 只做体积功的情况下 系统与环 境交换的热 标准条件下 当产物与反应物温度相同时 化学反应过程中系统只做 mrH 体积功 且反应在定压条件下按照所给定的方程式完全反应 此时的反应热 在温度 T 时 由参考状态的单质完全生成 1mol 物质 B 时的标准摩尔焓 mfH 变 S 系统的状态函数 熵 代表系统的混乱度 标准状态下 物质 B 的摩尔熵 m S 反应的标准摩尔熵 标准状态下 化学反应按照给定方程式完全反应系 mrS 统的熵变 G 系统的状态函数 吉布斯自由能 定义为 G H TS 无具体物理意义 化学反应的吉布斯自由能变 即该反应能对外所的最大非体积功 mrG 标准状态下 化学反应的吉布斯自由能变 mrG 标准摩尔生成反应的吉布斯自由能变 mfG 2 若将合成氨反应的化学计量方程式分别写成 N2 g 3H2 g 2NH3 g 和 N2 g 2 1 H2 g NH3 g 二者的 rHm 和 rGm 是否相同 两者间有何关系 2 3 答 不相同 这些符号都与热力学方程式的写法有关 rm 1rm 2 2 HH rm 1rm 2 2 GG 四 计算题四 计算题 1 由附录查出 298 K 时有关的 数值 计算下列反应的 已知 fm H rm H 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 1 fm24 N H 1 50 63 kJ molH 1 24222 N H l O g N g 2H O l 2 2222 1 H O l O g H O g 2 3 2222 H O g H O l 不查表 根据上述 3 个反应的 计算下列反应的 rm H rm H 242222 N H l 2H O l N g 4H O l 解 1 3 2 得 4 4 2 2 即得所求式 查表计算得 1 mr molkJ33 622 1 H 1 mr molkJ74 149 2 H 1 mr molkJ50 51 3 H 1 mr molkJ8 8181 4 H 2 甘氨酸二肽氧化反应为 248232222 3O g C H N O s H NCONH s 3CO g 2H O l 1 1 fm4823fm22 C H N O s 745 25 kJ mol H NCONH s 333 17 kJ molHH 计算 1 298 K 时 甘氨酸二肽氧化反应的标准摩尔焓 2 298 K 及标准状态下 1g 固体甘氨酸二肽氧化时放热多少 解 1 已知 C4H8N2O3 s 745 25kJ mol 1 mfH H2NCONH2 s 333 17kJ mol 1 mfH CO2 g 393 51kJ mol 1 mfH H2O l 285 85kJ mol 1 mfH 所以 3O2 g C4H8N2O3 s H2NCONH2 s 3 CO2 g 2 H2O l H2NCONH2 s 3 CO2 g 2 H2O l mfH mfH mfH mfH C4H8N2O3 s mfH 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 1340 15 kJ mol 1 2 因为 M C4H8N2O3 132g mol 1 所以 1g C4H8N2O3氧化时放热 1340 15 13 kJ 10 15 kJ 3 关于生命起源的各种理论中 总要涉及动植物体内的一些复杂的化合物 能否自发地由简单化合物转化得来 例如 298 K 及标准状态下 计算下列 反应的 判断尿素能否由二氧化碳和氨自发反应得来 反应 rm G 已知 23222 CO g 2NH g NH CO s H O l 1 fm22 NH CO s 197 15 kJ molG 解 23222 rmfm22fm2fm2fm3 1111 1 CO g 2NH g NH CO s H O l NH CO s H O l CO g 2 NH g 197 15kJ mol 237 14kJ mol 394 38kJ mol 2 16 12kJ mol 434 29kJ mol GGGGG 1 rm2 426 62kJ mol 0 COG 反应自发进行 说明氨和能合成尿素 4 定压下苯和氧反应 在 25 和标准 66222 15 C H l O g 6CO g 3H O l 2 状态下 0 25 mo 液态苯与氧反应放热 816 91 kJ 求 1 mol 液态苯和氧反应 时焓变和热力学能变 解 1 mr molkJ64 3267 0 25mol 1mol kJ96 816 H 1 3 1 mr mr JkJ10K298K8 341Jmol 2 15 2 12 kJ64 3267 nRTHU 3263 92kJ 5 已知下列反应的标准摩尔焓 1 C 石墨 s O2 g CO2 g 1 rm 1 393 51 kJ molH 2 222 1 H g O g H O l 2 1 rm 2 285 85 kJ molH 