工程化学复习要点及习题解答童志平版本PPT通用课件

1、工程化学基础复习要点及习题解答几个基本概念 系统：敞开系统、封闭系统、孤立系统状态函数：只与始态和终态有关广度性质与强度性质状态函数相：单相系统与多相系统的判断2第一章 物质的聚集状态分压定律理想气体状态方程分体积定律3习题解答456第二章 化学反应热效应内能：U = Q + W Q与W的符号热效应等容热效应 U = Qv 等压热效应 H = Qp H = U + n (g)RT反应进度= nB/B7盖斯定律：焓变的计算：标准摩尔生成焓 f Hm (C,石墨,298.15K) = 0 kJ/mol f Hm (H+,298.15K) = 0 kJ/mol标准摩尔焓变81.是非题 :(1) -;

2、 2(-); (3)-2.选择题: (1) c; (2)d3.填空题: (1)mH2O; (2) T; (3)Cp4. (1) U=150kJ; (2) U=-250kJ； (3) U=450kJ; (4) U=975kJ。习题解答95. 在373.15K和101.325kPa下，由1mol水汽化变成1mol水蒸气，此气化过程中体系吸热40.63kJ。求： （1）体系膨胀对外作功w = ?（液体水体积可忽略不计） （2）此过程内能改变。解:W=-PV=-n RT =-18.31410-3373.15=-3.10 kJ（或V1/V2=T1/T2V2=？ W=-PV=-PV=？) U=Q+W=40

3、.63+(-3.10)=37.53 kJ10 6. 计算下列反应（或过程）的QP与QV之间的能量差值。(方法:QP-QV=n RT) (1)2.00mol NH4HS的分解,NH4HS(s)NH3(g)H2S(g) (n=4 mol)（2）生成1.00mol的HClH2(g)Cl2(g) 2HCl(g) (n=0 mol)（3）5.00 mol CO2(s)（干冰）的升华CO2(s)CO2(g) (n=5 mol)（4）沉淀出2.00mol AgCl(s) (n=0 mol)AgNO3(aq)NaCl(aq) AgCl(s)NaNO3(aq)117. C6H12O6 Q 180g/mol -2

4、820kJ/mol 3.8g H kJ/molH=59.53kJ可获得能量：59.5330%=17.86kJ129. (1)-1366.51kJ.mol-1; (2)-429.818 kJ.mol-1.10. (1)-153.89 kJ.mol-1; (2)-81.89 kJ.mol-113第三章 化学反应的基本原理化学反应的方向 Gibbs判据：G 0 反应不能自发进行反应方向的定性判断：G= H-T S影响熵值的因素：温度、聚集状态、结构与分子量化学反应方向的定性判断14r Gm的计算：298.15K,标准状态：标准状态，非常温：非标准状态，非常温： r Gm的定量计算：标准摩尔生成吉布斯

5、函数值f Gm (C,石墨,298.15K) = 0 kJ/mol；f Gm (H+,298.15K) = 0 转向温度单位的一致！15化学反应平衡 K与r Gm的关系 ：反应达到平衡时： rGm(T) = 0 Q = KQ与K的关系与区别单位的一致rGm与r Gm的关系与区别16 化学平衡移动方向的判断 ：rGm(T) = RT ln (Q / K) 浓度与压力改变：K不变，若使Q增大，则平衡逆向移动温度： K改变，吸热反应，T增大，平衡正向移动勒夏特列原理17化学反应速率 反应速率的表示方法 ：反应速率方程：基元反应阿仑尼乌斯公式：反应速率理论：活化分子浓度、压力、温度、催化剂与反应平衡的

6、移动、平衡常数K及反应速率v、速率常数k浓度、压力可能导致平衡移动并改变v，但不改变K和k; 温度升高会导致平衡移动和v增加，同时使K改变和k(正、逆)增加；催化剂不改变K且平衡不移动，但使k,v(正、逆)增加181.是非题 (1) -; (2)-; (3)+;(4)-; (5)-; (6)-。2.选择题: (1) c; (2)b ;(3)b; (4)c习题解答19k正k逆v正v逆K移动方向增加总压力不变不变不变逆反应方向升高温度正反应方向加催化剂不变不移动3.填空题:rHm基本不变; rSm基本不变; rGm增大;K减小;v(正), v(逆)都增大。(2)204.(1)-549.41 J/m

