无机习题1-4章汇编

1、 第一章 气体 2. 某气体化合物是氮的氧化物，其中含氮的质量分数（N）=30.5%；某 一容器中充有该氮氧化物的质量是4.107g，其体积为0.500L，压力为 202.65kPa，温度为0。试求：（1）在标准状况下，该气体的密度;（2） 该氧化物的相对分子质量Mr和化学式。 解 （1）已知p1=202.65kPa,V1=0.500L,T1=273.15K。在标准状况下， T2=273.15K，p2=101.325kPa。n一定，T不变时，p1V1=p2V2,则 L kPa LkPa p Vp V00. 1 325.101 500. 065.202 2 11 2 该气体的密度 1 11. 4

2、 00. 1 107. 4 Lg L g V m （2）该气体的摩尔质量 1 12 0 .92 500. 065.202 15.273314. 8107. 4 molg Vp mRT M 也可以先根据pV=nRT求n，再根据n=m/M求M。 该气体化合物的相对分子质量Mr=92.0。 在该化合物分子中， 00. 4 0 .16 %)5 .301 (0 .92 )O( 00. 2 0 .14 %5 .300 .92 )N( N N 所以该氮氧化物的分子式为N2O4 4.在容积为50.0L的容器中，充有140.0g的CO和20.0g的H2， 温度为300K。试计算： （1）CO与H2的分压； （2

3、）混合气体的总压。 mol molg g M m n00. 5 0 .28 0 .140 )CO( )CO( )CO(1 1 ）解（ mol molgM m n09. 9 02. 2 g0 .20 )H( )H( )H( 1 2 2 2 kPa L KKmolLkPamol V RTn p249 0 .50 300314. 800. 5)CO( )CO( 11 kPakPakPappp743494249)H()CO()2( 2 6.在实验室中用排水集气法收集制取的氢气。在23、 100.5kPa压力下，收集了370.0mL的气体（23 时，水的 饱和蒸气压2.800kPa）。试求：（1）23

4、时该气体中氢 气的分压；（2）氢气的物质的量；（3）若在收集氢气之前， 集气瓶中已充有氮气20.0mL，其温度也是23 ，压力为 100.5kPa；收集氢气之后，气体的总体积为390.0mL。计算 此时收集的氢气分压，与（2）相比，氢气的物质的量是否 发生变化？ KKT296)27323(解 )(0147. 0 296314. 8 370. 07 .97)H( )H()2( 97.7kPakPa81. 25 .100)OH()H() 1 ( 2 2 22 mol RT Vp n ppp ）（ （3）在收集氢气前 )(1094. 7 296314. 8 0200. 0)81. 25 .100()

5、N( )N( 4 2 2 mol RT Vp n 收集氢气后，系统的压力、温度不变，体积为390mL。混合气 体中H2与N2的分压之和为 kPakPappp7 .97)81. 25 .100()N()H( 22 mol KKmolJ LkPa nn0155. 0 296314. 8 390. 07 .97 )N()H( 11 22 molmoln0147. 0)1094. 70155. 0()H( 4 2 )(7 .92 0155. 0 7 .970147. 0 )N()H( )H( )H( 22 2 2 kPap nn n p 此题也可以根据分体积的概念来解。收集氢气前，20.0mL氮 气中

6、含有饱和水蒸气。收集氢气后，系统中温度、压力不变， 总体积为390mL，水蒸气的量增加了。氢气与增加的水蒸气 的分体积之和为370mL，与（1）中的情况相同， p(H2)=97.7kPa,氢气的物质的量不变，即n(H2)=0.0147mol。 在390mL混合气体中，氢气的分压为p(H2)。 )(7 .92 390 370 7 .97)H()H( )( 390 370 )H( )H( 2 1 22 2 2 kPa V V pp n p p 不变 9.为了行车安全，可在汽车上装备气袋，以便遭到碰撞时使 司机不受到伤害。这种气袋是用氮气充填的，所用氮气是由 叠氮化钠与三氧化二铁在火花的引发下反应生

7、成的。总反应 为 6NaN3(s) + Fe2O3(s)3Na2O(s) + 2Fe(s)+9N2(g) 在25、748mmHg下，要产生75.0L的N2需要叠氮化钠的 质量是多少？ )(13199. 10 .65)NaN()NaN()NaN( 01. 2 9 mol02. 36 9 )N(6 )NaN( )(02. 3 298314. 8 0 .757 .99 )N( 7 .99325.101 760 748 333 2 3 2 gnMm mol n n mol RT pV n kPakPap 解 第二章 热化学 2.在0，760mmHg下，氮气球体积为875L，n(He)为多少？ 当38.