3 33222 7 CH COOCH l O g 3CO g 3H O l 2 1 rm 3 1788 2 kJ molH 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 计算乙酸甲酯 CH3COOCH3 l 的标准摩尔生成焓 解 乙酸甲酯的标准摩尔生成反应为 3C 石墨 s O2 g 3H2 g CH3COOCH3 l 根据盖斯定律 题中所给的反应式 1 3 2 3 3 即为 CH3COOCH3的生 成反应 所以 3 2 1 33 33 l COOCHCH mrmrmrmf HHHH 3 393 51kJ mol 1 3 285 85kJ mol 1 1788 2kJ mol 1 249 88kJ mol 1 6 葡萄糖在酵母菌等的作用下 经过下列发酵反应生成乙醇 C6H12O6 s 葡萄糖 6 磷酸 果糖 6 磷酸 甘油醛 3 磷酸 2CH3CH2OH l 2CO2 g 查附录 计算标准状态和 298 K 时全发酵过程的标准摩尔焓 rm H 各物质的溶解热可忽略 已知葡萄糖的 1 fm6126 C H O s 1274 4kJ molH 解 因为葡萄糖的全发酵过程的方程式可写为 C6H12O6 s 2CH3CH2OH l 2CO2 g 所以 rmfm32fm2fm6126 2 CH CH OH l 2 CO g C H O s HHHH 2 276 98 kJ mol 1 2 393 51 kJ mol 1 1274 4kJ mol 1 2615 38 kJ mol 1 7 液态乙醇的燃烧反应 25222 C H OH l 3O g 2CO g 3H O l 利用教材附录提供的数据 计算 298 K 和标准状态时 92g 液态乙醇完全燃 烧放出的热量 解 反应 C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O l 是乙醇的完全燃烧反应 kJ mol 1 rmcm25 C H OH l 1366 75HH 则 M C2H5OH 46 g mol 1 则 2mol 1366 75kJ mol 1 2733 5kJmol2 molg46 g92 1 H 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 8 大力神火箭发动机采用液态 N2H4和气体 N2O4作燃料 反应产生的大量热量 和气体推动火箭升高 反应为 242422 2N H l N O g 3N g 4H O g 利用有关数据 计算反应在 298 K 时的标准摩尔焓 若该反应的热能完全 rm H 转变为使 100 kg 重物垂直升高的位能 试求此重物可达到的高度 已知 1 fm24 N H l 50 63 kJ molH 解 根据反应 2N2H4 l N2O4 g 3N2 g 4H2O g 计算其反应的标准摩尔 焓 rm H rmfm2fm2fm24fm24 3 N g 4 H O g 2 N H l N O g HHHHH 0 4 241 84kJ mol 1 2 50 63 kJ mol 1 9 66 kJ mol 1 1078 28 kJ mol 1 设重物可达到的高度为 h 则它的位能为 mgh 100 kg 9 8 m s 2 h 980 Nh 根据能量守恒定律980Nh 1078 3 103J h 1100m 9 植物体在光合作用中合成葡萄糖的反应可近似表示为 2261262 6CO g 6H O l C H O s 6O g 计算该反应的标准摩尔吉布斯自由能 并判断反应在 298 K 及标准状态下 能否自发进行 已知葡萄糖的 1 6126 mf mol 910 5kJs OH C G 解 6CO2 g 6H2O l C6H12O6 g 6O g l O H6 g CO6 g O6 s OH C 2 mf2 mf2 mf6126 mf mr GGGGG 910 5 kJ mol 1 0 6 394 38kJ mol 1 6 237 14kJ mol 1 2878 62 kJ mol 1 10 查教材附录数据计算 25 时反应 的 指出该 24226 C H g H g C H g rm G 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 反应在 25 和 100KPa 下的反应方向 解 C2H4 g H2 g C2H6 g rmfm26fm2fm24 C H g H g C H g GGGG 32 86kJ mol 1 0 68 15kJ mol 1 101 01kJ mol 1 在 25 和 100kPa 下 乙烯的加氢反应可以正向进行 11 将空气中的单质氮变成各种含氮化合物的反应叫固氮反应 查教材附表根 据数值计算下列三种固氮反应的 从热力学角度判断选择哪个反 fm G rm G 应最好 1 22 N g O g 