工程化學復習要點及習題解答童志平版本PPT通用課件

1、工程化學基礎(chǔ)復習要點及習題解答幾個基本概念 系統(tǒng)：敞開系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、孤立系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)：只與始態(tài)和終態(tài)有關(guān)廣度性質(zhì)與強度性質(zhì)狀態(tài)函數(shù)相：單相系統(tǒng)與多相系統(tǒng)的判斷2第一章 物質(zhì)的聚集狀態(tài)分壓定律理想氣體狀態(tài)方程分體積定律3習題解答456第二章 化學反應熱效應內(nèi)能：U = Q + W Q與W的符號熱效應等容熱效應 U = Qv 等壓熱效應 H = Qp H = U + n (g)RT反應進度= nB/B7蓋斯定律：焓變的計算：標準摩爾生成焓 f Hm (C,石墨,298.15K) = 0 kJ/mol f Hm (H+,298.15K) = 0 kJ/mol標準摩爾焓變81.是非題 :(1) -;

2、 2(-); (3)-2.選擇題: (1) c; (2)d3.填空題: (1)mH2O; (2) T; (3)Cp4. (1) U=150kJ; (2) U=-250kJ； (3) U=450kJ; (4) U=975kJ。習題解答95. 在373.15K和101.325kPa下，由1mol水汽化變成1mol水蒸氣，此氣化過程中體系吸熱40.63kJ。求： （1）體系膨脹對外作功w = ?（液體水體積可忽略不計） （2）此過程內(nèi)能改變。解:W=-PV=-n RT =-18.31410-3373.15=-3.10 kJ（或V1/V2=T1/T2V2=？ W=-PV=-PV=？) U=Q+W=40

3、.63+(-3.10)=37.53 kJ10 6. 計算下列反應（或過程）的QP與QV之間的能量差值。(方法:QP-QV=n RT) (1)2.00mol NH4HS的分解,NH4HS(s)NH3(g)H2S(g) (n=4 mol)（2）生成1.00mol的HClH2(g)Cl2(g) 2HCl(g) (n=0 mol)（3）5.00 mol CO2(s)（干冰）的升華CO2(s)CO2(g) (n=5 mol)（4）沉淀出2.00mol AgCl(s) (n=0 mol)AgNO3(aq)NaCl(aq) AgCl(s)NaNO3(aq)117. C6H12O6 Q 180g/mol -2

4、820kJ/mol 3.8g H kJ/molH=59.53kJ可獲得能量：59.5330%=17.86kJ129. (1)-1366.51kJ.mol-1; (2)-429.818 kJ.mol-1.10. (1)-153.89 kJ.mol-1; (2)-81.89 kJ.mol-113第三章 化學反應的基本原理化學反應的方向 Gibbs判據(jù)：G 0 反應不能自發(fā)進行反應方向的定性判斷：G= H-T S影響熵值的因素：溫度、聚集狀態(tài)、結(jié)構(gòu)與分子量化學反應方向的定性判斷14r Gm的計算：298.15K,標準狀態(tài)：標準狀態(tài)，非常溫：非標準狀態(tài)，非常溫： r Gm的定量計算：標準摩爾生成吉布斯

5、函數(shù)值f Gm (C,石墨,298.15K) = 0 kJ/mol；f Gm (H+,298.15K) = 0 轉(zhuǎn)向溫度單位的一致！15化學反應平衡 K與r Gm的關(guān)系 ：反應達到平衡時： rGm(T) = 0 Q = KQ與K的關(guān)系與區(qū)別單位的一致rGm與r Gm的關(guān)系與區(qū)別16 化學平衡移動方向的判斷 ：rGm(T) = RT ln (Q / K) 濃度與壓力改變：K不變，若使Q增大，則平衡逆向移動溫度： K改變，吸熱反應，T增大，平衡正向移動勒夏特列原理17化學反應速率 反應速率的表示方法 ：反應速率方程：基元反應阿侖尼烏斯公式：反應速率理論：活化分子濃度、壓力、溫度、催化劑與反應平衡的

6、移動、平衡常數(shù)K及反應速率v、速率常數(shù)k濃度、壓力可能導致平衡移動并改變v，但不改變K和k; 溫度升高會導致平衡移動和v增加，同時使K改變和k(正、逆)增加；催化劑不改變K且平衡不移動，但使k,v(正、逆)增加181.是非題 (1) -; (2)-; (3)+;(4)-; (5)-; (6)-。2.選擇題: (1) c; (2)b ;(3)b; (4)c習題解答19k正k逆v正v逆K移動方向增加總壓力不變不變不變逆反應方向升高溫度正反應方向加催化劑不變不移動3.填空題:rHm基本不變; rSm基本不變; rGm增大;K減小;v(正), v(逆)都增大。(2)204.(1)-549.41 J/m