8、0 ，气球体积在定压下膨胀至997L。计算这一过程 中系统的Q、W和U（氦的摩尔定压热容Cp,m是20.8JK- 1mol-1）。 ）（mol0 .39 15.273314. 8 875325.101 )He( kPa325.101mmHg760 1 1 RT pV n p 气体在定压下膨胀所做的体积功为 )(4 .12)875977(325.101)( 12 kJVVpW ex 定压过程系统所吸收的热为 )(8 .30)15.27315.311(8 .200 .39)(He()He( 12, kJTTCnQ mp 此系统为封闭系统，其热力学能的变化为 U=Q+W=30.8+(-12.4)=1

9、8.4(kJ) 解 9.有一种甲虫，名为投弹手，它能用由尾部喷射出来的爆炸 性排泄物的方法作为防卫措施，所涉及到的化学反应是氢 醌被过氧化氢氧化生成醌和水： C6H4(OH)2(aq) + H2O2(aq)C6H4O2(aq) + 2H2O(l) 根据下列热化学方程式计算该反应的 mrH (1) C6H4(OH)2(aq)C6H4O2(aq) + H2(g) (2) H2(g) + O2(g)H2O2(aq) (3) H2(g) +1/2O2(g)H2O(g) (4) H2O(g)H2O(l) molkJHm r /4 .177) 1 ( molkJHm r /2 .191)2( molkJH

10、m r /8 .241)3( molkJHm r /0 .44)4( 解 反应方程式（1）-（2）+2（3）+2 （4）得 C6H4(OH)2(aq) + H2O2(aq)C6H4O2(aq) + 2H2O(l) )4(2)3(2)2() 1 ( mrmrmrmrmr HHHHH )0 .44(2)8 .241(2)2 .191(4 .177 )/(0 .203molkJ 10.已知298K下，下列热化学方程式： (1) C(s) + O2(g)CO2(g) (2) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) (3) CH3CH2CH3(g) + 5O2(g)3CO2(g) + 4H2O(l

11、) 1 1 1 molkJ22203 molkJ66.5712 molkJ51.3931 ）（ ）（ ）（ mr mr mr H H H )CHCHCH( 323 gHm c ， 仅由这些热化学方程式确定298K下 和)CHCHCH( 323 gHm f ， 解 反应方程式（3）即CH3CH2CH3(g)的燃烧反应，所以 )CHCHCH()OH(4)gCO(33 32322 gHlHHH mfmfmfmr ，）（ ）（，）（， 2)OH(2 ,1)gCO( 22mrmfmrmf HlHHH ）（）（）（， 32213)CHCHCH( 323mrmrmrmf HHHgH )2220()66.57

12、1(2)51.393(3 )mol/kJ(104 1 323 molkJ22203)CHCHCH( ）（， mrmc HgH 由于所以， 15.（1）写出H2(g),CO(g),CH3OH(l)燃烧反应的热化学方程式； （2）甲醇的合成反应为：CO(g) + 2H2(g)CH3OH(l) ），（），（），（ gOHCHgH,gCO 32mcmcmc HHH m H r 利用计算该反应的 。 解 (1)H2(g) + 1/2O2(g) H2O(l) CO(g) + 1/2O2(g) CO2(g) CH3OH(l) + 3/2O2(g)CO2(g) + 2H2O(l) (2)CO(g) + 2H2

13、(g)CH3OH(l) ),( r 相态 BHH m B cBm 1 1 molkJ13.128 molkJ83.285298.28251.726 ）（）（ 2.当矿物燃料燃烧时，空气中的氮和氧反应生成一氧化氮，它 同氧再反应生成二氧化氮：2NO(g) + O2(g)2NO2(g) 25下有关该反应的实验数据如下： c(NO)/(mol /L) c(O2)/(mo l/L) /（molL- 1s-1） 10.0020.0012.810-5 20.0040.0011.110-4 30.0020.0025.610-5 （1）写出反应速率方程式； （2）计算25时反应速率系数k; （3）c0(NO)

