基础化学课件：2014习题课

1、 1. 习题选讲习题选讲 2. 注意事项及说明注意事项及说明 Lesson for problem solving 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving2 一、习题选讲一、习题选讲 1. 298.15K时，利用时，利用0.10 molL-1 H2A溶液和溶液和0.20 molL-1NaOH溶液配制溶液配制pH为为6.0 的缓冲溶液的缓冲溶液500mL。已。已 知知二元酸二元酸 H2A 的的Ka1=3.010-2，Ka2=5.010-7。 （1）需）需H2A溶液和溶液和NaOH溶液各多少毫升？溶液各多少毫升？ （2）该缓冲溶液的渗透压力）该缓冲

2、溶液的渗透压力 为多少？为多少？ （3）该缓冲溶液的离子强度）该缓冲溶液的离子强度 I 为多少？为多少？ 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving3 【解解】 （1）设配制）设配制500mL该缓冲溶液需该缓冲溶液需NaOH溶溶 液体积液体积V1，则，则H2A溶液体积溶液体积V2=500V1。根据题意有：。根据题意有： pKa1=-lg(3.010-2)=1.5，pKa2=-lg(5.010-7)=6.3，配制，配制 pH=6.0的缓冲溶液，应选择的缓冲溶液，应选择HA-A2-的缓冲对。设需的缓冲对。设需 要要H2A的物质的量为的物质的量为n2，N

3、aOH的物质的量为的物质的量为n1。 H2A + OH- = HA- + H2O n2 n2 n1 n2 n2 n2 n1 n2) n1 n2 n1 n2) n1 n2 HA- + OH- = A2- + H2O =2n2 n1 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving4 2 A a2 HA 12 a2 21 12 a2 21 11 a2 11 1 a2 1 pHplg plg 2- 0.20.1 plg 2 0.1-0.2 0.20.1(500) plg 2 0.1(500)0.2 0.350 plg 1000.4 n K n nn K nn

4、VV K VV VV K VV V K V 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving5 解得解得V1=200mL，V2=300mL。 （2） 1 1 0.350 6.06.3lg 1000.4 V V 1 1 (Na ) (Na ) = 0.2mol L200mL = 500mL = 0.08mol L n c V 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving6 2 2 12 11 1 (A) (A) = 0.2mol L200mL0.1mol L300mL = 500mL = 0.02mol L nn

5、n c VV 21 11 1 2(HA ) (HA ) = 2 0.1mol L300mL0.2mol L200mL = 500mL = 0.04mol L nnn c VV 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving7 忽略忽略c(H+)、c(OH-)。 2 111 (Na )(A)(HA ) 0.080.020.04 mol L8.314J Kmol 298.15K 347kPa RTccccRT 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving8 （3） 2 ii i 2221 1 1 2 1 0.08

6、 ( 1)0.02 ( 2)0.04 ( 1)mol L 2 0.1 mol L Ic z 2. 对下列反应来说，对下列反应来说， （1）在）在298.15K的标准状态时，反应方向如何？的标准状态时，反应方向如何？ （2）当）当T=298.15K， ， 时，上述反应的方向如何？时，上述反应的方向如何？ （3）在）在T=298.15K时，上述反应的平衡常数是多时，上述反应的平衡常数是多 少？少？ pHI=100kPapH =10.0kPa 2 pI =1.0kPa 2 2HI(g) H2(g)+I2(g) （4）上述反应若在标准状态时达到平衡，这时的）上述反应若在标准状态时达到平衡，这时的 温度

7、是多少？温度是多少？ （5）当）当 ， ， 时，反应达到平衡，求其平衡温度及平衡时，反应达到平衡，求其平衡温度及平衡 常数。常数。 pHI=100kPapH =10.0kPa 2 pI =1.0kPa 2 【解解】 （1） 故上述反应在故上述反应在298.15K和标准状态时逆向进行。和标准状态时逆向进行。 rm,298.15Kfm,298.15Kfm,298.15K 1 1 ()() (019.31.72)kJ mol 15.9kJ mol0 应 GGG 生生成成物物反反物物 （2） 在此条件下正向反应可以自发进行。在此条件下正向反应可以自发进行。 22 IH rmrmrm2 HI 111 2

8、 1 =ln=ln =15.9kJ mol8.314 10 kJ Kmol298.15K 10.0kPa 100kPa1.0kPa 100kPa ln 100kPa 100kPa =1.2kJ mol0 pppp GGRTQGRT pp （3） rm 31 11 ln= 15.9 10 J mol = 8.314J Kmol298.15K =6.41 G K RT 3 =1.64 10K （4）反应在标准态达到平衡，即要求：）反应在标准态达到平衡，即要求： rm,rm,298.15Krm,298.15K = 0 T GHTS rm,298.15Kfmfm 1 1 = = (0+62.426.5

