無(wú)機(jī)及分析化學(xué)課后習(xí)題第二章答案

1、一選擇題一選擇題 1一化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)在等溫定容條件下發(fā)生一變化，可通過(guò)兩條不同的途徑完成：（1）放熱 10 kJ，做電功 50 kJ；（2）放熱 Q, 不做功，則（ ）A. Q = 60kJ B. Q = 10 kJ C. Q = 40kJ D. 反應(yīng)的 QV =10kJ 解：選 A。2在298 K，下列反應(yīng)中 與 最接近的是（ ）mrHmrGA. CCl4 (g) +2H2O (g) =CO2 (g) + 4HCl (g) B. CaO (s) +CO2 (g) =CaCO3 (s)C. Cu2+ (aq) + Zn (s) =Cu (s) + Zn2+ (aq)D. Na (s) +H2O

2、(l) =Na+(aq)+H2 (g)+OH(aq)解：選 C。 rmrmrmrmrmrm G H S S = 0 , G HT當(dāng)時(shí)反應(yīng) C 中反應(yīng)物和生成物中無(wú)氣體物質(zhì)、物態(tài)也無(wú)變化，。rm S值較小3已知反應(yīng) 2H2 (g) O2 (g)= 2H2O (g) 的 rHm 483.63 kJmol1，下列敘述正確的是（ ）A. fHm(H2O,g) 483.63 kJmol1B. rHm 483.63 kJmol1 表示 = 1 mol 時(shí)系統(tǒng)的焓變C. rHm 483.63 kJmol1 表示生成 1 mol H2O (g) 時(shí)系統(tǒng)的焓變D. rHm 483.63 kJmol1 表示該反應(yīng)

3、為吸熱反應(yīng)解：選 B。A 錯(cuò)，根據(jù) fHm定義,H2O (g)的系數(shù)應(yīng)為 1。C 錯(cuò)，該方程為表示生成 2 mol H2O (g) 時(shí)系統(tǒng)的焓變。D 錯(cuò)，rHm 0 時(shí)表示該系統(tǒng)能量的增加，該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，rHm 0 時(shí)表示該系統(tǒng)能量的減少，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。4下列反應(yīng)可以表示的是（ ）-1fm2(CO ,g)=394.38 kJ molGA. C（石墨,s）+O2(g) = CO2(g)B. C（金剛石,s）+O2(g) = CO2(g)C. C（石墨,s）+O2(l) = CO2(l)D. C（石墨,s）+O2(g) = CO2(l)解：選 A。B 錯(cuò)，C（金剛石，s）非參考狀態(tài)單質(zhì)，不

4、符合標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下摩爾完全生成反應(yīng)定義；C 錯(cuò)，O2(l) 非參考狀態(tài)單質(zhì),不符合標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下摩爾完全生成反應(yīng)定義；CO2(l) 不符 rGm(CO2,g) 的定義所指定的產(chǎn)物；D 錯(cuò)，CO2(l) 不符 rGm(CO2,g) 的定義所指定的產(chǎn)物。5反應(yīng) MgO(s)+CO2(g)在高溫下正向反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行, 其逆反應(yīng)在 298K 時(shí)(s)MgCO3自發(fā), 近似判斷逆反應(yīng)的與是（ ）mHrmSrA. 0, 0 B. 0, 0mrHmrSmrHmrSC. 0, 0 D. 0, 0 mrHmrSmrHmrS解：選 A。該反應(yīng)有氣體物質(zhì)產(chǎn)生，故0。且高溫自發(fā)，低溫非自發(fā)，根據(jù)mSr 判斷結(jié)果應(yīng)選 A。rmr

5、mrm G H S T二、填空題二、填空題1解：用下列熱力學(xué)函數(shù)判斷反應(yīng)自發(fā)性的條件是（1） mrmrmr0:SHH）的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)且體積功（非體積功為等溫，定壓且系統(tǒng)只做（2）mrmrmr0:SHS）的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)且體積功（非體積功為等溫，定壓且系統(tǒng)只做（3）rm:0G等溫、定壓且系統(tǒng)只作體積功（非體積功為）的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)。（4）rm0G：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，等溫、定壓且系統(tǒng)只作體積功（非體積功為）的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)。2系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)的特點(diǎn)是：狀態(tài)函數(shù)僅決定于 系統(tǒng)的狀態(tài) ；狀態(tài)函數(shù)的變化只與 系統(tǒng)的變化的過(guò)程 有關(guān)，而與變化的 途徑 無(wú)關(guān)。3反應(yīng)進(jìn)度 的單位是 mol ；反應(yīng)計(jì)量式中反應(yīng)物 B 的化學(xué)計(jì)

