大学化学第一章1
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第一章 习题选解3. 20℃时某地空气中水的实际蒸汽压为1.001KPa 。
此时的相对湿度是多少?若温度降低到10℃,相对湿度又如何变化?解:设水蒸气服从PV=nRT ,其他因素不变时,P 正比于绝对温度T ,故10℃时:P H2O 实际= 1.001×2.2932.283=0.9669(KPa ) 查表1-1(P10)知,P H2O ,饱和是2.339 KPa (20℃)和1.228 KPa (10℃) 按相对湿度=饱和实际,O H O H P P 22,计算,此地空气的相对湿度分别是42.80%(20℃)和78.74%(10℃),温度降低至10℃,其值增大为20℃值的80.4274.78=1.840(倍) 4. 比较并简述原因(1)不同浓度蔗糖溶液的凝固点高低;解:b/mol·Kg -1 0.1 0.2 0.5/b K t f f ⋅=∆℃ 小 大 更大/0f f t t ∆-=℃ 高 低 更低(2)同浓度不同溶质水溶液的凝固点高低;解:溶质 微粒b/mol·kg -1 /f t ∆℃ /f t ℃C 6H 12O 6 0.1 小 高NaCl=Na ++Cl - 0.2 大 低Na 2SO 4=2Na ++SO 42- 0.3 更大 更低(3)不同浓度Na 2SO 4溶液的渗透压高低。
解:Na 2SO 4⎩⎨⎧∙≈⋅-KPa RT b p kg m ol b //1渗低1.0 高2.0 更高5.05. 比较并说明理由:解:(1) BaCl 2 FeCl 2 AlCl 3 CCl 4 晶体类型 离子 过渡型(偏离子) 过渡型(偏分子) 分子熔 点 由高到低(2) SiO 2 BaO CO 2 晶体类型 原子 离子 分子硬 度 由大到小(3) MgO CaO CaF 2 CaCl 2离子键强度 由强到弱熔 点 由高到低(4) SiC SiBr 4 SiF 4 晶体类型 原子 分子 分子结合力 共价键 色散力较强 色散力,较弱熔 点 由高到低(5) 液态HF 、HCl 、HBr 、HI 靠分子间力(主要是色散力)凝聚,从左到右因分子体积增大,色散力增强,故沸点升高。
第一章化学反应热教学内容1.系统、环境等基本概念; 2. 热力学第一定律; 3. 化学反应的热效应。
教学要求掌握系统、环境、功、热(恒容反应热和恒压反应热)、状态函数、标准态、标准生成焓、反应进度等概念;熟悉热力学第一定律;掌握化学反应标准焓变的计算方法。
知识点与考核点1.系统(体系)被划定的研究对象。
化学反应系统是由大量微观粒子(分子、原子和离子等)组成的宏观集合体。
2.环境(外界)系统以外与之密切相关的部分。
系统和环境的划分具有一定的人为性,划分的原则是使研究问题比较方便。
系统又可以分为敞开系统(系统与环境之间既有物质交换,又有能量交换);封闭体系(系统与环境之间没有..能量交换);..物质交换,只有孤立系统(体系与环境之间没有物质交换,也没有能量交换)系统与环境之间具有边界,这一边界可以是实际的相界面,也可以是人为的边界,目的是确定研究对象的空间范围。
3.相系统中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分。
在同一个系统中,同一个相可以是连续的,也可以是不连续的。
例如油水混合物中,有时水是连续相,有时油是连续相。
4.状态函数状态是系统宏观性质(T、p、V、U等)的综合表现,系统的状态是通过这些宏观性质描述的,这些宏观性质又称为系统的状态函数。
状态函数的特点:①状态函数之间往往相互制约(例如理想气体状态方程式中p、V、n、T之间互为函数关系);②其变化量只与系统的始、末态有关,与变化的途径无关。
5*.过程系统状态的变化(例如:等容过程、等压过程、等温可逆过程等)6*.途径完成某过程的路径。
若系统的始、末态相同,而途径不同时,状态函数的变量是相同的。
7*.容量性质这种性质的数值与系统中的物质的量成正比,具有加合性,例如m(质量)V、U、G等。
8*.强度性质这种性质的数值与系统中的物质的量无关,不具有加合性,例如T、 (密度)、p(压强)等。
9.功(W)温差以外的强度性质引起的能量交换形式[W=W体+W有]。
第一章 气体和溶液学习要求1. 了解分散系的分类及主要特征。
2. 掌握理想气体状态方程和气体分压定律。
3. 掌握稀溶液的通性及其应用。
4. 掌握胶体的基本概念、结构及其性质等。
5. 了解高分子溶液、乳状液的基本概念和特征。
1.1 气体1.1.1 理想气体状态方程气体是物质存在的一种形态,没有固定的形状和体积,能自发地充满任何容器。
气体的基本特征是它的扩散性和可压缩性。
一定温度下的气体常用其压力或体积进行计量。
在压力不太高(小于101.325 kPa)、温度不太低(大于0 ℃)的情况下,气体分子本身的体积和分子之间的作用力可以忽略,气体的体积、压力和温度之间具有以下关系式:V=RT p n (1-1)式中p 为气体的压力,SI 单位为 Pa ;V 为气体的体积,SI 单位为m 3;n 为物质的量,SI 单位为mol ;T 为气体的热力学温度,SI 单位为K ;R 为摩尔气体常数。
式(1-1)称为理想气体状态方程。