7、ol.k; (2)222.78 J/mol.k; (3)141.598 J/mol.k。5.(1)28.62 kJ/mol0 逆向; (2)62.52kJ/mol0 逆向。6. rGm(298.15K)= -95.299 kJ/mol 0 標準熵法: rHm(298.15K)= -92.307kJ/mol, rSm(298.15K)= 10.033Jmol-1K-1rGm= -95.298 kJ/mol 0 正向自發(fā)進行。21 7. 已知下列反應的rHm符號,不用查表,判斷反應自發(fā)進行的方向.若有轉(zhuǎn)向溫度,則指明是高溫還是低溫反應自發(fā)進行。解:討論rGm=rHm T rSm0時的溫度條件.(1

8、)C(s)+CO2(g)=2CO(g), rHm 0rHm0, rSm 0, T值越高越利于rGm0, 高溫自發(fā)。22(2)SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g), rHm 0rHm0, rSm 0, T值越低越利于rGm0, 低溫自發(fā)。(3)C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g), rHm 0rHm0, rSm 0, T為任何值時都自發(fā)。238. lnK(T)=-rGm(T)/RT (1) rGm(298K)=117.11kJ/mol K(298K)=3.0410-21;(2) rGm(298K)=130.44kJ/mol K(298K)= 1.4010-23

9、。24 9. 用標準熵法計算反應 C(石墨)+2H2(g)=CH4(g)在398.15K時的rGm(T)和平衡常數(shù)K。解: rHm(298.15k) =-74.85kJ/mol, rSm (298.15k) =-80.62J/mol.k rGm(398.15k)= rHm T rSm = -74.85-398.15 (-80.62) 10-3 =-42.75 kJ/mollnK =- rGm(398.15k)/ RT =42.75103/(8.314398.15)=12.915, K =4.061052510. 查表計算反應C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) 在298.15k及39

10、8.15k時的K值。解: rGm(298.15k)=(-137.15)-(228.59) =91.44 kJ.molrGm(298.15k)= -RTlnK K(298K) =9.5310-17rHm(298.15k)=131.30 kJmol-1rSm(298.15k)=133.674 Jmol-1K-1rGm(398.15k)=78.078 kJmol-1K(398.15K) =5.7210-1126或2711.28采用第（3）種方法29TrGm,1(T)rGm,2(T)rGm,3(T)K3973-3.12-7.013.890.621073-5.29-6.180.890.911173-7.

11、46-5.00-2.461.291273-9.61-4.22-5.391.66平衡常數(shù)隨溫度升高而增大，因而該反應為吸熱反應。30 14.(1) 升溫,減壓; 增加H2O(g)分壓,減少CO(g)、H2(g)分壓。 (2) 升溫、減小CO(g)、H2(g)分壓、催化劑；升溫： K, k(正), k(逆)。減小CO(g)、H2(g)分壓： K不變 , k(正)不變,k(逆)不變。催化劑： K不變 , k(正), k(逆)。313233第四章 溶液與離子平衡稀溶液的通性 拉烏爾定律:蒸氣壓下降沸點上升凝固點下降滲透壓Tbp = kbp . mTfp = kfp . m34酸堿平衡共軛酸堿對一元弱酸

12、弱堿pH的計算：緩沖溶液緩沖溶液對酸堿的抵抗作用緩沖溶液pH計算緩沖溶液的配制外加酸堿后溶液pH酸 H+ + 堿35配離子的解離平衡配合物的命名配離子解離平衡的移動：溶劑影響不同穩(wěn)定性配離子間的轉(zhuǎn)變配離子與難溶電解質(zhì)間的轉(zhuǎn)變36難溶電解質(zhì)的沉淀-溶解平衡Ksp與s溶度積規(guī)則：判斷是否有沉淀生成判斷沉淀是否完全分布沉淀沉淀的轉(zhuǎn)化沉淀的溶解(生成配合物)371.是非題 (1) -; (2)+; (3)-; (4)-; (5)-2.選擇題: (1) c; (2)c ;(3)c; (4)b; (5)c3.填空題:(1)無影響; (2)減小; (3)降低; (4)降低。習題解答384.(1)(a)CO3

