大学化学第一章(化学工业出版社)

第一章化学反应的基本原理196.07g，其中H2O180g，求所含C2H5OH物质的量。解：由题意可知：n(CHOH)=m/M=(196.07-180)/46=0.35mol2 5已知化学反应方程式：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)1t95%石在完全分解时最多能得到氧化钙和二氧化碳各多少千克？解：由题意可知：m(CaO)=(56×1000×95%)/100=532kgm(CO2

)=(44×1000×95%)/100=418kg4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s)，试问：当反应过程中消耗掉2molAlAl，O，AlO进行计算。解：由题意可知：4Al(s)+3O2

(g)=2Al2

2 2 3O(s)3ξ(Al)=Δn(Al)/ν(Al)=(-2mol)/(-4)=0.5molξ(O)=Δn(O)/ν(O)=(-1.5mol)/(-3)=0.5mol2 2 2ξ(Al

O)=Δn(AlO)/ν(AlO)=1mol/2=0.5mol2 3 2 3 2 3水分解反应方程式：H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g)，反应进度ξ=3mol时问消耗掉多H2OO2？解：HO(l)=H(g)+1/2O(g),ξ=3mol2 2 2Δn(HO)=ξ×ν(HO)=(-1)×3mol=-3mol2 2Δn(O)=ξ×ν(HO)=(1/2)×3mol=1.5mol2 2ΔrHθ(298.15K)。

完全燃烧时能释放多少热能？m 4解：由题意可知：CH(g) + 2O(g) = CO(g) + 2HO(l)4 2 2 2ΔHθ/kJ·mol-1 -74.85 0 -393.50 -241.82f mΔHθ(298.15K)={ΔH

)+2ΔH

O)-ΔH

)-2ΔHθ(O)}r m f m 2

f m 2

f m 4

f m 2=-802.29kJ·mol-1N2H4(l)N2O4(g)298.15K50.63kJ·mol-1.9.66kJ·mol-1。计算火箭燃料联氨和氧化剂四氧化二氮反应2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(l)的标准标准摩尔焓变。计算32g液态联氨完全氧化时所放出的热量。解：由题意可知：2NH(l) + NO(g) = 3N(g) + 4HO(l)2 4 2 4 2 2ΔHθ/kJ·mol-1 50.63 9.66 0 -285.83f mΔHθ(298K)={4ΔH

O)+3ΔH

)-2ΔHθ(NH)-ΔHθ(NO)}r m f m 2

f m 2

f m 2 4 f m 2 4=[4×(-285.83)+3×0-2×50.63-9.66]=-1254.24kJ·mol-1Q=1/2ΔHθ=1/2×(-1254.24)=-627.12kJr m7.(1)S[He(l)]﹤S[He(l)](2)S[HO(l)]﹤S[HO(l)]2 2 2)﹤S(石墨)CaC2与H2O作用生成用于焊接的乙炔气，其反应为CaC2(s)+2H2O(l)=Ca(OH)2(s)+C2H2(g)3298.15K准摩尔焓变，标准摩尔熵变，该反应的自发性是否与温度有关？解：由题意可知CaC2

(s) + 2H2

O(l)=Ca(OH)2

(s) + C2

H(g)2ΔHθ/kJ·mol-1 -62.76 -285.83 -986.09 266.73f mSθ/J·mol-1·K-1 70.09 69.91 83.39 200.83mΔHθ={ΔHθ(CH)+ΔHθ(Ca(OH))-2ΔHθ(HO)-ΔHθ(CaC)}r m f m 2 2 f m 2 f m 2 f m 2=(-986.09+226.73)-[2×(-285.83)+(-62.76)]=-84.94kJ·mol-1ΔSθ={Sθ(CH)+SθCa(OH))-2Sθ(HO)-Sθ(CaC)}r m m 2 2 m 2 m 2 m 2=200.83+83.39-2×69.91-70.09=74.3J·mol-1·K-1由于ΔHθ<0，ΔSθ>0，且ΔGθ=ΔHθ-TΔSθ，所以该反应的r m r m r m r m r m自发性与温度无关。Cu(s)+H2O(g)=CuO(s)+H2(g)25℃p(H2O)︰p(H2)=2︰1，判断该反应能否自发进行。解：由题意可知：Cu(s) + HO(g) = CuO(s) + H(g)2 2ΔHθ/kJ·mol-1 0 -241.82 -157.3 0f mSθ/J·mol-1·K-1 33.15 188.72 42.63 130.574mΔGθ/kJ·mol-1 0 -228.59 -129.7 0f m方法Ⅰ：ΔGθ={ΔGθ(CuO)+ΔGθ(H)-ΔGθ(HO)-ΔGθ(Cu)}r m f m f m 2 f m 2 f m=-129.7+0-(-228.59)-0=98.89kJ·mol-1方法Ⅱ：ΔHθ={ΔHθ(CuO)+ΔHθ(H)-ΔHθ(HO)-ΔHθ(Cu)}r m f m f m 2 f m 2 f m=84.52kJ·mol-1ΔSθ={Sθ(CuO)+Sθ(H)-Sθ(HO)-Sθ(Cu)}r m m m 2 m 2 m=-48.666J·mol-1·K-1ΔGθ=ΔHθ-TΔSθr m r m r m=84.52-(-48.666)×298.15×10-3=99.03kJ·mol-1当p(HO)：p(H)=2：1时，2 2ΔG=ΔGθ+RT㏑Q′=98.89+8.314×298.15lnp(H)/p(HO)r m r m p 2 2=97.17kJ·mol-1m2近似计算下列反应在1800K时的ΔrGθTiO(s)+C石墨)=Ti(s)+m2CO2(g)当反应处在p(CO2)=80kPa的气氛中时，能否自发进行？解：(1)由题意可知：TiO2

