1、new无机化学上习题标准答案new-无机化学(上)习题答案 作者： 日期： 第5章 化学热力学5-6测得2.96g氯化汞在407的1L容积的真空系统里完全蒸发达到的压力为60kPa, 求氯化汞蒸气的摩尔质量和化学式。5-825时将相同压力的5.0L氮气和15L氧气压缩到一个10.0L的真空容器中，测得总压为150kPa，求两种气体的初始压力；求混合气体中氮和氧的分压；将温度上升到210，容器的总压。 由于混合前氮气和氧气的压力相同，因此可以假定它们混合过程为等压混合（只混合，不改变压力），则根据分体积的定义，氮气和氧气混合前的体积则为分体积，混合后的总体积为15+5 = 20L，混合后的初始压
2、力（体积20L)与混合前两种气体的初始压力相同。然后再把混合气体体积压缩到10L。5-9. 25，1.47MPa下把氨气通入容积为1.00L刚性密闭容器中，在350下用催化剂使部分氨分解为氮气和氢气，测得总压为5MPa，求氨的解离度和各组分的摩尔分数和分压。2NH3 = N2 + 3H2n平 0.593-2x x 3x0.593 -2x +x +4x = 0.965 x =0. 186mol5-10. 某乙烯和足量的氢气的混合气体的总压为6930Pa，在铂催化剂下发生如下反应：C2H4(g) + H2(g) = C2H6(g) ,反应结束时温度降至原温度后测得总压为4530Pa。求原混合气体中
3、乙烯的摩尔分数。解： C2H4(g) + H2(g) = C2H6(g) P始 X Y 0P终 0 Y-X XP始= X+Y = 6930Pa P终= Y-X+X = 4530Pa5-14.反应CaC2(s) + 2H2O(l) = Ca(OH)2(s) +C2H2(g) 在298K下的标准摩尔热力学能变化量为-128.0kJ.mol-1,求该反应的标准摩尔焓变。解：H =U +PV = U +RTB(g)= -128.0 +8.31410-32981= -125.5 kJ.mol-15-16. 已知Al2O3(s)和MnO2(s)的标准摩尔生成焓为-1676kJ.mol-1和-521kJ.m
4、ol-1,计算1g铝与足量MnO2(s)反应产生的热量。解： 4Al(s) + 3MnO2(s) = 2Al2O3(s) + 3Mn(s) fH m /kJmol-1 0 -521 -1676 0 rHm = 2(-1676) - 3(-521) = -1789kJ.mol-15-17. 已知Cl-(aq)的标准摩尔生成焓为-167.5kJ.mol-1，计算1molHCl(g)溶于足量水中释放出多少热？解： HCl (g) +(aq) = H+ (aq) + Cl- (aq) fH m /kJmol-1 -92.307 0 -167.5 rH m= (-167.5) - (-92.307) =
5、 -75.2kJ.mol-15-21解答：5-25. 已知N2、NO和O2的解离焓分别为941.7kJ.mol-1、631.8 kJ.mol-1和493.7kJ.mol-1,仅利用这些数据判断NO在常温常压下能否自发分解。解： 2NO(g) = N2(g) + O2(g)rH m= 2631.8 941.7 493.7 = -171.8kJ.mol-1 反应前后气体分子数相同，S 变化不大。 反应的G 主要取决于H ， 故G 0，反应自发。5-26. 下列反应是熵增还是熵减反应？葡萄糖燃烧；乙炔燃烧；碳酸氢钠分解；铁丝燃烧；甲烷与水蒸气反应生成水煤气；甲烷与氧气反应生成合成气。解： C6H12
6、O6(s) + 6O2(g) = 6CO2(g) + 6H2O(l) 2C2H2(g) + 5O2(g) = 4CO2(g) + 2H2O(l) 2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O(l) 3Fe(s) + 2O2(g) = Fe3O4(s) CH4(g) + H2O(g) = CO (g) + 3H2(g) 2CH4(g) + O2(g) = 2CO(g) + 4H2(g)、 S0 、 S05-28. 碘钨灯灯内发生如下可逆反应： W(s) + I2(g) = WI2(g) fG m /kJ.mol-1 0 19.327 -8.37 S m /J.mol