13、2- /HCO3-; (b)HS- /H2S; (c)H2O/H3O+; (d)HPO42_/H2PO4-; (e)NH3/NH4+; (f)S2-/HS- (2)(a)H3PO4/H2PO4-; (b)HAc/Ac-; (c)HS-/S2-; (d)HNO2/NO2-; (e)HClO/ClO- (f) H2CO3/HCO3-39 HA+KOH=KA+H2O反應前 0.05 0.02 0反應后 0.03 0 0.02407. Ag+ +2Py = Ag(Py)2+反應前 0.1 1 0反應后 0 1-0.2 0.1平衡后 x 0.8+x 0.1-x 418. BaSO4 = Ba2+ + S

14、O42- 水 s0 s0 H2SO4 s1 s1+0.01H2SO4適合424310. 利用公式: Ksp(AgX)= c(Ag+) c(X-) 出現(xiàn)沉淀時Cl-, Br-, I-所需c(Ag+)順次為1.7710-10, 5.35 10-12, 8.5110-15,I-先沉淀. Cl-最后沉淀。當Cl-沉淀時,溶液中c(Br-)和c(I-)分別為:c(Br-)=5.35 10-13/ 1.7710-10 =310-310-5,不完全。c(I-)=8.5110-17/ 1.7710-10=5 10-7 10-5,完全沉淀。44 11.在燒杯中盛放20.00cm30.100moldm-3氨的水溶

15、液,逐步加入0.1mol.dm-3HCl溶液.試計算: (1)當加入10cm3HCl后混合液的pH值; (2)當加入20cm3HCl后混合液的pH值; (3)當加入30cm3HCl后混合液的pH值。解: NH3 + H+ = NH4+(1)平衡 0.1(20-10)/30 0 0.110/30 (2)平衡 0 0 0.120/40 (3)平衡 0 0.1(30-20)/50 0.120/50 45解:(1)形成緩沖體系， c(NH4+)=(0.110)/30=0.033 moldm-3 c(NH3)=(200.1-0.110)/30=0.033 moldm-3, Kb=1.7710-5, pK

16、b=4.75pH=14 4.75+lg(0.033/0.033)=9.25 (2)等摩爾反應生成NH4Cl, c(NH4+)=0.05 moldm-3Ka=Kw/Kb=x2/(0.05-x)解上式:x=5.31410-6 moldm-3, pH= -lgc(H+) =5.2746(3) HCl過量,由于同離子效應, NH4+解離產(chǎn)生的H+很小,忽略不計。c(H+)=(0.1300.120)/50=0.02 moldm-3,pH=-lgc(H+)=1.7047484914. Ag(NH3)2+ = Ag+ + 2NH3平衡 (0.11)/1.1-x x (11)/1.1 +2x 505117.

17、AgBr + 2S2O32- = Ag(S2O3)23- + Br-平衡前 2 0 0平衡后 2-2/V 1/V 1/V52 Ag(S2O3)23- = Ag+ + 2S2O32- 平衡前 1/1.127 0 0 平衡后 0.887 y 2y53第五章 電化學與金屬腐蝕原電池的表示符號、電極反應、電池反應電極電勢標準電極與參比電極能斯特方程電動勢計算電動勢與rGm電極電勢與氧化還原能力比較原電池 G = n F E54能斯特方程氧-還反應進行的方向氧-還反應進行的程度電解池電解池陰陽極的反應電解產(chǎn)物的判斷判斷依據(jù)影響電解產(chǎn)物的因素當溶液中存在多種離子時,陰極: 大的氧化態(tài)物質(zhì)優(yōu)先得e陽極: 小

18、的還原態(tài)物質(zhì)優(yōu)先失e(1) 離子的標準電極電勢(2) 離子濃度: Nerst 方程(3) 電解產(chǎn)物的超電勢(4) 電極材料55金屬腐蝕及防護561.是非題:(1)(-); (2)(+); (3)(); (4)(-); (5)(-); (6)(-); (7)(+); (8)(-); (9)(+)。2.選擇題:(1)(c); (2)(a); (3)(d); (4)(d); (5)(b); (6)(b); (7)(b); (8)(c); (9)(c); (10)(c)。習題解答573.(1) (-)AlAl3+(c1) Ni2+(c2) Ni(+) (2)(-) Pt Fe3+(c1) ,Fe2+

19、(c2) Br-(c3) ,Br2(c4) Pt(+) (3)(-)Pt H2(p) H+(c1) Ag+(c2) Ag(+) (4)(-)Pt Fe3+(c1) ,Fe2+ (c2) MnO4-(c3),Mn2+(c4),H+(c5) Pt(+)584.(a)(-)Fe Fe2+(1mol.dm-3)H+ (1mol.dm-3) H2 (1atm) Pt(+) (-)Fe=Fe2+2e; (+)H+e= 1/2H2 2 H+Fe= H2+ Fe2 (b)(-)Pt H2 (1atm) H+ (1mol.dm-3) Cr2O72- (1mol.dm-3) ,Cr3+ (1mol.dm-3),