在标准状况(p = 101.325 Pa ,T = 273.15 K)下,1 mol 气体的体积为 22.414 m 3,代入式(1-1)可以确定R 的数值及单位:333V 101.32510 Pa 22.41410 m R T1 mol 27315 Kp n .-⨯⨯⨯==⨯3118.314 Pa m mol K --=⋅⋅⋅11= 8.314 J mol K --⋅⋅ (31 Pa m = 1 J ⋅)例1-1 某氮气钢瓶容积为40.0 L ,25 ℃时,压力为250 kPa ,计算钢瓶中氮气的质量。
解:根据式(1-1)333311V 25010Pa 4010m RT8.314Pa m mol K 298.15Kp n ---⨯⨯⨯==⋅⋅⋅⨯4.0mol =N 2的摩尔质量为28.0 g · mol -1,钢瓶中N 2的质量为:4.0 mol × 28.0 g · mol -1 = 112 g 。
第一章化学反应的基本原理1.某乙醇溶液的质量为196.07g,其中H2O为180g,求所含C2H5OH物质的量。
解:由题意可知:n(C2H5OH)=m/M=(196.07-180)/46=0.35mol2.已知化学反应方程式:CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g),求1t含95%碳酸钙的石灰石在完全分解时最多能得到氧化钙和二氧化碳各多少千克?解:由题意可知:m(CaO)=(56×1000×95%)/100=532kgm(CO2)=( 44×1000×95%)/100=418kg3.已知铝氧化反应方程式:4Al(s)+3 O2(g)=2Al2O3(s),试问:当反应过程中消耗掉2molAl时,该反应的反应进度为多少?分别用Al,O2,Al2O3进行计算。
解:由题意可知:4Al(s)+3 O2(g)=2Al2O3(s)ξ(Al)=Δn(Al)/ν(Al)=(-2mol)/(-4)=0.5molξ(O2)= Δn(O2)/ν(O2)=(-1.5mol)/(-3)=0.5molξ(Al2O3)= Δn(Al2O3)/ν(Al2O3)=1mol/2=0.5mol4.水分解反应方程式:H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g),反应进度ξ=3mol时,问消耗掉多少H2O,生成了多少O2?解:H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g), ξ=3molΔn(H2O)= ξ×ν(H2O)= (-1) ×3mol=-3molΔn (O2)= ξ×ν(H2O)= (1/2) ×3mol=1.5mol5.甲烷是天然气的主要成分,试利用标准生成焓的数据,计算甲烷完全燃烧时反应的标准焓变Δr H mθ(298.15K)。
1molCH4完全燃烧时能释放多少热能?解:由题意可知:CH4(g) + 2O2(g) = CO2(g) + 2H2O(l)Δf H mθ/ kJ·mol-1 -74.85 0 -393.50 -241.82Δr H mθ(298.15K)={Δf H mθ(CO2)+2Δf H mθ(H2O)-Δf H mθ(CH4)-2Δf H mθ(O2)}=-802.29kJ·mol-16.已知N2H4(l)和N2O4(g)在298.15K时的标准摩尔生成焓分别为50.63kJ·mol-1.和9.66kJ·mol-1。
南昌⼤学⼤学化学第⼀章课后答案第⼀章1.⽤作消毒剂的过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为0.030,这种⽔溶液的密度为1.0g?mL-1,请计算这种⽔溶液中过氧化氢的质量摩尔浓度、物质的量浓度和摩尔分数。
解:1L溶液中,m( H2O2) = 1000mL?1.0g?mL-1?0.030 = 30gm( H2O) = 1000mL?1.0g?mL-1?(1-0.030) = 9.7?102gn( H2O2) = 30g/34g?moL-1=0.88moln( H2O) = 970g/18g.?mol-1=54molb( H2O2)= 0.88mol /0.97kg = 0.91mol?kg-1c( H2O2)= 0.88mol/1L = 0.88mol?L-1x( H2O2) = 0.88/(0.88.+54) = 0.0162.计算5.0%的蔗糖(C12H22O11)⽔溶液与5.0%的葡萄糖(C6H12O6)⽔溶液的沸点。
解:b(C12H22O11)=5.0g/(342g.?mol-1?0.095kg)=0.15mol?kg-1b(C6H12O6)=5.0g/(180g.?mol-1?0.095kg)=0.29mol?kg-1蔗糖溶液沸点上升T b=K bb(C12H22O11)= 0.52Kkgmol-10.15molkg-1=0.078K蔗糖溶液沸点为:373.15K+0.078K=373.23K葡萄糖溶液沸点上升T b=K bb(C6H12O6)= 0.52Kkgmol-10.29molkg-1=0.15K葡萄糖溶液沸点为:373.15K + 0.15K = 373.30K3.⽐较下列各⽔溶液的指定性质的⾼低(或⼤⼩)次序。
(l)凝固点: 0.1mol?kg-1 C12H22O11溶液,0.1mol?kg-1 CH3COOH溶液,0.1mol?kg-1 KCl溶液。
(2)渗透压:0.1mol?L-1 C6H12O6溶液,0.1mol?L-1CaCl2溶液,0.1mol?L-1 KCl溶液,1mol?L-1 CaCl2溶液。