第二章 物质的状态

枣庄学院2013级化学化工与材料科学学院上学期应化本一考试老师画的原题（课后练习题）（供枣庄学院2014级应用化学使用）第二章物质的状态4.一容器中有4.4gCO2、14gN2和12.8gO2，总压为2.026X105Pa,求各组分的分压。解：由道尔顿分压定律知：p=解：由道尔顿分压定律知：p=]PX.n―inT4.4n(CO2)=苟=0.1(mol)14n(N2)=^^=0.5(mol)12.8n(O2)——=0.4(mol)nT=(0.1+0.5+0.4)=1.0(mol)Pi=XtT0.1p(CO)=X2.026X105=2.026X104(Pa)21.00.5p(N)=X2.026X105=1.013X104(Pa)21.00.4p(O2)=10X2.026X105=8.104X104(Pa)5.在300K时，加热一敞口细颈瓶到500K，然后封闭其细颈瓶口，并冷却至原来的温度，求这时瓶内的压强。300疝X1.013X105=6.08X104(Pa)解：在恒容条件下：V]=V300疝X1.013X105=6.08X104(Pa)6.在273K和1.031X105Pa下，将1.0dm3洁净干燥的空气缓慢通过H3C—O—CH3液体，在此过程中，液体损失0.0335g，求此种液体273K时的饱和蒸汽压。解：通入空气的“物质的量”：（六一、PV1.0135x105x1.0n（空气）===0.0446（mol）RT8314x273被空气带走的二甲醚：=7.28X10-4(mol)0.0335

n（=7.28X10-4(mol)273K时，二甲醚的饱和蒸气压，即混合气中的二甲醚分压：n(二甲醚)7.28x104p(二甲醚)=pT=~~布X1.013X105=1.63X103(Pa)nT7.28x104+4.6x10-2

7.有一混合气体，总压为150Pa，其中N2和H2的体积分数分别为0.25和0.75，求N2和H2的分压。恒温时，一定压力下的混合气体，摩尔分数等于其体积分数:解：恒温时，一定压力下的混合气体，摩尔分数等于其体积分数:ninV—i-VT分压:p.i=XipV—PvTTV—NV—i-VT分压:p.i=XipV—PvTTV—NVT-P=0.25X150=37.5(Pa)VpH2—H^p=0.75pH2T8.在291K和总压为1.013X105Pa时，2.70dm3含饱和水蒸气的空气，通过CaCl2干燥管，完全吸水后，干燥空气为3.21g，求219K时水的饱和蒸气压。解：饱和水蒸气和空气的物质的量：RT1.013x105x2.708314x291==0.113(mol)pv8314x291n(HO)=0.113-321=2.31X10-3(mol)229水的饱和蒸气压为混合气体中水的分压：pH2OpH2OnH2OnT231x10-3.X1.013X105=2.1X103(Pa)0.113将同一初压的4.0dm3N2和1.0dm3O2压缩到一个容器为2dm3将同一初压的4.0dm3N2和1.0dm3O2压缩到一个容器为2dm3的真空容器中，(1)(2)(3)解:⑴对于含两种气体的混合气体有：(p】V1+p2V2)=?普丁％=p2=pp(V1+V2)=ptVtp=VTP=-^X3.26X105=1.30X105(Pa)PV+VT4+1v⑵p=ipivTTpN2=4.0X3.26X105=2.61X105(Pa)p=1.0X3.26X105=6.52X105(Pa)O25.0⑶piVT=nRTn=气七=2.61x105x2.0=0.23(mol)N2RT8314x273PV6.52x105x1.0nO2-^=8314x273皿网第八章化学平衡11,在308K和总压1.013x105Pa时，有27.2%分解为NO2o计算N2O4(g)2NO2(g)反应的K。；计算308K时总压为2.026x105Pa时，N2O4的离解百分率;从计算结果说明压强对平衡移动的影响。解：(1)设开始N2O4为1mol,离解率为a=0.272N2O4(g)=2NO2(g)n平/mol1—a2an=(1—a)+2a=1+a=1.272molTPi=XiPTc2以0.544•••NO2=Xn°2P广胃PT=1272PT=0.428d1—以0.728N2O4=XnrPt=,Pt=EPT=0.572PT注：pt=p®Kop0.4282Po0.572=0.32(2)设的离解度为azN2O4(g)=2NO2(g)n平/mol1—az2azn=(1—a')+2a‘=(1+a‘)molT-2a，2a，同理：P=——？，=——x2.026x105Pano21+a勺1+aPN2O41—a1—a-——Pt=——x2.026x105Pa1+aT1+a2a‘一…]2x105=0.321—a一_______x2.026x…]2x105=0.321—a一_______x2.026x105/1.103x1051+a'Ko=bp'[PZpo)解得a'=0.196=19.6%(3)计算表明，增大体系压力，平衡向分子数减少的方向移动。12.PCl5(g)在523K达分解平衡：PCl5=PCl3(g)+Cl2(g)平衡浓度：[PCl5]=1mol・dm-3,[PCl3]=[Cl2]=0.204mol-dm-3。若温度不变而压强减小一半，在新的平衡体系中各物质的浓度为多少？解：若压强减少一半，新平衡体系中各物质的起始浓度为原来的1:PCl5=PCl3(g)+Cl2(g)C平/mol-L-11.00.2040.204C、，/mol-L-10.5—x0.102+x0.102+x因温度不变，Kc不变，两个平衡关系式值相等：(0.204)2(0.102+x)2Kc==1.00.5-x解得x=0.0368(mol-dm-3)新体系中，各物质的浓度：[PCl5]=0.5—0.0368湖.463(mol・dm-3)[PCl3]=[Cl2]=0.102+0.0368-0.139(mol-dm-3)16.如何表述化学反应等温式？化学反应的标准平衡常数与其ArGm0之间的关系怎样?答：化学反应等温式：气气=气气+RTlnQ或AG=AGe+2.303RTlgQAGm为反应体系中任何物质为非标准状态时的自由能变化值，ArGm=0，反应处于平衡状态；AG^>0，反应非自发向右(自发向左)。化学反应等温式又可写为：AG^=—RTlnK0+RTlnQAG=RTlnQQ<Ko时，AG^<0，反应自发向右；Q=Ko时，AG=0，反应处于平衡状态；

