天津大学无机化学--思考题

1、第一章思考题1.一气柜如下图所示:AN2(2L)CO2(1L)假设隔板(A)两侧N2和CO2的T,P相同。试问：(1)隔板两边气体的质量是否相等？浓度是否相等？物质的量不等而浓度相等(2)抽掉隔板(假设不影响气体的体积和气柜的密闭性)后，气柜内的T和P会改变？N2、CO2物质的量和浓度是否会改变？T和P会不变，N2、CO2物质的量不变而浓度会改变2 .标准状况与标准态有何不同？标准状况指气体在27.315K和101325Pa下的理想气体，标准态是在标准压力下(100kPa)的纯气体、纯液体或纯固体3 .化学反应方程式的系数与化学计量数有何不同？对某一化学反应方程式来说，化学反应方程式的系数和化

2、学计量数的绝对值相同，但化学反应方程式的系数为正值，而反应物的化学计量数为负值，生成物的化学计量数为正值4 .热力学能、热量、温度三者概念是否相同？试说明之。5 .试用实例说明热和功都不是状态函数。6,判断下列各说法是否正确:(1)热的物体比冷的物体含有更多的热量。x(2)甲物体的温度比乙物体高，表明甲物体的热力学能比乙物体大x(3)物体的温度越高，则所含热量越多。x(4)热是一种传递中的能量。V(5)同一体系：(a)同一状态可能有多个热力学能值。x(b)不同状态可能有相同的热力学能值。V7,判断下列各过程中，那个AU最大：(1)体系放出了60kJ热，并对环境做了40kJ功。(2)体系吸收了6

3、0kJ热，环境对体系做了40kJ功。V(3)体系吸收了40kJ热，并对环境做了60kJ功。(4)体系放出了40kJ热，环境对体系做了60kJ功。根据AU=Q+W,(1)AU=-60+(-40)=-100KJ(2)U=+60+40=+100KJ,(3)AU=+40+(-60)=-20KJ(4)U=-40+60=+20KJ因此通过计算可以看出，(2)过程的AU最大.8,下列各说法是否正确：(1)体系的始等于恒压反应热。X(2)体系的给等于体系的热量。X(3)体系的始变等于恒压反应热。V(4)最稳定的单质始等于零。X(5)最稳定的单质的生成始值等于零。X(6)最稳定的纯态单质的标准生成始等于零。V(

4、7)由于CaCO3分解是吸热的，所以它的标准摩尔生成始为负值。x(8)由于反应始变的单位为kJmol-1,所以热化学方程式的系数不影响反应的始变值。x9,判断下列各组内的反应在标准态下的恒压反应热是否相同，请说明理由。(1) N2(g)+3H2(g)->2则)1/2N2(g)+3/2H2(g)->3(H)不同，因为两个反应的反应计量数不同.(2) H2(g)+Br2(g)->2HBr(g)H2(g)+Br2(l)->2HBr(§)司，因为两个反应的反应物Br2的状态不同.10 .已知：A+B->M+N曲相)1=35kJmol-12M+2N>2D;(

5、4*：)2=-80kJmol-1则A+B->D(乙武)3是()(1) -10kJmol-1(3)-5kJmol-1V(2)-45kJmol-1(4)25kJmol-111 .下列纯态单质中，哪些单质的标准摩尔生成始不等于零：(1)金刚石，(3)03(臭氧)V(5)Br(l)(2) Fe(s)(4)Hg(g)V(6)石墨12 .在一标准态下C02(g)的&目：为下列那个反应的&洋值?(1) C(金刚石)+02(g)->&C0(g)+1/202(g)>&(3) C(石墨)+02(g)->&V13 .反应:H2(g)+S(g)->

6、HS(g)的4月：值是否等于H2s(g)的4戏？不等，因为S(g)不是稳定单质.14 .已知298.15K,100KPa下，反应：N2(g)+202(g)->22(0)8忠=66.36kJmol-1,则N02(g)的标准摩尔生成始为：(1)-66.336kJmol-1(3)-33.18kJmol-1(2)33.18kJmol-1V(4)66.36kJmol-1习题本章作业(P24-25):3./5./8./10./13./15./18.1 .制备硝酸(HNO3)的反应如下：PtSOOfC4NH3+5O24NO+6H2O2NO+O2->2NO3NO2+H2O->2HNO+NO试

7、计算每消耗1.00吨氨气可制取多少吨硝酸？(提示：n(NH3):n(HNO3)=1:2/3.答案：2.47吨硝酸)2 .在容器为10.0L的真空钢瓶内充入氯气，当温度为298.15K时，测得瓶内气体压强为1.0乂70Pa,试计算钢瓶内氯气质量。提示：mRTpV=nRT=MMpV3m2.910gRT#3.一氧气瓶的容积是32L,其中氧气的压强为13.2kPa。规定瓶内氧气压强降至1.01乂3kPa时就要充氧气以防混入别的气体。今有实验设备每天需用101.325kPa氧气400L,问一瓶氧气能用几天？解：允许使用的氧气物质的量为：n1p-P1VRT每天需用氧气的物质的量为:p2V2RT以瓶氧气可用

8、的天数为:=9.6d4.一个容积为21.2L的氧气缸安装有在24.3x105Pa下能自动打开的安全阀，冬季时曾灌入624克氧气。夏季某天阀门突然自动打开了，试问该pVMpV0c天气温达多少摄氏度？提示:T318K=44.9CnRmR#5.冬季草原上的空气主要含氮气(N2)、氧气(O2)和瀛气(Ar)。在9.7x4Pa及-22C下手记得一份空气试样，竟测定其中氮气、氧气和敏气的体积分数依次为0.78、0.21、0.01。求收集试样时各气体得分压。提ni示：根据道尔顿分压定律：pi-nPp(N2)=7.6104Pap(O2)=2.0104Pap(Ar)=1.0103Pa30C下，在一个容积为10.