2NO g 2 222 2N g O g 2N O g 3 223 N g 3H g 2NH g 解 1 N2 g O2 g 2NO g g O g N gNO 2 2 mf2 mf mf m 1r GGGG 2 86 69 kJ mol 1 0 0 173 38 kJ mol 1 2 2N2 g O2 g 2N2O g g O g N 2 gO N 2 2 mf2 mf2 mf m 2r GGGG 2 103 66 kJ mol 1 207 32 kJ mol 1 3 N2 g 3H2 g 2NH3 g rm 3fm3 2 NH g GG 2 16 12 kJ mol 1 32 24 kJ mol 1 因为 0 0只有 0 所以选择 3 rm 1 G rm 2 G rm 3 G 12 查教材附录数据计算说明在标准状态时 下述反应自发进行的温度 1 22 N g O g 2NO g 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 2 43322 NH HCO s NH g CO g H O g 3 3222 2NH g 3O g NO g NO g 3H O g 已知 1 fm43 NH HCO s 849 4 kJmolH 11 m43 NH HCO s 121 J molKS 解 1 N2 g O2 g 2NO g 11 2 mf2 mf mf m 1r mol74 180molkJ 90 372 g O g N gNO 2 HHHH 2 210 77kJ mol 1 191 60 J mol 1 K 1 205 14 J mol 1 K 1 rm S 24 8J mol 1 K 1 K7288 KmolJ 8 24 molkJ74 180 1 1 转 T 2 NH4HCO3 s NH3 g CO2 g H2O g 168 09kJ mol 1474 34 J mol 1K 1 rm H rm S T转 354 4K 3 2NH3 g 3O2 g NO2 g NO g 3H2O g 509 38kJ mol 116 76 J mol 1K 1 rm H rm S 因为0标准状态及任何温度下反应均自发 rm H rm S 13 固体 AgNO3的分解反应为 322 1 AgNO s Ag s NO g O g 2 查教材附表并计算标准状态下 AgNO3 s 分解的温度 若要防止 AgNO3分解 保存时应采取什么措施 解 AgNO3 s 分解的温度即为反应 AgNO3 s Ag s NO2 g O2 g 的转化温 2 1 度 根据公式 mr mr S H T 转 g AgNO g O 2 1 sAg g NO 3 mf2 mf mf2 mf mr HHHHH 33 85kJ mol 1 123 14kJ mol 1 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 156 99 kJ mol 1 rmm2m2mm3 1 O g NO g Ag s AgNO s 2 SSSSS 205 14J mol 1K 1 240 06J mol 1 K 1 42 72 J mol 1 K 1 140 92 2 1 J mol 1 K 1 244 43 J mol 1 K 1 642 273 369 1 11 156 99 kJ mol 642K 244 43 J molK T 转 分解温度 T 369 若要防止 AgNO3分解 应低温避光保存 第三章思考题与习题参考答案第三章思考题与习题参考答案 一 选择题一 选择题 1 对反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g 下列几种速率表达式之间关系正 NO g 确的是 A B dt dc dt c O SO d 22 t c t c d2 SO d d SO d 32 C D t c t c d O d d2 SO d 23 32 d SO d O 2d d cc tt 解 选 D 依据化学反应的瞬时速率的表达通式 对于一般化学反应 速率表 达可写出通式如下 ABYZ ABYZ tv c tv c tv c tv c v d d d d d d d d Z Z Y Y B B A A 2 由实验测定 反应 H2 g Cl2 g 2HCl g 的速率方程为 v kc H2 c1 2 Cl2 在其他条件不变的情况下 将每一反应物浓度加倍 此时反应速率为 A 2v B 4v C 2 8v D 2 5v 解 选 C 依据化学反应的速率方程 kc H2 c1 2 Cl2 H2和 Cl2浓度增大都增 大一倍时 速率应该增大倍 即相当于 2 8 a 22 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 3 测得某反应正反应的活化能 Ea 正 70 kJ mol 1 