新大学化学化学资料4-题解示例

第三部分题解示例例题1-7在标准状态下298.15K时，下述反应能否自发进行?在什么温度下能自发进行?CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)解：化学反应式CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)/kJ·mol-1-1206.92-635.09-393.51/J·mol-1·K-192.939.75213.74/kJ·mol-1-1128.79-604.03-394.36（1）△rGm==ΣBνB=[{(-604.03)+(-394.36)}-(-1128.79)]kJ·mol-1=130.40kJ·mol-1∵△rGm0∴在298.15K时标准状态下，此反应正向非自发。（2）=ΣBνB=178.32kJ·mol-1=ΣBνB=160.59J·mol-1·K-1=0.16kJ·mol-1·k-1依题意，在标准状态下有，△rGm==-T0时反应自发进行根据=-T有=T∴T=178.32/0.16=1114.5K答：CaCO3可在1114.5K(841.35℃)以上分解。习题P43-23对于反应2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)问：（1）25℃和标准状态下，反应向什么方向进行?（2）在此温度时，P(SO3)=1.0×105Pa，P(SO2)=0.25×105Pa，P(O2)=0.25×105Pa，此三种气体混合时，反应向什么方向进行？解：反应式2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)/kJ·mol-1-300.1940-371.06ΔfHm,BSm,ΔfGm,BΔrGmΔfGm,BΔrHmΔfHm,BΔrSmSm,ΔrGmΔrHmΔrSmΔrGm(T)ΔrHmΔrSmΔrHmΔrSmΔfGm,B（1）=ΣBνB=-141.732kJ·mol-1∵0，∴在标准态、25℃时，反应正向自发。（2）解法1：△rGm=+2.303RTlgΠB(PB/P)νBBBB)/(pp=p3525)1025.0()101(△rGm=-131.43kJ·mol-1∵△rGm0∴反应向正方向自发进行。解法2:lg=RT303.2=24.827=6.72×1024Bpp)/(BB=64BB)/(ppB∴反应向正方向自发进行。答：两种情况下，反应皆向正方向自发进行。习题P43-28对于气相反应A+B→C测定其反应速率的实验数据如表：求：①此反应的反应级数；②反应速率常数和反应速率方程。解：①对于反应A+B→C其速率方程为：υBAnmckc当BB21cc0.400mol·dm-3时，m21m2m1AAAAcccc21即m25.05.0105.1100.633m=2同理：n8.04.0100.3105.13332BBn3n2ccn=1所以该反应的反应级数为m+n=3C（A）/mol.dm-3C（B）/mol·dm-3v/mol.dm-3·s-10．5000．4006．0×10-30．2500．4001．5×10-30．2500．8003．0×10-3ΔrGmΔfGm,BΔrGmΔrGmk-ΔrGmkk②根据上述结果，此反应的速率方程为BAckc2所以：BAcck2代入第一组数据，可得：1262323133smoldm106.0dm0.4mol)dm(0.5molsdmmol106.0k答：此反应为3级；反应速率常数为0.06dm6·mol-2·s-1；速率方程式是：=0.06dm6·mol-2·s-1·c2(A)·c(B)。习题P43-29碳酸镁按下式分解MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)求：①此反应在298.15K时的,,;②在标准态400K时反应的(400K),据此判断在此条件下碳酸镁能否自发分解；③计算400K时上述系统中的2eqCOp;④已知空气中含CO20.03%,据此判断400K时碳酸镁能否分解?解:分解反应：MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)/kJ·mol-1-1095.8-601.7-393.509/J·mol-1·K-165.726.94213.74/kJ·mol-1-1012.1-569.43-394.359（1）Bm,fBBmrΔΣΔHνH100.59kJ·mol-1Bm,BBmrΣΔSνS174.98J·mol-1·K-10.175kJ·mol-1·K-1Bm,fBBmrΔΣΔGνG48.31kJ·mol-1（2）mrmrmrΔΔ400ΚΔSTHG（100.59-400×0.175）kJ·mol-130.59kJ·mol-1∵在标准条件下0∴在400K时不能自发分解（3）对于此反应，eqpK（CO2）/p而RTGK2.303(T)Δlgmr994.3400314.8303.21059.303∴41001.1K即eqp(CO2)=1.01×10-4×105Pa=10.1PaΔrGmΔrSmΔrHmΔrGmΔfHm,BSm,ΔfGm,BΔrGm（4）空气中p(CO2)=P×V％=101325Pa×0.03％=30.4Pa由此可知，此时处于非标准态。