大学化学 课后题答案

  • 格式:doc
  • 大小:426.00 KB
  • 文档页数:13

第一章 化学反应原理1.今有一密闭系统,当过程的始终态确定以后,下列各项是否有确定值Q , W , Q -W , Q +W , ΔH , ΔG答: Q +W , ΔH , ΔG 有确定值,Q , W , Q -W 无确定值。

2.下列各符号分别表示什么意义H ,ΔH ,ΔH θ,Δf θ298H (B ),θ298S (B ), Δf θ298G (B )答:H :焓;ΔH :焓变;ΔH θ:标准焓变;Δf θ298H (B ):298K 时B 物质的标准生成焓;θ298S (B ):298K 时B 物质的标准熵; Δf θ298G (B ):298K 时B 物质的标准生成吉布斯函数。

3.下列反应的Q p 和Q V 有区别吗 (1)2H 2(g)+O 2(g)=2H 2O(g) (2)NH 4HS(s)=NH 3(g)+H 2S(g) (3)C(s)+O 2(g)=CO 2(g)(4)CO(g)+H 2O(g)=CO 2(g)+H 2(g) 答:(1)、(2)有区别。

4.已知下列热化学方程式:(1)Fe 2O 3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO 2(g);Δθ298H =mol ;(2)3Fe 2O 3(s)+CO(g)=2Fe 3O 4(s)+CO 2(g);Δθ298H =mol ;(3)Fe 3O 4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO 2(g);Δθ298H =mol ;不用查表,计算下列反应的Δθ298H : (4)FeO(s)+CO=Fe(s)+CO 2(g)解:[(1)×3—(2)—(3)×2]/6=(4)Δθ298H (4)=[()×3—()—×2]/6=—(kJ/mol )5.查表计算下列反应的Δθ298H : (1)Fe 3O 4(s)+4H 2(g)=3Fe(s)+4H 2O(g) (2)4NH 3(g)+5O 2(g)=4NO(g)+6H 2O(l) (3)CO(g)+H 2O(g)=CO 2(g)+H 2(g) (4)S(s)+O 2(g)=SO 2(g) 解:(1) Fe 3O 4(s) + 4H 2(g) = 3Fe(s) + 4H 2O(g)Δf θ298H — 0 0 —Δθ298H =4×(—)+=(kJ/mol )(2) 4NH 3(g) + 5O 2(g) = 4NO(g) + 6H 2O(l)Δf θ298H — 0 —Δθ298H =6×(—)+4×+4×=—(kJ/mol ) (3) CO(g) + H 2O(g) = CO 2(g) + H 2(g)Δf θ298H — — — 0Δθ298H =(—)++=—(kJ/mol )(4) S(s) + O 2(g) = SO 2(g)Δf θ298H 0 0 —Δθ298H =—(kJ/mol )6.查表计算下列反应的Δθ298H : (1)Fe(s)+Cu 2+(aq)=Fe 2+(aq)+Cu(s) (2)AgCl(s)+I -(aq)=AgI(s)+Cl -(aq)(3)2Fe 3+(aq)+Cu(s)=2Fe 2+(aq)+Cu 2+(aq) (4)CaO(s)+H 2O(l)=Ca 2+(aq)+2OH -(aq) 解:(1) Fe(s) + Cu 2+(aq) = Fe 2+(aq) + Cu(s)Δf θ298H 0 — 0Δθ298H =——=(kJ/mol )(2) AgCl(s) + I -(aq) = AgI(s) + Cl -(aq)Δf θ298H — — — —Δθ298H =——++=—(kJ/mol ) (3) 2Fe 3+(aq) + Cu(s) = 2Fe 2+(aq) + Cu 2+(aq)Δf θ298H — 0 —Δθ298H =2×(—)++2×=—(kJ/mol ) (4) CaO(s) + H 2O(l) = Ca 2+(aq) + 2OH -(aq)Δf θ298H — — — —230Δθ298H =—2×230—++=—(kJ/mol )7.查表计算下列反应的Δθ298S 和Δθ298G : (1)2CO(g)+O 2(g)=2CO 2(g)(2)3Fe(s)+4H 2O(l)=Fe 3O 4(s)+4H 2(g) (3)Zn(s)+2H +(aq)=Zn 2+(aq)+H 2(g)(4)2Fe 3+(aq)+Cu(s)=2Fe 2+(aq)+Cu 2+(aq) 解:(1) 2CO(g) + O 2(g) = 2CO 2(g)θ298SΔf θ298G — 0 —Δθ298S =2×—2×—=—(J ·K -1·mol -1)Δθ298G =2×(—)+2×=—(kJ/mol )(2) 3Fe(s) + 4H 2O(l) = Fe 3O 4(s) + 4H 2(g)θ298SΔf θ298G 0 — — 0Δθ298S =4×+—3×—4×=(J ·K -1·mol -1)Δθ298G =(—)+4×=—(kJ/mol )(3) Zn(s) + 2H +(aq) = Zn 2+(aq) + H 2(g)θ298S 0 —Δf θ298G 0 0 — 0Δθ298S =——=—(J ·K -1·mol -1)Δθ298G =—(kJ/mol )(4) 2Fe 3+(aq) + Cu(s) = 2Fe 2+(aq) + Cu 2+(aq)θ298S — —Δf θ298G — 0 —Δθ298S =—2×—+2×=(J ·K -1·mol -1)Δθ298G =—2×+2×=—(kJ/mol )8.已知反应 4CuO(s)=2Cu 2O(s)+O 2(g) 的Δθ298H =mol,Δθ298S =·K -1·mol -1,设它们皆不随温度变化。

