同济大学普通化学第一章二章习题集内容规范标准答案(详细).doc

| 普通化学（新教材）习题参考答案 第一章 化学反应的基本规律 (习题P50-52） 16解（1） H2O( l ) == H2O(g) DfH/ kJmol-1 -285.83 -241.82 S/ Jmol-1k-1 69.91 188.83 DrH(298k) = [-241.82-(-285.83) ] kJmol-1 = 44.01 kJmol-1 Dr S(298k) = (188.83-69.91) Jmol-1k-1 = 118.92 Jmol-1k-1 ( 2 ) ∵是等温等压变化 ∴ Qp = DrH(298k) N = 44.01 kJmol-1 2mol = 88.02 kJ W = -PDV = -nRT = -2 8.315 Jk-1mol-1 298k = -4955.7 J = -4.956 kJ (或 -4.96kJ ) ∴ DU = Qp + W = 88.02 kJ - 4.96kJ = 83.06 kJ 17解（1） N2 （g）+ 2O2 （g） == 2 NO2 (g) DfH/ kJmol-1 0 0 33.2 S/ Jmol-1k-1 191.6 205.14 240.1 ∴ DrH(298k) = 33.2 kJmol-1 2 = 66.4 kJmol-1 Dr S(298k) = ( 240.1 Jmol-1k-1 ) 2 -(205.14 Jmol-1k-1 ) 2 - 191.6 Jmol-1k-1 = - 121.68 Jmol-1k-1 (2) 3 Fe(s) + 4H2O (l) == Fe3O4 (s ) + 4 H2 (g) DfH/ kJmol-1 0 -285.83 -1118.4 0 S/ Jmol-1k-1 27.3 69.91 146.4 130.68 ∴DrH(298k) = [-1118.4 - (-285.83 4 ) ] kJmol-1 = 24.92 kJmol-1 Dr S(298k) = [(130.68 4 + 146.4 ) - (27.3 3 + 69.91 4 )] Jmol-1k-1 = ( 669.12 - 361.54 ) Jmol-1k-1 = 307.58 Jmol-1k-1 18. 解： 2Fe2O3 (s) + 3C (s ,石墨) == 4 Fe (s) + 3 CO2 (g) DfH(298k)/ kJmol-1 - 824.2 S(298k)/ Jmol-1k-1 87.4 5.74 27.3 DfG(298k)/ kJmol-1 -742.2 ∵ DrG = DrH - T • Dr S ∴ 301.32 kJmol-1 = 467.87 kJmol-1 - 298 k•Dr S ∴Dr S= 558.89 Jmol-1k-1 ∴ Dr S= 3 S( CO2(g) 298k) + 27.3 Jmol-1k-1 4 -87.4 Jmol-1k-1 2 - 5.74 Jmol-1k-1 3 ∴S( CO2(g) 298k) = 1/3 (558.89 +192.02 - 109.2 ) Jmol-1k-1 = 213.90 Jmol-1k-1 DfH(298k, C (s ,石墨))=0 DfG(298k, C (s ,石墨))=0 DfH（298k, Fe (s)）=0 DfG（298k, Fe (s)）=0 DrH=3DfH(298k, CO2(g) ) -2DfH(298k, Fe2O3 (s) ) 467.87 kJmol-1 =3DfH(298k, CO2(g) ) -2 (- 824.2 kJmol-1) ∴ DfH(298k, CO2(g) ) = 1/3 (467.87-1648.4) kJmol-1 = -393.51 kJmol-1 同理 DrG=3DfG(298k, CO2(g) ) -2DfG(298k, Fe2O3 (s) ) 301.32 kJmol-1 = 3DfG(298k, CO2(g) ) -2 (-742.2 kJmol-1 ) ∴ DfG(298k, CO2(g) ) = 1/3 (301.32 - 1484.4 ) kJmol-1 = -394.36 kJmol-1 19.解 6CO2(g) + 6H2O（l） == C6H12O6 (s) + 6O2（g） DfG(298k)/ kJmol-1 -394.36 -237.18 902.9 0 ∴ DrG(298k) = [ 902.9 - (-237.18 6 ) - (-394.36 6 ) ] kJmol-1 = 4692.14 kJmol-1 >0 所以这个反应不能自发进行。 20．解(1) 4NH3(g) + 5O2(g) == 4NO(g) + 6H2O(l) Df G(298k) /kJmol-1 -16.4 0 86.57 -237.18 ∴DrG(298k) =[ (-237.18) 6 + 86.57 4 - (-16.4) 4 ] kJmol-1 = -1011.2 kJmol-1<0 ∴ 此反应能自发进行。 (2) 2SO3(g) == 2SO2(g) + O2(g) Df G(298k) / kJmol-1 -371.1 -300.19 0 ∴DrG(298k) = [(-300.19) 2 - (-371.1) 2] kJmol-1= 141.82 kJmol-1 > 0 ∴ 此反应不能自发进行。 21．解 （1） MgCO3(s) == MgO(s) + CO2(g) DfH(298k)/ kJmol-1 -1111.88 -601.6 -393.51 S(298k)/ Jmol-1k-1 65.6 27.0 213.8 Df G(298k) / kJmol-1 -1028.28 -569.3 -394.36 ∴ DrH(298k) = [ -601.6 + (-393.51) - (-1111.88)] = 116.77 kJmol-1 DrS(298k) = [ 213.8+ 27.0 - 65.6] = 175.2 Jmol-1k-1 DrG(298K) = [ (-394.36) +(-569.3)-(-1028.28)] = 64.62 kJmol-1 (2) DrG(1123K) = DrH(298k)-T DrS(298k) = 116.77 kJmol-1 - 1123k 175.2 Jmol-1k-1 = 116.77 kJmol-1 -196.75 kJmol-1 = -79.98 kJmol-1 又 ∵ RTlnKq(1123k)= - DrG(1123k) ∴ 8.315 Jmol-1k-11123 kln Kq(1123k) = -(-79.98) kJmol-1 ∴ Kq(1123k) = 5.25 103 (3) ∵ 刚刚分解时 DrG(T) =DrH(298k)-T DrS(298k) =0 ∴ 分解温度T可求: ∴ 分解最低温度为666.5 k 22.解法一: Kq (298k)=5.0 1016 ∴DrG(298k) = -RTlnKq(298k)= -8.315 Jmol-1k-1298kln(5.0 1016) = -95.26 kJmol-1 ∵DrG(298k) = DrH(298k)-298k DrS(298k) ∴-95.26 kJmol-1 = -92.31 kJmol-1-298kDrS(298k) ∴DrS(298k) =9.90 Jmol-1k-1 ∴DrG(500k) = DrH(298k)-500k DrS(298k) = -92.31 kJmol-1-500k9.90 Jmol-1k-1= -97.26 kJmol-1 而 DrG(500k) = -RTlnKq(500k)= -8.315 Jmol-1k-1 500kln Kq(500k) ∴ ln Kq(500k)= - = = 23.40 ∴ Kq(500k) = 1.45 1010 解法二： ∵ ln = == -15.05 ∴ = 2.9 10-7 ∴ Kq(500k) =2.9 10-7 Kq(298k) = 2.9 10-7 ( 5.0 1016 ) = 1.45 1010 23.解： N2(g) + 3H2(g) == 2NH3(g) DfH(298k)/ kJmol-1 0 0 -45.9 S(298k)/ Jmol-1k-1 191.6 130.68 192.8 ∴ DrH(298k) = 2(-45.9) kJmol-1 = -91.8 kJmol-1 S(298k) = (2192.8 -191.6 -3130.68 ) Jmol-1k-1= -198.04 Jmol-1k-1 DrG(T) = DrH(298k) -T DrS(298k) =0 = -91.8 kJmol-1 -T (-198.04 Jmol-1k-1 ) =0 ∴ T = = 463.5 k ∴ T>463.5 k 时 反应能自发进行。 24.解：（1）-（2）得： CO2(g) +H2(g)⇌ CO(g) + H2O(g) 根据化学平衡得多重规则， 此反应的Kq (T)为： Kq (T) = K1q (T) K2q(T) ∴ 该反应各温度下的平衡常数为: T/(k) 973 1073 1173 1273 Kq (T) 0.618 0.905 1.29 1.66 根据 DrG(T) = -RT ln Kq (T) = DrH(T) -T DrS(T) 假设 DrH(T), DrS(T)不变， 则 ∵K1q (T)〈 K2q(T) T1〈 T2 即 T ↑ 则 Kq (T) ↑ ，DrHm > 0 ∴该正反应为吸热反应。 25．解： 平衡反应 2SO2(g) + O2(g) ⇌ 2SO3(g) 初始时各物质的量/mol 1 1 0 平衡时各物质的量/mol 1-(1-0.615)2 (1-0.615)2 =0.23 0.615 =0.77 平衡时物质总量 = （0.23 +0.615 + 0.77 ）mol = 1.615 mol ∴ = 29.43 26解: (1) (2) (3) 27.