Q>K0时，△">0,反应自发向左。17.AGO、AGm和AcG0之间的关系如何？答：AGo=SvAG0(产物Q>K0时，△">0,反应自发向左。17.AGO、AGm和AcG0之间的关系如何？答：AGo=SvAG0(产物)—EvAG0(反应物)roifoifoago为物质处于标准态时的自由能变化，可用于判断标准态时的反应方向。AG=AGe+RTlnQQ为体系中物质为任意浓度(或分压)时的反应商。AGm可判断非标准状态，反应商为Q时的反应方向。18.在523K时，将0.110mol的PCl5(g)引入1dm3容器中，建立下列平衡:PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)平衡时PCl3(g)的浓度是0.050mol-dm-3。问：⑴平衡时PCl5和Cl2的浓度各为多少？⑵在523K时的Kc和Ko各是多少？解：[PCl5]=c始-c耗=0.110-0.050=0.060(mol・dm-3)[PCl3]=[Cl2]=0.050mol-dm-3[PCl][Cl](0.050)2K=c[PCl5]八…0.0420.060对于气相反应KoK1()Avp0'(RT)割RT()Avcp0Av=2-1=1...K0=0.042x8.314*523=1.801.013x10519.查化学热力学数据表，计算298K时下列反应的K。。H2(g)+I2(g)H2(g)解：AG0,一fmkJ•mol-10=2HI(g)+I2(g)2HI(g)19.351.7ArGO=2AfG0(HI,g)-AflgK0=-11.95x103—2.303x8.314x298=2.7953K0=62420.从下列数据：NiSO4-6H2O(s)△Go=-2221.7kJ-mol-1NiSO4(s)AGo=-773.6kJ-mol-1H2O(g)AGo=-228.4kJ-mol-1⑴计算反应NiSO4・6H2O(s)=NiSO4(s)+6H2O(g)的K。⑵H2O在固体NiSO4・6H2O上的平衡蒸气压为多少？解：(1)AGe=[AGQ^(NiSO4,s)+6AG^(H2O,g)]-AG0(NiSO4-6H2O,s)=[-773.6+6x(—228.4)]—(—2221.7)=77.76(kJ・mol-1)AGO=—2.303RTlgKo77.7x103lgKo=—=-13.61762.303x8.314x298Ko=2.41x10-14P(2)K0=才)6P6O=Ko(p0)6=2.40x10-14x(105)6=2.40x1016P=6'240x1016=537(Pa)H221.什么是化学反应的反应商？如何应用反应商和平衡常数的关系判断反应进行的方向并判断化学平衡的移动方向？答：反应商Q在数学表达形式上与Ko完全一致，但是Q表达式中的浓度项或分压项是非标准状态下的相对浓度或相对压力。AG=AGe+RTlnQAGe=—RTInK。AG=—RTInK。+RTlnQQ=RTln—KoQ<Ko时，A,GmV0,反应自发向右;使体积增至2dm3；使压强增加1倍；使体积变为2dm3；使压强增加1使体积增至2dm3；使压强增加1倍；使体积变为2dm3；使压强增加1倍；=PCl3(g)+Cl3(g)则三者的分压相等:加入氮气，加入氮气，加入氯气，加入氯气，PCl5(g)当PCl5已有50%分解时，K—PPCl3PCl

