(完整版)大学化学课后习题答案解析..

1、.优质范文第一章 化学反应热教学内容1系统、环境等基本概念； 2. 热力学第一定律； 3. 化学反应的热效应。教学要求掌握系统、环境、功、热（恒容反应热和恒压反应热）、状态函数、标准态、标准生成焓、反应进度等概念；熟悉热力学第一定律；掌握化学反应标准焓变的 计算方法。知识点与考核点系统（体系）被划定的研究对象。化学反应系统是由大量微观粒子（分子、原子和离子等） 组成的宏观集合体。环境（外界）系统以外与之密切相关的部分。系统和环境的划分具有一定的人为性，划分的原则是使研究问题比较方便。系统又可以分为敞开系统（系统与环境之间既有物质交换，又有能量交换）；封闭体系（系统与环境之间没有物质交换，只有能

2、量交换）；孤立系统（体系与环境之间没有物质交换，也没有能量交换） 系统与环境之间具有边界，这一边界可以是实际的相界面，也可以是人为的边界，目的是确定研究对象的空间范围。相系统中物理性质和化学性质完全相同的均匀部分。在同一个系统中，同一个相可以是连续的，也可以是不连续的。例如油水混合物中，有时水是连续相，有时油是连续相。状态函数状态是系统宏观性质（T、p、V、U 等）的综合表现，系统的状态是通过这些宏观性质描述的，这些宏观性质又称为系统的状态函数。状态函数的特点：状态函数之间往往相互制约（例如理想气体状态方程式中 p、V、n、T 之间互为函数关系）；其变化量只与系统的始、末态有关，与变化的途径无

3、关。5*过程系统状态的变化（例如：等容过程、等压过程、等温可逆过程等） 6*途径完成某过程的路径。若系统的始、末态相同，而途径不同时，状态函数的变量是相同的。7*容量性质这种性质的数值与系统中的物质的量成正比，具有加合性，例如m（质量）V、 U、G 等。8*强度性质这种性质的数值与系统中的物质的量无关，不具有加合性，例如 T、 （密度）、p（压强）等。功（W）温差以外的强度性质引起的能量交换形式 + 。体有环境对系统做功，其符号为（+）；反之为（）。功不是状态函数，是过程量。因为功总是与系统变化的途径有关。例如盐酸与锌单质在烧杯中发生氧化还原反应时会有热效应，但是系统并不做功（W = 0）。但

4、是，若将其组成原电池，系统有就可以对环境做电功（W 0）。又例如一个带活塞的汽缸膨胀，分别经过 向有真空中膨胀； 向大气中等外压膨胀。 设活塞的两个过程的始、末状态相同，则 W =0； 而W= p体 1体 2（V V ）0。环境21热（Q）系统与环境之间因温差引起的能量交换形式。系统吸收热量，热的符号为（+），系统放热为（）。热是与变化途径有关的物理量，任何一个系统只能说它在某过程中吸收或放出多少热量，不能说它本身含有多少热量，所以热不是状态函数。化学反应热效应（反应热）生成物与反应物的温度相同时，化学反应过程中放出或吸收的热量。12等压热效应（Q ）p封闭系统，在等温、等压、不做有用功时的反

5、应热。等压过程：系统的始态压力和终态压力与环境压力相等。p（始态）=p（终态）=p（环境）= A（常数），而中间过程的压力可以有所变化。（在专业的化学热力学书中，等压与恒压是有区别的。恒压过程是指系统的压力在整个过程中与环境压力相等并且恒定不变）。p（系统）=p（环境）= A（常数）； 13热力学第一定律U = Q + W（条件：封闭系统）。U（热力学能）是状态函数，U 是热力学能的变化量，U 不是状态函数。焓H = U + pV （焓是状态函数，是复合状态函数）焓变：H =QP（条件：封闭系统、等压、不做有用功），H 不是状态函数。上式说明，在一定条件下，状态函数焓（H）的变化量（H）与特定

6、（等压）过程的反应热（等压热Q ）在数值上相等，但不能因此就认为热是状态P函数。盖斯定律一个总反应的 H 等于其所有分步 H的总和。r m，r m B热力学标准态纯理想气体热力学标准态是指该气体处于标准压力 p(100kPa)下的状态。混合理想气体中任一组分的标准态是指该组分气体的分压为p时的状态。纯液态（或纯固态）物质的标准态是指压力为 p下的纯液体（或纯固体）的状态。溶液的标准态选 1 molL1。热力学“标准态”与标准状况的含义是不相同的。因为在研究气体定律时所规定的气体“标准状况”是指气体的压力为标准大气压（ p = 101 325Pa）、和温度为 0下所处的状况。而热力学“标准态”是

7、为了理论研究的需要，给物质规定的作为参比的标准压力（p=100kPa）；理想气体的分压为 p；理想溶液中溶质的浓度为 1molL1，可见“标准态”并未对温度作出规定。物理化学手册的热力学数据多为 298.15K 下的测定值，并不是说“标准态”包含25（298.15K）这一条件。标准摩尔生成焓（ H ）f m在一定温度，标准状态下，由最稳定单质生成1mol 纯物质时反应的焓变。化学反应标准焓变（ H ）rm设某化学反应式为aA + fF gG + dD，则： H g H+ d Ha Hf H= H rmfm，Gfm，Dfm，Afm，FBfm、BB注意：计量系数，物质的聚集状态。例如：2 H (g