7、-1.K-1 33.5 260.69 251 求623K时，上式反应的rG m 估算WI2(g)在钨丝上分解所需的最低温度。解： rG 298 = -8.37-19.327 = -27.697kJ.mol-1 rS 298 = 251-33.5-260.69 = -43.19 J.mol-1.K-1 rH298 = rG 298 +298rS 298 = -27.697 + 29810-3( -43.19)= - 40.568 kJ.mol-1 rG 623 rH298 - 623rS298 = - 40.568 - 623 (-43.19)10-3 = -13.66 kJ.mol-1 WI2
8、(g) = W(s) + I2(g) rH298 = 40.568 kJ.mol-1 rS 298 = 43.19 J.mol-1.K-15-29用凸透镜聚集太阳光加热分解倒置在液汞上的装满液汞试管内的氧化汞，使其分解。估算：使氧气的压力达到标态压力和1kPa所需的最低温度，并估计为使氧气压力达1kPa ，试管的长度至少为多长？解： HgO(s) = Hg(s) + O2(g)fHm/kJ.mol-1 -90.46 0 0 Sm/J.mol-1.K-1 71.1 76.02 205.138rH298 = 90.46 kJ.mol-1 rS298 = 1/2205.138 + 76.02 -71
9、.1 = 107.5J.mol-1 K-1 标态下的分解温度1kPa下的分解温度 试管的长度应大于760mm。5-30解答：2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 5-31石灰窑的碳酸钙需加热到多少度才能分解？若在一个用真空泵不断抽真空的系统内，系统内的气体压力保持10Pa，加热到多少度才能分解？解： CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)fHm /kJ.mol-1 -1206.92 -635.09 -393.509Sm /J.mol-1.K 1 92.9 39.75 213.74rH298=(-393.509)+(-635.09)(-1206.92)
10、=178.321 kJ.mol-1 rS298 = 213.74 + 39.75 92.9 = 160.59 J.mol-1.K 1 标态下的分解温度10Pa下的分解温度 第6章 化学平衡6-1 写出下列各反应的标准平衡常数表达式和实验平衡常数表达式. 2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g). NH4HCO3(s) = CO2(g)+NH3(g) +H2O(g) CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) CO2(g) = CO2(aq)解： 6-2 (1) K1 = K2 = (2.210-3)2 = 4.8410-6 (2) K2 = 1/ K = 1/2.210-3
11、 = 4.551026-4 测得合成氨反应在500的平衡浓度分别为：H2=1.15mol/L,N2=0.75mol/L,NH3= 0.26mol/L,求K、Kc以及KP（分别用Pa和bar为气体的压力单位）。解： N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)6-5 已知： HCN = H+ + CN- K1 = 4.910-10 NH3+H2O =NH4+OH- K2 = 1.810-5 H2O = H+ + OH- K3 = 1.010-14求反应 NH3 + HCN = NH4+ +CN- 的平衡常数。解： + - 得： NH3 + HCN = NH4+ +CN-6-6 反应CO +