7、ol.k; (2)222.78 J/mol.k; (3)141.598 J/mol.k。5.(1)28.62 kJ/mol0 逆向; (2)62.52kJ/mol0 逆向。6. rGm(298.15K)= -95.299 kJ/mol 0 标准熵法: rHm(298.15K)= -92.307kJ/mol, rSm(298.15K)= 10.033Jmol-1K-1rGm= -95.298 kJ/mol 0 正向自发进行。21 7. 已知下列反应的rHm符号,不用查表,判断反应自发进行的方向.若有转向温度,则指明是高温还是低温反应自发进行。解:讨论rGm=rHm T rSm0时的温度条件.(1

8、)C(s)+CO2(g)=2CO(g), rHm 0rHm0, rSm 0, T值越高越利于rGm0, 高温自发。22(2)SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g), rHm 0rHm0, rSm 0, T值越低越利于rGm0, 低温自发。(3)C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g), rHm 0rHm0, rSm 0, T为任何值时都自发。238. lnK(T)=-rGm(T)/RT (1) rGm(298K)=117.11kJ/mol K(298K)=3.0410-21;(2) rGm(298K)=130.44kJ/mol K(298K)= 1.4010-23

9、。24 9. 用标准熵法计算反应 C(石墨)+2H2(g)=CH4(g)在398.15K时的rGm(T)和平衡常数K。解: rHm(298.15k) =-74.85kJ/mol, rSm (298.15k) =-80.62J/mol.k rGm(398.15k)= rHm T rSm = -74.85-398.15 (-80.62) 10-3 =-42.75 kJ/mollnK =- rGm(398.15k)/ RT =42.75103/(8.314398.15)=12.915, K =4.061052510. 查表计算反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) 在298.15k及39

10、8.15k时的K值。解: rGm(298.15k)=(-137.15)-(228.59) =91.44 kJ.molrGm(298.15k)= -RTlnK K(298K) =9.5310-17rHm(298.15k)=131.30 kJmol-1rSm(298.15k)=133.674 Jmol-1K-1rGm(398.15k)=78.078 kJmol-1K(398.15K) =5.7210-1126或2711.28采用第（3）种方法29TrGm,1(T)rGm,2(T)rGm,3(T)K3973-3.12-7.013.890.621073-5.29-6.180.890.911173-7.

11、46-5.00-2.461.291273-9.61-4.22-5.391.66平衡常数随温度升高而增大，因而该反应为吸热反应。30 14.(1) 升温,减压; 增加H2O(g)分压,减少CO(g)、H2(g)分压。 (2) 升温、减小CO(g)、H2(g)分压、催化剂；升温： K, k(正), k(逆)。减小CO(g)、H2(g)分压： K不变 , k(正)不变,k(逆)不变。催化剂： K不变 , k(正), k(逆)。313233第四章 溶液与离子平衡稀溶液的通性 拉乌尔定律:蒸气压下降沸点上升凝固点下降渗透压Tbp = kbp . mTfp = kfp . m34酸碱平衡共轭酸碱对一元弱酸

12、弱碱pH的计算：缓冲溶液缓冲溶液对酸碱的抵抗作用缓冲溶液pH计算缓冲溶液的配制外加酸碱后溶液pH酸 H+ + 碱35配离子的解离平衡配合物的命名配离子解离平衡的移动：溶剂影响不同稳定性配离子间的转变配离子与难溶电解质间的转变36难溶电解质的沉淀-溶解平衡Ksp与s溶度积规则：判断是否有沉淀生成判断沉淀是否完全分布沉淀沉淀的转化沉淀的溶解(生成配合物)371.是非题 (1) -; (2)+; (3)-; (4)-; (5)-2.选择题: (1) c; (2)c ;(3)c; (4)b; (5)c3.填空题:(1)无影响; (2)减小; (3)降低; (4)降低。习题解答384.(1)(a)CO3

13、2- /HCO3-; (b)HS- /H2S; (c)H2O/H3O+; (d)HPO42_/H2PO4-; (e)NH3/NH4+; (f)S2-/HS- (2)(a)H3PO4/H2PO4-; (b)HAc/Ac-; (c)HS-/S2-; (d)HNO2/NO2-; (e)HClO/ClO- (f) H2CO3/HCO3-39 HA+KOH=KA+H2O反应前 0.05 0.02 0反应后 0.03 0 0.02407. Ag+ +2Py = Ag(Py)2+反应前 0.1 1 0反应后 0 1-0.2 0.1平衡后 x 0.8+x 0.1-x 418. BaSO4 = Ba2+ + S