8、) O (g) 2 H O(l)222查表fH /（kJmol1） 00285.83m H= 2(285.83) 0 20 = 571.66 kJmol1rm反应进度设某化学反应式为aA + fF gG + dD， B 0 ；BBB：反应物或产物， nnB 0 nBB（mol）BBB ：计量系数。（对反应物，n 为负数， B 也为负数；对生成物 B 为正数；n 也为正数； 0）d dnAv dnF v dnG v dnD 。vAFGD1mol 反应表示各物质按给定的化学计量方程式进行的完全反应。在使用反应进度的概念时，必须指明对应的反应计量方程式。例如对反应N 3H22 2NH3， =1 mo

9、l 表 示 1 mol N2与 3mol H2反应生成 2 mol NH 。3而对 1 N3 H NH， =1 mol 表示 1 mol N3与 molH反应生成 1molNH 。2222322223思考题与习题解答说明下列符号的含义。Q HVrm(T) rH (T) mfH （T） m答： Q：等容反应热； H(T)：温度T 下，反应的摩尔焓变（数值等于Vrm等压反应热）； fH (T)：温度T 下某物质的标准摩尔生成焓； ：反应进度。m盖斯定律的使用条件，下列哪种说法正确？（1）等压 （2）等容 （3）等温、等容或等温、等压（4）等温、不做有用功，等容或等压答：正确答案为（4）。热力学标准

10、态的含义？为什么要确定热力学标准态？答：纯理想气体热力学标准态是指该气体处于标准压力 p(100kPa)下的状态。混合理想气体中任一组分的标准态是指该组分气体的分压为p时的状态。纯液态（或纯固态）物质的标准态是指压力为 p下的纯液体（或纯固体）的状态。溶液的标准态选 1 molL1。因为化学反应中的能量以及状态函数改变是受许多条件（如温度、压力、浓度、聚集状态等）的影响，为了比较方便，国际上规定了 物质的热力学标准态。简述照明弹中的铝、镁、硝酸钠和硝酸钡等物质各起什么作用？答：金属铝、镁在燃烧时,可以放出大量热（ fH m,MgO= 601.7 kJmolm1, H ,Al O2 3= 167

11、5.69 kJmol1）产生千度以上的高温，而反应放出的热量能使硝酸盐分解产生O ，又加速镁、铝的燃烧反应，使照明弹更加绚丽夺目。2在其中铝和镁作为还原剂；氧气、硝酸钠和硝酸钡等作氧化剂。5通过计算说明，氧乙炔焰为什么可以用于金属焊接和切割？答：（5/2）O2+ C H2 2= 2CO2+ H O(g)2 H /（kJ mol1）0226.7393.5241.8fm H = H (生成物) H （反应物）r mfmfm H =2(393.5) + (241.82) 226.7 0 = 1255.5 kJmol1r m因反应放出大量热，可以熔化金属，所以可用于焊接或切割金属。通过计算说明，为什么

12、称硼的氢化物（硼烷），硅的氢化物（硅烷）是高能燃料 已知B H（g）的 H 36.56 kJmol1，B O（s）的H 1132.552 6fm2 3fmkJ mol1 ； SiH4（ g）的 H fm 34.31 kJ mol1 ， SiO2（ s）的 H fm910.7kJmol1 。解：B H （g） + 3O (g) = B O （s） + 3H O（g）2 622 32 H （kJmol1）36.5601132.55241.82fm H = 1132.55+3(241.82) 36.56 0 = 1894.57 kJmol1rmSiH （g） + 2O (g) = SiO （s） +

13、 2H O（g）4222 H （kJmol1）34.310910.7241.82fm H = 910.7 + 2(241.82) 34.31 0 = 1427.25 kJmolrm1上述两个反应都放出大量热，因此B H （g）和SiH （g）可以作为高能燃料。2 64已知下列反应的化学反应热C（石墨）+ O （g）= CO （g） H (1) = 393.5 kJmol22r m1H（g）+ (1/2) O（g）=H O（l） H (2) = 285.8 kJmol222r m1C H（g）+(7/2)O （g）=2CO （g）+3H O（l） H(3) = 1559.8 kJmol2 622

14、2r m1不用查表，计算由石墨和氢气化合生成1mol C H （g）反应的 H 。2 6r mrm解：根据Hess 定律 H(C H ) = 2rH (1) + 3 H (2) H(3)26mrmrm所以 H (C H ) = 2(393.5) + 3(285.8) (1559.8) = 84.6 kJmolr m2 61在用硝石制硝酸时，下列反应同时发生（1）KNO （s）+ H SO （l）= KHSO （s）+ HNO （g）32443（2）2KNO （s）+ H SO （l）= K SO （s）+ 2HNO （g）324243制得的硝酸中 80%是由反应（1）产生的，20%是由反应（2