(金红石+C(石墨)=Ti(s) + CO2

(g)ΔfHmθ/kJ·mol-1 -994.7 0 0 -393.50Sθ/J·mol-1·K-1 50.33 5.740 30.66 213.64mΔHθ(298.15K)={ΔHθ(CO)+ΔHθ(Ti)-ΔHθ(TiO)-ΔHθ(C)}r m f m

2 f m

f m 2 f m=551.20kJ·mol-1ΔSθ(298.15K)={Sθ(CO)+Sθ(Ti)-Sθ(TiO)-Sθ(C)}r m m 2 m m 2 m=188.2J·mol-1·K-1ΔGθ(1800K)=ΔHθ(298.15K)-TΔSθ(298.15K)=212.44kJ·mol-1r m r m r m(2)ΔG =ΔGθ(1800K)+RT㏑

′=209.10kJ·mol-1r m r m p所以，反应不能自发进行。12.利用热力学数据，计算下列反应在298.15K时的Kθ值。(1)CH4(g)+2H2O(g)=CO2(g)+4H2(g)；(2)2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)解：(1)由题意可知：CH(g) + 2HO(g) = CO(g) + 4H(g)4 2 2 2ΔGθ/kJ·mol-1 -50.6 -228.59 -394.36 0f mΔGθ={ΔG

)+4ΔG

)-2ΔG

O)-ΔGθ(CH)}r m f m 2

f m 2

f m 2

f m 4=-393.46-(-50.6)-2×(-228.59)=113.42kJ·mol-1∵ΔrGmθ=-RTlnKθ∴Kθ=1.3×10-20(2)由题意可知：SiO(s) + 2C(s) = Si(s) + 2CO(g)2ΔGθ/kJ·mol-1 -856.67 0 0 -137.15f mΔGθ={2ΔGθ(CO)+ΔG

θ(Si)-2ΔGθ(C)-ΔG

θ(SiO)}r m f m

f m f m

f m 2=-582.37kJ·mol-1∴Kθ=e234.9413.已知反应N2(g)+O2(g)=2NO(g)在500K时的Kθ=8.90×1027，p(N2)=8.0kPa，p(O2)=2.0kPa，p(NO)=1.0kPa。通过计算说明反应的自发进行的方向如何？解：由题意可知，Qp'

[p(NO)/p]2

[1/100]2

0.0625

<Kθ=8.90×1027[p(N2

)/p][p(O2

)/p] /100][2.0/100]所以，反应向正反应方向进行。14.已知973K时下列反应的标准平衡常数Kθ：(1)SO2(g)+O2(g)=SO3(g) K20；(2)NO2(g)=NO(g)+O2(g) K0.012；1 2求反应SO(g)+NO(g)=SO(g)+NO(g)的Kθ。2 2 3解：由题意可知，KKK200.0120.241 215.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)973K，1073K，1173K，1273K时的平衡常数分别为0.618，0.905，1.29，1.66，试问此反应是吸热反应还是放热反应？解：ln(K/K)=(ΔH/R)[(T-T)/T·T]2 1 2 1 2 1ln(0.905/0.618)=(ΔH/8.314)[(1073-993)/(1073×993)ΔH=33.1kJ·mol-1﹥0，所以是吸热反应。8.0molSO24.0molO2SO3起始时和平衡时温度不变300kPa2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)的平衡常数和的转化率。解：方法Ⅰ：设平衡时的分压为x，则2SO(g) + O(g) = 2SO(g)2 2 3起始时 300×(8/12)=200 100平衡时 200-x 100-x/2 x200-x+100-x/2+x=220 x=160kPa所以，Kθ=(160/100)/[(20/100)(40/100)2]=80α=(160/200)×100%=80%方法Ⅱ：设反应中消耗的O2的物质的量为xmol，则2SO(g) + O(g) = 2SO(g)2 2 3起始时8.04.00平衡时8.0-2x4.0-x2x由道尔顿分压定律知，300/8.0+4.0=220/8.0-2x+4.0-x+2x x=3.2molp(SO)=40kPa，p(O)=20kPa，p(SO)=160kPa2 2 3所以，α=(2x/8.0)×100%=80%Kθ=80已知下列反应AgS(s)+2(g)=2Ag(s)+2S(g在740K时的=0.36若在该温1.0molAg2SH2解：设需H2

的物质的量为xmolAgS(s) + H(g) = 2Ag(s) + HS(g)2 2 2平衡时 x-1.0 1.0Kθ={[（1/x）P]/100}/{[(x-1)/x]p}/100=0.36x=3.78mol根据实验，下列反应为元反应2NO(g)+Cl2(g)=2NOCl(g)写出反应速率方程式。反应的总级数是多少？1倍，反应速率如何变化？(