工程化學基礎習題解答浙大版

1、<<工程化學基礎（第二版）>>練習題參考答案1. （1）×； （2）； （3）×； （4）。2. （1）C、D；（2）C；（3）B。3. 反應進度； mol。4. 兩相（不計空氣）；食鹽溶解，冰熔化，為一相；出現(xiàn)AgCl¯，二相；液相分層，共三相。5. 兩種聚集狀態(tài)，五個相：Fe（固態(tài)，固相1），F(xiàn)eO（固態(tài)，固相2），F(xiàn)e2O3（固態(tài)，固相3），F(xiàn)e3O4（固態(tài)，固相4），H2O（g）和H2（g）（同屬氣態(tài)，一個氣相5）6. n =（216.5 180）g / (36.5g · mol-1) = 1.0 mol7. 設最多能得到

2、x千克的CaO和y千克的 CO2，根據(jù)化學反應方程式： CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) 摩爾質(zhì)量/g·mol-1 100.09 56.08 44.01 物質(zhì)的量/mol 因為n(CaCO3)=n(CaO)=n(CO2) 即 = 得 x =m(CaO) =532.38kg y =m(CO2) =417.72kg 分解時最多能得到532.28kg的CaO和417.72kg的CO2。8. 化學反應方程式為3/2H2+1/2N2 = NH3時： 化學反應方程式為3H2+ N2 = 2NH3時： 當反應過程中消耗掉2mol N2時，化學反應方程式寫成3/2H2+1/2N2

3、 = NH3，該反應的反應進度為4 mol；化學方程式改成3H2+ N2 = 2NH3，該反應的反應進度為2 mol。 9. n（H2）=×（H2）=0.5 mol×(2)=1 mol n（H2O）=×（H2O）=0.5 mol×2=1 mol 消耗掉1 molH2，生成1 molH2O。§3.1 原子核外電子運動狀態(tài)1(b)正確。(a)錯在“完全自由”；(c)錯在有“一定軌跡”。2位置、能量3n，四（0、1、2、3），4f，7。4波動，波粒二象性5 組 態(tài)1p2s2d3p5f6s是否存在NYNYYY主量子數(shù)/2/356角量子數(shù)/0/130軌函

4、(個數(shù))/1/371最多可容納電子數(shù)/2/6142§3.2 元素周期律 金屬材料1. 元素外層電子排布式未成對電子數(shù)離子外層電子排布式未成對電子數(shù)22Ti3d24s22Ti4+3s23p6024Cr3d54s16Cr3+3s23p63d3328Ni3d84s22Ni2+3s23p63d8229Cu3d104s11Cu2+3s23p63d912最高化合價為+6,可能是第六主族或第六副族的元素；最外層電子數(shù)為1的,則只有第六副族的元素,同時原子半徑又是最小的,只有Cr滿足。 (1) 29Cr 1s22s22p63s23p63d54s1 (2) 3d54s1 (3) 3s23p63d33

5、11Na 1s22s22p63s13p1 Z¢=11(1.00×20.85×80)=2.20 14Si 1s22s22p63s23p2 Z¢=14(1.00×20.85×80.35×3)=4.15 17Cl 1s22s22p63s23p5 Z¢=17(1.00×20.85×80.35×6)=6.10 Na、Si、Cl作用在外層電子上的有效核電荷數(shù)依次增大，原子半徑依次減小，非金屬性依次增強。4Ca、Ti、Mn、Fe、Co、Ga、Br同屬第四周期元素,自Ca至Br，所受的有效核電荷數(shù)依次

6、增大,即金屬性依次降低。519K 1s22s22p63s23p64S1 Z¢=19(1.00×100.85×80)=2.2 29Cu 1s22s22p63s23p63d104s1 Z¢=29(1.00×100.85×180)=3.7 K和Cu最外層均有4s1,但K的4s電子所受的有效核電荷數(shù)(2.2)比Cu的4s電子所受的有效核電荷數(shù)(3.7)小，而且半徑亦小，因此在化學反應中K比Cu易失去電子，金屬性強。6 Ta 第六周期 VB族 W 第六周期 VIB族Zr 第五周期 IVB族7由于形成固熔體而引起合金強度、硬度的升高的現(xiàn)象稱為固熔