15、）产生的。问在25制取 1kgHNO (g)时将放出多少热量？已知KNO 、H SO 、KHSO 、HNO （g）、K SO 的标33244324准生成焓依次为494.63、813.99、1160.6、135.6、1437.79（kJmol1）。解：KNO （s）+H SO （l）= KHSO （s）+ HNO （g）方程（1）32443 H /（kJmol1）469.63813.991160.6135.6fm H = H (生成物) H （反应物）rmfmfm H (1) = (1160.6 +135.6 ) (494.63 + 813.99 ) = 1344.36 kJmol1rm2KNO

16、 （s）+H SO （l）= K SO （s）+2HNO （g）方程（2）324243 H /（kJmol1）469.63813.991437.79135.6fm H (2)= 1437.79) + 2 (135.6) 2 (469.63) + 813.99= 1041.32rmkJmol11000HNO3的相对分子量为 63，1 kg HNO3的物质的量n =63=15.9 (mol)制取 1 kg HNO (g)时的反应热为380% 15.9 1344.36 20% 15.9 1041.32 2.04 104 kJ kg1甘油三油酸脂是一种典型的脂肪，当它在人体内代谢时发生下列反应C H

17、O （s）+ 80 O （g）= 57CO （g）+52H O（l）57 104 6222该反应的rH = 3.3510m4 kJmol1，问如以当代男大学生平均每人每日耗能 10125.3kJ，且以完全消耗这种脂肪来计算，每天需消耗多少脂肪？ H rm解：每天消耗脂肪物质的量n 10125.3 10125.3 33500 0.302(mol)该脂肪相对分子量为 884； 每天消耗脂肪的质量为 0.30884=267.0 (g)葡萄糖（C H O ）完全燃烧反应的方程式为6 12 6C H O （s）+ 6O （g）= 6CO （g）+ 6H O（l）6 12 6222该反应的rH = 282

18、0 kJmol1m，当葡萄糖在人体内氧化时，上述反应热的约 40%可用于肌肉活动的能量。试计算一匙葡萄糖（以3.8g 计）在人体内氧化时，可获得的肌肉活动能量。解：葡萄糖相对分子量为 180；一匙葡萄糖(3.8g)的物质的量为 3.8 / 180 =0.021(mol) 一匙葡萄糖被氧化放出的热量为0.021 H = 0.021 2820 = 59.2 kJrm可获得的肌肉活动能量 59.240% = 23.7 kJ 11辛烷是汽油的主要成分，根据附录的有关数据计算下列两个反应的热效应，并从计算结果比较可以得到什么结论（已知： H （C H ，l）=218.97fm8 18kJmol1）？完全

19、燃烧C H （l）+ O （g）CO （g）+ H O（l）8 18222不完全燃烧 C H （l）+ O （g）C（s）+ H O（l）8 1822解：据附录查得下列物质C H(l), O(g) , CO(g),C(s), H O(l)的标准生成焓变8 18222分别为 218.97kJ.mol1, 0,393.5 kJ.mol1,0,285.83 kJ.mol1 H = H (生成物) H (（反应物）rmfmfmC H （l）+（25/2）O （g）= 8CO （g） +9H O（g）8 18222 H /（kJmol1）218.970 393.5 241.82fm H (1)= 8 (

20、 393.5) + 9 (285.83) 0 (218.97) = 5105.41rmkJmol1C H （l）+（9/2）O （g）=16C （s） + 9H O(g)8 1822 H /（kJmol1） 218.9700 285.83fm H (2)=0 + 9 ( 285.83 ) 0 (218.97) = 2395.35 kJ.mol1rm H (1) H (2)，rmrm结论：完全燃烧放热量大。第二章 化学反应进行的方向和限度教学内容焓变与变化方向； 2. 熵变与变化方向； 3. 吉布斯函数变与变化方向；化学反应的限度化学平衡。教学要求理解标准熵、标准生成吉布斯函数变、标准平衡常数等

21、有关概念；掌握反应的熵变与吉布斯函数变的求算方法；熟悉等温等压条件下化学反应进行方向的判断方法；掌握吉布斯方程及转化温度的计算方法；掌握标准平衡常数（ K ）的表达和 K 与标准吉布斯函数变的关系及化学平衡的相关计算；了解影响化学平衡移动的有关因素。知识点与考核点熵（S）系统内微观质点混乱度的量度。S k ln（k 是 Boltzmann 常数， 是微观状态数（与混乱度密切相关）。熵是状态函数。热力学第三定律在 0K 时，任何纯物质、完整晶体的绝对熵为0，（固体在 0K 时，任何物质的热运动停止，只有一种微观状态，即=1）。m标准摩尔熵（ S ）一定温度下，1mol 纯物质在标准情况下的规定熵

22、。人为规定：处于标准条件下的水合H+ 离子的标准熵为零，其它离子的标准熵为其相对值。 4影响熵的因素 相同物质S S S ；gls 分子数越多、分子量越大、物质结构越复杂，熵越大； 固体溶解于水，熵增加，而气体溶解于水，熵减小； 温度越高，熵越大。5反应熵变的计算对化学反应aA + f F gG + dD S rmgSm，G+ dSm，DaSm，AfSm，F BS。Bm,B注意：计量系数；物质的聚集状态。熵变与化学反应方向等温等压条件下，熵变大于零（ S 0）有利于变化过程自发进行，但不能单独作为判断化学反应方向的标准。焓变与化学反应方向等温等压条件下，焓变小于零（ H 0）有利于变化过程自发

