无机及分析化学第三版呼世斌答案

1、思考题与习题参考答案一、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（C2H2O1）溶液 B. 葡萄糖（G6HkQ）溶液C.丙三醇（C 3H8Q）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 kgT下列水溶液中凝固点最低的是（）A. NaCl 溶液 B. C12H2O1 溶液

2、 C. HAC 溶液 D. H 2SQ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 HSQ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DO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

3、定性，但经纯化后的Fe（QH）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，也会阻隔胶粒的聚结合并。由于纯化的Fe（QH）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 molL-1的电解质NaNQ NaSQ NaPQ MgC2,它们对Fe（QH）3 溶胶的聚沉能力大小顺序为（）A.B.CD

4、.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（Q H）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1. 1 mol H , 1 mol H 2SQ, 1 mol ； H2SQ所表示的基本单元分别是 _H_、_HSO、SC402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0.003

5、mol JTAgNC容液和0008mol L 一 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(

6、dv 1 nm)、胶体分散系(1 nm<dv 100 nm)、粗分散系(d> 100 nm)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

7、 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

8、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： 溶于水后能显着降低水的表面自由能的物质

9、称为表面活性物质或表面活性剂。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 , SO: 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。

10、一般来说，亲水性乳化剂有利于形成OZW型乳浊液，亲油性乳化剂有利于形成 WZO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AI（OH）3胶粒却带正电荷，当将明矶加入天然水中时，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，

11、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？ 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

12、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) W(NaCI) m(NaCI) Alg 0.2644m 总12.003g(2)b(NaCI)n(NaCI)m(NaCI)/M(NaCI)m 总 m(NaCI)m总 m(NaCI)(3dZ3T58mO6.149mol kg 1(12.003 3.173)/1000kg(3) C(NaCI)m(NaCl)/M(NaCI) S173/58*443 5.429 molVV10.00/1000(4)X(NaCI) MkO)m(NaCl)/M(NaCI)m(NaCl)/M(

13、NaCI) mH2O /M (H2O) 2.今有两种溶液，其一为1.50g尿素(NHO2CO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K,相同，又知，t尿素t未知，由稀溶液的依数性公式：tb KbbB ,可得两种溶液的质量摩尔浓度相等:设未知物的摩尔质量为M(B),代入上式得解之得：M(B)=342.7 g mol-13将1.00 g硫溶于20.0 g萘中，使萘的凝固点降低1.30 C,萘的K为6.8 C 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 M(

14、B),根据溶液的凝固点降低公式：tfKfbB ,将数据代入得：解之得M(B)=261.5 g mol-1由于单个硫元素的摩尔质量为 M(S) = 32.065g mol-,则MB) / 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：S4. 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：禾U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，

15、这里我们选取凝固点降低来计算。设未知物的摩尔质量为M(B),由公 式 tf Kf bB知,解之得MB)=1606.4g?mol -5. 101 mg胰岛素溶于10.0mL水，该溶液在25.0 C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 C水的饱和蒸气压为3.17kPa)。解：(1)设胰岛素的摩尔质量为M(B),则由渗透压公式知:因而，M(B)molmRT (101/103)g 8314Pam3 K1 吧 3298亦 5768.7 gV(4.34 1000)Pa (10.0/106)m3(2)由拉乌尔定律知,* nB* nBPPXBPPnA nBn

16、A6.人体血浆的凝固点为272.59K,计算在正常体温(36.5 C)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：tf 273.15 K 272.59 K 0.56 K由公式 tf Kf bB知，血浆的质量摩尔浓度为人体血浆的渗透压为bB C 0.301 mol L-17.硫化砷溶胶是由下列反应而制得的 2H3AsO + 3H2S = As2S3 + 6H2 O试写出硫化砷胶体的胶 团结构式(电位离子为HS)。并比较NaCk MgCI2、AlCl 3三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由于硫化砷溶胶