7、強化，它能提高金屬的強度和硬度。引起固熔強化的主要原因是固熔體溶質(zhì)元素的外層電子結構、原子半徑、電負性等不同于溶劑金屬,再形成取代或間充固熔體時發(fā)生固熔化晶格歪扭(或稱畸變)。8形成碳化物傾向從大到小次序是Ti>Cr>Co>Cu。因為Ti、Cr、Co、Cu的外層電子結構依次為3d24s2、3d54s1、3d74s2、3d104s1，d電子越多,與C成鍵的可能性越小,因此形成碳化物傾向性也越小。§3.3 化學鍵 分子間力 高分子材料1（1）c，f （2）a、b，c，d，g (3) a，d (4)d (5)b2乙二胺四乙酸合鈣(II)酸鈉 ， Ca2+ ， 乙二胺四乙酸

8、 。3化學鍵>氫鍵>分子間力。59個s鍵,2個p鍵。6第(1)組中的HF、第(2)組中的H2O、第(3)組中的CH3CH2OH、第(4)組中的有氫鍵。 因為它們中有電負性大的F、O、N等元素，它們將對與其直接相連接的H的電子云強烈吸引，使H裸露成質(zhì)子，它再吸引F、O、N上的電子云，F(xiàn)、O、N等元素(用X表示)與質(zhì)子(用H表示)與另一個分子上的F、O、N等元素(用Y表示)形成了XHY多中心軌函而產(chǎn)生了氫鍵。§4.1熱化學與能量轉(zhuǎn)化1(1) a、b；(2) b、d；(3) c；(4) b2 C2H2(g) + 5/2O2 (g) = 2CO2 (g) + H2O(g)DfHm

9、y (298.15)/kJ.mol1 227.4 0 393.5 241.8DrHmy(298.15)=2×(393.5) 241.8227.4 kJ×mol1 =1256.2 kJ×mol1 CH4(g) + 2O2 (g) = CO2 (g) + 2H2O(g)DfHmy (298.15)/kJ.mol1 74.6 0 393.5 241.8DrHmy(298.15)= (393.5) +2×(241.8)(74.6) kJ×mol1 =802.5 kJ×mol1 C2H4(g) + 3O2 (g) = 2CO2 (g) + 2H

10、2O(g)DfHmy (298.15)/kJ.mol1 52.4 0 393.5 241.8DrHmy(298.15)=2×(393.5) +2×(241.8)52.4 kJ×mol1 =1323 kJ×mol1 C2H6(g) + 7/2O2 (g) = 2CO2 (g) + 3H2O(g)DfHmy (298.15)/kJ.mol1 84.0 0 393.5 241.8DrHmy(298.15)=2×(393.5) +3×(241.8)(84.0) kJ×mol1 =1428.4 kJ×mol1 可見，燃燒1m

11、olC2H4或C2H6放出的熱量大于C2H2，因此可以代替，而CH4不行。3 Na2S(s) + 9H2O(g) = Na2S×9H2O(s)DfHm/kJ.mol1 372.86 241.8 3079.41DrHm(298.15)=(3079.41)(372.86)+(241.8)×9kJ×mol1 =530.35 kJ×mol1 1kg Na2S的物質(zhì)的量：n=1000g/(22.99×232.07)g×mol1=12.81mol Q= Qp=DH= (530.35kJ×mol1 )×12.81mol=6794

12、 kJ 4 2N2H4(l) + N2O4(g) = 3N2(g) + 4H2O(l)DfHm/kJ.mol1 50.63 9.66 0 285.8 DrHm(298.15)=(285.8)×4(50.63×2+9.66) kJ×mol1 =1254.12 kJ×mol1 32 g N2H4的物質(zhì)的量為：n=32g/(14×2+1×4)g×mol1=1.0 mol1.0molN2H4完全反應，其反應進度為mol，所以：Q= Qp=DH=1254.12 kJ×mol1×mol=627.06 kJ5 CaO(

13、s) + H2O(l) = Ca2+(aq) + 2OH(aq) DfHm(298.15)/kJ×mol1 634.9 285.8 542.8 230.0 DrHm(298.15)=(543.20)2× (230.0)(634.9)+(285.8) kJ×mol1 =82.1 kJ×mol1 罐頭從25®80需吸收的熱量： Q= Qp=DH=400 J×K1´(8025)K=22000 J 設需CaO為W克，則其物質(zhì)的量 n=W/(40.08+16.00) g×mol1=Q/-DrHm(298.15) ×