23、进行，但不能单独作为判断变化过程方向的标准。吉布斯函数G H TS（ G 为状态函数，为复合函数）。吉布斯函数变G H TS (恒温、恒压下反应的推动力)（ G 不是状态函数）。标准摩尔生成吉布斯函数( G )f m在一定温度，标准状态下，由最稳定单质生成 1mol 纯物质时反应的标准吉布斯函数变。化学反应标准吉布斯函数变( G )的计算rm对化学反应 aA + f F gG + dD G = g G + d G a G f G = G rmf m ，Gf m ，Df m ，Af m ，FBfm,BBHS反应自发性12（放热） +（熵增）+（吸热）（熵减）自发非自发G =HTS+34+不定（升

24、高温度，G 由+变 ，利于自发）不定（升高温度，G 由变+，不利于自发）注意：计量系数，物质的聚集状态。12G 与S、H 及 T 的关系等温、等压，判断变化过程自发进行方向的判据G 0 过程正向自发进行G = 0 处于平衡状态G 0 过程逆向自发进行rm G与 G 的区别rmr Gm 是指参加反应物系中各物质处于任意状态下， 反应进度 =1 时的吉布斯函数变。 由它判断（等温等压）实际条件下系统自发变化过程方向的判据， G0 或 0，反应不能自发进行，但其平衡常数并不等于零。rmG 0，只能说明在标准态下，过程不能自发进行。在非标准态下，rm而且| G |又不是很大时，不能用于判断反应方向。可

25、逆反应平衡常数都rm不应为零。选择题（将正确答案的标号填入空格内） (1)下列物理量属于状态函数的是。TpVWHHSG:答：正确答案为 。(2)生产水煤气的反应为 C（s）+ H O（g）= CO（g）+ H （g）22该反应的rH = 131.3 kJmol1，则该反应是 （系统H 0，S 0）。m低温下正向不自发，高温下正向自发；低温下正向自发，高温下正向不自发；任何温度下正向都自发；任何温度下正向都不自发答：正确答案为。不用查表，将下列物质按标准熵S 值由大到小的顺序排列。m（1）Si（s）（2）Br（l）（3）Br（g）答： S （3） S （2） S （1）mmm给出下列过程的G ，

26、 rmrH ， mrS 的正负号（或零）m（1）电解水生成H 和O ；（2）H O（g）273K222H O（l）；2（3）H O（l）2268KH O（s）2 Grm H rm S rm（1）+（2）（3）答：各变化量的符号如下表所示SiC 是耐高温材料，问以硅石（SiO ）为原料，在标准状态和298K 时能否2制得 SiC。解SiO2+C =SiC+O2 GkJmol1fm856.67062.760 Grm 62.76 (856.67) 793.91k J mol-1 0。结论：不能在此条件下制备SiC。由二氧化锰制备金属锰可采取下列两种方法（1）MnO （s）+ 2H （g）= Mn（s

27、）+ 2H O（g）222 H =37.22 kJmol1rm S =94.96Jmol1K1rm（2）MnO （s）+2 C（s）= Mn（s）+ 2CO（g）2 H =299.8 kJmol1； rmrS =363.3Jmol1K1m试通过计算确定上述两个反应在 298K、标态下的反应方向？如果考虑工作温度越低越好，则采用那种方法较好？解：（1）MnO (s) + 2H (g) = Mn(s) + 2H O(g)222 G = H T S =37.22kJmol129894.96103=8.922 (kJmol1)rmrmrm(2) MnO (s) + 2C(s) = Mn(s) + 2C

28、O(g)2 G = H T H = 299.8 298 363.3 103 = 191.5 kJmol1rmrmrm上述两个反应的G 均大于 0，所以 298K，100 kPa 下反应都不能自发正rm向进行。T r Hm37.22 391.95 （K）转1 S rm94.96 103T299.8 825.2 （K）转2363.3 103答：若考虑工作温度越低越好，易采用方程（1）的方法。7汞的冶炼可采用朱砂（HgS）在空气中灼烧2HgS（s）+ 3O （g）= 2HgO（s）+ 2SO （g）22而炉中生成的HgO 又将按下式分解2HgO（s）= 2Hg（g）+ O （g）2试估算炉内的灼烧温

29、度不得低于多少时，才可以得到Hg（g）？已知 HgS（s），HgO（s）的fH 分别是 58.2 kJmol1，90.83 kJmol1；m G 分别是50.6，58.56（kJmol1）；S 分别是 82.4 Jmol1K1 和 70.29fmmJmol1K1。解： 查表得2HgS（s） + 3O2=2HgO+2SO2 H /（kJmol1） 58.20 90.83297.04fm H rm S rmS /（Jmol1K1）82.4205.0370.29 248.11m 2 (297.04) 2 (90.83) 2 (58.2) 0 659.34 k J mol -1 2 248.11 2

30、70.29 3 205.03 2 82.4 143.09J mol1K 1 H ； rmrS 0 ， 低温自发，高温非自发。m H Trm659.32 4607.7K转 S rm143.09 103结论（1）：当升温至 T 4607.7K 时, 反应由自发转变为非自发。2HgO（s）=2Hg（l） + O （g）2 H kJmol1fm 90.8361.320mS Jmol1K170.29174.85205.03 H rm S rm 2 61.32 0 2 90.83 304.0kJ mol-1 2 174.85 1 205.03 2 70.29 414.15J mol1K 1 H ； rmr