17、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 NaCK MgC2、AlCla三种电解质中NaCl的聚沉能力最小， AlCl 3的聚沉能力最大，MgC2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 C时用密度为1021 kg m3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的物质的量每升海水NaCl的物质的量浓度：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：第二章思

18、考题与习题参考答案一. 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 Q = IOkJ 解：选AO2在298 K,下列反应中rHm与最接近的是()A. CCl 4 (g) +2H 2O (g) =Co 2 (g) + 4HCl (g)B. CaO (S) +CO 2 (g) =CaCO 3 (S)C. Cu2+ (aq) + Zn (S) =CU (S) + Zn 2+ (aq)D. Na (S) +H 2

19、O (l) =Na +(aq)+?H2 (g)+OH (aq)解：选 COV rGm h; TArSm 当= 0 时，rHm反应C中反应物和生成物中无气体物质、物态也无变化，ArSm值较小3已知反应2H2 (g)Q (g)= 2H 2O (g)的483.63 kJ mol1 ,下列叙述正确的是()A. fH (H2O,g)483.63 kJ molB.rH483.63 kJ mol1表示 = 1 mol时系统的焓变C.rH483.63 kJ_ <4 mol表示生成1 mol H 2O (g)时系统的焓变D.rH483.63 kJ mol1表示该反应为吸热反应解：选BO A错，根据fH定义

20、,H2O(g)的系数应为1。C错，该方程为表示生成2 mol HO(g)时系统的焓变。D错， rH > 0时表示该系统能量的增加，该反应为吸热反应， rH V 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 G*(CO2,g)=394.38 kJ mol-1的是()A. C (石墨,s ) +O(g) = CO 2(g)B. C (金刚石,s ) +Q(g) = CO 2(g)C. C (石墨,S ) +O(I) = CO 2(l)D. C (石墨,S ) +Q(g) = CO 2(l)解：选Ao 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

21、 义；C错，Q(I)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；CO(I)不 符 rGm(CQ,g)的定义所指定的产物；D错，CO(I)不符 rGm(CO2,g)的定义所指 定的产物。5.反应MgCO 3(s) _MgO(S)+CO 2(g)在高温下正向反应自发进行，其逆反应在298K时自发，近似判断逆反应的rHm与rSm是()A. rHm> 0, rSm> 0B.rHnV 0,rSm > 0C. rHfm>O, rSV 0D.rHnV 0,0解：选A。该反应有气体物质产生，故rSm > 0。且高温自发，低温非自发，根据rG； rHm Trsm判断结果应

22、选AO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) rHm：等温，定压且系统只做 体积功(非体积功为0)的化学反应系统且rHmrS；(2) rS；:等温，定压且系统只做 体积功(非体积功为0)的化学反应系统且rH； 目；(3) rGm:等温、定压且系统只作体积功(非体积功为0)的化学反应系统。_(4) ©；：标准状态下，等温、定压且系统只作体积功(非体积功为 0)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

23、的值规定为 负 值_O4. 正、逆反应的 H 其 绝对值 相等, 符号 相反;反应的rH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. 根据吉布斯一亥姆霍兹方程： rGm( T) = rHm( T)T rSm ( T) o若忽略温度对 H 和rS的影响，则可得到该式的近似式：ag； ah； t£三、简答题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

24、压，只做体积功的情况下，系统与环境交换的热。rHm :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。fH；:在温度T时，由参考状态的单质完全生成Imol物质B时的标准摩尔焓变。S：系统的状态函数，熵，代表系统的混乱度。S标准状态下，物质B的摩尔熵。rSj: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。rGm :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。rG；：标准状态下，化学反应的吉布斯自由能变。fG :