14、=0.0030molL-1， c0(O2)=0.0015molL-1时， 相应的初始速率为多少？ 解 （1）由表中数据可以看出，当c(NO)保持不变时， c(O2)增大至2倍时，增大至原来的2倍，说明 c(O2)； 当c(O2)保持不变， c(NO)增至2倍时， 增大至原来的4倍， 说明 c(NO)2。所以反应速率方程式为 )O()NO( 2 2 cck （2）将表中任意一组数据代入反应速率方程式，可以算出反应 系数。例如： )O()NO( 2 2 cc k 122-3 121 115 sLmol100 . 7 Lmol0010. 0)Lmol0020. 0( sLmol108 . 2 如果将

15、另两组数据分别代入速率方程式求出k,将3个k取平均值， 则k=7.0103mol-2L2s-1。 （3）当c0(NO)=0.0030molL-1， c0(O2)=0.0015molL-1时， )O()NO( 2 2 cck )sLmol(105 . 90015. 0)0030. 0(100 . 7 11523 4.通过实验确定反应速率方程式时，通常以时间作为自变量， 浓度作为变量。但是，在某些实验中，以浓度为自变量， 时间为变量，可能更方便。例如，丙酮的溴代反应： O +Br2 H+ (HCl) O Br+HBr 以测定溴的黄棕色消失所需要的时间来研究其速率方程式。 23.5下，该反应的典型实

16、验数据如下： 初始浓度c/(molL-1) t/s CH3COCH3HClBr2 10.80.20.0012.9102 20.80.20.0025.7102 31.60.20.0011.5102 40.80.40.0011.4102 （1）哪一物种是限制因素？ 解 由于以溴的棕黄色消失的时间作为反应所需要的时间来测定 反应速率，溴的用量要少得多，所以溴是限制因素。 （2）在每次实验中，丙酮浓度有很大变化吗？HCl浓度变化吗？ 并说明之。 解 由于溴的用量相对于丙酮和盐酸的用量少得多，所以每次实 验中当溴耗尽时，丙酮和盐酸的浓度变化不大。 （3）该反应对Br2的反应级数是多少？并说明之。 解 由

17、第1、2组实验实验数据可以看出，当丙酮和盐酸的浓度不 变，溴的浓度增大至2倍时，反应时间也增大至2倍，反应速率 不变，所以对Br2的反应级数为0。 （4）该反应对丙酮的反应级数是多少？对HCl的反应级数是多少？ 解 由第1、3组实验数据可以看出，当盐酸和溴的浓度不变，丙 酮的浓度增大至2倍时，反应时间减少至1/2，反应速率增大至2 倍，所以对丙酮的反应级数为1。 同理，由第1、4组实验数据可以看出，对HCl的反应级数为1。 （5）写出该反应的速率方程式。 )HCl()COCHCH( 33 ckc （6）如果第5次实验中，c0(CH3COCH3)=0.80mol/L,c0(HCl)= 0.20m

18、ol/L,c0(Br2)=0.0050mol/L,则Br2的颜色消失需要多少时间？ 解 第5次实验与第1组实验数据相比，丙酮和盐酸的浓度都相同， 溴的浓度增大至5倍，所以溴的颜色消失所需的时间是第1组的5 倍，即t=52.9102s=1.4103s。 （7）如果第6次实验中， c0(CH3COCH3)=0.80mol/L,c0(HCl)= 0.80mol/L,c0(Br2)=0.0010mol/L,Br2的颜色消失需要多少时间？ 解 第6次实验与第1次实验数据相比，丙酮和溴的浓度都相同， 盐酸的浓度增大至4倍，所以反应速率增大至4倍，Br2的颜色 消失需要的时间是第1组的1/4，即t=1/42

19、.9102s=72s。 5.二氧化氮的分解反应2NO2(g)2NO(g) + O2(g) 11 22 11 11 sLmol81. 1K627K)273354( sLmol498. 0K592K)273319( kT kT ， ， 1 2 12 21 ln k k TT TT REa 319时，k1=0.498molL-1s-1;354 时，k2=1.81molL-1s-1 计算该反应的活化能Ea和指前参量k0以及383时反应速率 系数k。 解 )molkJ(114 498. 0 81. 1 ln 592627 627592 314. 8 1 得由 RTEa ekk / 0 )sL(mol10

