(普化B)计算题与简答题#公开课堂

1、,第一章 热化学与能源,例1 已精确测得下列反应的qv.m=-3268KJmol-1 C6H6(l)+7.5O2(g) = 6CO2(g)+3H2O(l) 求：298.15K时上述反应在恒压下进行反应进度 =1mol的反应热。 解： qp.m qv.m= (Bg).RT 其中(Bg)= (CO2) - (O2) = 6 - 7.5 = - 1.5mol 则： qp.m = qv.m +(Bg).RT =-3268KJmol-1+(-1.5mol ) 8.314KJ.mol-1.K-1298.15K = - 3 272KJmol-1,1,上课资料,例2 已知N2H4(l)、N2O4(g)、H2O

2、(l)在298.15K时标准摩尔生成焓分别为50.63kJ.mol-1、9.66kJ.mol-1和 -285.85kJ.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) 的标准摩尔反应焓变和反应的等容热效应。 解： 2N2H4(l)+ N2O4(g)=3N2(g)+ 4H2O(l) fHm /kJmol-1 50.63 9.66 0 -285.85 rHm（298.15K）= B fH m,B（298.15K） =（-2）50.63+（-1）9.66 + 30+ 4（-285.85） =-1273.64kJ.mol-1 (注

3、意：rHm =qp.m) qv.m= qp.m-(Bg).RT =(-1273.64) kJ.mol-1 -（3-1） 8.314J.mol-1.K-1 10-3 298.15K =-1268.68 kJ.mol-1,2,上课资料,例1 计算320K时反应 HI(g) H2(g) + I2(g) 的rGm和rGm, 判断此温度下反应的方向。已 知：p(HI) = 0.0400MPa, p(H2) = p(I2) = 0.00100MPa,第二章 化学反应的基本原理,解：查表得, 298.15K时 HI (g) H2 (g) + I2 (g),fHm / kJ mol-1 26.5 0 62.4

4、 Sm / J mol-1 K-1 206.6 130.7 260.7,3,上课资料,r Hm (298.15) = f Hm (H2)+ f Hm ( I2) - f Hm ( HI),= (0 + 62.5) 26.5,= 4.75 kJ mol-1, r Sm (298.15) = Sm (H2) + Sm ( I2) -Sm (HI),= (130.7 + 260.7) 206.6,4,上课资料,r Gm (320K) rHm (298.15K) - 320r Sm (298.15K),= 4.75 320 ( -10.9 10-3),r Gm=r Gm + RT lnQ，, r Gm

5、 (320K) 0 , 正反应能自发进行.,5,上课资料,例2、水煤气反应C（s）+ H2O（g） CO（g）+ H2（g）问： 此反应在298.15K、标准状态下能否正向进行？ 若升高温度，反应能否正向进行？ 100kPa压力下，在什么温度时此体系为平衡体系？ 解：反应方程式为 C（s） + H2O（g） CO（g） + H2（g） f Gm/ kJmol-1 0 -228.572 -137.168 0 f Hm/ kJmol-1 0 -241.818 -110.525 0 Sm/ Jmol-1K-1 5.740 188.825 197.674 130.684 rGm = BfGm，B =

6、(-1)0+(-1)(-228.572)+1(-137.168)+10 = 91.404KJmol-1 0 在 298.15K，标准状态下，反应不能自发向右进行。,6,上课资料,rHm = BfHm ，B = 0+（-1）（-241.818）+1（-110.525）+0 =131.293 KJmol-1 0 （吸热反应） 上述反应为吸热,熵增的反应，在任何温度下，反应均能正向自发进行。故升高温度，该反应能正向进行。 平衡时，rGm = rHm - TrSm=0，由此求 平衡温度。 其中rSm = B Sm，B = （-1）5.740+（-1）188.825+1197.674 +1130.684

7、=133.793 Jmol-1,7,上课资料,例2.6 (见P46) 解： 2SO2 (g) + O2(g) = SO3(g) n0 / mol 1.20 2.00 0 n变化 / mol 1.10 1.10 /2 1.10 neq / mol 0.10 1.45 1.10 eq / mol 0.10 /2.65 1.45 /2.65 1.10 /2.65 各气体的平衡分压为： Peq(SO2)=p.(SO2)=101.325(0.10 /2.65 ) = 3.82 kPa Peq(O2)=p.(O2)=101.325(1.45 /2.65 ) = 55.4 kPa Peq(SO3)=p.(S