31、S 0 ， 低温非自发，高温自发。mH Trm304.0 734.29K ；转 S rm414.15 103结论（）当升温至T 740.29K 时, 反应由非自发转变为自发进行。所以，当 740.29K T 4607.77K 时。才可得到Hg(g)。汽车尾气中含有CO，能否用热分解的途径消除它？1已知热分解反应为CO（g）= C（s）+O（g），该反应的22rH = 110.5 kJmol1，m S rm= 89Jmol1K1 。解: G = H T S ， 此反应 H 0， S 0 G 永r mr mr mr mr mr m远 大 于 零 ， 说 明 此 反 应 在 任 何 温 度 下 反

32、应 都 不 能 自 发 进 行 ， 又 因mr G(298 K) 173.0 kJ mol1 0， K 很小（9.51025），平衡产率很低，故不能用热解法除CO。在 298K，100kPa条件下，金刚石和石墨的标准熵分别为2.45 Jmol1K1 和5.71 Jmol1K1，它们的燃烧反应热分别为395.40 kJmol1 和393.51 kJmol1，试求：在 298K，100kPa 条件下，石墨变成金刚石的G 。rm说明在上述条件下，石墨和金刚石那种晶型较为稳定？解:已知: S=5.71Jmol1K1, S=2.45 Jmol1K1m (石)m (金)C +O (g)=CO (g) H

33、(1) = 39351 kJmol1(石)22r mC +O (g)=CO (g) H (2)= 395.40 kJmol1(金)22r m方程(1) 方程 (2) 得方程（3）C C根据Hess 定律(石)（金）该反 H (3)= H (1) H (2) = 393.51 (395.40) = 1.89rmr mrmkJmol1 S =2.45 5.71= 3.26 Jmol1K1r m G = H T S= 1.89 298 ( 3.26) 103 = 2.86 kJmolr mr mr m1 G 0298K, 100kPa 下, 石墨较稳定r m计算合成氨反应 N （g）+ 3H （g）

34、= 2NH （g） 在 673K 时的标准平衡常223数，并指出在 673K，下列三种情况下反应向何方向进行？（1）p（NH ）= 304kPa，p（N ）= 171kPa，p（H ）= 2022kPa；322（2）p（NH ）= 600kPa，p（N ）= 625kPa，p（H ）= 1875kPa；322（3）p（NH ）= 100kPa，p（N ）= 725kPa，p（H ）= 2175kPa；322解：首先用热力学数据 求出 K 。查表得N (g) +3H (g)=2 NH (g)223 H /（ kJmol1）0046.11r mmS /（Jmol1K1） 191.50130.57

35、192.34 H = 2（ 46.11）= 92.22 kJmol1r m S = 2192.34 3130.57 191.50 = 198.53 Jmol1K1r m G (673K)= H T S = 92.22 ( 198.53)103r mr mr m= 41.39kJmol1K1lnK = G rm 41.39= 7.397 ；RT8.314 103 673K = 6.1310 4，再求出各条件下的J P，与 K 进行比较。171 p 2022 p (304p )23J =1=6.510 4J K反应逆向进行1在计算压力商（J）时，各项一定要用相对压力，而且注意分子和分母的单位要一致

36、，在此单位用的是kPa，得出的结果J 与 K 进行比较后，做出判断。625 p 1875 p (600p )23J =2=8.710 4J K逆向进行2725 p 2175 p (100p )23J =3=1.010 5J K正向进行3试通过计算说明1000K 时能否用碳将Fe O 、Cr O 和 CuO 中的金属还原出2 32 3来？解：(1) 2Fe O+3C = 4Fe +3CO2 32 H /（kJ mol1）824.2500393.51f mS /（J mol1K1）87.405.7427.28 213.64m H = 3 (393.51) 2 (824.25) = 467.97 k

37、Jmol1r m S = 3 213.64 + 4 27.28 3 5.74 2 87.40 = 558.02 J molr m1K1 G = H T S = 467.97 1000558.0210 3= 1025.99rmrmrmkJmol1 G 0，1000K 可用C 还原出Fe。r m2Cr O + 3C = 4Cr + 3CO2 32 H /（kJ mol1）1139.7200393.51f mS /（Jmol1K1） 81.175.7423.77 213.64m H = 3 (393.51) 2(1139.72) = 1098.91 Jmol1rm S = 3213.64 + 423

38、.77 35.74 81.172 = 556.44 Jmol1Kr m1 G = 1098.91 1000556.44 103 = 1655.35 Jmol1r m G 0，不能用C 还原出Cur m已知 SiF（g）、SiCl（g）的标准生成吉布斯函数（ G ）分别为150644fm和569.8（kJmol1），试用计算说明为什么 HF（g）可以腐蚀SiO ，而HCl（g）2则不能？解：4HF(g)+SiO (g) = SiF (g) + 2H O(1)242 G /（kJ mol1） 273.22856.671506237.18fm G = 2 (237.18) + (1506)(856.

