普通化学下作业

1、2014/6/27用表7-1所给的数据(a) 计算C2H6(g) 的标准生成熵;(b) 计算反应C2H4(g) + H2(g) = C2H6(g)的标准熵变。2 C(石墨) +3 H2(g)C2H6(g)- 2´S- 3´S S=S =Sf C2H6 (g)C2H6 (g)H2C(石墨)= 229.49 - 2 ´5.74 - 3´130.57= -173.7 J ×mol-1 ×K-1S =S-S-SC2H6C2H4H2= 229.49 - 219.45 -130.57= -120.53 J ×mol-1 ×K-

2、1乙醇在其正常沸点78°C时的蒸发焓是38.7 kJmol-1。计算1.00mol乙醇在78°C和1 atm时可逆地蒸发的q , w , DU , DS体系 和DG。计算时可以假定蒸气是理想气体，和蒸气的体积相比液态乙醇的体积可以忽略。P =H = 1.00´38.7 = 38.7(kJ)´ nRTW=W =P ´V = P ´(V - V ) » P ´V = P体外外gl外g外Pg= 101.3´ 1.00´8.314´(273.15 + 78) = 2919(J) = 2.919

3、(kJ)101.3u=q - w = 38.7 - 2.919 = 35.781(kJ)= qr = 38.7 ´1000= 110.21 J ×K-1S体系T273.15 + 78可逆过程， G=012014/6/27固态氨的熔化焓是5.65 kJmol-1，熔化熵是28.9 Jmol-1K-1(a) 计算1.00 mol氨在170 K熔化时的自由能变化。(b) 计算3.60 mol固态氨在170 K转变为液态氨时的由能变化。(c) 固态氨是否能在170 K自发熔化。(d) 在什么温度固态氨和液态氨在1atm时达平衡。G=H -TS =1.00´5.65-170

4、´ 28.9´1.00´10-3 = 0.737(kJ)G¢ = 3.60´ 0.737 = 2.6532(kJ)G > 0(d) G=0, G=H - T´ST= H = 5.65´1000 = 195.50(K)S28.9DG o。用表7-1和下面所给的数据计算Ni(OH)2(s) 的fDHo (kJmol-1)S°(Jmol-1K-1)29.8780fNi(s)Ni(OH)2(s)0-538.1Ni(s)+O2(g)+H2(g)=Ni(OH)2(s) G= G =H - T´SfNi(OH)2

5、 (s)H =H- H- H- Hf,Ni(OH)2 (s)f,Ni(s)f,O2 (g)f,H2 (g)= -538.1- 0 - 0 - 0 = -538.1(kJ/mol)S =S-S-S-SNi(OH)2 (s)Ni(s)O2 (g)H2 (g)= 80 - 29.87 - 205.03 -130.57 = -285.47J/(mol×K)G =H - T´S = -538.1- 298.15´(-285.47)´10-3= -452.99kJ/mol22014/6/27钨(VI)的氧化物也可以在电炉内加热用碳还原：2WO3(s) + 3C(s)

6、 = 2W(s) +3CO2(g),(a) 计算这一反应的能变化，并说明这一反应在室温下是否行得通。(b) 若反应的DH和DS都不随温度而变，在什么条件下可以使上述反应在热力学上可行。G =2G+ 3G- 2G- 3DGf,W(s),CO2 (g)f,WO3 (g)f,C(s)= 2´ 0 + 3´(-394.36) - 2´(-764.08) - 3´ 0= 345.08kJ/mol > 0这一反应在室温下不能进行。H =2H+ 3- 2DH- 3DH,CO2 (g)f,W(s)f,WO3 (s)f,C(s)= 2´ 0 + 3

7、0;(-393.51) - 2´(-842.87) - 3´ 0 = 505.21(kJ/mol)S =2S+ 3S- 2S- 3SW(s)CO2 (g)WO3 (s)C(s)= 2´ 32.64 + 3´ 213.63 - 2´ 75.90 - 3´ 5.74 = 537.15J / (mol×K)G =H - T´S < 0505.21´103505.211´0T53-7.1´50T><940.54=3(K)537.15一氧化碳和水反应是工业上生产氢气的重要一步：

8、CO(g) + H2O(g)= H2(g) + CO2(g). (a) 根据化学平衡定律写出反应的平衡表示式，(b) 在500C，反应的平衡常数Kp = 3.6。假定CO和H2O的分压均为0.10 atm，而CO2的分压是0.70 atm。计算氢气的平衡分压。pp=H2 CO2(a) 反应的平衡表示式为KpppCO H2OPH ´70(b) 3.6 =210´10= 3.6´10´10 = 5.14所以p(kPa)H27032014/6/27在298K，氨反应：3H2(g) + N2(g) = 2NH3(g)的平衡常数是KP= 5.9´105，