K—

ppPCl5(1)若体积增大1倍，=pQ=PPCl3PClypPCl5则压力p减小1倍(2p)211=—=2p=2Kp2p平衡正向进行，PCl5离解度增大Qp<Kp'保持压强不变使反应正向进行，pcl的离解度变大。保持体积不变，变，所以平衡不发生移动，(4)保持压强不变，Cl2的分压变大。(2)减小1倍，(3)加入氮气，n2不参加化学反应，因总压不变，体积增大1倍，使各分压5加入氮气，n2不发生反应，因总体积不变，总压力会增大，但各分压不PCl5的离解度也不变。加入氯气，体积增大1倍，因总压不变，则PCl5和PCl3的分压会减小，1PPCl5=PPCl3=2p\o"CurrentDocument"1.Q=f=1^pP1nPCl5尹1

pci2=3p"2p=2p=2p=2K>KQ=Ko时，AG=0，反应处于平衡状态;Q>Ko时，△">0，反应自发向左。23.在一定温度和压强下，某一定量的PCl51dm3,此时PCl5气体已有50%离解为PCl3和Cl2。试判断在下列情况下，PCl5的离解度是增大还是减小。⑴减压使PCl5的体积变为2dm3；⑵保持压强不变，⑶保持体积不变，⑷保持压强不变，⑸保持体积不变，解：p=p=p=pPCl5PCl3Cl2PCl5的离解度减小。Qp>K，平衡向左移动(5)保持体积不变，加入氯气，体积不变，压强增大PCl5的离解度减小。PPci5=Ppci3=pPcl=6p-2p=4p