方法1：5101.10K而5BB1030.4/ΠppBK∴400K时不能自发分解方法2：mrmrΔ(400K)ΔGG+RTlnΠB(PB/P)νB=30.59kJ·mol-1+{8.314×10-3×400×（-8.098）}kJ·mol-1=（30.59-26.93）kJ·mol-1=3.66kJ·mol-1∵400KΔmrG0∴400K不能自发分解答：=100.59kJ·mol-1,=0.175J·mol-1·K-1,=48.31kJ·mol-1;400K时碳酸镁不能自发分解;eqp(CO2)=10.1Pa。习题P75-4下列溶液的凝固点高低顺序：①0.1mol·kg-1糖的水溶液;②0.1mol·kg-1甲醇的水溶液;③0.1mol·kg-1甲醇的苯溶液。解：按稀溶液的通性，溶液的凝固点与溶质的粒子数和溶剂有关。①与②溶剂相同，糖为非电解质，甲醇为弱电解质，所以在浓度相同时，甲醇凝固点下降值大，即①②；②与③溶剂不同，Kfp不同[Kfp(H2O)=1.86，Kfp(C6H6)=5.12]。后者凝固点下降多；但是，水与苯的凝固点相差很大，[TfP(H2O)=0℃，TfP(C6H6)=5.5℃]。综合估算凝固点的顺序是：③①②习题P76-12下列水溶液的渗透压高低顺序：①0.1mol·dm-3C6H12O6;②0.1mol·dm-3C2H5OH;③0.1mol·dm-3KCl;④0.1mol·dm-3K2SO4。解：四种溶液的溶剂相同，浓度相同，仅电解质类型不同。①为非电解质；②可视为弱电解质；③为一元强电解质；④为二元强电解质。所以，渗透压的顺序是：①②③④。习题P76-12下列配合物中心离子的配位数都是6，试判断它们水溶液导电能力的强弱顺序：①K2PtCl6；②Co（NH3）6Cl3；③Cr（NH3）4Cl3；④Pt（NH3）6Cl4。解：根据配位数为6，可写出四种配合物的化学式：①K2[PtCl6]；②[Co(NH3)6]Cl3；③[Cr(NH3)4Cl2]Cl；④[Pt(NH3)6]Cl4。它们的导电能力与它们在溶液中解离出的离子数成正比，所以，导电能力的顺序是：④②①③。习题P77-1920克水中含氨2.0×10-3mol，向此溶液中滴加HCl。①当加入HCl的量为0.001mol时，混合溶液的pH值是多少？②当加入HCl的量为0.002mol时，混合溶液的pH值是多少？ΔrHmΔrSmΔrGm③当加入HCl的量为0.003mol时，混合溶液的pH值是多少？假定在上述操作中，水的质量不变。解：①0.0520kg1000mol101.0NH33bmol·kg-10.0520kg1000mol101.0NH34bmol·kg-1可按缓冲溶液计算pH值：pH4NH3NHΘbbblg14pK14-（-lg1.77×10-5）+lg0.050.05=9.2②加入0.002molHCl,NH3被完全中和生成NH4Cl，溶液的pH值由NH4+的解离决定。求出b(NH4+)：20kg10000.002mol4NHb0.1mol·kg-1设，解离出b(H+)=xmol·kg-1。则有下述关系：NH4+的解离平衡：NH4++H2O==NH3+H3O+平衡浓度/mol·kg-10.1-xxx按多重平衡规则：51421077.1100.11.0xxKKKbwi5.65×10-10解之，得：x=7.52×10-6∴b（H+）=7.52×10-6mol·kg-1pH=5.12③当加入0.003molHCl后，反应生成NH4Cl并剩余HCl。忽略NH+4的解离，溶液中的H+浓度为：b（H+）≈0.05mol·kg-1∴pH=1.3答：①pH=9.2；②pH=5.12；③pH=1.3。习题P77-23某溶液含CrO42-，其浓度为0.01mol·kg-1。若向其中滴加AgNO3溶液，会因为pH值较大而生成AgOH。问此溶液的pH值最大为几时才不会生成AgOH沉淀而只生成Ag2CrO4沉淀？已知：(AgOH)=1.52×10-8,(Ag2CrO4)=1.12×10-12解：当AgOH沉淀时，OHAgOHAgsbKb2bksks当Ag2CrO4沉淀时，213bb2442sCrOCrOAgAgbK于是:2124342s2sCrOCrOAg/AgOHOHbbKbKbbb/OH1.44×10-3pOH=2.84pH=11.16答:pH值最大不超过11.16时可不生成AgOH。习题P77-25在下列溶液不断通人H2S：①0.1mol·kg-1的CuSO4溶液；②1.0mol·kg-1的CuSO4与0.1mol·kg-1HCl溶液的混合溶液。计算此二溶液中最后剩余的b(Cu2+)各是多少？解：多相离子平衡：H2S(g)+Cu2+==CuS(s)+2H+按多重平衡规则，有：222s2221/Cu/SH/HCuSSHS)(HbbbbbbKKKKSHS)(HS)(HCuSHCu22221s22bKKKbb已知，饱和溶液b（H2S）=0.1mol·kg-1。①根据平衡方程式知，b(H+)=0.2mol·kg-1所以：112836212kg0.1mol101.1109.1101.27kg0.2molCub=5.08×10-18mol·kg-1②同理，当b(H+)=1.2mol·kg-1时,可得:2Cub1.83×10-16mol·kg-1答：b（Cu2+）分别为5.08×10-18mol·kg-1和1.83×10-16mol·kg-1。习题P104-17当KMnO4加入到NaCl溶液中时，紫色并不消失。若加入H2SO4，紫红色便会褪去。问欲使KMnO4的紫红色被NaCl褪去，pH值应在什么范围？设其它离子的质量摩尔浓度均为1.0mol·kg-1,p(Cl2)=1×105Pa。解：按题意，反应式应为：2MnO4-+10Cl-+16H+→2Mn2++5Cl2+8H2O由于（MnO4-/Mn2+）=1.507V(Cl2/Cl-)=1.358V，b(H+)很小时不能正向进行。若使反应正向进行，必须E(MnO4-/Mn2+)E(Cl2/Cl-