9、 2)kJ mol = 9.4kJ mol0 应 HHH 生生成成物物反反物物 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving15 计算表明，标准态不可能是反应的平衡状态。计算表明，标准态不可能是反应的平衡状态。 rm,298.15Kmm 11 11 = = (230.7+260.7206.6 2)J Kmol =21.8J Kmol0 SSS 生生成成物物反反物物应应 31 rm,298.15K 11 rm,298.15K 9.4 10 J mol = 21.8J Kmol =416.6K 0 H T S （不不存存在在的的情情）况况 （5） rm,

10、rm, rm,298.15Krm,298.15K =ln ln= 0 TT GG+ RTQ HS+ RTQ 22 rm,298.15K rm,298.15K rm,298.15K IH rm,298.15K2 HI = ln = ln H SRQ H pppp SR pp 因此因此,当当 ， ， 时时, 反应在反应在117 K处于平衡状态。处于平衡状态。 pHI=100kPapH =10.0kPa 2 pI =1.0kPa 2 31 11 2 9.30 10 J mol = 10.0kPa1.0kPa 100kPa100kPa 21.88.314lnJ Kmol 100kPa 100kPa =

11、117K( 156) 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving18 因此，当因此，当 ， ， 时时, 反应的平衡常数为：反应的平衡常数为： pHI=100kPapH =10.0kPa 2 pI =1.0kPa 2 3 2 10.0kPa1.0kPa 100kPa100kPa =1.0 10 100kPa 100kPa K 3. 某药物溶液的初始含量为某药物溶液的初始含量为5.0 gL-1 ，在室温下放，在室温下放 置置20个月后，含量降为个月后，含量降为4.2 gL-1。如药物含量降低。如药物含量降低10% 即谓失效，且其含量降低的反应为一级反应

12、，问：即谓失效，且其含量降低的反应为一级反应，问： （1）药物的有效期为几个月？）药物的有效期为几个月？ （2）半衰期是多少？）半衰期是多少？ 【解解】（1） 因该药物室温下分解为一级的反应，因该药物室温下分解为一级的反应， 故：故： 分解分解10%时，药物含量变为：时，药物含量变为： k = ln = ln =8.710-3month-1 t 1 20month 1 c c0 4.2 5.0 c =c0(1 10%) 有效期为：有效期为： （2）半衰期为：）半衰期为： 0.693 k t = = =80month 1 2 8.710-3month-1 0.693 t = ln = ln 8.

13、710-3month-1 1 =12month c0 c c0 c0(1 10%) 1 k 4. 25时，有下列电池反应：时，有下列电池反应： （1）用电池组成式表示该反应；）用电池组成式表示该反应； （2）求该电池的）求该电池的 ； （3）如果电池反应开始时正极为标准电极，负极）如果电池反应开始时正极为标准电极，负极 的起始浓度为的起始浓度为0.1 molL-1，计算，计算25达到平达到平 衡时该电池的衡时该电池的 , 和和 分别为多分别为多 少。少。 E NH 3 Ag + Ag(NH3)2 + Ag(NH3)2 + Ag+2NH3 Ag(NH3)2+ （4）如果负极）如果负极 Ag(NH

14、3)2+ 的起始浓度为的起始浓度为0.01 molL-1，NH3的起始浓度为的起始浓度为0.1 molL-1；正极；正极Ag+的起的起 始浓度为始浓度为1.010-6 molL-1，该电池的，该电池的E和反应的和反应的 （5）如果）如果25时，在时，在Ag(NH3)2+的起始浓度为的起始浓度为 0.1 molL-1的电池中的电池中, 加入等体积加入等体积0.10 molL-1NaCN溶溶 液，此时反应的液，此时反应的 为何值？为何值？ rGm rGm=? 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving24 已知已知25时：时： KsAg(NH3)2+=

15、1.6 107 KsAg(CN)2-=1.1 1021 AgAg0.7996V（） 【解解】（1）反应可以是下列两个电极反应的总反）反应可以是下列两个电极反应的总反 应。应。 正极：正极： 负极：负极： 电池组成式：电池组成式： Ag+e- Ag ( )Ag Ag(NH3)2+(c1)，NH3(c2) Ag+(c3) Ag(+) Ag(NH3)2 +e- Ag+2NH3 + （2）负极的标准电极电位：）负极的标准电极电位： Ag(NH3)2+ Ag= (Ag+ Ag) 0.05916lgKsAg(NH3)2+ =0.7996V 0.05916Vlg(1.6107) =0.3734V Ag(NH