PPci5=Ppci3=pPcl=6p-2p=4pQp>K，平衡向左移动。PCl5的解离度减小第六章「热化学初步rHmerHmerHmrHmerHmerHmerHme。=-27.61kJ•mol-1=-58.58kJ•mol-1=+38.07kJ•mol-1Fe2O3(s)+3CO(g)一2Fe(s)+3CO2(g)3Fe2O3(s)+3CO(g)一2Fe3O4(s)+CO2(g)Fe3O4(s)+CO(g)一3FeO(s)+CO2(g)求反应FeO(s)+CO(g)一Fe(s)+CO2愆)的乙解：反应自上而下编序：①、②、③、④1反应④=；[①X3-②-③X2]61=.[(-27.61)x3-(-58.58)-38.07x2]6=-16.73(KJ•mol-1)为什么在标准状态下稳定单质的熵不为零？解：热力学第三定律之处：在0K时物质的完美晶体熵值为零，由此计算出各物质在其他温度时的熵值均大于0。在其他任何温度下，任何物质也包括单质熵值不为零。在标准状态下，稳定单质质点混乱度大，熵值不为零。对于稳定单质，人为规定AfHm=0，10.分析下列反应自发进行的温度条件(1)AfGm对于稳定单质，人为规定AfHm=0，10.分析下列反应自发进行的温度条件(1)AfGm=0,S。。0,只有se(H+,aq)=0,也是人为规定的。(2)2N2+O2一2N2OAg+2Cl2一AgClrHrHme=+163kJ•mol-1=-127kJ•mol-1(3)H2O(4)H2O2-Hg+顷22-H2O+2O2△rHme=+91kJ•mol-1△rHme=-98kJ•mol-1解：自发反应的判断依据是AG。<0,rm根据吉布斯一亥姆霍兹公式:ArGm=AHm—tArsm可知，AGm与反应的arHm、T、(1)AHe>0气体分子数减少(△nV0),AS0<0,任何温度下AG。>0,故反应不能自rmrm发向右进行。rm(2)AH。＜0△?,<0,较低温度下(2)AH。＜0(3(3)AH。＞0△?,>0,较高温度下aG<0,自发向右。(4)气弋V0,¥*>。，任意温度下*%〈°，自发向右。11.通常采用的制高纯镍的方法是将粗镍在323K与CO反应，生成的Ni(CO)4，经提纯后在约473K分解得到纯镍：Ni(S+4CO(g)=N竣。)购''475K''已知反应的A「H。m=-161kJ•mol-1,△So=-420J・k-i・mol-1。试由热力学数据分析讨论该方法提纯镍的合理性。(原题中A^Sm=420J・k-i・mol-i有误，应为负值。)解：AGo=AHo-TA"求反应转折温度(即a户,=0时的温度)AHo—106kJ・mol-1T=rm==383KASo—420x10-3kJ・mol-1・K-1TV383K时，AR〈0,反应自发向右进行。T>383K时，ARm>0，反应自发向左进行。反应在323K时生成液态的Ni(CO)4，与反应体系分离后，在473K下Ni(CO)4(l)分解，得到较纯的镍。所以，上述方法是合理的。已知下列数据AfHe(CO2，g)=-393.5kJ-mol-1AfHe(Fe2O3，s)=-822.2kJ-mol-1AGo(CO2,g)=-394.4kJ-mol-1AGorm(Fe2O3，s)=-741.0kJAGorm求反应FeO(s)+3C(s)一2Fe(s)+3CO(g)在什么温度下能自发进行。23222rm解：AHO=EvAfHO(产物)-EvAfHo(反应物)=[2气Hm(Fe,s)+|气Hm(CO2，g)]-[气Hm(Fe2O3，s)+|气H*(C,s)]=[2x0+3x(-393.5)]-[-822.2+0]2=231.95(KJ•mol-1)rmAGo=EvAfGo(产物)—EvAfG。(反应物)=[3*七(CO2，g)]-[*%(Fe2O3，s)]3=3x(-394.4)-(-741.0)2=149.4(KJ•mol-1)AG0>0,在298K时反应不能自发进行。rmAG0=AH0-TAS0ACAH0-AG0231.95-149.4一AS0=—r—mr—m=x1000=277J•mol-1•K-1rm298AH0>0,AS0>0,反应在高温下能自发进行。设反应自发进行的最低温度为t,则ArGm=ArHm-TArsm<0，TAArHm=—231.95—=837.5KASo278.29x103解.：CaCO3(s)一CaO(s)+CO2(g)AH0/kJ-mol-1：fm-1206.9-635.1-393.51S0/J-mol-1-K-1：92.939.75213.64AH0=EvAH0(产物)-EvAH0(反应物)CaO(s)+CO2(g)能够自发进行的最低温度。=AfHm(CaO,s)+AfH,(CO2,g)-%Hmrmifmifm答：在标准状态下，温度高于837.5K时反应自发进行。14.查表，求反应CaCO3(s)一m(CaCO3，s)=[(-635.1)+(-393.51)]-(-1206.9)=(-1028.61)+1206.9=178.29(kJ・mol-i)ASm=以sm(产物)-Evsm(反应物)