39、67) 4 (273.22 ) = 30.81r mkJmol1 G 0不能正向进行，HCl 不能被用来腐蚀SiO 。r m2试通过计算说明，为什么用BaCO 热分解制取BaO，反应温度要在 1580K3左右，而将BaCO 与碳黑或碎炭混合，按下式反应：3BaCO （s）+ C（s）= BaO（s）+ 2CO（g）3fm则所需温度可显著降低。已知 BaCO （s）和 BaO（s）的 H 3分别是 1216mkJ mol1，548.1 kJ mol1； S 分别是 112 Jmol1K1 和 72.09Jmol1K1。解：BaCO3=BaO+CO2 H /（kJ mol1） 1216548.13

40、93.5f mmS /（Jmol1K1）11272.09 213.64 H = 393.5 +（548.1）（1216）= 274.4 kJ mol1r m S = 213.64 + 72.09 112 = 173.73 Jmol1K1r m H ； rmrS 0 ， 低温非自发，高温自发。m转化温度 T = H rm 274.4 1000= 1580K S 173.73rmBaCO+C=BaO +2CO3 H /（kJ mol1）12160548.1110.53f mmS /（Jmol1K1）1125.7472.09 197.56 H = 2(110.53)+（548.1）0 （1216）=

41、 446.84（kJ mol1）r mmrS = 2197.56 + 72.09 5.74 112 = 349.47 (Jmol1K1)转化温度 T = H rm446.84 1000= 1278（K） S 349.47rm结论： 加还原剂后反应所需的温度降低。第三章化学反应速率教学内容化学反应速率； 2.影响化学反应速率的因素。教学要求掌握化学反应速率的表示方法；熟悉元反应、反应级数、反应速率常数、半衰期、有效碰撞、活化分子、活化能等概念；熟悉化学反应速率的影响因素及其 本质；掌握质量作用定律及其应用条件；掌握 Arrhenius 公式及其应用；掌握一级反应的特点和有关计算。知识点与考核点1

42、.化学反应速率的表示方法aA + fF gG + dD0 BBBdv V dt(moll1s1)(单位体积中反应进度随时间的变化率)dnBvdc= B。V dtB dtB因为反应进度与化学方程式书写方式有关, 所以速率方程也必须对应指定的化学方程式。2元反应直接作用，一步完成的反应。（复杂反应：由多步完成的反应，其中每一步均为元反应。）速率方程：化学反应速率与反应物浓度的关系式。3质量作用定律dc对元反应 aA + fF = gG + dD，反应速率 v B k ca c f（速率方程）。 dtAFBk 为速率常数。 a + f为反应级数。说明： 质量作用定律仅适用于元反应； 速率方程中固体、

43、纯液体、稀溶液中的溶剂浓度不表示； 反应机理不清或非元反应的速率方程由实验测定。活化分子能发生有效碰撞（能生成产物的碰撞）的分子，活化分子的能量较高。活化能 E a活化分子所具有的最低能量与反应物分子的平均能量之差。Arrhenius 公式kA eEaRTk2 ET T( 21 )lnakRT T12 1一级反应速率方程v dc(B)c(B) kdt ，特点 lnc（B）与t 呈线性关系 lnc（B）= kt + lnc （B）。0 t1 20.693k（半衰期t1 2与 c 无关）08化学热力学与化学动力学rm化学热力学研究的是反应能否进行，反应的限度如何；化学动力学研究的是反 应的速度如何

44、，反应经历怎样的步骤，机理如何。 所以热力学的自发进行与实际发生化学反应还不能完全一致。例如 G 0 时，只能说明从化学热力学角度讲， 在等温等压条件下，反应有自发进行的可能，但是有时实际上并不发生。例如常rm温、标准态下由H 和 O 化合生成H O 的反应 G 0，但是实际上几乎不发生此222rmrmrm反应，若要实现此反应，往往要采用催化剂或其它手段以降低活化能。化学热力学的可能性与化学动力学的现实性之间的关系是： G 0，反应不一定实际发生，但反应实际发生了， G 一定 0，则反应一定不能发生。思考题与习题解答下列说法是否正确？如不正确，请说明原因。每种分子都具有各自特有的活化能。答：不

45、正确，活化能是活化分子所具有的最低能量与反应物分子平均能量之 差。 （前提: 发生化学反应；特点:活化能是个差值，是对一个化学反应而言的，而不是对一个分子而言的）影响反应速率的几个主要因素对反应速率常数也都有影响。答：不正确，温度和催化剂同时影响反应速率和速率常数，而浓度和压强只影响反应速率，而不影响反应速率常数。如果某反应速率方程中每一反应物的级数，都与相应化学计量方程式中的化学计量数相同，则该反应必是元反应。答：否，例如H2+I2=2HI 速率方程为 v=kc（H2）c（I2），曾经长期被认为是简单反应。但研究表明，此反应经历了两个步骤c 2 (I) I 2 I（快反应，可逆平衡）； K

46、2 H 2 I 2 HI （慢反应，元反应）；2c(I2； c 2 (I) K c(I ) ；)2根据质量作用定律 k2 c(H 2 )c 2 (I) ； 将c 2 (I) Kc(I2 ) 带入 得到其速率方程： k2 c(H 2 )Kc(I2 )= kc(H 2 )c(I2 )虽然其速率方程符合质量作用定律，但此反应是复杂反应。加催化剂不仅可以加快反应速率，还可影响平衡，也可使热力学认为不能进行的反应自发进行.答：否，加催化剂只能改变反应速率，不能影响化学平衡，也不能改变反应方向。反应级数只能是 0 或正整数。答：错，反应级数不仅可以为 0 或正整数，而且可以为小数或负数。所有化学反应速率都

