无机化学教材习题部分答案
- 格式:doc
- 大小:512.00 KB
- 文档页数:16
化学变化中的能量关系作业2.计算下行反应的标准反应焓变△r Hθm:解:①2Al(s) + Fe2O3(s)→ Al2O3(s) + 2Fe(s)△f Hθm(kJ•mol-1) 0 -822.1 -1669.8 0△r Hθm = △f Hθm(Al2O3 ,s) + 2△f Hθm(Fe,s) - 2△f Hθm(Al,s) - 2△f Hθm(Fe2O3 ,s) = -1669.8 + 2×0 - 2×0 - (-822.1)= -847.7(kJ•mol-1)②C2H2 (g) + H2(g) →C2H4(g)△f Hθm(kJ•mol-1) 226.748 0 52.283△r Hθm = △f Hθm(C2H4 ,g) + △f Hθm(C2H2,g) - △f Hθm(H2,g)= 52.283 - 226.748 - 0= -174.465 (kJ•mol-1)3. 由下列化学方程式计算液体过氧化氢在298 K时的△f Hθm(H2O2,l):①H2 (g) + 1/2O2 (g) = H2O (g) △r Hθm = - 214.82 kJ•mol-1②2H(g) + O(g) = H2O (g) △r Hθm = - 926.92 kJ•mol-1③2H(g) + 2O(g) = H2O2 (g) △r Hθm = - 1070.6 kJ•mol-1④2O(g) = O2 (g) △r Hθm = - 498.34 kJ•mol-1⑤H2O2 (l) = H2O2 (g) △r Hθm = 51.46 kJ•mol-1解1:①+③-②-1/2④-⑤H2 (g) + O2 (g) = H2O2 (l) △r Hθm =△f Hθm(H2O2,l)△r Hθm =△f Hθm(H2O2,l) = - 214.82+(- 1070.6)-(- 926.92)-1/2(- 498.34)-51.46= - 160.799.已知298 K标态下:△f Hθm(O,g) = 249.1 kJ•mol-1 , △f Hθm(N,g) = 472.7 kJ•mol-1 ,O(g) + N(g) → NO(g) △r Hθm(NO,g) = - 631.8 kJ•mol-1,求反应1/2N2(g)+ 1/2O2(g) = NO(g) 的△Hθ298 = ?解:1/2N2(g)= N(g)△f Hθm(N,g) = 472.7 kJ•mol-11/2O2(g) = O(g) △f Hθm(O,g) = 249.1 kJ•mol-1O(g) + N(g) → NO(g) △r Hθm(NO,g) = - 631.8 kJ•mol-1, 则:1/2N2(g)+ 1/2O2(g) = NO(g)△Hθ298 = 472.7+249.1- 631.8 = 90.0 kJ•mol-110.选择正确答案的序号填入括号内。
答案(1)D.; (2) C; (3) B; (4) D; (5) C; (6) B; (7) B; (8) A化学反应的方向习题10.不查表、比较下列物质的Sθm的大小。
(1)O2(g), O3(g), SO2(g)(2)Br2(g), Cl2(g), F2(g), I2(g)解:(1)Sθm(SO2,g)>Sθm(O3,g)>Sθm(O2,g)(2) Sθm(I2,g)>Sθm(Br2,g) >Sθm(Cl2,g)>Sθm(F2,g)11. 确定下列过程中,系统是熵增还是熵减,或基本不变?(1)KNO3溶于水中;(2)乙醇(l)→乙醇(g)(3) 碳与氧气反应生成二氧化碳;(4)石灰石分解。
解:(1)KNO3溶于水中,熵值增加。
(2)乙醇(l)→乙醇(g),熵值增加。
(3)碳与氧气反应生成二氧化碳C(s) + O2(g) →CO2(g)反应前后气体分子数相同,所以熵值基本不变。
(4)石灰石分解生成气体分子CO2,所以熵值增加。
14. 计算下列反应C2H5OH(g)→C2H4(g) + H2O(g) 能自发进行的最低温度。
解:C2H5OH(g)→C2H4(g) + H2O(g)Sθm/ J•K-1•mol-1282.0 219.45 188.72△f Hθm /( kJ•mol-1) -235.31 52.28 -241.83△r Sθm( 298K) = Sθm(H2O, g) + Sθm(C2H4, g) - Sθm(C2H5OH, g) =188.72 + 219.45 – 282.0= 126.17 J•K-1•mol-1△rHθm( 298 K) = △f Hθm (H2O, g) + △f Hθm (C2H4, g) -△f Hθm(C2H5OH, g)= -241.83 + 52.28 – (-235.31)= 45.76 kJ•mol-1T转=△r Hθm( 298 K)/△r S m( 298K) =45.76/(126.17×10-3)= 362.7 K20.根据下列反应焓变和熵变的符号,判断反应的方向。