25、标准摩尔生成反应的吉布斯自由能变。12若将合成氨反应的化学计量方程式分别写成N2(g ) +3H 2(g)=2NH(g)和丄N(g )2+ 3H(g) = = NH3(g),二者的 rH和 rG是否相同？两者间有何关系？2答：不相同，这些符号都与热力学方程式的写法有关。四、计算题1 由附录查出298 K时有关的H数值，计算下列反应的ArHm (已知：fHm(N2H4,1)50.63 kJ mol-1 )。(1) N2H4(l)+O2(g)=N 2(g)+2H 2O(l)1(2) H2O(l)+ O2(g)=H 2O2(g)2(3) H2O2(g)=H 2O2(l)不查表，根据上述3个反应的Ar

26、Hm ,计算下列反应的AH*。解：(1) ( 3)×2 得(4)(4) ( 2)×2 即得所求式。查表计算得rHn,(1)622.33kJ mol 12 甘氨酸二肽氧化反应为计算：(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 fH (C4HZO,s)=-745.25kJ?mol -1f H ； (H2NCONJS)=-333.17kJ?mol -1f H m (CQ,g)=-393.51kJ?mol -1fHm (H2O,l)=-285.85kJ?mol -1所以 3O2(g)+ C

27、4H2O(s)= H 2NCON(S)+3 CO 2(g) +2 H 2O(l)fHm = fHm(H2NcoNH)+3 × fHm(cQ,g)+2 × m叶0,1)卜m©宙心=-1340.15 kJ?mol-11(2)因为 M(C4HHQ) = 132g?mol ,所以 1gC4fNQ氧化时放热：(1340.15÷ 13)kJ = 10.15 kJ3.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 AG* ,判断尿素能否由二氧化碳和氨自发反应得来。反应：CO2

28、(g)+2NH 3(g)=(NH 2)2CO(s)+H 2O(),(已知 Gm(NH 2bCO,s)197.15 kJ mol-1)解:816.96kJ1mol0.25mol-13267.64kJ mol 1解:4.定压下苯和氧反应：15C6H6(l)+Q2(g)=6CQ 2(g)+3H 2Q(l)。在 25C和标准状态下，0.252mo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。=3263.92kJ5. 已知下列反应的标准摩尔焓(1) C (石墨,s ) +Q(g) = CQ 2(g)Hf1393.51 kJ mol-11-1(2) H2(g)+3Q

29、2(g)=H 2Q(l)rHm,2285.85 kJ mol7(3) CH3CQQCH 3(l)+3 Q2(g)=3CQ 2(g)+3H2Q(l) Hf,31788.2 kJ mol计算乙酸甲酯(CH3COOGH)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) +Q (g) +3H (g) =CHGooGHl )根据盖斯定律，题中所给的反应式(1) × 3+× 3 (3)即为CHCOOGl的生成反应，所以=3×( 393.51kJ mol 1) +3×( 285.85kJ mol 1) ( 1788.2kJ mol 1)=249.8

30、8kJ mol16. 葡萄糖在酵母菌等的作用下，经过下列发酵反应生成乙醇：C6H2Q(s) 葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸甘油醛-3-磷酸 2CHCHOH(l)+2CQ(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 H*° (各物质的溶解热可忽略,已知葡萄糖的 fHm(C6H12Q6,s)1274.4kJ mol 1)解：因为葡萄糖的全发酵过程的方程式可写为C 6H2Q (S) = 2CH 3CHOH (l) + 2CO 2 (g)所以 rHf 2 fHr(CH3CH2QH,l) 2fHr(CQ2,g) AfHmGHqs)=2× ( 276.98 kJ m

31、ol-1)+2× ( 393.51 kJ mol-1) ( 1274.4kJ mol-1)=2615.38 kJ mol7. 液态乙醇的燃烧反应：C2H5OH(l)+3O 2(g)=2CO 2(g)+3H 2O(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CHoH(I) + 3Q ( g) =2CQg) + 3HO(I )是乙醇的完全燃烧反应一 1贝y： rHf ACHm(C2H5OH,I)1366.75 kJ molM (C2H5QH) = 46 g mol-1 ,贝U92g T 2mol , H=2mol×(-