逆反应的活化能 Ea 逆 20 kJ mol 1 此反应的反应热为 A 50 kJ mol 1 B 50 kJ mol 1 C 90 kJ mol 1 D 45 kJ mol 1 解 选 A 依据过渡态理论 反应热可以这样计算 Q Ea 正 Ea 逆 4 在 298K 时 反应 2H2O2 2H2O O2 未加催化剂前活化能 Ea 71 kJ mol 1 加入 Fe3 作催化剂后 活化能降到 42 kJ mol 1 加入催化剂后反应速率 为原来的 A 29 倍 B 1 103倍 C 1 2 105倍 D 5 102 倍 解 选 C 依据阿仑尼乌斯指数式 k A e 可得RT Ea 5 298314 8 29000 1 2 102 1ee 2 1 RT EE aa k k 5 某反应的速率常数为 2 15 L2 mol 2 min 1 该反应为 A 零级反应 B 一级反应 C 二级反应 D 三级反 应 解 选 D 对于一个基元反应 aA bB cC dD 有反应速率为 则其速率常数 k 的单位的通式可写成 mol L 1 1 a b s 1 反 A B ab vkcc 推可以得到为三级反应 6 已知反应 2NO g Cl2 g 2NOCl g 的速率方程为 v kc2 NO c Cl2 故该反应 A 一定是复杂反应 B 一定是基元反应 C 无法 判断 解 选 C 基元反应符合质量作用定律 但符合质量作用定律的不一定都是基元 反应 反应是基元反应还是复杂反应 要通过实验来确定 7 已知反应 N2 g O2 g 2NO g rHm 0 当升高温度时 K 将 A 减小 B 增大 C 不变 D 无法判断 解 选 B 根据吕 查德里原理 对吸热反应 当升高温度时 平衡就向能降低 温度 即能吸热 的方向移动 即反应正向进行 平衡常数将增大 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 8 已知反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g 平衡常数为 K1 反应 SO2 g O2 g SO3 g 平衡常数为 K2 则 K1 和 K2 的关系为 2 1 A K1 K2 B K1 C K2 D 2 K 1 K 2K1 K2 解 选 C 根据平衡常数的表达式 平衡常数与化学反应的化学计量数是有关的 化学反应的化学计量数的变化影响着平衡常数的指数项 9 反应 2MnO4 5C2O42 16H 2Mn2 10CO2 8H2O rHm 0 且 mrH a b d e 要提高 A 和 B 的转化率 应采取的措施是 A 高温低压 B 高温高压 C 低温低压 D 低 温高压 解 选 B 根据吕 查德里原理 对吸热反应 当升高温度时 平衡就向能降低 温度 即能吸热 的方向移动 当增大压力时 平衡就向能减小压力 即分子 化学计量数之和小 的方向移动 所以为提高反应物A 和 B 的转化率 应采 取的措施是高温高压 二 填空题二 填空题 1 已知反应 2NO g 2H2 g N2 g 2H2O g 的反应历程为 2NO g H2 g N2 g H2O2 g 慢反应 H2O2 g H2 g 2H2O g 快反应 则该反应称为 复杂反应 反应 此两步反应均称为 基元反应 反应 而反应 称为总反应的 定速步骤 总反应的速率方程近似为 v kc H2 c2 NO 此反应为 3 级反应 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 2 已知基元反应 CO g NO2 g CO2 g NO g 该反应的速率方程为 v kc CO c NO2 此速率方程为 质量作用 定律的数学表达式 此反应 对 NO2是 1 级反应 总反应是 2 级反应 3 催化剂加快反应速率主要是因为催化剂参与了反应 改变 反应途径 降低了活化能 4 增加反应物浓度 反应速率加快的主要原因是 活化分子总数 增加 提 高温度 反应速率加快的主要原因是 活化分子百分数 增加 5 增加反应物的量或降低生成物的量 Q K 所以平衡向逆反应方向移动 6 对于气相反应 当 n 0 时 增加压力时 平衡不移动 当 n 0 时 增加压力时 平衡向逆反应方向移动 7 在气相平衡 PCl5 g PCl3 g Cl2 g 系统中 如果保持温度 体 积不变 充入惰性气体 平衡将 不 移动 如果保持温度 压力不变 充入惰性气体 平衡将 向 右 移动 8 化学平衡状态的主要特征是 v正 v逆 温度一定时 改变浓度 压力可 使平衡发生移动 但 K 值 不变 如温度改变使化学平衡发生移动 此 时 K 值 改变 9 某化学反应在 298 K 时的速率常数为 1 1 10 4s 1 在 323 K 时的速率常 数为 5 5 10 2s 1 则该反应的活化能是 303 K 时的速率常数为 三 简答题 三 简答题 1 根据阿仑尼乌斯指数式 k A e 对一切化学反应 