14、80% W=22000/(82.1×103×80%) mol ×56.08 g×mol1 =18.78 g6 C6H6(l) + 15/2O2 (g) = 6CO2 (g) + 3H2O(l)1mol液態(tài)苯在彈式量熱計中完全燃燒放熱：7恒容反應熱，恒壓反應熱，當液體、固體相對于氣體體積可以忽略且氣體可以看作理想氣體時有：。所以：(1) H2(g)十O2(g)=H2O(g) ，； (2) H2(g)十O2(g)=H2O(l) ，。8 Fe2O3(s) + 3CO(g) = 2Fe(s) + 3CO2(g) DfHm(298.15)/kJ×mol1

15、 824.2 110.5 0 393.5 DrHm(298.15)=3× (393.5)(824.2)+3×(110.5) kJ×mol1 =24.8 kJ×mol19 C5H12(l) + 8O2 (g) = 5CO2 (g) + 6H2O(g)DfHmy (298.15)/kJ.mol1 149.9 0 393.5 285.8DrHmy(298.15)=5×(393.5) +6×(285.8)(149.9) kJ×mol1=3532.4kJ×mol1 燃燒1克汽油所放出的熱量：§4.2 化學反應的方向

16、和限度練習題(p.114)1（1）X；（2）；（3）X；（4）X；（5）X；（6）。2（1）SmH2O（s）SmH2O（l） SmH2O（g）（2）Sm(298.15K) Sm(398.15K)Sm(498.15K)（3）同一溫度下：Sm（Fe）Sm（FeO）Sm（Fe2O3）。3 C（s）+CO2（g）=2CO（g） DfGm(298.15)/kJ×mol1 0 394.4 137.2 DrGm(298.15)= 2× (137.2) (394.4) kJ×mol1 =120.0 kJ×mol14 CaCO3（s） = CaO（s）+ CO2（g） D

17、fHm(298.15)/kJ×mol1 1207.6 634.9 393.5Sm(298.15)/J×mol1×K1 91.7 38.1 213.8 DrHm(298.15)=(634.9) (393.5)(1207.6) kJ×mol1 =179.2 kJ×mol1 DrSm(298.15)=(38.1+213.891.7) J×mol1×K1 =160.2 J×mol1×K1rGm(1222K) DrHm(298.15) TDrSm(298.15)= 179.2 kJ×mol11222K&#

18、215;160.2 J×mol1×K1 = 16.56 kJ×mol1rGm(1222K) 0，能自發(fā)進行。5 SiO2(s) + 2C(s) = Si(s) + 2CO(g)(298.15K)/kJ·mol-1 -910.7 0 0 -110.5(298.15K)/J·mol-1·K-1 41.5 5.7 18.8 -197.7(298.15K)/kJ mol-1 -856.3 0 0 -137.2(1) (2) 或 (3) 不能自發(fā)。(4) ，自發(fā)，所以：6（1）大于零；（2）大于零；（3）小于零；（4）小于零。7 C(s) +

19、H2O (g) = CO(s) + H2(g)(298.15K)/kJ·mol-1 0 -241.8 -110.5 0 (298.15K)/J·mol-1·K-1 5.7 188.8 197.7 130.7(298.15K)/kJ mol-1 0 -228.6 -137.2 0(1) 不能向正方向進行。(2) 因此，升高溫度能向正方向進行。(3) 8已知DrHm(298.15)=402.0kJ×mol1，DrGm=345.7kJ.mol1，則 298.15K時的DrSm(298.15)值可以從下式求出： DrHm(298.15)298.15K×

20、DrSm(298.15)=DrGm(298.15) DrSm(298.15)=DrHm(298.15)DrGm(298.15)/298.15K =402.0(345.7)kJ×mol1/298.15K =0.1888 kJ.mol1.K1當DrGm(T)=0時的溫度可用下式表示： DrHm(298.15)T×DrSm(298.15)»0 算得：T»DrHm(298.15)/DrSm(298.15) =402.0kJ.mol1/(0.1888kJ.mol1.K1) =2129 K當溫度在2129K以下時，該反應均向正向進行，即CaO和SO3的結合是可能的，