32、1366.75kJ mo)= 2733.5kJ46g mol8. 大力神火箭发动机采用液态 NtHI和气体NOl作燃料，反应产生的大量热量和气体推动火 箭升高。反应为利用有关数据，计算反应在298 K时的标准摩尔焓rHm。若该反应的热能完全转变为使100kg重物垂直升高的位能，试求此重物可达到的高度(已知：Hm)(N 2H4,l) 50.63 kJ mol-1)解：根据反应2NHI)+ 2O(g) = 3N 2(g) + 4H 2O(g)计算其反应的标准摩尔焓 AH*。=0+ 4×(-241.84kJ mol-1)-2×50.63 kJ mol-1 9.66 kJ mol-

33、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=1100m9. 植物体在光合作用中合成葡萄糖的反应可近似表示为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 fGm(C6H12O6,s)-910.5kJ mol-1 )。解：6CO (g) + 6HO(l ) =CH12O (g)+6O(g)-1-1-1=-910.5 kJ mol +0-6×(-394.38kJ mo

34、l ) -6×(-237.14kJ mol )-1=2878.62 kJ mol10. 查教材附录数据计算25C时反应C2H4(g)+H2(g)=C2H6(g)的rGm ,指出该反应在25C 和100KPaT的反应方向。解：CH (g) + H (g) =CH (g)=-32.86kJ mol-1-0-68.15kJ mol-1=-101.01kJ mol-1在25°C和100kPa下，乙烯的加氢反应可以正向进行fGm数值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。查教材附表根据计算下列三种固氮反应的 rGm ，从热力学角度判断选择哪个反应最好。(1) N2(g

35、)+O2(g)=2NO(g)(2) 2N2(g)+O2(g)=2N 2O(g)(3) N2(g)+3H2(g)=2NH 3(g) 解：(1) N2 (g) O2(g)=2NO (g)=2× 86.69 kJ mo1-0-0 =173.38 kJ mo1(2) 2N2 (g) O2(g)=2N2O (g)=2 × 103.66 kJ mo11=207.32 kJ mol(3) N2 (g) 3H2(g)=2NH3(g)=2×( 16.12 kJ mor1) =32.24 kJ mol1因为Grm,1 >0 Grm,2 >0只有rG爲VO,所以选择(3)1

36、2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) N 2 (g)+O 2 (g)=2NO(g)(2) NH 4HCO3 (s)=NH 3(g)+CO 2(g)+H 2O(g)(3) 2NH 3(g)+3O 2 (g)=NO 2 (g)+NO(g)+3H 2O(g)(已知： Hn(NH 4HCO3,s)849.4 kJmol-1 ; Sm(NH 4HCO 3,s) 121 JmOl-IKI )。解：(1) N2 (g) O2(g) =2NO (g) -1 -1 -1 -1 -1=24.8J mol-1 K-1( 2)NH4HCO3( s)=NH3(g)+CO2(g)+H 2O

37、(g)11 1T 转=354.4K( 3)2NH3( g) 3O2( g) =NO2( g)+NO( g)+3H2O( g)rHm 509.38kJ mo116.76 J moKT因为Hf <0Sf >0标准状态及任何温度下反应均自发。13.固体 AgNO的分解反应为 AgNO 3(s)=Ag(s)+NO 2(g)+ -O22(g)2查教材附表并计算标准状态下 AgNQs)分解的温度。若要防止AgN(O分解，保存时应采取什么措施。1解：AgNQ(S)分解的温度即为反应 AgNOS)=Ag(S)+NO 2(g)+丄Q(g)的转化温度。 2=33.85kJ 根据公式：T转=mo ( 1