14、O42- 水 s0 s0 H2SO4 s1 s1+0.01H2SO4适合424310. 利用公式: Ksp(AgX)= c(Ag+) c(X-) 出现沉淀时Cl-, Br-, I-所需c(Ag+)顺次为1.7710-10, 5.35 10-12, 8.5110-15,I-先沉淀. Cl-最后沉淀。当Cl-沉淀时,溶液中c(Br-)和c(I-)分别为:c(Br-)=5.35 10-13/ 1.7710-10 =310-310-5,不完全。c(I-)=8.5110-17/ 1.7710-10=5 10-7 10-5,完全沉淀。44 11.在烧杯中盛放20.00cm30.100moldm-3氨的水溶

15、液,逐步加入0.1mol.dm-3HCl溶液.试计算: (1)当加入10cm3HCl后混合液的pH值; (2)当加入20cm3HCl后混合液的pH值; (3)当加入30cm3HCl后混合液的pH值。解: NH3 + H+ = NH4+(1)平衡 0.1(20-10)/30 0 0.110/30 (2)平衡 0 0 0.120/40 (3)平衡 0 0.1(30-20)/50 0.120/50 45解:(1)形成缓冲体系， c(NH4+)=(0.110)/30=0.033 moldm-3 c(NH3)=(200.1-0.110)/30=0.033 moldm-3, Kb=1.7710-5, pK

16、b=4.75pH=14 4.75+lg(0.033/0.033)=9.25 (2)等摩尔反应生成NH4Cl, c(NH4+)=0.05 moldm-3Ka=Kw/Kb=x2/(0.05-x)解上式:x=5.31410-6 moldm-3, pH= -lgc(H+) =5.2746(3) HCl过量,由于同离子效应, NH4+解离产生的H+很小,忽略不计。c(H+)=(0.1300.120)/50=0.02 moldm-3,pH=-lgc(H+)=1.7047484914. Ag(NH3)2+ = Ag+ + 2NH3平衡 (0.11)/1.1-x x (11)/1.1 +2x 505117.

17、AgBr + 2S2O32- = Ag(S2O3)23- + Br-平衡前 2 0 0平衡后 2-2/V 1/V 1/V52 Ag(S2O3)23- = Ag+ + 2S2O32- 平衡前 1/1.127 0 0 平衡后 0.887 y 2y53第五章 电化学与金属腐蚀原电池的表示符号、电极反应、电池反应电极电势标准电极与参比电极能斯特方程电动势计算电动势与rGm电极电势与氧化还原能力比较原电池 G = n F E54能斯特方程氧-还反应进行的方向氧-还反应进行的程度电解池电解池阴阳极的反应电解产物的判断判断依据影响电解产物的因素当溶液中存在多种离子时,阴极: 大的氧化态物质优先得e阳极: 小

18、的还原态物质优先失e(1) 离子的标准电极电势(2) 离子浓度: Nerst 方程(3) 电解产物的超电势(4) 电极材料55金属腐蚀及防护561.是非题:(1)(-); (2)(+); (3)(); (4)(-); (5)(-); (6)(-); (7)(+); (8)(-); (9)(+)。2.选择题:(1)(c); (2)(a); (3)(d); (4)(d); (5)(b); (6)(b); (7)(b); (8)(c); (9)(c); (10)(c)。习题解答573.(1) (-)AlAl3+(c1) Ni2+(c2) Ni(+) (2)(-) Pt Fe3+(c1) ,Fe2+

19、(c2) Br-(c3) ,Br2(c4) Pt(+) (3)(-)Pt H2(p) H+(c1) Ag+(c2) Ag(+) (4)(-)Pt Fe3+(c1) ,Fe2+ (c2) MnO4-(c3),Mn2+(c4),H+(c5) Pt(+)584.(a)(-)Fe Fe2+(1mol.dm-3)H+ (1mol.dm-3) H2 (1atm) Pt(+) (-)Fe=Fe2+2e; (+)H+e= 1/2H2 2 H+Fe= H2+ Fe2 (b)(-)Pt H2 (1atm) H+ (1mol.dm-3) Cr2O72- (1mol.dm-3) ,Cr3+ (1mol.dm-3),