8、O3)=101.325(1.10 /2.65 ) = 42.1 kPa,8,上课资料,该反应放热熵减的反应，所以高压低温有利于提高SO2的转化率。,9,上课资料,例：已知在1000K时，下列反应 2SO2（g)+O2(g) = 2SO3(g) 的KP=3.45，试计算 （1）在SO2、O2、SO3的分压分别为20.265 10.133、101.325KPa下，反应的rGm，并 判断反应的方向。 （2）若SO2、O2的分压保持不变，而要使反应向右自发进行， SO3的分压必须低于多少？ 解：（1） rGm = RT ln（QP / KP ） 已知 T=1000K， KP =3.45， QP=(pB

9、 / p)B,10,上课资料,QP=(PSO2/P)-2.(PO2/P)-1.(PSO3/P)2 代入数据，求得QP=247 则，rGm=3.55104J0，反应不能自发向右 进行，逆反应能自发进行（自发向左）。 （2）要使反应向右自发进行，必须使 QP KP 即 (20.265/100)-2.(10.133/100)-1.(PSO3/100)23.45 则 PSO3 11.98KPa 要使反应向右自发进行,必须使SO3的分压低于11.98 KPa,11,上课资料,例、根据实验结果，在高温时焦炭中碳与CO2的反应：C(s)+CO2(g)=2CO(g),其活化能为167.4kJ.mol-1,计算

10、温度自1000K变化到1100K时反应速率的变化。 解：,12,上课资料,问题：什么叫物质的标准摩尔生成焓？ 答：在标准状态下由指定单质生成单位物质的量（1mol）的纯物质时反应的焓变叫做该物质的标准摩尔生成焓，以符号fHm表示。 推论：任何指定单质的标准摩尔生成焓为零。 问题：什么叫反应的标准摩尔焓变？ 答：在标准状态下，反应的摩尔焓变叫做反应的标准摩尔焓变（rHm）。,13,上课资料,第三章 水化学与水污染,例1、计算下列溶液的pH值： 0.10 mol L-1 HAc 0.10 mol L-1 HAc 与0.20 mol L-1 NaAc等体积混 合液（已知HAc的 ）,解：,14,上课

11、资料,例2、计算下列溶液的pH值： 0.10 mol L-1 NH3H2O,0.10 mol L-1 NH3H2O 与0.20 mol L-1 NH4 Cl 等体积混合液（已知NH3H2O ）,解：,15,上课资料,16,上课资料,3、欲配制pH9.00的缓冲溶液250mL，其中 NH3H2O的浓度为0.50 mol L-1。问： （1）要取6 mol L-1的NH3H2O溶液的体积为多少？ （2）需加入固体NH4Cl多少克？ 已知M (NH4Cl) = 53.49g/mol，Kb(NH3H2O)=1.7610-5 解：（1） C1V1=C2V2 所需6 .0 mol L-1的NH3H2O溶液

12、的体积为V2 V2 = C1V1/C2 = 2500.5/6.0= 20.8 21mL,17,上课资料,（2）需加入固体NH4Cl的质量,18,上课资料,4、已知室温时CaF2的溶度积为3.4510-11，求CaF2在下列溶液中的溶解度： （1）纯水中； （2）0.010 molL-1 CaCl2 溶液中； （3）0.010 molL-1 NaF溶液中。,解：（1）纯水中；,19,上课资料,（2）解：在0.010 molL-1CaCl2 溶液中： CaF2 (s) = Ca2+ + 2 F- 平衡时： s + 0.010 2s,20,上课资料,（3）0.010 molL-1 NaF溶液中 Ca