ii=S0(CaO,s)+S0(CO2，g)-S0(CaCO3,s)=39.75+213.64-92.9=160.49(J・mol-1・K-1)*AH0178.29x103J・mol-1TArHm==1110.9KAS0160°49J・mol-1・K-1rm15.已知下列数据A/Ho=0AfHo（Sn,灰）=-2.1kJ-mol-1S0（Sn,白）=51.5J・k-i・mol-imS0（Sn,灰）=44.3J-k-1-mol-im求Sn（白）与Sn（灰）的相变温度。解：Sn（白）===Sn（灰）AH0=ZvAHo（Sn,灰）-£vAHo（Sn，白）rmifmifm=-2.1-0=-2.1（kJ・mol-i）AS0=So（Sn,灰）-So（Sn,白）=44.3-51.5=-7.2（J・mol-i・K-i）AHo_-2.1x103J-mol-iTrm—291./KASo-7.2J・mol-i・K-irm第十章：电解质溶液3.已知298K时某一元弱酸的浓度为0.010，测得其pH为4.0，求K;和a及稀释至体积变成2倍后的Kae，a和pH。a解：pH=4.0lg[H+]——4.0[H+]=1X10-4mol-dm-3HA———H++A-■——[H+]2（1X10-4）2[H+]—Moc———1X10-6（mol•dm-3）'aHACA0.010a—芦：尝—0.0i—i%\cV0.01稀释2倍后，c=1X0.010—5X10-3mol•dm-3,Ko不变HA2a[H+]=\，1X10-6x5x10-3—7.1X10-5（mol•dm-3）pH—5—lg7.1—5—0.85—4.15[H+]7.1x10-5a—X100%—X100%—1.42%%5x10-39.将0.10dm30.20mol•dm-3HAc0.050dm30.20mol•dm-3NaOH溶液混合，求混合溶液的pH值。解：HAc与NaOH混合后发生中和反应：HAc+NaOH——NaAc+HO2混合后c—-X0.20—0.133（mol•dm-3）HAc0.1+0.05

0.05c=X0.20=0.067(mol•dm-3)NaOH0.1+0.05反应后剩余"=。」33-0.067="gm-3)生成cna=0.067(mol•dm-3)二者形成缓冲溶液pH=pKa—Ig-^HA^=4.74—lg0067^4.74CNA0.066写出下列分子或离子的共轭酸。SO2-,S2,HPO-,NO-，NH,HNO,HO4243332解：共轭碱H+>共轭酸SO42--^HSO4-S2--^HS-互叫--^%叫NO；NH3-^NH4+HNO3NO；NH3-^NH4+HNO3-H+^f+写出下列分子或离子的共轭碱。HAc,H2O,NH3，HPO42-,HS-解：共轭酸——>共轭碱+H+HAc>Ac-H2O>OH-NH3>NH2-HPO42>PO43-HS->S2-18.已知室温时下列各盐的溶解度(以mol•dm-3表示)，试求各盐的K0。spAgBr(8.8X10-7mol•dm-3)Mg(NH4)PO4(6.3X10-5mol•dm-3)Pb(IO3)2(3.1X10-5mol•dm-3)解：可认为溶解的全部电离：AgBr===Ag++Br-[Ag+]=[Br-]=c^^^=8.8X10-7mol•dm-3Ksp=[Ag+][Br-]=(8.8X10-7)2=7.7X10-13Mg(NH4)PO4===Mg2++NH；+PO；Ksp=[Mg2+][NH+][PO4-]=(6.3X10-5)3=2.5X10-13Pb(IO3)2===Pb2++2IO-Ksp=[Pb2+][IO-]2=3.1X10-5X(2X3.1X10-5)2=1.2X10-13