20、70. 5498. 0 119)592314. 8/(10114/ 0 3 a eekk RTE 26. 2 656 1 592 1 314. 8 1011411 ln 3 311 3 TTR E k k a 58. 9/ 13 kk 1111 13 sLmol77. 4sLmol498. 058. 958. 9 kk K656K)273383( 3 T 6.某城市位于海拔高度较高的地理位置，水的沸点为92。 在海边城市3min能煮熟的鸡蛋，在该市却花了4.5min才煮熟。 计算煮熟鸡蛋这一“反应”的活化能。 解 在海边城市，水的沸点T1=373K，煮熟鸡蛋这一“反应”的 时间t1=3.0mi

21、n。在海拔较高的城市，水的沸点降低至365K， t2=4.5min。反应速率系数k2/k1=t1/t2。由 211 2 11 ln TTR E k k a 2 1 12 21 1 2 12 21 lnln t t TT TT R k k TT TT REa 得 )molkJ(57 5 . 4 0 . 3 ln 373365 365373 314. 8 1 9.当T为298K时，反应2N2O(g)2N2(g) + O2(g) 。 11 r molkJ240,molkJ1 .164 am EH RTE ekk / 01 1 a 该反应被Cl2催化，催化反应的Ea=140kJ/mol。催化后反应速率

22、 提高了多少倍？催化反应的逆反应活化能是多少？ 解 对于未催化的反应， 对于催化的反应， RTE ekk / 02 2 a 反应速率增大的倍数即反应速率系数增大的倍数，若两者的k0 相同，则 17298314. 8/(10)140240(/ )( 1 2 104 . 3) 3 21 ee k k RTEE aa 催化反应的 与未催化反应的相同，由 m H r )()(r逆正 aam EEH 得）（）（ 正逆 1 r)()( molkJ3041 .164140 maa HEE 5.将1.500mol的NO，1.000molCl2和2.500molNOCl在容积为 15.0L的容器中混合。230，

23、反应： 达到平衡时测得有3.060molNOCl存在。计算平衡时NO的物质 的量和该反应的标准平衡常数K。 2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) 2NO(g) + Cl2(g)2NOCl(g) kPa V RTNOCln NOClp kPa V RTCln Clp kPa V RTNOn NOp 853 0 .15 503314. 8060. 3)( )( 201 0 .15 503314. 8720. 0)( )( 262 0 .15 503314. 8940. 0)( )( 2 2 解法一 以物质的量变化为基准进行计算。平衡时NOCl的物质的 量增加了（3.060-2.500）mol

24、，即增加了0.560mol，由反应方程 式中各物质的计量数可以列出平衡组成。 n(NO) = (1.500-0.560) mol = 0.940 mol n(Cl2) = (1.000-1/20.560) mol = 0.720 mol 27. 5 )100/201()100/262( )100/853( / )(/ )( / )( 2 2 2 2 2 ）（）（ ）（ pClppNOp pNOClp K 解法二 该反应为恒温恒容下的气相反应，各组分气体的分压与其物质的量成正比，分压的 变化与方程式中个计量系数成正比，所以可以各物质的分压为基准进行计算。 反应开始时各物质的分压为 平衡时NOCl

25、的分压为 NOCl的分压增加了（853-697）kPa,即增加了156kPa。 标准平衡常数的计算与解法一相同。 )(697 0.15 503314.8500.2)( )( )(279 0.15 503314.8000.1)( )( )(418 0.15 503314.8500.1)( )( 2 2 kPa V RTNOCln NOClp kPa V RTCln Clp kPa V RTNOn NOp )(853 0 .15 503314. 8060. 3)( )(kPa V RTNOCln NOClp 2NO(g) + Cl22NOCl(g) pB/kPa418279 697 pB/kPa4

26、18-156=262279-1/2*156=201852 )(940.0 503314.8 0.15262)( )( )(201)156 2 1 279()( )(262)156418()( 2 mol RT VNOp NOn kPakPaClp kPakPaNOp 反应： （1）523K时，将0.700molPCl5注入容积为2.00L的密闭容器中，平衡时有 0.500molPCl5被分解了。试计算该温度下的标准平衡常数K和PCl5的分解率。 （2）若在上述容器中反应已达到平衡后，再注入0.100molCl2，则PCl5的分解率 与（1）的分解率相比相差多少？ （3）如开始时在注入0.700