升高温度 反应速RT Ea 率均加快吗 反应速率常数的大小与浓度 温度 催化剂等因素有什么关系 解 根据阿仑尼乌斯指数式 k A e 温度与速率常数成正比 而速率常数RT Ea 又与反应速率成正比 所以对一切化学反应 升高温度 反应速率均加快 反应速率常数大小由反应物性质决定 与反应物的浓度无关 与温度成正比 加入催化剂 降低了反应的活化能 增大了反应速率常数 从而使化学反应 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 速率加快 2 反应速率方程和反应级数能否根据化学反应方程式直接得出 次氯酸根和碘 离子在碱性介质中发生下述反应 ClO I IO Cl 其反应历程为 OH 1 ClO H2O HClO OH 快反应 2 I HClO HIO Cl 慢反应 3 HIO OH H2O IO 快反应 试证明 v kc I c ClO c 1 OH 解 反应速率方程式和反应级数不能根据化学反应方程式直接得出 因为质量 作用定律只适用于基元反应 且用于定速步骤 对于复杂反应的速率方程 只能通过实验获得 因为反应 2 为定速步骤 所以 2 I HClO vk cc 由反应 1 可得平衡常数 K 所以 HClO OH ClO cc c ClO HClO OH K c c c 代入速率方程得 整理得 2 ClO I OH K c vk c c 2 ClO I OH c vK k c c 令 k2K k 所以 1 I ClO OH vkccc 3 写出下列反应的平衡常数 K 的表示式 1 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l 2 MgCO3 s MgO s CO2 g 3 NO g O2 g NO2 g 2 1 4 2MnO4 aq 5H2O2 aq 6H aq 2Mn2 aq 5O2 g 8H2O l 解 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 1 2 2 2 42 CO CH O p p K pp pp 2 CO p K p 3 4 2 1 2 2 NO O NO p p K pp pp 25 2 2 26 5 422 O Mn MnO H O H pc cp K ccc ccc 四 计算题 四 计算题 1 A g B g 为二级反应 当 A 的浓度为 0 050mol L 1时 其反应速率为 1 2 mol L 1 min 1 1 写出该反应的速率方程 2 计算速率常数 3 在 温度不变时欲使反应速率加倍 A 的浓度应为多大 解 1 依题意有 A 2 kcv 2 依据 代入数据计算 得到 A 2 kcv 2 05 0 2 1k minmolL480 1 1 k 1 1 smolL 8 3 依据 代入数据计算 得到 c A A 2 kcv 4804 2 2 Ac 0 0707mol L 1 2 在 1073K 时 测得反应 2NO g 2H2 g N2 g 2H2O g 的反应物的初 始浓度和 N2的生成速率如下表 初始浓度 mol L 1 实验 序号c NO c H2 11 2 sLmol N 的初始速率生成 12 00 10 36 00 10 31 92 10 3 21 00 10 36 00 10 30 48 10 3 32 00 10 33 00 10 30 96 10 3 1 写出该反应的速率方程并指出反应级数 2 计算该反应在 1073K 时的速率常数 此文档收集于网络 如有侵权 请 联系网站删除 精品文档 3 当 c NO 4 00 10 3 mol L 1 c H2 4 00 10 3 mol L 1时 计算该反应在 1073K 时的反应速率 解 1 设速率方程为 v kcx NO cy H2 代入实验数据得 1 92 10 3 k 2 00 10 3 x 6 00 10 3 y 0 48 10 3 k 1 00 10 3 x 6 00 10 3 y 0 96 10 3 k 2 00 10 3 x 3 00 10 3 y 得 4 2x x 2 得 2 2y y 1 所以 v kc2 NO c H2 2 k 8 104 L2 mol 2 s 1 3 v 5 12 10 3 mol L 1 3 已知反应 N2O5 g N2O4 g O2 g 在 298K 时的速率常数为 2 1 3 46 105s 1 在 338K 时的速率常数为 4 87 107s 1 求该反应的活化能和反 应在 318K 时的速率常数 解 12 12a 1 2 ln TT TT R E k k 15 1 1 s1046 3 K298 k T 17 2 1 s1087 4 K338 k T 则 Ea 103 56 kJ mol 1 代入公式 15 1 1 s1046 3 K298 k T K318 3 3 k T 13 13a 1 3 ln TT TT R E k k