47、和温度成正比。答：不对，多数化学反应符合Arrhenius 公式，但是一部分化学反应速率与温度的关系比较复杂，甚至有些反应（例如NO+O2=NO2）与温度成反比。升高温度可以加快所有化学反应的速率。答：错 见(6)。选择题（将正确答案的标号填入空格内）已知反应A + 2B = 2D的速率方程为v=kc（A）c2（B），则该反应（ ） 是元反应 是非元反应 应由实验确定 无法确定答：正确答案是。升高温度可以增加反应速率，主要原因是（ ） 增加分子总数 增加活化分子总数 降低反应的活化能 使反应向吸热方向进行答：正确答案是。链反应的基本步骤有（），在链传递过程中，产生的自由基数目大于消耗掉的自由基

48、数目的链反应是（）。 链的引发，链的传递 链的引发，链的传递，链的终止 直链反应 支链反应答：正确答案是和。用锌和稀硫酸制取氢气，该反应的H 为负值，在反应开始后的一段时间r内反应速率加快，后来反应速率又变慢，试从浓度、温度等因素来解释此现象。答：开始时，因为反应放热，使体系温度升高，加快反应了速率；随反应物的消耗，其浓度下降，反应速率随之变慢。反应 A（g）+ B（g）= 2D（g）， H 为负值，当达到化学平衡时，如改r变下表中各项条件，试将其他各项发生的变化的情况填入表中：改变条件正反应速率速率常数 k正增加 A 的分压增加压力降低温度使用催化剂答：改变条件增加 A 的分压增加压力降低温

49、度使用催化剂正反应速率加快速率常数 k不变正不变变慢加快不变减小加快化学反应发生爆炸的原因是什么？H 和 O 的混合物（2:1）的爆炸半岛图22上为什么存在三个爆炸极限？答：通常发生在自由基产生速率大于其销毁速率时，温度、压力和混合气体的组成都是影响爆炸的重要因素。在爆炸半岛图上，当压力处于第一与第二爆炸极限时，支链反应速率加快，自由基产生速率大于销毁速率而发生爆炸；当压力升至第二和第三爆炸区间时，自由基销毁速率大于产生速率，进入慢速反应区， 不发生爆炸；当压力达到第三爆炸限以上时，发生的是热爆炸。在 660K 时，反应 2NO + O2= 2NO2的有关实验数据如下表c（NO）/（molL1

50、）c（O ）/（molL1）v（NO）/（molL1s1）20.0100.0102.51030.0100.0205.01030.0300.0204.5102求：（1）反应的速率方程及反应级数；（2）速率常数k ；（3）c（NO）= 0.035molL1，c（O ）= 0.025molL1 时的反应速率。2解：（1）速率方程通式可写作 v kc x (NO) c y (O )2将各级浓度及相应反应速率数据代入上式，可得2.5103 = k (0.01)x (0.01)y5.0103 = k (0.01)x (0.02)y4.5102 = k (0.03)x (0.02)y由（1）、（2）可得 y

51、 = 1，由（1）、（3）可得 x = 2。将 x =2, y = 1 代入速率方程，可得v k c（NO）2 c (O )；反应级数为 3 级2（2）将y =1，x =2 代入中任意式， 可得 k = 2.510 3将k 值及浓度数据代入速率方程，moll1s1v = 2.5 103 (0.035)2 0.025 = 7.6 102 moll1s1放射性 60 Co 所产生的强辐射，广泛用于癌症治疗。放射性物质的强度27以“居里”表示。某医院一个 20 居里的钴源，经一定时间后钴源的剩余量只有5.3居里。问这一钴源已有多少时间了。已知60 Co 的半衰期为 5.26a。270.6930.69

52、3解：此反应为一级反应，由t可得，k 0.132a 112k5.26ac将 k = 0.132a15.3、c = 20 居里、c0t= 5.3 居里， 代入 lnt kt ，c0则 ln20 = 0.132 t；t = 10.06a某药物分解反应为一级反应，在 37时，反应速率常数k 为 0.46h1， 若服用该药 0.16g，问该药在胃中停留多长时间方可分解90%。解：将ct= ( 1 90%) 0.16 = 0.016g代入一级速率方程为lnct kt ，c0得0.016ln 0.16= 0.46t ；t = 5h9 在 500K 时，硝基甲烷（CH NO ）的半衰期是 650s。试求该一

53、级反应32的 （1）速率常数。硝基甲烷的浓度由 0.05molL1 减至 0.0125molL1 所需时间。继（2）之后 1h 硝基甲烷的浓度。0.6930.69312解： （1）一级反应；k t650 1.07 103 （s 1）（2）ct= 0.0125molL 1, co= 0.05molL1 代入一级反应速率方程，可得cln ct0 ln0.01250.05= 1.07103 t ；t = 1300s（或推论，反应由 0.05molL1 减至 0.0125molL1 经历两个半衰期，因此 t =122 t=1300s）（3）继（2）以后，反应时间为 t = 1300 +3600 = 4