21、所以高溫下除去SO3也是可能的。§4.3 化學平衡和反應速率練習題(p.125)1(1) （2）2降低溫度，增加總壓力3此反應隨溫度T升高，平衡常數(shù)增大，從關系式： 可看出：必須是正值才能滿足T增大也增大，所以是吸熱反應。4 FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) 開始 0.05 0.05 平衡 0.05-x 0.05+x(0.05+x)/(0.05-x)=0.5 x=-0.017mol·L-1 平衡時：c(CO2)=0.033mol·L-1，c(CO)=0.067 mol·L-15Ea=256.9kJ·mol-16 C2H4（g）

22、+ H2O（g）C2H5OH（g）D fH ym（298.15K）/kJ·mol-1 52.4 -241.8 -277.6該反應為放熱、總體積減小的反應，所以增大壓力和采用適當較低溫度有利于反應正向進行，可以采用適當催化劑，加速反應速度（彌補溫度降低帶來的不利）。7 2NO2（g）2NO（g）+O2（g）（1）因為該反應速率方程符合質(zhì)量作用定律，所以正反應的速率方程式為：。（2）正反應：逆反應：可見，溫度升高，正、逆反應速率增加的倍數(shù)不同，這里顯然正反應增加的倍數(shù)遠遠大于逆反應增加的倍數(shù)，說明溫度升高使平衡向正反應方向，即吸熱反應方向移動。8 2NO(g) + 2CO(g) = N2

23、(g) + 2CO2(g)(298.15K)/kJ·mol-1 91.3 -110.5 0 -393.5(298.15K)/J·mol-1·K-1 210.8 197.7 191.6 213.8DfGm(298.15)/kJ.mol1 87.6 137.2 0 394.4(1) 298.15 K時： 或 DrGm(298.15)=2×(394.4)2×(137.2)2×87.6kJ·.mol1 =689.6kJ·.mol1 lnK=DrGm/RT =(689.6×103J.mol1)/( 8.314 J.

24、mol1.K1×298.15K) =278 K=5.01×10120 （2）773.15K時： lnK=DrGm/RT =(595.67×103J.mol1)/( 8.314 J.mol1.K1×773.15K) =92.67 K=1.76×1040 §4.4 氧化還原反應和能源的開發(fā)和利用練習題(p.137)1 (1) x； (2) ；(3) x；(4) 2（1）c；（2）b。3反應(1) 正向進行： 反應(2) 正向進行： 所以：4 MnO4 + 8H+5e=Mn2+4H2O E=E+×(105)8=(1.5070.49

25、6) V=1.01V Cl2 +2e=2Cl E=E=1.36V Cr2O72+14H+6e=2Cr3+7H2O E=E+×(105)14 =(1.2320.708) V=0.524V 從計算結果知道，此時的氧化性從大到小的順序是:Cl2、KMnO4溶液、K2Cr2O7溶液。5 （1）已知， （2），6已知，所以為負極。電池圖式：(-)Pt | Fe3+( l mol·dm-3), Fe2+( l mol·dm-3) | Ag+( lmo1·dm-3) | Ag (+)電極反應： 負極 Fe2+ = Fe3+ +e 正極 Ag+ +e = Ag(s) 電

26、池反應：Ag+ + Fe2+ = Ag + Fe3+電池電動勢：(1) (2) 7 (1) (2) (3) 所以反應為：MnO4-+8H+5Fe2+=Mn2+4H2O+5Fe3+。8電池反應：Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag，§5.1 弱酸弱堿溶液及其應用1 酸：H2S HCN NH 其共軛堿：HS CN NH3堿：S2- NH3 CN OH 其共軛酸：HS NH HCN H20兩性物質(zhì)：HS H2O 其共軛堿：S2- OH 其共軛酸：H2S H3O+2 NH3 H2O NH + OHfG -26.59 -237.1 -79.42 -157.38rG=26.89kJ

27、83;mo1-1lgK K(NH3)=1.95×10-53 K(NH)=設平衡時c(H3O+)為xmol·dm-3NH H2O NH3 + H3O+起始濃度/ mol·dm-3 0.20-x x x K(NH)x值很小,0.20-x0.20即 K(NH)得 x =1.07×10-5 mol·dm-3 = c(H3O+)pH= 4.974 HAc = H+ Ac- K(HAc)=1.74×10-5HF = H+ F- K(HF)=6.61×10-4H3PO4 = H+ H2PO K(H3PO4) =7.08×10-3