20、H+ (1mol.dm-3) Pt(+) (-) 1/2H2 = H+e; (+) Cr2O72- +14 H+ +6e=2Cr3+ +7H2O Cr2O72- +8 H+ + 3H2= 2Cr3+ +7H2O595.(1)(-)Pt H2(p1) H+(c1) H2O,H+(c2) O2(p2) Pt(+) (-) H2 =H+e; (+) O2 +4 H+ +4e=2H2O O2 +2 H2=2H2O (2) (-)Pt I2(s) I-(c1) H+(c2), Mn2+(c3) MnO2(s) Pt(+) (-) 2I- = I2 +2e; (+) MnO2 +4 H+ +2e= Mn2

21、+ +2H2O MnO2 +4 H+ + 2I- = Mn2+ +2H2O+ I26. C 7. D8.(1)逆方向; (2)正方向; (3)逆方向; (4)逆方向。 606111.用電對MnO4-/Mn2+,Cl2/Cl-組成原電池, (1)寫出原電池的電極反應和電池反應. (2)計算298.15k時的反應平衡常數(shù). (3)當cH+=5.0mol/l,其它離子濃度均為1.0mol/l,PCl2=1atm時,該電池反應的G,K各為多少? 解:(1) Cl2/Cl-=1.35827V, MnO4-/Mn2+=1.507V 負極:2Cl-=Cl2+2e 正極: MnO4-+8H+5e=Mn2+4H

22、2O 2MnO4-+16H+ 10Cl- =2Mn2+8H2O+ 5Cl2 62(2) E = MnO4-/Mn2+ Cl2/Cl- =0.14873V lgK =n E /0.05917 =100.14873/0.05917=25.136, K =1.371025(3) 63E= + -=1.573-1.35827=0.21493V, G = -n F E = -10 96485 0.2149310-3 = -207.375 kJ/mol K不變 K= K =1.37102512.(Br2/Br-) (Fe3+/Fe2+)(I2/I-)。6413.將錫和鉛的金屬片分別插入含有該金屬離子的鹽溶

23、液中并組成原電池 (1)C Sn2+ =0.010mol.dm-3 C Pb2+=1.0mol.dm-3, (2) C Sn2+ =1.0mol.dm-3 C Pb2+=0.10mol.dm-3, 分別用符號表示上述原電池,注明正負極;寫出原電池的兩電極反應和總反應方程式,并計算原電池的電動勢。解:(1)用能斯特方程計算: (Sn2+ / Sn)=-0.19667 (負極); (Pb2+ /Pb )=-0.1262 (正極)。 65E= (Pb2+ /Pb ) (Sn2+ / Sn)= 0.07047V (-) Sn Sn2+ (0.01mol.dm-3) Pb2+ (1.0mol.dm-3)

24、 Pb(+) 總反應: Sn+ Pb2+ = Sn2+ + Pb(2) (Sn2+ / Sn)=-0.1375 (正極); (Pb2+ /Pb )=-0.155785 (負極) E= (Sn2+ / Sn) (Pb2+ /Pb ) = 0.018285V(-)Pb Pb2+ (0.1mol.dm-3) Sn2+ (1.0mol.dm-3) Sn (+) 總反應: Sn2+ + Pb= Sn+ Pb2+6615(1) (Br2/Br-)=1.066; (Cr2O7-/Cr3+)=0.26 正向不能自發(fā)。 (2) (Cl2/Cl-)=1.3582; (MnO4-/Mn2+)=0.84 正向不能自發(fā)。 (3) (O2/H2O)=0.81; (F2/F-)=2.866 能自發(fā)。6768 (3)陽極: Cu=Cu2+2e; 陰極: H+e= 1/2H2 反應式： Cu+ 2H+= Cu2+ H2 17.(1)陽極:2Cl-=Cl2+2e; 陰極:Mg2+2e=Mg 反應式：MgCl2(熔融）=Mg+Cl2 (2)陽極:2OH-=H2O+ 1/2 O2+2e; 陰極:H+e= 1/2H2 反應式： 2 H2O= 2H2 + O2 69第六章 物質(zhì)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)四個量子數(shù)n,l,m,ms的取值(n1,l=0n-1,m=0, l,ms=1/2)n,l,m,ms的意義(n,l:能級高低;l:軌道