13、F2 (s) = Ca2+ + 2 F- 平衡时： s 2s +0.010,21,上课资料,什么是弱电解质的同离子效应？如何用平衡移动的观点来说明同离子效应产生的原因？ 答：在弱电解质溶液中，加入与其含有相同离子的易溶强电解质而使弱电解质的解离度降低的现象。 在氨水溶液中加入少量NH4Cl固体，结果导致NH3H2O的解离度降低，该现象称为 同离子 效应。,22,上课资料,什么是难溶电解质的同离子效应？如何用平衡移动的观点来说明同离子效应产生的原因？ 答：在难溶电解质溶液中，加入与其含有相同构晶离子的易溶强电解质而使难溶电解质的溶解度降低的现象。 例：在pbCl2沉淀的饱和溶液中加入少量NH4C

14、l固体，结果导致pbCl2的溶解度降低，因Cl-产生同离子效应。,23,上课资料,问题：设计一个实验，利用反应的现象说明盐的水解反应是放热还是吸热。 要求：叙述实验设计方案，写出实验现象，得出结论。 提示：盐类水解可看成是中和反应的逆反应，由于中和反应是放热，盐类水解自然是吸热 。 例：制取氢氧化铁胶体时，是利用“氯化铁水解”制得， “氯化铁水解”时是在不断加热下进行的，由此可以证明盐类水解反应是吸热反应。,24,上课资料,例1、已知： MnO4- + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4H2O = 1.507V Fe3+ + e- Fe2+ = 0.771V 将这两个半电池组成原电池，用原电

15、池符号表示该电池的组成； 计算下述反应的标准电动势，并判断标准状态时反应进行的方向； MnO4- + 5Fe2+ 8H+ Mn2+ + 5 Fe3+ +4H2O 计算该反应的标准平衡常数和标准吉布斯函数变； 当溶液的pH为1，其它各离子浓度均为1.0 molL-1时，计算该电池的电动势。,第四章 电化学与金属腐蚀,25,上课资料,解： 原电池符号： （）C（s）Fe2+(c1),Fe3+(c2)MnO4-(c3), Mn2+(c4),H+(c5)C（s） （） E = ( MnO4-/ Mn2+ ) (Fe3+/Fe2+) =1.507- 0.771= 0.736 V 标准状态时，反应正向进行

16、。 ,26,上课资料,27,上课资料,例2、已知： Cr2O72- + 14H+ +6e 2Cr3+ + 7H2O = 1.36V Br2 + 2e 2 Br - =1.066V 将这两个半电池组成原电池，用原电池符号表示该 电池的组成，计算标准电动势； 计算该反应的标准吉布斯函数变和标准平衡常数； 当溶液的pH为2.00，其它各离子浓度均为1.0 molL-1时，计算该电池的电动势。,28,上课资料, 原电池符号： （）C(s)Br2(l)，Br (c1) Cr2O72-(c2),Cr3+(c3),H+(c4)C(s)（） E = (Cr2O72-/ Cr3+) (Br2 / Br - )

17、=1.36 1.066= 0.294 V ,29,上课资料,当溶液的pH为2.00，其它各离子浓度均为1.0 molL-1时，,E = (Cr2O72-/ Cr3+) (Br2 / Br - ) =1.084 1.066 = 0.018V,30,上课资料,例4.5 已知 （Cr2O7 2-/Cr3+）=1.232v （Fe3+/Fe2+） =0.771v 1判断标准状态下，下列反应的方向; Cr2o72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O 2计算反应的标准平衡常数K; 3将上述反应组成原电池，写出该原电池符号，并计算反应的标准摩尔吉布斯函数变 (rGm)； 4、当溶液的H=5.

18、0时，除H+(aq)外，其余相关离子均处于标准条件下，计算原电池的电动势（E）。,31,上课资料,解：1、 1.232 - 0.771 =0.461V 0， 反应正向自发进行（从左向右） 2、 其中 n1=6，n2=1，n=6 lgK =6(1.232-0.771)/0.05917 =46.75 1046.75,32,上课资料,3、原电池符号或图式 ： （-）Pt(s) Fe2+(c1)，Fe3+(c2) Cr2O72-(c3)，Cr3+(c4) ，H+(C5)Pt(s) (+) rGm= - nFE= - 696485C/mol 0.461V = - 266877.51J/mol=-266.878kJ/mol 4、 其中E=0.461V，n=6 Q=C(Cr2O72-)-1C(F