无机及分析化学(化工版)第一章习题及答案

1.NO是汽车尾气的主要污染源，有人设想以加热分解的方法来消除之2NON2＋O2试从热力学角度判断该方法能否实现？解：518022590..HmrkJ·mol-162242762101420561191....SmrJ·mol-1·K-1该反应要实现必须mrG＜0所以高温不利2.设汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到1573K，试计算此温度时下列反应1/2N2（g）＋1/2O2（g）NO（g）的rmG和K解：molkJSHGmBmfBmr/77.7010)138.2052161.19121761.210(157325.9015733331046.4ln157310314.877.70lnKKKRTGmr3.蔗糖(C12H22O11)在人体内的代谢反应为：C12H22O11(s)+12O2(g)12CO2(g)+11H2O(l)假设其反应热有30%可转化为有用功，试计算体重为70kg的人登上3000m高的山(按有效功计算)，若其能量完全由蔗糖转换，需消耗多少蔗糖？解：A=70kg3000m=2.1105kgm=2.11059.8J=2.1103kJrH=2.1103kJ/30%=7.0103kJrHm=11(285.830kJmol1)+12(393.509kJmol1)(2222kJmol1)=5644kJmol1=rH/rHm=7.0103kJ/5644kJmol1=1.24molm(C12H22O11)=1.24342.3=425g4.利用附录III的数据，计算298.15K时下列反应的rmH（1）Ca（OH）2（s）+CO2（g）CaCO3（s）+H2O（l）（2）CuO（s）+CO（g）Cu（s）+CO2（g）（3）2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）（4）CH3COOH（l）+2O2（g）2CO2（g）+2H2O（l）解：mfBmrHH（1）mrH=(–1206.92)+(–285.83)–(–986.09)–(–393.51)=–113.15kJmol1（2）mrH=0+(–393.51)-(–157.3)–(–110.53)=-125.68kJmol1（3）mrH=2[(–395.72)–(–296.83)]=–197.78kJmol1（4）mrH=2(–393.51)+2(–285.83)–(–484.5)=–874.18kJmol15.已知下列化学反应的反应热：（1）C2H2(g)+5/2O2(g)2CO2(g)+H2O(g)；rHm=1246.2kJmol1（2）C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)；rHm=+90.9kJmol1（3）2H2O(g)2H2(g)+O2(g)；rHm=+483.6kJmol1求乙炔(C2H2,g)的生成热fHm。解：反应2(2)(1)2.5(3)为：2C(s)+H2(g)C2H2(g)fHm=2rHm(2)rHm(1)2.5rHm(3)=[290.9(1246.2)2.5483.6]kJmol1=219.0kJmol16.高炉炼铁中的主要反应有：C（s）+O2（g）CO2（g）1/2CO2（g）+1/2C（s）CO（g）CO（g）+1/3Fe2O3（s）2/3Fe（s）＋CO2（g）（1）分别计算298.15K时各反应的rmH和各反应rmH值之和；（2）将上列三个反应式合并成一个总反应方程式，应用各物质298.15K时的fmH数据计算总反应的反应热，与⑴计算结果比较，并作出结论。解：（1）mfBmrHH51.3930051.393)1(mrHkJmol123.860)51.393(2153.110)2(mrHkJmol125.8)2.824(31)53.110()51.393(0)3(mrHkJmol1mrH)4()2()1(mrmrmrHHH=53.315kJmol1（2）53.31500)2.824(31)51.393(230mfBmrHHkJmol1无论是一步反应或多步反应化学反应热效应总和总是相等的。7.利用附录III，判断下列反应298.15K能否自发向右进行。（1）2Cu+（aq）Cu2+（aq）+Cu（s）（2）AgCl（s）+Br（aq）AgBr（s）+Cl（aq）（3）4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g）（4）4NO（g）+6H2O（g）4NH3（g）+5O2（g）解：mfBmrGG（1）mrG=65.49+049.982=34.47kJmol1＜0能自发反应（2）mrG=(96.9)+(131.22)(109.79)(103.96)=14.38kJmol1＜0能自发反应（3）mrG=4(86.55)+6(228.58)4(16.45)0=959.48kJmol1＜0（4）mrG=4(16.45)+04(86.55)6(228.58)=959.48kJmol1＞08.由软锰矿二氧化锰制备金属锰可采取下列两种方法：（1）MnO2（s）+2H2（g）Mn（s）+2H2O（g）；（2）MnO2（s）+2C（s）Mn（s）+2CO（g）；上述两个反应在25℃，100kPa下是否能自发进行？如果考虑工作温度愈低愈好的话，则制备锰采用哪一种方法比较好？