27、mol PCl5的同时，就注入了0.100molCl2，则平衡时 PCl5的分解率又是多少？比较（2）（3）所得结果可以得出什么结论？ 解（1） 平衡时各物质的分压 PCl5PCl3(g)+Cl2 PCl5 PCl3(g) + Cl2 nB/mol0.700-0.500=0.2000.500 0.500 %4 .71%100 700.0 500.0 2 .27 100 435 ) 100 1087 )( 100 1087 ( /)( /)(/)( 1087)()( )(1087 00.2 523314.8500.0)( )( )(435 00.2 523314.8200.0)( )( 5 23

28、 32 3 3 5 5 pPClp pClppPClp K kPaPClpClp kPa V RTPCln PClp kPa V RTPCln PClp （2）在恒温恒容条件下，当（1）中反应达到平衡后，再加入0.100molCl2 ，使Cl2的分压增 加p(Cl2): 加入0.100molCl2后，平衡向左移动。 PCl5的最初分压为 PCl5的平衡分压为 与（1）中未加Cl2相比， PCl5的分解率减小，说明平衡向左移动。 )(217 00. 2 523314. 8100. 0)( )( 2 2 kPa V RTCln Clp PCl5(g)PCl3(g) + Cl2(g) pB/p pB

29、/p 4.35 4.35+x 10.87 10.87-x 10.87+2.17 13.04-x 2 .27 35. 4 )04.13)(87.10( x xx K 04 .235 .51 2 xx 46. 0 x )(1522 00.2 523314.8700.0)( )( 5 5 kPa V RTPCln PClp kPakPaPClp481)10046. 0435()( 5 %4 .68%100 1522 481-1522 （3）在PCl5未分解前加入0.100molCl2， 22.15 100 1522 / )( 5 pPClp PCl5(g)PCl3(g) + Cl2(g) pB/p

30、pB/p 15.2 15.2-y 0 y 2.17 2.17+y 2 .27 2 .15 )17. 2( y yy K 4 .10, 04144 .29 2 yyy %4 .68%100 2 .15 4 .10 （2）和（3）中的计算结果完全相同，说明平衡组成与达到平衡的途径无关。 10.乙烷裂解生成乙烯： ，已知在1273K， 100.0kPa下，反应达到平衡时，p(C2H6)=2.62kPa， p(C2H4)=48.7kPa， p(H2)=48.7kPa。计算该反应的标准平衡常数K。在实际生产中可在定温 定压下采用加入过量水蒸气的方法来提高乙烯的产率（水蒸气作为惰性 气体加入），试以平衡移

31、动的原理加以说明。 解 恒温恒压下，加入不参加反应的水蒸气（可作为惰性气体）时，各组分的分压减 小相同的倍数n(0n 1)。 所以J ，平衡正向移动，乙烯的产率提高。 05. 9 100/62. 2 )100/7 .48()100/7 .48( )/ )( )/ )()(/ )( 62 422 pHCp pHCppHp K C2H6(g)C2H4(g) + H2(g) nK p HCnp p Hnp p HCnp J )( )()( 62 242 K 19.在一定温度下Ag2O(s)和AgNO3(s)受热均能分解。相关反应为 假定反应的 不随温度的变化而改变，估算Ag2O和AgNO3按上述反应

32、 方程式进行分解时的最低温度，并确定AgNO3分解的最终产物。 Ag2O(s)2Ag(s) + 1/2O2(g) Ag2O(s)2Ag(s) + 1/2O2(g) 2AgNO3(s) Ag2O(s) + 2NO2(g) + 1/2O2(g) Hm r S m r ),(),( 2 1 ),(2298 22 sOAg H gO H sAg H K Hm f m r m f m r ）（ )/(05.31)05.31(0molkJ ),( S ),( S 2 1 ),( S 2298 S 22 sOAggOsAgK mmmm r ）（ 3 .121138.205 2 1 55.422 1 )/(4 .66 KmolJ )(468 4 .66 105 .31 298 S 298 3 1 K K K H T m r m r ）（ ）（ 解 Ag2O的分解温度 2AgNO3(s) Ag2O(s) + 2NO2(g) + 1/2O2(g) ),(2),( 2 1 ),(2),(298 3222 sAgNO H gO H gNO H sOAg H K Hm f m f m f m f m r ）（ molkJ /)39.124(2018.33205.31 molkJ /09.284 ),( S 2),( S 2 1 ),