6、量數(shù) vB的值規(guī)定為 負(fù)值 。4正、逆反應(yīng)的rHm，其 絕對(duì)值 相等， 符號(hào) 相反；反應(yīng)的rHm與反應(yīng)式的 寫(xiě)法 有關(guān)。5所謂標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是在指溫度 T 和標(biāo)準(zhǔn)壓力下該物質(zhì)的狀態(tài)。其中標(biāo)準(zhǔn)壓力 P = 100 kPa ；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)雖然沒(méi)有指定溫度，但是為了便于比較，IUPAC 推薦選擇 298 K 作為參考溫度。6根據(jù)吉布斯亥姆霍茲方程：rGm（T）= rHm（T）T rSm（T） 。若忽略溫度對(duì)rH和rS的影響，則可得到該式的近似式：mmrmrmrm G H S T三、簡(jiǎn)答題三、簡(jiǎn)答題1區(qū)別下列符號(hào)的意義。H：系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)，焓，定義為 H=U+pV,無(wú)具體物理意義。H：系統(tǒng)焓的改變值，物理意義為

7、在定壓，只做體積功的情況下，系統(tǒng)與環(huán)境交換的熱。：標(biāo)準(zhǔn)條件下，當(dāng)產(chǎn)物與反應(yīng)物溫度相同時(shí)，化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中系統(tǒng)只做體積功，且反mrH應(yīng)在定壓條件下按照所給定的方程式完全反應(yīng)，此時(shí)的反應(yīng)熱。：在溫度 T 時(shí)，由參考狀態(tài)的單質(zhì)完全生成 1mol 物質(zhì) B 時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變。mfHS：系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)，熵，代表系統(tǒng)的混亂度。：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，物質(zhì) B 的摩爾熵。mS：反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，化學(xué)反應(yīng)按照給定方程式完全反應(yīng)系統(tǒng)的熵變。mrSG：系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)，吉布斯自由能，定義為 G=H-TS,無(wú)具體物理意義。：化學(xué)反應(yīng)的吉布斯自由能變，即該反應(yīng)能對(duì)外所的最大非體積功。mrG：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，化學(xué)反應(yīng)的吉布斯

8、自由能變。mrG：標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成反應(yīng)的吉布斯自由能變。mfG2若將合成氨反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量方程式分別寫(xiě)成 N2(g ) +3H2(g)=2NH3(g) 和N2(g ) 21+H2(g)=NH3(g) ，二者的 rHm和 rGm是否相同？ 兩者間有何關(guān)系？23答：不相同，這些符號(hào)都與熱力學(xué)方程式的寫(xiě)法有關(guān)。rm,1rm,22HHrm,1rm,22GG四、計(jì)算題四、計(jì)算題1由附錄查出 298 K 時(shí)有關(guān)的 數(shù)值，計(jì)算下列反應(yīng)的（已知：fmHrmH） 。-1fm24(N H ,1)50.63 kJ molH（1）24222N H (l)+O (g)=N (g)+2H O(l)（2）22221H O(l)+

9、O (g)=H O (g)2（3）2222H O (g)=H O (l)不查表，根據(jù)上述 3 個(gè)反應(yīng)的，計(jì)算下列反應(yīng)的。rmHrmH242222N H (l)+2H O (l)=N (g)+4H O(l)解：（1）（3）2 得（4）（4）（2）2 即得所求式。查表計(jì)算得 1mrmolkJ33.622) 1 ( , H1mrmolkJ74.149)2( , H1mrmolkJ50.51)3( , H1mrmolkJ8 .8181 )4( , H2甘氨酸二肽氧化反應(yīng)為2482322223O (g)+C H N O (s)=H NCONH (s)+3CO (g)+2H O(l)-1-1fm4823f

10、m22(C H N O ,s)745.25 kJ mol ;(H NCONH ,s)333.17 kJ molHH 計(jì)算：（1）298 K 時(shí)，甘氨酸二肽氧化反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓。（2）298 K 及標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，1g 固體甘氨酸二肽氧化時(shí)放熱多少？解：（1）已知(C4H8N2O3,s)=-745.25kJmol-1mfH (H2NCONH2,s)=-333.17kJmol-1mfH (CO2,g)=-393.51kJmol-1mfH(H2O,l)=-285.85kJmol-1mfH所以 3O2(g)+ C4H8N2O3(s)= H2NCONH2(s)+3 CO2(g) +2 H2O(l)=(H2N