12、H2O = CO2 + H2 在749K时的平衡常数K =2.6 设反应起始时CO和H2O的浓度均为1mol/L; 起始时CO和H2O的摩尔比为1：3，求CO的平衡转化率。用计算结果说明勒沙特列原理。解： n = 0 Kc= KP = K 1 CO + H2O = CO2 + H2 C平 1-x 1-x x x CO + H2O = CO2 + H2 C平 1-x 3-x x x计算结果说明，增大反应物的浓度，平衡向生成物方向移动。6-7 将SO3固体置于一反应器内，加热使SO3气化并令其分解，测得温度为900K，总压为P 时，气体混合物的密度为 = 0.925g/dm3，求SO3的解离度。解
13、： SO3 = SO2 + O2 n平 1-X X X/2 n = 1+X/26-8 已知反应N2O4 = 2NO2 在308K下的标准平衡常数K为0.32。求反应系统的总压力为P 和2P ，N2O4的解离度及其比。用计算的结果说明勒沙特列原理。解： N2O4 = 2NO2 n平 1-x 2x n = 1+x 将P = P 和 2P 代入解得： x1= 27.2% x2=19.6%即增大压力，平衡朝缩小气体体积的方向移动。6-9 为使Ag2O在常温下分解，氧的分压应降为多大？解： Ag2O(s) = 2Ag(s) + O2(g) fGm /kJmol-1 -11.2 0 0rGm = 11.2
14、 kJmol-16-12 在693K和723K下氧化汞分解为汞蒸气和氧的平衡总压分别为5.16104和1.08105Pa，求在该温度区域内分解反应的标准摩尔焓和标准摩尔熵变。解： HgO(s) = Hg(g) + O2(g)P平 X X/2 P总1 = X1 +X1/2 = 5.16104 Pa X1=3.44104 PaP总2 = X2 +X2/2 = 1.08105 Pa X2=7.2104 PaG693 =-RTlnK =- 8.314693ln0.143=1.12104 J.mol-1GT = H - TS 6-14 雷雨导致空气中的氮气和氧气化合为NO。经热力学计算得知，在2033K
15、和3000K下该反应达平衡时系统中NO的体积分数分别为0.8%和4.5%，试问该反应是吸热反应还是放热反应？计算2033K时的平衡常数。解： 温度升高，平衡右移，所以该反应是吸热反应 N2 + O2 = 2NOP初/kPa 78 21 0P平 /kPa 78-0.4 21-0.4 0.86-19 已知氯气在饱和食盐水里的溶解度小于在纯水里的溶解度。试从平衡移动的原理解释。解： Cl2(g) = Cl2(aq)Cl2(aq) + H2O(l) = Cl-(aq) + HClO(aq) + H+(aq)加入食盐，增大了Cl-浓度，促使平衡和向左移动，故氯气在食盐中的溶解度降低。6-20 实验测得氯
16、气溶于水后约有三分之一的Cl2发生歧化转化为盐酸和次氯酸，求该反应的平衡常数。293K下氯气在水中的溶解度为0.09mol/L.解： Cl2(aq)+H2O(l) = Cl-(aq)+HClO(aq)+H+(aq)C平 0.06 0.03 0.03 0.036-22 超音速飞机在飞行放出的燃烧尾气中的NO会通过下列反应破坏臭气层：NO(g)+O3(g)= NO2(g)+O2(g) 已知298K和100KPa下NO，NO2和O3的生成自由能分别为：86.7、51.8 、163.6kJ.mol-1，求上面反应的KP和KC 假定反应在298K下发生前，高层大气里的NO、O3和O2的浓度分别为210-
17、9mol/L, 110-9mol/L, 210-3mol/L，NO2的浓度为零，试计算O3的平衡浓度。解： NO(g) + O3(g) = NO2(g) + O2(g) G = 51.8 86.7 163.6 = -198.5 kJ.mol-1 NO(g) + O3(g) = NO2(g) + O2(g)C初 2 10-9 110-9 0 210-3C平 10-9+X X 10-9-X 210-3 +110-9-X K值很大，X06-23解： CO (g) + 1/2 O2(g) = CO2 (g)初始浓度(mol.L-1) 4.010-5 4.010-4平衡浓度(mol.L-1) 4.010