9、DH°-92.2 kJmol-1。假定反应的DH和DS在298 K到600 K的温度范围内保持不变，计算反应在600 K的平衡常数。反应物和产物的分压以atm为，并看成理想气体时，热力学平衡常数 = 经验平衡常数，即 K = KapG = -RTln K = H - TS 。于是TaD HK 11 1 = -(-)ln-RTln K = H -TSK RTTp212-8.314´ 298´ln 5.9´105 = -92.2´1000 - 298´S-8.314´600´ln Kp = -92.2´100

10、0 - 600´S2-3-2-1-1解得， Kp = 4.33´10atm ， S = -198.92 J ×mol ×K2氯化砜SO2Cl2是一种沸点为69°C的无色液体。沸点以上，蒸气分解为二氧化硫 和氯气： SO2Cl2 (g) = SO2 (g) + Cl2 (g)。 在100°C，分解反应缓慢，但有少量FeCl3存在时反应能被 。在一次实验中，把3.714 g SO2Cl2(l)和 少量固体FeCl3放入一体积为1.000L的真空密闭容器，然后加热到100°C。达平衡时，容器内气体的总 压是1.30 atm。 (a

11、) 计算容器内存在的三种气体的分压。(b) 计算该温度下反应的平衡常数KP和KC。(c) 计算与浓度为3.6´10-4 molL-1的SO2Cl2和浓度为6.9´10-3 molL-1的氯气处于平衡的二氧化硫SO2的浓度。m RT3.714 ´8.314´(273.15 +100)= nRT = M= 134.97= 85.37kPap0VV1.000总总SO2Cl2 (g) = SO2 (g) +Cl2 (g)初始：转化： 平衡：85.37x85.37 -x0x x= 131.70x xx = 46.33 (kPa)由题意可得： 85.37 -平衡时，

12、 pSO Cl = 85.37 - 46.33 = 39.04 kPa2 2= pCl = 46.33 kPa2pSO242014/6/27´pClpSO46.33´ 46.33=22 = 54.98(b) Kpp39.04SO2Cl2 Kp = Kc ´(RT) ， n =1+1-1=1n54.988.314´(273.15 +100)于是， K = K ´(RT)-n = K (RT)-1 = 0.01772cpp= SO2 Cl2 (c) KcSO Cl 2 2-4Kc ´SO2Cl2 0.01772´ 3.6

13、0;10SO2 = 9.25´10 mol/L-46.9´10-3Cl 2在T = 1200°C，反应 P4 (g)2P2 (g) 的平衡常数K = 0.612 atm。 (a) 假定P4的初始压强是5.00 atm而P2的初始压强是 2.00 atm。计算反应说明反向右趋于平衡还是由右向左趋于平衡。 (b) 计算平衡时P4和P2的分压。 (c) 若体系的体积增加，P4是形成还是分解。22Qp = 0.8 > 0.612右向左5P4 (g)5x5 + x2 P2 (g)2-2x 2 - 2x(2 - 2x)25 + x初始： 转化：平衡：Kp = 0.612

14、 Þ x=0.11P = 5.11;P = 1.7842若体系的体积增加，总压减小，平衡右移，所以P4 分解。52014/6/27写出下列反应的速率表示式：(b) 4NH3(g) + 5O2(g) ® 4NO(g) + 6H2O(g)(c) 2H2CO(g) + O2(g) ® 2CO(g) + 2H2O(g) = - dNH3 = - dO2 = dNO = dH2O4dt5dt4dt6dt = - dH2CO = - dO2 = dCO = dH2O2dtdt2dt2dt一氧化碳 CO 和氯气 Cl2 作用形成光气COCl2 的反应，k1 k-1(1) Cl

15、+M2Cl+M (快速平衡)实验速率定律为：2dCOCl2 = kCl23/2COk2k-2(2) Cl+CO+MClCO+M (快速平衡)dt(3) Cl2 +ClCO ¾¾3 ®Cl CO+Cl (慢)k2, 于是，ClCO =ClCOk-2指出下面的机理与实验速率定律一致： k2 ClCOMClCOk2得： =由(2)k-2ClCOM ClCOkCl2MCl2k由(1)得: 1 =k-1=, 于是，Cl = ( 1 ) Cl2 1 21 2Cl2 M Cl2 k-1 kkk因此，ClCO =ClCO = ()Cl CO1 21 22 12 2kkk-2-1-