11、CONH2,s)+3(CO2,g)+2(H2O,l)- (C4H8N2O3,s)mfHmfHmfHmfHmfH =-1340.15 kJmol-1（2）因?yàn)?M(C4H8N2O3)132gmol-1，所以 1g C4H8N2O3氧化時(shí)放熱： (1340.1513)kJ10.15 kJ3關(guān)于生命起源的各種理論中，總要涉及動(dòng)植物體內(nèi)的一些復(fù)雜的化合物能否自發(fā)地由簡(jiǎn)單化合物轉(zhuǎn)化得來(lái)。例如，298 K 及標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，計(jì)算下列反應(yīng)的，判斷尿素能rmG否由二氧化碳和氨自發(fā)反應(yīng)得來(lái)。反應(yīng)：， （ 已知 23222CO (g)+2NH (g)=(NH ) CO(s)+H O(l)） -1fm22(NH ) C

12、O,s)197.15 kJ molG 解： 23222rmfm22fm2fm2fm311111CO (g)+2NH (g)=(NH ) CO(s)+H O(l)(NH ) CO,s)+(H O,l) (CO ,g)+2(NH ,g)( 197.15kJ mol )( 237.14kJ mol ) ( 394.38kJ mol )2 ( 16.12kJ mol )( 434.29kJ mol )(GGGGG 1rm2426.62kJ mol )0,COG反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，說(shuō)明氨和能合成尿素。4定壓下苯和氧反應(yīng)：。在 25和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，0.25 6622215C H (l)+O (g)=6CO (g)

13、+3H O(l)2mo 液態(tài)苯與氧反應(yīng)放熱 816.91 kJ，求 1 mol 液態(tài)苯和氧反應(yīng)時(shí)焓變和熱力學(xué)能變。解： 1 -mrmolkJ64.32670.25mol1molkJ96.816 H1 -3-1 -mrmrJkJ10K298K8.341Jmol215212-kJ64.3267nRTHU=3263.92kJ5已知下列反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓（1）C（石墨,s）+O2(g) = CO2(g) -1rm,1393.51 kJ molH （2） 2221H (g)+O (g)=H O(l)2-1rm,2285.85 kJ molH （3） 332227CH COOCH (l)+O (g)=3CO

14、 (g)+3H O(l)2-1rm,31788.2 kJ molH 計(jì)算乙酸甲酯(CH3COOCH3,l)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。解：乙酸甲酯的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成反應(yīng)為3C（石墨，s）+O2（g）+3H2（g）=CH3COOCH3（l）根據(jù)蓋斯定律，題中所給的反應(yīng)式(1)3(2)3(3)即為 CH3COOCH3的生成反應(yīng)，所以3 ,2,1 ,3333) l ,COOCHCH(mrmrmrmfHHHH=3（393.51kJmol1）+3（285.85kJmol1）（1788.2kJmol1）=249.88kJmol16葡萄糖在酵母菌等的作用下，經(jīng)過(guò)下列發(fā)酵反應(yīng)生成乙醇：C6H12O6(s)葡萄糖-6-磷酸果

15、糖-6-磷酸甘油醛-3-磷酸2CH3CH2OH(l)+2CO2(g)。查附錄，計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和 298 K 時(shí)全發(fā)酵過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓。 （各物質(zhì)的溶解熱可忽略，rmH已知葡萄糖的）1fm6126(C H O ,s)1274.4kJ molH 解：因?yàn)槠咸烟堑娜l(fā)酵過(guò)程的方程式可寫(xiě)為 C6H12O6 (s) = 2CH3CH2OH (l) + 2CO2 (g)所以rmfm32fm2fm61262(CH CH OH,l)2(CO ,g)(C H O ,s)HHHH =2（276.98 kJmol-1）+2（393.51 kJmol-1）（1274.4kJmol-1）=2615.38 kJmol-17

16、液態(tài)乙醇的燃燒反應(yīng)：25222C H OH(l)+3O (g)=2CO (g)+3H O(l)利用教材附錄提供的數(shù)據(jù)，計(jì)算 298 K 和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，92g 液態(tài)乙醇完全燃燒放出的熱量。解：反應(yīng) C2H5OH(l)3O2（g）=2CO2(g)3H2O（l）是乙醇的完全燃燒反應(yīng) kJmol1rmcm25(C H OH,l)1366.75HH 則：M (C2H5OH) = 46 gmol-1，則 ，=2mol（1366.75kJmol1）=2733.5kJmol2molg46g921H8大力神火箭發(fā)動(dòng)機(jī)采用液態(tài) N2H4和氣體 N2O4作燃料，反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量和氣體推動(dòng)火箭升高。反應(yīng)為24242