18、-5-x 4.010-4 4.010-4 +x因而CO的平衡浓度为CO = 4.010-5-x = 4.010-5-3.810-5 = 210-6mol.L-1CO的转化率为 = 3.810-5/4.010-5 = 96%。6-26 无水三氯化铝在热力学标准压力下的以下各温度时测定的密度为：T/ 200 600 800d/kg.L-1 6.810-3 2.6510-3 1.5110-31 求三氯化铝在200和800时的分子式。2 求600下的平衡物种。3 求600下各物种的平衡分压。 求600的KC和KP解： 式量AlCl3 = 133.34 200的分子式为Al2Cl6 ，800时为AlCl
19、3所以600下的平衡物种为AlCl3和Al2Cl6。 设AlCl3含量为X， Al2Cl6含量为1-X。则：133.4X + 266.78(1-X) = 192.3 X= 55.78%解： Al2Cl6 = 2AlCl3补充练习题1. 已知在Br2与NO的混合物中，可能达到下列平衡： NO(g) + Br2(l) = NOBr(g) Br2(l) = Br2(g) NO(g) + Br2(g) = NOBr(g)A:如果在密闭容器中，有液体Br2存在，当温度一定时，压缩容器，平衡如何移动？B：如果在密闭容器中，无液体Br2存在，当温度一定时，压缩容器，平衡如何移动？（设仍无液溴出现）解：A：不
20、移动 平衡向左移动 不移动（温度一定时，液溴的蒸气压不变）。B：、平衡不存在，平衡向右移动。2. 已知反应H2(g) = 2H(g) H = 412.5kJ.mol-1，在3000K及P 时，H2有9%离解，问在3600K时，H2的离解率为多少？解： H2(g) = 2H(g) n平 1 0.09 20.09 n总 = 1+0.09 H2(g) = 2H(g)n平 1 x 2x n总 = 1+x第7章 化学动力学7-2. 970K下，反应2N2O =2N2+O2 起始时N2O的压力为2.93104Pa，测得反应中系统的总压变化如下所示：t/s30090020004000P(总)/104Pa3.
21、333.633.934.14求最初300s与最后2000s的时间间隔内的平约速率。解： 2N2O = 2N2 + O2 7-3. (1) (2) k = 2.5103(3) r = 1.4 10-27-4. N2O在金表面上分解的实验数据如下：t/min020406080100C(N2O)/mol.L-10.100.080.060.040.020求分解反应的反应级数。求速率常数。求N2O消耗一半时的反应速率。该反应的半衰期与初始浓度呈什么关系?解：匀速反应，速率与反应物的浓度无关，零级反应。 v = 1.010-3 moll-1min-1 定积分得： 将Ct = C代入得:7-7 碳-14半衰
22、期为5720a，今测得北京周口店山顶洞遗址出土的古斑鹿骨化石中14C/12C比值是当今活着的生物的0.109倍，估算该化石是距今多久？周口店北京猿人距今约50万年，能否用碳-14法测定它的生活年代？解：不可行，因为C-14的放射性太弱，它可较准确断代的样品应距今100050000年间。7-9. 某反应在273K和313K下的速率常数分别为1.0610-5 s-1和2.9310-3s-1，求该反应在298K下的速率常数。 Ea = 9.98104 J.mol-1 k = 4.2410-4 s-17-10. 某一级反应，在300K时反应完成50%需时20min,在350K时反应完成50%需时5.0
23、min，计算该反应的活化能。Ea = 2.42104 J.mol-17-14. 有人提出氧气氧化溴化氢气体生成水蒸气和溴蒸气的反应历程如下： HBr + O2 HOOBr HOOBr + HBr 2HOBr HOBr + HBr H2O + Br2怎样由这三个基元反应加和起来得该反应的计量方程式？写出各基元反应的速率方程。指出该反应有哪些中间体？实验指出，该反应的表现速率方程对于HBr和O2都是一级的，在上述历程中，哪一步基元反应是速控步？解： A + B +2C 得：4HBr + O2 2H2O + 2Br2 中间体有： HOOBr 和 HOBr第一步是速控步。第8章 水溶液8-9 解答：8