9、0L的容器中，O2,N2和CO2混和气体的总压力为93.3kPa,其中P(O2)为26.7kPa,CO2的含量为5.00g。试求：(1)容器中CO2的分压；(答案：2.87x104Pa)(2)容器中N2的分压；(答案：3.79X104Pa)(3)O2的物质的质量分数；(答案：0.286)n(CO2)=m(CO2)0.114molP=M(CO2)nRTV=2.87*104Pa(2)P(N2)=P-P(O2)-P(CO2)=3.79*104Pa(3)n(O2)nP(O2)P=0.2867.用锌与盐酸反应制备氢气:Zn(s)+2H+->Zn2+H2(g)T若用排水集气法在98.6kPa、25c

10、下(已知水的蒸气压为3.1kPa)收集到2.50x13m3的气体。求：25C时该气体加2的分压；(答案：95.43kPa)(2)收集到的氢气的质量。(答案：0.194g)#8.设有10molN2(g)和20molH2(g)在合成氨装置中混合，反应后有5molNH3(g)生成,试分别按下列反应方程式中各物质的化学计数量(vb)和物质的量的变化(Sb)计算反应进度并作出结论。(1) 1/2N2(g)+3/2H2(g)->3NH(答案：S=5.0mol)(2) N2(g)+3H2(g)->23Ng)(答案：S=2.5mol)提示：'=jnB。结论：反应进度的值与选用反应式中的哪个

11、物B质的量变化来进行计算无关，但与反应式的写法有关9.某气缸中有气体20L,从环境吸收了800J热量后，在恒压(97.3kPa)下体积膨胀到1.50L,试计算系统热力学能变化(AU)(提示：AU=QppAV=0.771kJ)#10.2.00mol理想气体在350K和152kPa条件下，经恒压冷却至体积为35.0L,此过程放出了1260J热。试计算(1)起始体积(3)体系做功(2)终态温度(4)热力学能变化(5)始变(1):M=nRT1=38.310m3=38.3LP(2):T2=PV2=320KnR提示：(3):W=-pV=502J.(4):U=QW=-758J(5):H=Qp=-1260J(

12、问题主要出现在正负号上)11 .用热化学方程式表示下列内容：在25c及标准态下，每氧化1molNH3(g)和H2O(g)并将放热226.2kJ。(答案：NH3(g)+502(g)个总匚NO(g)+3H2O(g);%Hm=-226.2kJmol-1)4212 .在一敞口试管内加热氯酸钾晶体时发生下列反应：2KC1O3(s)->2KC1(s)+302(g),并放出热89.5kJ(298.15K)。求：298.15K下该反应的H=Qp=-89.5kJprHm和AU。(提示U=H十W=H-pAV)=H-nRT=-96.9kJ13.在高炉炼铁，主要反应有：C(s)+02(g)->2C01/2

13、C02(g)+1/2C(s)->C0(g)C0(g)+1/3Fe2O3(s)->2/3Fe(s)+强)(1)分别计算298.15K时各反应的和各反应A/：值之和；(2)将上列反应方程式和并成一个总反应方程式，应用各物质的4比(298.15K)值计算总反应的4比并与(1)计算结果比较做出结论。(提示：(1)各反应的4注值之和为：rHm-(-393.509)86.229(-8.3)kJmol”=-315.6kJmol-1(2)AX=-315.5kJmol-1,计算结果基本相等。可以得出结论：反应的热效应只与反应的始、终态有关，而与反应的途径无关。多数同学出现了问题)14.已知298.1

14、5K时反应:3H2(g)+N2(g)->23(H)；A，：)1=-92.22kJmol-12H2(g)+02(g)20)2=-483.636kJmol-1试计算下列反应的(4归：)3:4NH3(g)+302(g)->22酎+6H20(g)（提示：反应（3）=反应（2）X3反应（1）X2=-1266.47kJmol-1)15 .铝热法反应如下:8Al+3Fe3O4->4AlO3+9Fe（1）利用&城数据计算恒压反应热；（答案：Qp=%Hm=-3347.6kJ）（2）在此反应中若用去267.0g铝，问能放出多少热量？（答案:因为8mol的铝放生的热量为：Qp=-3347.

15、6kJ,p1则每摩尔铝所放生的热量为:-3347.6kJ8mol贝U267.0g铝的摩尔数为：267.0g/26.98gmol-1所以267.0g铝放生的热量为:-3347.6kJ267.0gQ1=-4141kJ8mol26.98gmol16 .利用与洋数据，试计算下列反应的恒压反应热：(1)Fe3O4+4H2(g)->3Fe(s)+2O(g)(答案：151.1kJmol-1)(2)4NH3(g)+5O2(g)->4NO(g)+62O(g)(答案：-905.47kJmol-1)(3)3NO2(g)+H2O(l)->3HNO+NO(g)(答案：-71.7kJmol-1)17 .已知Ag2O(s)+2HCl(g)->2AgCl(埠O(H/皿=-324.9kJmoR%与(Ag2O,s)=-30.57kJmol-1,试求：AgCl的标准摩尔生成始。(答案：-127.3kJmol-1)#18.某天然气中CH4占85.0%,C2H6占10.0%,其余为不可燃部分若已知298.15KjP_2324.77410m3mol、人都C2H6(g)+7/2O2(g)：2CO2(g)+3H2O(l)一1一=-30.57kJmol-1试计算完全燃烧1.00m3这种天然气的恒压反应热。(提示：CH4(g)+2O2(g