解法一: 根据阿仑尼乌斯公式: (T1=301k) (T2=278k) 结合上述两式，得: 改写此式，得 …….(1) 因为，反应速率与变酸时间成反比，因此， ……(2) 将(2)代入(1)， = 7.52104 Jmol-1 = 75.2kJmol-1 27.解法二: ∵ k= A ∴ = = Exp 又∵反应速率与变酸时间成反比 ∴ = = Exp = 12 ∴ = 75.2 kJmol-1 28.解: I2 ⇌ 2 I (快) H2 + 2H ⇌ 2HI （慢） 快反应，很快达到平衡，故有： Kq（T）= = ∴ [I]2 = Kq(T) [I2] 对于分步反应，总的反应速率由较慢的步骤决定，即由第二步反应决定， 即：v = k[H2][I]2 其中[I]2 项可用 [I]2 = Kq(T) [I2] 这一式子代入。 ∴ v = k[H2][I]2 = k[H2]（Kq(T) [I2]）=（kKq(T)）[H2][I2] = k’[H2][I2] 29．解：v = k[CO][NO2] = 0.50 dm3 mol-1s-1 0.025 moldm-3 0.040 moldm-3 = 5.010-4 mol dm-3s-1 30．解：（1）-（2）=（3） ∴ = = = 2.0 10-10 第二章 水基分散系 习题 (P68-69) 11.解: (1) 盐酸溶液的量浓度C ==12.23 moldm-3 (2) 溶液的质量摩尔浓度m为： = = = 16.44 molkg-1 (3) 按照(2)计算结果,该盐酸溶液中,每kg H2O中含16.44 molHCl, 而1kg H2O相当于 = 55.56 mol H2O ∴ 该溶液中溶剂H2O与溶质HCl的摩尔总数为: =(55.56 + 16.44 ) mol =72 mol ∴ = = 0.23 = = 0.77 或 = 12.23 mol = 41.32 mol ∴ = = 0.23 = = 0.77 12. 解: （1） = 37.5% （2） = = 10.43 moldm-3 （3）乙醇的摩尔分数为： = 0.67 （4） = 13.04 mol kg-1 13.解：设应加入尿素的量为m, ∵ (为溶液中尿素的摩尔分数) ∴ 0.200 kPa = 3.17 kPa ∴ = = 0.0631 ∴ = 0.0631 = 可得： m = 224.5g 14.解：∵ 设该溶质的摩尔质量为M 则 29.30 kPa - 27.62 kPa = 29.30 kPa = ∴ M = 86.93 gmol-1 15. 解：(1) 相同质量（10g）的情况下： = 58.5 =80 =132 ∴ 物质的质量摩尔浓度m分别为 0.171molkg-1 0.125 molkg-1 0.076 molkg-1 考虑电离结合实际粒子浓度 m’ 0.342molkg-1 0.250 molkg-1 0.228 molkg-1 DTf 最多 次之 最小 （2）相同物质量（0.01mol）时的冰点下降顺序: （NH4）2SO4 > NH4NO3 > NaCl (3C) (2C) (2C) 16.解: ∵ 两溶液的凝固点下降相同: = m1 = m2 = ∴ m1 = m2 即: = (M为所求未知物的摩尔质量) ∴ M = 171.04 gmol-1 17.解: = Kbm = 80.960C - 80.150C = 0.810C = 0.81k ∴ 0.81k = 2.53 kkgmol-1 得出溶液中溶解的单质硫的摩尔质量为M = = 253 gmol-1 ∴ 该单质硫分子中含硫原子数为X = = 8 18．解： = m 8 k = 1.86 kkgmol-1 ∴ m = 774.2 g 19.解： = m 按题意可得：16k = 6.85 kkgmol-1 (M为该有机物的摩尔质量) ∴ M = = 29.97 gmol-1 20.解： = Kbm ∴ 0.4550C = 0.455 k = Kb ∴ Kb = = 3.85 kkgmol-1 21.解：P = = cRT ∴ P = 0.20 moldm-3 8.315 Pam3k-1mol-1 298k = 4.956105 Pa 而 rgh = P 式中r=1000kgm-3 为水柱密度，g=9.8 ms-2 为重力加速度。 ∴ 树汁可被提升的高度：h = = = = 50.57 m 22.解：（1）P = cRT = 8.315Jmol-1k-1 298k = [(0.00444 + 0.00292)moldm-3] 8.315 Jmol-1k-1 298k = 0.00736 moldm-38.315 Pam3k-1mol-1 298k = 18.24 kPa (2) 18.24 kPa = 8.315Jmol-1k-1 298k ∴ 化合物的摩尔质量为 M = = 271.69 gmol-1 (3) ∴溶液的凝固点下降：= m = 1.86 kkgmol-1 = 0.01358 k 0.014k ∴ 溶液的实际冰点为Tf = 273 k - 0.014 k = 272.99 k