24、-12 解答（1）葡萄糖大于蔗糖。因为蔗糖的分子量大于葡萄糖，二者的质量分数相同，所以葡萄糖溶液的质量摩尔浓度比蔗糖溶液大。（2）葡萄糖溶液的渗透压大。（3）NaCl溶液的渗透压大。因为NaCl是强电解质，实际溶质的浓度接近于NaCl浓度的2倍（即1mol.L-1）。（4） CaCl2溶液的渗透压大。海水的质量分数为3.5%，因而可以计算出海水中盐的质量摩尔浓度（以NaCl计）为 m。 8-13 解答则海水中实际粒子的浓度为m* = 20.62= 1.24mol.kg-1所以，海水开始结冰的温度为-2.3；开始沸腾的温度为100.64。第9章 酸碱平衡9-4. 苯甲酸的酸常数Ka = 6.41
25、0-5，试求：中和1.22g苯甲酸需0.4mol.L-1的NaOH溶液多少毫升.求其共轭碱的碱常数Kb。苯甲酸在水中的溶解度为2.06g.L-1，求饱和溶液pH。解： 1.22/122 = 0.410-3 x x = 25ml pH = 39-5. 计算下列溶液的pH值：10ml5.010-3mol.L-1的NaOH。10ml0.4mol.L-1HCl与10ml0.1mol.L-1NaOH的混合液。10ml0.2mol.L-1NH3H2O与10ml0.1mol.L-1HCl混合液。10ml0.2mol.L-1HAc与10ml0.2mol.L-1NH4Cl的混合液。解： pOH= 2.3 pH
26、= 11.7 发生中和反应，pH 取决于剩余的HCl。过量的NH3与产物NH4Cl组成缓冲体系 pH取决于HAc的电离pH= 2.889-8. 25标准压力下的CO2气体在水中的溶解度为0.034mol.L-1,求溶液的pH值和CO32-。解：pH = 3.929-9. 将15g P2O5溶于热水，稀释至750ml, 设P2O5全部转化为H3PO4，计算溶液中的各组分浓度。K1=7.1110-3 K2=6.2310-8 K3=4.510-13解：H3PO4 = H+ + H2PO4- C平 0.28 - x x x即：H+ = H2PO4- = 0.042mol.L-1HPO42- K2 =
27、6.2310-8PO43- = 6.710-19 mol.L-19-10. 某弱酸HA，0.015mol.L-1电离度为0.80%，浓度为0.1mol.L-1电离度多大？解：9-11. 计算0.100mol.L-1Na2CO3溶液的pH值和电离度。解： CO32- + H2O = HCO3- + OH-pOH = 2.37 pH = 11.369-12. 某未知浓度的一元弱酸用未知浓度的NaOH滴定，当用去3.26mlNaOH时，混合溶液的pH=4.00，当用去18.30ml时，混合溶液的pH=5.00。求该弱酸的电离常数。解：联立解得：n酸 = 37.5x Ka = 9.5210-69-13
28、. 缓冲溶液HAc-Ac-的总浓度为1.0mol.L-1，当溶液的pH为：4.00；5.00，HAc和Ac-的浓度分别为多大？解： 9-14. 欲配pH=5.0的缓冲溶液，需称取多少克NaAc3H2O固体溶解在300ml0.5mol.L-1的HAc溶液中？解： x = 36.3g9-15. 某含杂质的一元碱样品0.5000g(分子量为59.1)，用0.1000mol.L-1HCl滴定，需用75.00ml;在滴定过程中，加入49.00ml酸时，溶液的pH=10.65。求该碱的电离常数和样品的纯度。解：9-16. 将Na2CO3和NaHCO3混合物30g配成1L溶液，测得溶液的pH=10.62。计算溶液含Na2CO3和NaHCO3各多少克？解：设NaHCO3含x克则Na2CO3为: 30 7.59 = 22.41g9-19. 计算10ml0.3mol.L-1的HAc和20ml浓度为0.15mol.