19.在0.10dm3含有2.0X10-3mol•dm-3的Pb2+溶液中加入0.10dm3含I-0.040mol•dm-3的溶液后，能否产生PbI2沉淀？解：两种溶液等体积混合，浓度减半：c=1.0X10-3mol•dm-3;c=0.020mol•dm-3Pb2+I-Qi=cpbc2_=1.0X10-3X(2X10-2)2=4.0X10-7Q.>Ksp(PbI2)=7.1X10-9，所以有PbI2沉淀。21.将'0.010mol的CuS溶于1.0dm3盐酸中，计算所需的盐酸的浓度。从计算结果说明盐酸能否溶解CuS?解：CuS(s)+2H+===Cu2++H2S[H2S][Cu2+][HS][Cu2+][S2-]K=—2[H+]2—=2[H+]2[S2-]K0sp,CuSKoKo=6.5X10-156.0X10-361.3X10-7X7.1X10-15=6.5X10-15[HS][Cu2+]——2[H+]2'[HS][Cu2+]'0.010x0.010[H+]=.[,一=「一=1.2X105(mol・dm-3)K\6.5x10-15K0sp,CuSKoKo=6.5X10-15=6.5X10-15浓盐酸的浓度仅为12mol•dm-3，所以，盐酸不能溶解CuS沉淀。第^一章：氧化还原反应3.现有下列物质:，K2Cr2O7,CuCl2，FeCl3,I2，Br2，Cl2，F2在一定条件下它们都能作为氧化剂，试根据电极电势表，把这些物质按氧化本领的大小排列成顺序，并写出它们在酸性介质中的还原产物。解：根据氧化剂在酸猝质中的还原产物组成电对，查表求各电对的电根电势如下:矿MnO4'ZMn2+=+L51'矿MnO4'ZMn2+=+L51'、'时8眼寸逐+=+"珈苹CMCu=+034V甲Fe^+ZFe2+=+°丁「1丫甲=+1・3削其中驴I直越大，氧化能力越强。所以，氧化本领由大到小的顺序为:F狂1<1血5>Cla>K2Cr2O7>Br2>FeCl3>I2>CuCl2还原产物：F-，Mn2+，Cl-，Cr3+，Br-，Fe2+，I-，Cu。4.现有下列物质：FeCl2，SnCl2,H2，KI，Li，Mg，Al，它们都能用做还原剂。试根据电极电势表，把这些物质按还原本领的大小排列成顺序，并写出它们在酸性介质中的氧化产物。

解：根据还原剂在酸介质中的氧化产物组成电衬，查表求各电衬的电极电势如下:Fe^TFe2+=+0.77IV平=ooooov研Fe^TFe2+=+0.77IV平=ooooov研Li+Li=-宜45¥APVA1=」•奶其中时值越大，还原剂还原能力越弱。Li^Mg;>.Al>H2>-.Sn2+>I'>Fe24"『尹o爨i2/i-=+0.535VMg2+/Mg=-2.37V所以，还原本领由大至i|小的顺序为;•.其氧化产物务别为:Li+,M叶,AF+,H+,W+,12,5.就下面的电池反应，用电池符号表示之，并求出298K时的E和AG值。说明反应是否能从r左至右自发进行。1Cu(s)+1Cl2(1.01325X105Pa)===1Cu2+(1mol•dm-3)+Cl-(1mol・dm-3)222Cu(s)+2H+(0.10mol•dm-3)===Cu2+(0.1mol•dm-3)+H2(0.9X1.01325X105Pa)解:Q*用电池符号表示为：G)Cu(sJ|Cu2Xlmol-dm-3)]|gl'flmol・■0105Pa)|Pt(+^T0Cu^/Cu=+0-34V甲L1M1-=+1.35时条件为标准态，所以E=功心一时B+佃=1为死"曲=+1.01SV=-nFE=-j&%.5X-1.01g=-98.237(kJ-mot1).•:反应从左至右能自发进行。fy).(^Cu(s)|Cu2^0.Imol-dnr3)||H\0.01mol-dm-3)|H2(0.9：X;1.013X：105Pa^|Pt(+)s0.0591.rrH由n.Oj10.0591.门1nw甲W+扃胡Cu冲Cu+lg[Cu+]=+0：.34+IgO.l=031V30.0591,rm2...0,0591,0^甲H+F迁*勺’H+/H2+―2一昌-耳万B