16、3)2 +e- Ag+2NH3 + 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving27 或：或： E = (Ag)+ Ag) Ag(NH3)2+ Ag =0.7996 0.3734V =0.4262V =0.05916VlgKsAg(NH3)2+ =0.05916Vlg(1.6107) E = (Ag)+ Ag) Ag(NH3)2+ Ag =0.4262V 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving28 （3）电池反应的始态：）电池反应的始态： 根据题意，电池反应达到平衡时，根据题意，电池反应达到平衡时，E

17、=0。 (AgAg)(AgAg)0.05916lg(Ag ) c 32 (Ag(NH ) Ag)(AgAg)0.05916lg(Ag ) c ( )Ag Ag(NH3)2+(0.1mol L-1)，NH3(c) Ag+(1.0mol L-1) Ag(+) . . 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving29 32 (AgAg)(Ag(NH ) Ag) (Ag ) 0.05916lg0 (Ag ) c c (Ag )(Ag )cc 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving30 负极在反应开始的负极在反

18、应开始的Ag+离子浓度为：离子浓度为： Ag(NH3)2+ Ag+2NH3 开开始始浓浓度度(mol L-1) 0.10 0 0 平平衡衡浓浓度度(mol L-1) 0.10 x x 2x K = = = Ks 1 Ag+NH32 Ag(NH3)2 + 0.1 x 4x3 1.6107 1 = =6.2510-8 K 很小，所以很小，所以0.1x0.1 x = =1.1610-3mol L-1 4 0.1 6.2510-8 mol L-1 3 Ag+=x =1.1610-3mol L-1 NH3=2x =2.3210-3mol L-1 Ag(NH3)2=(0.1 x) mol L-1 0.1m

19、ol L-1 + 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving32 -3 (Ag ) (Ag ) 1.16 101.0 cc x x 1 1 1.0mol L 0.5mol L 2 x Ag(NH3)2+ Ag+2NH3 开开始始浓浓度度(mol L-1) 0.10 0 0 平平衡衡浓浓度度(mol L-1) 0.10 x 0.5 2x 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving33 2 3 s32 22 7 Ag NH 1 Ag(NH ) 0.5 40.5 4 0.10.1 1 1.6 10 K K x

20、x x 51 5.6 10 mol Lx 51 3 41 (NH )5.6 10 mol L2 1.12 10 mol L c 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving34 电池反应达到平衡时，电池反应达到平衡时， 正极电极溶液中：正极电极溶液中： c(Ag+)=0.5molL-1 负极电极溶液中：负极电极溶液中： c(Ag+)=0.5molL-1 c(Ag(NH3)2+)=0.1molL-1 c(NH3)=1.1210-4molL-1 （4）正极：正极： (Ag+ Ag)= (Ag+ Ag)+0.05916lgc(Ag+) =0.7996V+0

21、.05916Vlg(1.010-6) =0.4446V 1.010-6mol L-1 Ag+ + e- Ag 负极：负极： Ag(NH3)2+ Ag= Ag(NH3)2+ Ag +0.05916lg =0.3734V+0.05916Vlg =0.3734V cAg(NH3)2+ c2(NH3) 0.01 (0.1)2 0.01mol L-1 0.1mol L-1 Ag(NH3)2+ + e- Ag + 2NH3 电池电动势：电池电动势： =0.4446V 0.3734V E =(Ag+ Ag) Ag(NH3)2+ Ag =0.0712V rGm= nFE = 196485C mol-10.07

22、12V10-3 = 6.87kJ mol-1 （5） Ag(NH3)2+2CN- Ag(CN)2-+2NH3 Ag(NH3)2CN-2 K = = Ag(CN)2NH32 - + KsAg(CN)2- KsAg(NH3)2+ = 1.01021 1.6107 =6.881013 K与反应的初始浓度无关，所以与反应的初始浓度无关，所以 也与反应的初始也与反应的初始 浓度无关。浓度无关。 rGm= RTlnK = 8.31410-3kJ mol-1 K-1 298.15Kln(6.881013) = 79.0kJ mol-1 rGm 在（在（5）的条件下，反应正向进行的趋势极大。）的条件下，反应正

23、向进行的趋势极大。 = +8.31410-3kJ mol-1 K-1 298.15Kln 0 = 79.0kJ mol-1 rGm= rGm+RTlnQ = rGm+RTln cAg(CN)2-c2(NH3) cAg(NH3)2+c2(CN-) Ag(NH3)2+2CN- Ag(CN)2-+2NH3 0.05 0.05 0 0 2021年年7月月5日星期一日星期一lesson for problem solving41 二、注意事项及说明二、注意事项及说明 1. 带计算器、考试证。不用带草纸；带计算器、考试证。不用带草纸； 2. 不要违纪；不要违纪； 3. 答题册上尽量不要留空白答题册上尽量不