17、22N H (l)+N O (g)=3N (g)+4H O(g)利用有關(guān)數(shù)據(jù)，計(jì)算反應(yīng)在 298 K 時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓。若該反應(yīng)的熱能完全轉(zhuǎn)變?yōu)槭箁mH100 kg 重物垂直升高的位能，試求此重物可達(dá)到的高度（已知：） 。-1fm24(N H ,l)50.63 kJ molH解：根據(jù)反應(yīng) 2N2H4 (l) N2O4 (g) = 3N2 (g) + 4H2O(g) 計(jì)算其反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓。rmHrmfm2fm2fm24fm243(N ,g)4(H O,g)2(N H ,l)(N O ,g)HHHHH= 0+ 4（241.84kJmol1）250.63 kJmol19.66 kJmol1= 107

18、8.28 kJmol1設(shè)重物可達(dá)到的高度為 h，則它的位能為 mgh = 100 kg9.8 ms2h=980 Nh根據(jù)能量守恒定律980Nh=1078.3103J ， h=1100m9植物體在光合作用中合成葡萄糖的反應(yīng)可近似表示為22612626CO (g)+6H O(l)=C H O (s)+6O (g)計(jì)算該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能，并判斷反應(yīng)在 298 K 及標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下能否自發(fā)進(jìn)行（已知葡萄糖的） 。-16126mfmol-910.5kJs),OH(CG解 ：6CO2 (g)6H2O（l）=C6H12O6 (g)+6O(g)l)O,(H6g),(CO6g),(O6s),OH(C2mf

19、2mf2mf6126mfmrGGGGG= -910.5 kJmol-1+06（394.38kJmol-1）6（237.14kJmol-1）= 2878.62 kJmol-110查教材附錄數(shù)據(jù)計(jì)算 25時(shí)反應(yīng) 的，指出該反應(yīng)在 2524226C H (g)+H (g)=C H (g)rmG和 100KPa 下的反應(yīng)方向。解 ：C2H4 (g)H2（g）=C2H6 (g)rmfm26fm2fm24(C H ,g)(H ,g)(C H ,g)GGGG=32.86kJmol1068.15kJmol1=101.01kJmol1在 25和 100kPa 下，乙烯的加氫反應(yīng)可以正向進(jìn)行。11將空氣中的單質(zhì)氮

20、變成各種含氮化合物的反應(yīng)叫固氮反應(yīng)。查教材附表根據(jù)數(shù)值fmG計(jì)算下列三種固氮反應(yīng)的，從熱力學(xué)角度判斷選擇哪個(gè)反應(yīng)最好。rmG（1）22N (g)+O (g)=2NO(g)（2）2222N (g)+O (g)=2N O(g)（3）223N (g)+3H (g)=2NH (g)解：（1） N2 (g)O2（g）=2NO (g)g,O()g,N()gNO,(22mf2mfmfm,1rGGGG=286.69 kJmol1-0-0 =173.38 kJmol1（2） 2N2 (g)O2（g）=2N2O (g)g,O()g,N(2)gO,N(22mf2mf2mfm,2rGGGG= 2103.66 kJmo

21、l1=207.32 kJmol1（3） N2 (g)3H2（g）=2NH3 (g)rm,3fm32(NH ,g)GG=2（16.12 kJmol1）= 32.24 kJmol1因?yàn)?0只有0，所以選擇（3）rm,1 Grm,2 Grm,3 G12查教材附錄數(shù)據(jù)計(jì)算說(shuō)明在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，下述反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的溫度。（1）22N (g)+O (g)=2NO(g)（2）43322NH HCO (s)=NH (g)+CO (g)+H O(g)（3）32222NH (g)+3O (g)=NO (g)+NO(g)+3H O(g)（已知：；） 。-1fm43(NH HCO ,s)849.4 kJmolH -11m43(NH HCO ,s)121 J molKS解：（1）N2 (g)O2（g）=2NO (g)11 -2mf2mfmfm,1rmol74.180molkJ 90.372)g,O()g,N()gNO,(2HHHH2210.77kJmol-1191.