38、23.14kJ mo1)=156.99 kJ mol1-1 -1 -1 K + 42.72 J mol K 140.92OC =369°C1 -1 -1 -1 =一 × 205.14J mol K +240.06J mol2J mol-1 K-1=244.43 J mol-1 K-1-1l56.99 kJ mo _ 642K = (642-273)244.43 J mol 1 K 1分解温度T>369C若要防止AgNO分解，应低温避光保存。第三章思考题与习题参考答案一、选择题1.对反应 2SO(g)+O2(g) -NOgU 2SQ(g) 下列几种速率表达式之间关系正确

39、的是()。A.dc(SO 2)dc(O2)B. dc(SO2)dc(SO3)dtdtdt2dtC.dc(SO3)dc(O2)Ddc(S d c：Cb)2dtdt2dtdt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：2. 由实验测定，反应H2(g)+CI 2(g)=2HCI(g)的速率方程为V= kc(H2)c"2(CI 2),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. 2 VB. 4 VC. 2.8 VD. 2.5 V解：选C。依据化学反应的速率方程U = kc(H2) C1/2(Cl 2)，H2和Cl2浓度增大

40、都增大一倍时，速率应该增大2、2倍，即相当于2.8 Ya。3. 测得某反应正反应的活化能 E3.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-1B. - 50 kJ mol-1C. 90 kJ mol-1D. - 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,正一Ea,逆。4.在298K时，反应 2H2Q=2HO+O,未加催化剂前活化能E=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 &#

41、215; 103 倍C. 1.2 × 105倍D.5× 102 倍解：选CO依据阿仑尼乌斯指数式k = AeE E OEaka1 a2RT ,可得空ek129000e8314 2981.210 55.某反应的速率常数为2.15 L 2 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kca (A) Cb(B)则其速率解：选D。对于一个基元反应，aA + bB = CC + dD ,有反应速率为常数k的单位的通式可写成：(mol L-1)1-a-b s-1 ,反推可以得到为三级反应。6. 已知反应 2NO(g)+C2(g)=2NOCI(

42、g)的速率方程为V= kc2(NO)c(Cl 2)。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) H >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。8. 已知反应 2SO(g)+2(g)=2SO(g) 平衡常数为 心，反应 SO(g)+弓Q(g)S

43、G(g) 平衡常数为K/。则K和K/的关系为()A. K° = KeB. K° = K2C. Ke = k1D. 2K° = K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。2丄2丄9. 反应 2Mn0+5CQ-+16H=2Mn+10CO+8HO rU < 0 ,欲使 KMnC褪色加快，可采取 的措施最好不是()。A.升高温度B.降低温度C.加酸D.增加C2O2-浓度解：选B。欲使KMnQ退色加快，即增大反应的速率，只能通过升高温度，增大反应物的浓度，加入催化剂等来考虑。所以这里降

44、低温度不利于加快反应速率。10. 设有可逆反应aA(g) + bB(g) dD(g) + eE(g) rHm>0,且 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1已知反应 2NO(g)+2H(g)=N2(g)+2H2(g)的反应历程为 2NO(g)+H(g)=N2(g)+H 2Q(g)(慢

45、反应) HQ(g)+H2(g)=2H2Q(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) C级反应，总反应是2级反应。 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。(NO),此反应为_3级反应。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(NC2);此速率方程为 质量作用定律的数学表达式，此反应对NQ是1 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

46、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：CIO- + I - OHIO- + Cl -其反应历程为(1) CIO- + H 2O = HCIO + OH-(快反应)(2) I- + HCIO = HIO + Cl -(慢反应)(3) HIO + OH = H2O + IO-(快反应) 1试证明V= kc(l -) C(Clo-) C- (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

47、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V k2c(I-)c(HClO)所以C(HCIO)逬評由反应(1)可得平衡常数K=C(HCIO) C(OH -)c(CIO -)代入速率方程得：Vk2C(l-)册整理得：V Kk2c(|-)辭令 k2K=k所以 V kc(I')c(CIO')c 1(OH')3. 写出下列反应的平衡常数K的表示式。(1)CH(g) + 2O 2(g)CO(g) + 2H 2O(I)(2)MgC3(s)-MgO(S) + CO2(g)(3)NO(g) + 1Q(g)-NO(g)(4)2MnO