20、H+ (1mol.dm-3) Pt(+) (-) 1/2H2 = H+e; (+) Cr2O72- +14 H+ +6e=2Cr3+ +7H2O Cr2O72- +8 H+ + 3H2= 2Cr3+ +7H2O595.(1)(-)Pt H2(p1) H+(c1) H2O,H+(c2) O2(p2) Pt(+) (-) H2 =H+e; (+) O2 +4 H+ +4e=2H2O O2 +2 H2=2H2O (2) (-)Pt I2(s) I-(c1) H+(c2), Mn2+(c3) MnO2(s) Pt(+) (-) 2I- = I2 +2e; (+) MnO2 +4 H+ +2e= Mn2

21、+ +2H2O MnO2 +4 H+ + 2I- = Mn2+ +2H2O+ I26. C 7. D8.(1)逆方向; (2)正方向; (3)逆方向; (4)逆方向。 606111.用电对MnO4-/Mn2+,Cl2/Cl-组成原电池, (1)写出原电池的电极反应和电池反应. (2)计算298.15k时的反应平衡常数. (3)当cH+=5.0mol/l,其它离子浓度均为1.0mol/l,PCl2=1atm时,该电池反应的G,K各为多少? 解:(1) Cl2/Cl-=1.35827V, MnO4-/Mn2+=1.507V 负极:2Cl-=Cl2+2e 正极: MnO4-+8H+5e=Mn2+4H

22、2O 2MnO4-+16H+ 10Cl- =2Mn2+8H2O+ 5Cl2 62(2) E = MnO4-/Mn2+ Cl2/Cl- =0.14873V lgK =n E /0.05917 =100.14873/0.05917=25.136, K =1.371025(3) 63E= + -=1.573-1.35827=0.21493V, G = -n F E = -10 96485 0.2149310-3 = -207.375 kJ/mol K不变 K= K =1.37102512.(Br2/Br-) (Fe3+/Fe2+)(I2/I-)。6413.将锡和铅的金属片分别插入含有该金属离子的盐溶

23、液中并组成原电池 (1)C Sn2+ =0.010mol.dm-3 C Pb2+=1.0mol.dm-3, (2) C Sn2+ =1.0mol.dm-3 C Pb2+=0.10mol.dm-3, 分别用符号表示上述原电池,注明正负极;写出原电池的两电极反应和总反应方程式,并计算原电池的电动势。解:(1)用能斯特方程计算: (Sn2+ / Sn)=-0.19667 (负极); (Pb2+ /Pb )=-0.1262 (正极)。 65E= (Pb2+ /Pb ) (Sn2+ / Sn)= 0.07047V (-) Sn Sn2+ (0.01mol.dm-3) Pb2+ (1.0mol.dm-3)

24、 Pb(+) 总反应: Sn+ Pb2+ = Sn2+ + Pb(2) (Sn2+ / Sn)=-0.1375 (正极); (Pb2+ /Pb )=-0.155785 (负极) E= (Sn2+ / Sn) (Pb2+ /Pb ) = 0.018285V(-)Pb Pb2+ (0.1mol.dm-3) Sn2+ (1.0mol.dm-3) Sn (+) 总反应: Sn2+ + Pb= Sn+ Pb2+6615(1) (Br2/Br-)=1.066; (Cr2O7-/Cr3+)=0.26 正向不能自发。 (2) (Cl2/Cl-)=1.3582; (MnO4-/Mn2+)=0.84 正向不能自发。 (3) (O2/H2O)=0.81; (F2/F-)=2.866 能自发。6768 (3)阳极: Cu=Cu2+2e; 阴极: H+e= 1/2H2 反应式： Cu+ 2H+= Cu2+ H2 17.(1)阳极:2Cl-=Cl2+2e; 阴极:Mg2+2e=Mg 反应式：MgCl2(熔融）=Mg+Cl2 (2)阳极:2OH-=H2O+ 1/2 O2+2e; 阴极:H+e= 1/2H2 反应式： 2 H2O= 2H2 + O2 69第六章 物质结构基础四个量子数n,l,m,ms的取值(n1,l=0n-1,m=0, l,ms=1/2)n,l,m,ms的意义(n,l:能级高低;l:轨道