解：（1）98.8)58.228(2)14.466()298(KGmrkJmol1＞0（2）819117137214466298.).().()K(GmrkJmol1＞0所以两个反应在25℃，100kPa下都不能自发进行。一式的mrH=36.39kJmol1mrS=95.24kJmol1T1=382K一式的mrH=298.98kJmol1mrS=362.28kJmol1T2=825K仅考虑温度时，选（1）有利9.定性判断下列反应的rmS是大于零还是小于零：（1）Zn（s）+2HCl（aq）ZnCl2（aq）+H2（g）（2）CaCO3（s）CaO（s）+CO2（g）（3）NH3（g）+HCl（g）NH4Cl（s）（4）CuO（s）+H2（g）Cu（s）+H2O（l）解：（1）mrS＞0（2）mrS＞0（3）mrS＜0（4）mrS＜010.糖在人体中的新陈代谢过程如下：C12H22O11(s)+12O2(g)12CO2(g)+11H2O(l)若反应的吉布斯函数变rGm只有30%能转化为有用功，则一匙糖(3.8g)在体温37℃时进行新陈代谢，可得多少有用功？(已知C12H22O11的fHm=2222kJmol1Sm=360.2Jmol1K1)解：C12H22O11(s)+12O2(g)12CO2(g)+11H2O(l)fHm/kJmol122220393.509285.830Sm/Jmol1K1360.2205.138213.7469.91rHm=[11(285.830)+12(393.509)(2222)]kJmol1=5645kJmol1rSm=[1169.91+12213.7412205.138360.2]Jmol1K1=512.03Jmol1K1rGm=rHmTrSm=5645kJmol1310.15K512.03103kJmol1K1=5803kJmol1=nB/B=3.8g/342gmol1=1.11102molW有用功=30%rG=30%rGm=30%(5803kJmol1)1.11102mol=19kJ负号表示系统对环境做功。11.已知反应2H2（g）+2NO（g）2H2O（g）+N2（g）的速率方程v=kc（H2）c2（NO），在一定温度下，若使容器体积缩小到原来的1/2时，问反应速率如何变化？解：v=kc（H2）c2（NO）v2=k2c（H2）[2c（NO）]2=8v反应速率将为原速率得8倍。12.某基元反应A+BC，在1.20L溶液中，当A为4.0mol，B为3.0mol时，v为0.0042molL1s1，计算该反应的速率常数，并写出该反应的速率方程式。解：v=kcAcBk=0.0042moldm3s1/[(4.0mol/1.20dm3)(3.0mol)/1.20dm3]=3.5104mol1dm3s113.已知反应HI（g）+CH3（g）CH4+I2（g）在157oC时的反应速率常数k=1.7×10-5L·mol-1·s-1，在227oC时的速率常数k=4.0×10-5L·mol-1·s-1，求该反应的活化能。解：由ln21kk=21a11TTRE得)50014301(314.8100.4107.1ln55aEEa=21.85kJmol114.某病人发烧至40℃时，使体内某一酶催化反应的速率常数增大为正常体温(37℃)的1.25倍，求该酶催化反应的活化能？解：K3131K3101KmolkJ108.31425.11ln113-aEEa=60.0kJmol115.某二级反应，其在不同温度下的反应速率常数如下：T/K645675715750k103/mol1Lmin16.1522.077.5250（1）作lnk1/T图计算反应活化能Ea；（2）计算700K时的反应速率常数k。解：（1）画图略，Ea=140kJmol1；（2）)71517001(314.8104.11055.7ln54k4104.56kmol1Lmin116.写出下列各化学反应的平衡常数K表达式:1)HAc(aq)H+(aq)+Ac(aq)2)Cu2+(aq)+4NH3(aq)Cu(NH3)4(aq)3)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)4)AgCl(s)Ag(aq)+Cl(aq)5)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)6)2MnO4(aq)+5SO32(aq)+6H(aq)2Mn2(aq)+5SO42(aq)+3H2O(l)解：1)K=(c(H+)/c)(c(Ac)/c)(c(HAc)/c)12)K=(c(Cu(NH3)4/c(c(Cu2+)/c)1(c(NH3)/c)43)K=(p(CO)/p)(p(H2)/p)(p(H2O)/p)14)K=(c(Ag+)/c)(c(Cl)/c)5）K=p(CO2)/p6)K=(c(Mn+2)/c)2(c(SO42)/c)5(c(MnO41)/c)2(c(SO32)/c)5(c(H+)/c)617.已知下列化学反应在298.15K时的平衡常数：（1）2N2（g）+O2（g）2N2O（g）；K1=4.81037（2）N2（g）+2O2（g）2NO2（g）；K2=8.81019计算反应2N2O（g）+3O2（g）4NO2（g）的平衡常数K。解：（2）×2－（1）为所求反应：6110841088372191223../).(K/)K(K.18.已知下列反应在298.15K的平衡常数：1)SnO2(s