28、NH3H2O = NH+ OH K(NH3) =1.74×10-5K愈大，酸性愈強酸性由強到弱得排列為：H3PO4，HF，Hac，NH35選K =1.77×10-4 的HCOOH最合適。因為所選緩沖系的共軛酸的pK與緩沖溶液的pH值越接近，則該緩沖系在總濃度一定時，具有較大緩沖能力。6根據(jù)緩沖溶液pH的計算公式：pH = p(HAc)+HAc，K=1.74×10-5p(HAc)= 4.76 pH = 4.76 + 在100cm3上述緩沖溶液中加入1.00cm31.00 mol·dm-3的HCl溶液,忽略總體積變化則 c(Ac-)=0.100 mol

29、83;dm-3 - 0.010 mol·dm-3 = 0.09 mol·dm-3 c(HAc) = 0.100 mol·dm-3+ 0.010 mol·dm-3= 0.110 mol·dm-3pH = p(HAc)+ = = 4.677NH3與NH4C1組成緩沖液，其中NH3的pK= 4.75NH的pK=pK- pK= 14 - 4.75 = 9.25所以pH = p+ = 9.25在1000cm3此溶液中加入10cm30.10mol·dm-3的NaOH，則pH = p+ = 9.25 + 8設需加6.0 mol·dm-3的

30、HAc溶液x立方厘米, NaAc與HAc混和配成緩沖溶液后c(Ac-) =0.50 mol·dm-3c(HAc) =6x mol·dm-3由pH = p+, p(HAc)= 4.76得5.0 = 4.76 + x= 11.97 dm3§5.2 水溶液中的沉淀溶解反應、配位反應及其應用1 (2)，(4)2飽和的PbCl2溶液中存在以下平衡PbCl2 Pb2+ + Cl-平衡濃度/ mol·dm-3 3.74×10-5 2×3.74×10-5 = 3.74×10-5×(2×3.74×10-

31、5)2 =2.09×10-133 (1) 在不斷振蕩下逐滴加入AgNO3溶液,首先析出黃色AgI沉淀,然后析出白色AgCl沉淀。(2) 當AgI沉淀完全析出，c(I-)<1.0×10-6 mol·dm-3c(Ag+)=mol·dm-3(3) Ag+ + I- AgI（s）, Ag+ + Cl- AgCl（s）要使AgI 和AgCl沉淀完全，需Ag+的物×10-3質(zhì)的量為n(Ag+)=0.10×10×10-3+0.10×10=2×10-3 mol共需v(Ag+)= 40×10-3dm3=40

32、 cm34設Cr3+開始沉淀時OH-濃度為xmol·dm-3 Cr3+ 3OH- Cr(OH)3平衡濃度/ mol·dm-3 0.01 x根據(jù)溶度積規(guī)則, 時才能產(chǎn)生沉淀,即 0.01×x3 =6.3×10-31 x =4×10-10 mol·dm-3(2) 當Cr3+濃度為4mg·dm-3時,即c(Cr3+)=4mg·dm-3×10-3 g·mg-1/52.00 g·mol-1=7.69×10-5 mol·dm-3設Cr3+完全沉淀時OH-濃度為ymol·

33、;dm-37.69×10-5 ×y3 6.3×10-31y = c(OH-)=2.0×10-9 mol·dm-3pH=5.305 K(FeS) = 6.3×10-18K(CuS) = 6.3×10-36 K(CdS) = 8.00×10-27K(PbS) = 8.00×10-28FeS，CuS，CdS，PbS均屬同類型難溶電解質(zhì),除FeS外，CdS是其中溶解度最大的FeS+ Cd2+ CdS+ Fe2+該轉(zhuǎn)化反應的平衡常數(shù)該反應非常完全，所以FeS能轉(zhuǎn)變成CdS，Cd2+能被除去。同理Cu2+，Pb2+等離子也可被除去。6CaCO3在純水中存在如下平衡：CaCO3 (s) Ca2+ + CO當存在H+時，由于酸效應使平衡向右移動，CaCO3溶解度增大；且隨H+濃度的增大而右移程度增大。當存在CaCl2時，由于同離子效應使平衡左移，CaCO3溶解度減小。綜上所述，CaCO3溶解度依次增大的次序為：（d）1.0mol·dm-3 CaCl2 、(a)純水、(b)0.1 mol·dm-3的鹽酸、(c)1.0 mol·dm-3的鹽酸7設平衡時Ag+濃度為xmol·dm-3，則Ag+ 2py Ag(py)2+起始濃度/mol·dm-3 0.