①H2O2 (g) →H2O(g) + O2(g) △r Hθm < 0 ;②CO(g) →C(s) + 1/2O2(g) △r Hθm > 0 ;③CaCO3(s) →CaO(s) + CO2(g) △r Hθm > 0 ;④HCl(g) + NH3(g) →NH4Cl(s) △r Hθm < 0 ;解:①H2O2 (g) →H2O(g) + O2(g)△r Hθm < 0 ;∵该反应为气体分子数增加的过程,△r Sθm >0,∴△rGθm< 0, 反应正向自发。
②CO(g) →C(s) + 1/2O2(g)△r Hθm > 0 ;∵该反应为气体分子数减少的过程,△r Sθm < 0,∴△rGθm > 0, 反应正向不能自发进行,而逆向自发。
③CaCO3(s) →CaO(s) + CO2(g) △r Hθm > 0 ;∵该反应为气体分子数增加的过程,△r Sθm >0, 但△r Hθm > 0,∴低温下反应不能正向自发,高温下反应能正向自发。
④HCl(g) + NH3(g) →NH4Cl(s) △r Hθm < 0 ;∵该反应为气体分子数减少的过程,△r Sθm < 0, 且△r Hθm < 0,∴低温下△rGθm < 0, 反应能正向自发进行;高温下△r Gθm > 0, 逆向自发。
21.选择正确答案的序号填入括号内。
(1)A;(2)B;(3)C;(4)B、(5)C;(6)C;(7)A、C;(8)D;(9)A; (10) B第二章 化学反应速率参考答案1、解:依题意;① 设反应的速率方程为:b a O NO k ][][2⋅=ν 将12νν求b 项: b a ba k k )010.0()010.0()020.0()010.0(105.2100.522⋅⋅⋅=⨯⨯--2 = 2 bb = 1 将23νν求a 项:ba ba k k )020.0()010.0()020.0()030.0(100.5105.421⋅⋅⋅=⨯⨯-- 9 = 3 aa = 2∴给定反应的速率方程为: ][][22O NO k ⋅=ν反应级数: 2+1=3②将①、②、③组数据中任一组代入速率方程求得速率常数为: ]01.0[]01.0[105.222⋅⋅=⨯-k)(105.21224--⋅⋅⨯=s L mol k③将NO 和O 2的浓度代入速率方程求)025.0()015.0(105.224⋅⨯⨯=ν=1.4×10-1(mol •L -1•s -1)6、解:依题意;给定反应 △H θ < 0, a a H E E θ∆=-(正)(逆) 故反应的 a a E E <(正)(逆)据阿氏公式,温度为T 1时有: 1a E RT k Ae -=(正)正 1a E RT k Ae-=(逆)逆∵ (a a E E <正)(逆) ∴逆正k k >即活化能大的反应其反应速率小。
②当温度由T 1升至T 2时,△T> 0,据阿氏公式推导时有: 21()(21)12lg()2.303T a T k E T T k R T T -=⋅⨯正正)正(21()(2112)lg()2.303a T T k E T T k R T T -=⋅⨯逆逆)逆(∵ ((a a E E <正)逆), 1212)()())(lglg T T T T k k k k 逆逆正(正<∴ △正k <△逆k ,升高温度,活化能大的反应(逆反应)其反应速率增大的程度大。
③当温度由T 1降至T 2时,△T< 0,据阿氏公式推导时有: 21()(21)12lg()2.303T a T k E T T k R T T -=⋅⨯正正)正(21()(2112)lg ()2.303a T T k E T T k R T T -=⋅⨯逆逆)逆(∵ ((a a E E <正)逆),△T< 0,则: (2112|()|2.303a E T T R T T -⋅⨯正)< (2112|()|2.303a E T T R T T -⋅⨯逆)∴ |lg|))(12T T k k 正(正 < |lg|))(12T T k k 逆(逆或 |△正k | < |△逆k |即:降低温度,活化能大的反应(逆反应)其反应速率降低的程度大。
④ 给定反应 △H θ > 0,则((a a E E >正)逆), 仿上①、②、③推理过程,推得结论为:(a)、给定T 1∵((a a E E >正)逆) ∴ 逆正k k < (b)、T 1↗T 2,△T > 0∵((a a E E >正)逆) ∴ △正k >△逆k , 即正反应的活化能大,升温使其反应速率增加的程度大。
(c ) 、T 1↘T 2,△T<0∵((a a E E >正)逆) ∴△正k >△逆k , 或 | △正k |>|△逆k |,即:降温,使活化能大的正反应的反应速率降低的程度大。
10选择,填空:① B 。
根据P 48因为升温能使非活化分子获得能量转变成活分子,体系中活化分子百分数增加,有效碰撞次数增多,所以反应速率增大,故应选B② A 。
根据阿氏公式推导式: 有:221112l g()2.303a E k T T k R T T -=⋅ 当温度由T 1↗T 2时,△T=T 2-T 1 > 0 时:E a (大)的12lg k k > E a (小)的/1/2lg k k即:11/212k k k k 〉)小(大Ea )(k ∆>∆Ea k ,故应选A 。