16、2 k ku = k ClCOCl = ()1 1 2 2 k3323kk-1-2dCOCl 反应：CO+Cl ® COCl 的速率为u=2 22dtdCOCl kku =u, = ()k Cl CO, 与实验速率1 23 22 12 332dtkk-1-2一致，其中k = ( k1 )12 k2 k3kk-1-262014/6/27P313/1Brønsted 酸： HI，H PO-，NH+244Brønsted 碱： CH COO-，H PO-，ClO-，PO3-32424既可以作 Brønsted 酸也可以作 Brønsted 碱： H

17、PO-24P313/4(a) H O+ 是Brønsted 酸，它的共轭碱是H O 32NH 是Brønsted 碱，它的共轭酸是 NH+34(b) HSO- 是Brønsted 酸，它的共轭碱是SO2-44CN- 是Brønsted 碱，它的共轭酸是 HCNP320/1(a) C H NO (aq) + H O (l)C H NO+ (aq) + OH- (aq)10 15210 16K1´10-14(b) Ka = w = 7.14´10-11K1.4´10 14-b-14-5的Kb = 1.4´10>

18、NH3 的Kb = 1.8´10(c)的碱性比 NH3 强。所以，72014/6/27P330/2HC6H7O6 的0.5c = 2.839´10-3 mol/L176.12c < 400Ka ，-K + K2 + 4K c-8.0´10-5 +(8.0´10-5 )2 + 4´8.0´10-5 ´ 2.839´10H O+ =aaa =322= 1.4768×10-3mol/L PH = -lgH3O+ = 2.83P330/10-5CH3COOH 的Ka = 1.76´10CH3COO

19、H+ NaOH ÞCH3COONa + H2O两者完全反应生成CH COONa ， CH COONa ® Na+ + CH COO- （完全电离）3331´10-14CH3COO 是一元弱碱， Kb = Kw / Ka = 1.76´10-5 = 5.68´10c = 0.0500 mol/L 400Kb-10OH- = K c = 5.68´10-10 ´0.0500 = 5.33´10-6 mol/LbpOH = -lgOH- = -lg(5.33´10-6) = 5.27pH = 14 - pOH

20、= 14 - 5.27 = 8.7382014/6/27P346/1c = 0.0100 mol/L，二元弱酸当一元弱酸来处理。c < 400Ka1-K + K 2 + 4K c-1.26´10-3 + (1.26´10-3)2 + 4´1.26´10-3 ´ 0.0100H O+ =a1a1a1 =322= 2.98´10-3 mol/LH2Ph(aq) +平衡时：c- xHPh- =H3O+ = 2.98´10-3 mol/L+-H3O (aq) + HPh (aq)H2O(l)xx+-3-3H2Ph = 0.01

21、00 -H3O = 0.0100 - 2.98´10 = 7.02´10HPh- (aq) + H O(l)H O+ (aq) + Ph2- (aq)23Ka2H O+ Ph2- Ka2 =Ph 2-3-HPh Ph2- = K = 3.10´10-6 mol/La2P346/3H CO ，K = 4.3´10-7，K = 4.8´10-1123a1a2c1 = Kp1，c2 = Kp2101.3´ 0.806´10-3pV= 8.314´(273.15 + 20) = 0.03350 mol/L= n1 = RT

22、p = 101.3kPa，c1110-310-310-3c2 = Kp2 = p2p = 152kPa，2cKpp111c = c p2 = 0.03350´= 0.05027 mol/L15221p101.31溶解的 CO2 全部以 H2CO3 的形式存在，即 H2CO3 的 c = 0.05027 mol/L。C 400K ，于是，H O+ = K c = 4.3´10-7 ´0.05027 =1.47´10-4a13a1+-4pH = -lgH3O = -lg(1.47´10 ) = 3.8392014/6/27pKa =14 -pKb =14 - 5.92 = 8 08(HOCH2 )3CNH3(HOCH2 )3CNH2 + HCl ® (HOCH2 )3= 0 025= 0 050 - 0 025ccab2 002 000 025H O = K ca = K 2 00= K0 050 - 0 0253a caab 2 00pH = -lgH3O = -lg Ka = pKa = 8 08(HOCH2 )2CHNH3 pKa = 14 - pKb = 14 - 8 8 = 5 2，(HO