问: (1)298K 、标准状态下,上述反应是否正向自发 (2)若使上述反应正向自发,温度至少应为多少解:(1)Δθ298G =—298××10—3=(kJ/mol )>0, 不自发(2)须ΔθT G =—T ××10—3<0T >(K)9.对于合成氨反应:N 2(g)+3H 2(g)=2NH 3(g),查表计算: (1)298K 、标准状态下,反应是否自发(2)标准状态下,反应能够自发进行的最高温度是多少设反应的ΔH 和ΔS 不随温度变化。

(3)若p (N 2)=10p θ,p (H 2)=30p θ,p (NH 3)=1p θ,反应能够自发进行的温度又是多少设反应的ΔH和ΔS 仍不随温度变化。

解: N 2(g) + 3H 2(g) = 2NH 3(g)θ298S Δf θ298H 0 0 —Δθ298S =2×—3×—=—(J ·K -1·mol -1) Δθ298H =—2×=—(kJ/mol )(1)Δθ298G =—92220+298×=—(kJ/mol )<0,自发(2)须ΔθT G =—92220+T ×<0T <464(K)(3)须ΔT G =—92220+T ×+3230101ln314.8⨯T <0T <979(K)10.已知 CaCO 3(s)=CaO(s)+CO 2(g) 的Δθ298H = kJ/mol, ΔS θ298 = J ·K -1·mol -1。

试计算CaCO 3(s)在空气中(CO 2体积分数为%)开始分解的近似温度。

解:须ΔT G =178400—+θθp p T 00033.0ln 314.8<0 ,T >785(K)11.写出下列各反应平衡常数K θ的表达式(不计算):(1)2NO(g)+O 2(g) 2NO 2(g) (2)C(s)+H 2O(g) CO(g)+H 2(g) (3)HAc(aq) H +(aq)+Ac -(aq)(3)Pb(s)+2H +(aq) Pb 2+(aq)+H 2(g) 解:(1)θθθθ⋅=p p p p p p K /)O ()/)NO (()/)NO ((2222 (2)θθθθ⋅=p p p p p p K /)O H ()/)H (()/)CO ((22 (3))HAc ()Ac ()H (c c c K -+θ⋅=(4))H ()Pb ()/)H ((222++θθ⋅=c c p p K12. 973K 时,反应:CO(g)+H 2O(g) CO 2g)+H 2(g) 的K θ=,问:(1)973K,标准状态下,反应是否自发(2)若p (CO 2)=p (H 2)=×105Pa,p (CO)=p (H 2O)=×105Pa,反应是否自发 解:(1)θθ-=K RT G ln ∆=—×=—3597<0,自发(2)2276.027.1ln 973314.83597ln ⨯⨯+-=+=θQ RT G G ∆∆=4709>0,不自发13.已知N 2O 4(g) 2NO 2(g)的Δθ298G =4836 J/mol 。

现将盛有的1L 密闭容器置于25℃的恒温槽中,问:平衡时容器内的总压力为多少 解:n =92=K θ=e —4836/×298)= (ΔG θ=-RTlnK θ)开始时N 2O 4的压力为:××298/10—3=85476(Pa)=θ(PV=nRT )设平衡时NO 2的分压为x p θ,则N 2O 4 2NO 22x142.08436.0)2(2=-xx , 解得 x= p θp 总=+= p θ14.523K 时,将 PCl 5(g)注入的密闭容器中,反应:PCl 5(g) PCl 3(g)+Cl 2(g)达平衡时,有的PCl 5被分解了。

求523K 时反应的K θ。

解: PCl 5(g) PCl 3(g) + Cl 2(g)开始时物质的量/mol 0 0 平衡时物质的量/mol平衡时分压/Pa31022.0-⨯RT 31025.0-⨯RT 31025.0-⨯RT82.26101325/)102/(523314.82.0]101325/)102/(523314.85.0[323=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=--θK15.740K 时,Ag 2S(s)+H 2(g) 2Ag(s)+H 2S(g) 的K θ=。