54、900（s）， 代入速率c方程表达式，得lnt0.05= 1.0710 34900 ；c = 2.6410 4 molL1t在稀的蔗糖溶液中（即水大量存在）发生下列反应：C H O （aq）+ H O（l）2C H O （aq）12 22 1126 12 6该反应为一级反应，若该反应的速率常数k 为 0.034h1，且蔗糖溶液的起始浓度为 0.010 molL1，试求：（1）蔗糖水解反应的起始速率；（2）5h 后蔗糖的浓度。解： （1）该一级反应的速率方程可写作v = k c（C H O ）12 22 11起始速率v = 0.034 0.010 = 3.410cc 4molL1h1（2）ln

55、ct= k tlnt 0.034 5c= 0.0084 molL10.01t0某病人发烧至 40，使体内某一酶催化反应的速率常数增大为正常体温（37）时的 1.23 倍。试求该催化反应的活化能。kEaT T解：由阿氏公式k = AeEa/RT ，可得ln k2R (21 )T T将 T = 273 + 37 = 310K,T121= 273 + 40 = 313K, k21= 1.23k12代入公式，有kEaT Tln2kR (21 )；T T11.23kln11 2Ea(313 310 )k8.314 1031310 313aE = 55.70 kJmol 1反应 2NOCl（g）= 2NO

56、（g）+ Cl （g）的活化能为 101kJmol1，300K2时，速率常数k1为 2.80105 Lmol1s1，试求 400K 时的速率常数k 。2k解：由ln k2ETRT Ta ( 2 T1 )；有11 2kln2101( 400 300 )； 2.80 1058.314 103300 400k = 0.698 Lmol1s12已知青霉素G 的分解反应是一级反应，37时其活化能为 84.8 kJmol1，指前因子A 为 4.21012h1，试求 37时该反应的速率常数k。解：代入阿氏公式 k = Ae Ea/RT得k 4.2 1012 e 84.4 / 8.314103 (27337)

57、 4.2 1012 e347.2110 3 h114300K 时，下列反应H O （aq）= H O（l）+ （1/2）O （g）2 222的活化能为 75.3kJmol1。若用I 催化，活化能降为 56.5kJmol1；若用酶催化，活化能降为 25.1kJmol1。试计算在相同温度下，该反应用I催化及酶催化时，其反应速率分别是无催化剂时的多少倍？解： 由 Arrhenius 公式，有k = Ae Ea/RT用 I 催化时，k(1 ) ke Ea (1 )/ RT75.356.5 e 8.314103 300 =1.9103 倍(无)ke EaeEa/ RT( 无)/ RT75.325.1用酶

58、催化时，(酶)k(无)eEa(酶)( 无)/ RT e 8.341103 300 =5.5108 倍第四章溶液及溶液中的离子平衡教学内容1溶液浓度的表示方法；2.稀溶液的通性；3.一元弱酸和一元弱碱的离解平衡； 4.同离子效应与缓冲溶液；5.溶度积与溶度积规则。教学要求掌握溶液浓度摩尔分数（x）也称摩尔分数浓度、质量摩尔浓度（b ）、（物质B的量浓度 c）的概念和计算；了解气体、固体在液体中的溶解度及其影响因素； 了解相似相溶原理和萃取分离原理；熟悉蒸气压、沸点、凝固点、渗透压等概念， 熟悉蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降、渗透压产生的原因和定量计算方法。 掌握稀溶液的依数性定律。了解一元弱电

59、解质的离解平衡的特点；掌握一元弱酸、弱碱溶液pH 值的计算方法；掌握缓冲溶液的特点、作用、配制方法及缓冲溶液 pH 值的计算方法；了解溶度积的概念及难溶电解质离解平衡特点；掌握溶度积规则。知识点与考核点摩尔分数（x）nnnx =1； x =1n2122n n12； x + x =112质量摩尔浓度（b ）BBb n(溶质,mol)Bm（溶剂,kg)物质的量浓度（c）c （n 溶质,mol)V（溶剂,L)溶解与热效应气体溶解于水时放热，所以温度升高时，气体的溶解度降低。固体溶于水多为吸热过程，所以升温时多数固体在水中的溶解度增大。蒸气压一定温度下,液体与其蒸气处于平衡状态时蒸气的压力叫该液体的饱

60、和蒸气压（简称蒸气压）。蒸气压是液体的本性和温度的函数。溶液的蒸气压下降同温度下，纯溶剂蒸气压和溶液蒸气压的差值（难挥发的溶质使液体蒸气压下降，易挥发溶质使液体蒸气压上升）。拉乌尔定律.p =p * x一定温质度下，难挥发、非电解质的稀溶液的蒸气压下降与溶质的物质的量分数（ x）成正比，比例质系数是纯溶剂在该温度下的饱 和蒸气压。稀溶液蒸气压下降如图 41 所示。沸点图 41 溶液的蒸气压下降、液体的蒸气压等于外压时的温度。沸点上升和凝固点下降图溶液的沸点上升溶液的沸点与纯溶剂沸点的差值。t K bbbb溶液的沸点上升与质量摩尔浓度(b)成正比，比例系数 K 是溶剂本性的函数。沸点上升如图 4