48、(aq) + 5H 2Q(aq) + 6H(aq)2Mrn+(aq) + 5O 2(g) + 8H 2O(I)解:P(2)(1)2P(CH4)P(O2)(2) K P(CO2)P(NO2)(3)P1/2P(NO) p(O2)P(4)K C(MnO 4)C(Mn 2+)-C5Pd)P5+6C(H 2O2) C(H )-C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1.2molL-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：V kc2(A)(2)依

49、据V kc2(A),代入数据计算：1.2 k(0.05)2得到-1 -1 -1 -1k 480 L mol min =8 L mol S(3)依据 V kc2(A)代入数据计算：2.4 480 C2(A) 得到 C(A)=0.0707mol.L -则：Ea=103.56 kJ.mol-12.在1073K时，测得反应2NO(g)+2H(g)=N2(g)+2H2(g)的反应物的初始浓度和 N的生成速率如下表实验序号初始浓度/ ( mol L)C(NO)c(H2)12.00 × 106.00 × 1131(3) 当 C(NO)=4.00 × 10- mol L , c(

50、H2)=4.00 × 10- mol L 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(H)01.92 × 1021.00 × 106.00 × 1300.48 × 1032.00 × 103.00 × 1300.96 × 10(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；T1298 Kk13.46 105s 1T3318Kk3?k代入公式 Ink1Ea T3 T-R TX得 k3= 4.79 × 106 S-14在3

51、01K时，鲜牛奶大约4h变酸，但在278K的冰箱中可保持48h,假定反应速率与牛奶变酸的时间成反比，求牛奶变酸的活化能V k2t2 t1k11 t2t11解：V -t48412lnk2 Ek1RT2 T1t2t1ln12(301K278K)Ea8.314J K-1 mol 1 301K2781则：E=75.16 kJ.moI -V2/V1=9.4 × 10解: In k2邑InARTIn k1Ea1In ARTIn贬k1Ea Ea1 a2RT103，所以3Ig(4 10 )1190000 J moIEa2-1 12.303 8.314J K moI 791K5.已知反应2HQ=2HO

52、+O的活化能 E=71kJ moI-1，在过氧化氢酶的催化下，活化能降为8.4kJ moI-1。试计算298K时在酶的催化下，HQ的分解速率为原来的多少倍？解:In k2Eaa2In A；In k1EaIIn ARTRTI k2InEaEa2710008400 =25.27所以k2-9.4 × 1010即=k1k1RT8.31429810 mol-1 ,加入12作催化剂约使反6.在791K时，反应CHaCHO=C+CO的活化能为190 kJ计算反应在有I 2存在时的活化能应速率增大4×103倍，则Ea2 =135.4 kJ . moI-1 7.已知下列反应在1362K时的平

53、衡常数：(1) H2(g) + 2 S2(g)H2S(g)K1 =0.80(2) 3H2(g) + SO 2(g) H2S(g) + 2H 2O(g)K2 =1.8 × 104计算反应(3) 4H(g) + 2SO 2(g)S2(g) + 4H 2O(g) 在 1362K时的平衡常数 K解：目标方程式(3)可以这样重合得到：(3) = (2)×2-(1) ×2K加1.8 104 $ 8=5.06 × 108 0.88.在800K下，某体积为1L的密闭容器中进行如下反应2SQ(g) + Q(g)2S0s(g)SQ(g)的起始量为 0.4 molL-1, Q2(g)的起始量为1.0 mol L-1 ,当80%勺SO转化为 SQ时反应达平衡，求平衡时三种气体的浓度及平衡常数。解：2SQ2(g) + Q2(g)2SQ 3(g)1起始浓度/(mol?L -)0.4平衡浓度/ (mol?L -1)0.4(1-80%)1-0.4 80%20.4 &#