普通化学习题与解答

第一章 热化学与能源

1. 是非题（对的在括号内填“+”号，错的填“-”号）

（1）已知下列过程的热化学方程式为：

?UFmol?1 6(l)?UF6(g);?rHm?30.1kJ?则此温度时蒸发1molUF6(l)，会放出热30.1kJ。 （-）

（2）在定温定压条件下，下列两个生成液态水的化学方程式所表达的反应

放出的热量是一相同的值。 （-）

1H2(g)?O2(g)?H2O(l)22H2(g)?O2(g)?2H2O(l) （3）功和热是在系统与环境之间的两种能量传递方式，在系统内部不讨论功和热。 （+）

（4）反应的?H就是反应的热效应。 （-）

2、选择题（将所有正确答案的标号填入空格内）

（1）在下列反应中，进行1mol反应时放出热量最大的是 （）

c

(a)CH4(l)?2O2(g)?CO2(g)?2H2O(g)(b)CH4(g)?2O2(g)?CO2(g)?2H2O(g)(c)CH4(g)?2O2(g)?CO2(g)?2H2O(l)3O2(g)?CO(g)?2H2O(l)4(g)?2 (d)CH （2）通常，反应热的精确的实验数据是通过测定反应或过程的哪个物理量而获得的。 （） （a）?H （b）p?V （c）qP （d）qV （a）都是途径函数，无确定的变化途径就无确定的数值 （b）都是途径函数，对应于某一状态有一确定值 （c）都是状态函数，变化量与途径无关

（d）都是状态函数，始终态确定，其他值也确定

? （4）在温度T的标准状态下，若已知反应A?2B的标准摩尔反应焓?rHm,1，

d

（3）下列对功和热的描述中，正确的是 （）

a

1

?与反应2A?C的标准摩尔反应焓?rHm,2，则反应C?4B的标准摩尔反应焓

?????rHm） ,3与?rHm,1及?rHm,2的关系为?rHm,3= （

d

?????H?H?H（a）2?rHm+ （b）—2,1rm,2rm,1rm,2 ????（c）?rHm,1+?rHm,2 （d）2?rHm,1—?rHm,2

（5）对于热力学可逆过程，下列叙述正确的是 （（a）变化速率无限小的过程 （b）可做最大功的过程 （c）循环过程

（d）能使系统与环境完全复原的过程

abd）

（6）在一定条件下，由乙二醇溶液、冰、水蒸气、氮气和氧气组成的系统中含有 （（a）三个相 （b）四个相 （c）三种组分 （d）四种组分 （e）五种组分

ad） dd

*（7）一只充满氢气的气球，飞到一定高度即会爆炸，这取决于一定高度上的 （） （a）外压 （b）温度 （c）湿度 （d）外压和温度 （a）焓只有在某种特定条件下，才与系统反应热相等 （b）焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量 （c）焓是状态函数

（d）焓是系统能与环境进行交换的能量

（8）下述说法中，不正确的是 （）

3、填空题

使可燃样品（质量为1.000g）在弹式量热计内完全燃烧，以测定其反应热，必须知道：

（1） 弹式量热计内吸热介质（通常为水）质量和比热容； （2） 钢弹组件的总热容Cb； （3） 反应前后系统的温度。

*4、钢弹的总热容Cb可利用已知反应热数值的样品而求得。设将0.500g苯甲酸

（C6H5COOH）在盛有1209g水的弹式量热计的钢弹内（通入氧气）完全燃烧尽，系统的温度由296.35K上升到298.59K。已知此条件下苯甲酸完全燃烧的反应热效应为-3226kJ?mol?1，水的比热容为4.18J?g?1?K?1。试计算该钢弹的总热容。

2

解：苯甲酸的摩尔质量为122g?mol?1，0.500g苯甲酸完全燃烧的反应热为：

q= -3226kJ?mol?1×0.500g/122g?mol?1

= -13.2 kJ

又 q???C(H2O)?T?Cb??T?

=??4.18J?g?1?K?1?1209g?(298.59?296.35)K?Cb?(298.59?296.35)K?

得该钢弹的总热容 Cb?839J?K?1

5、葡萄糖完全燃烧的热化学方程式为

C6H12O6(s)?6O2(g)?6CO2(g)?6H2O(l);qp??2820kJ?mol?1当葡萄糖在人体内氧化时，上述反应热约30%可用做肌肉的活动能量。试估计一食匙葡萄糖（3.8g）在人体内氧化时，可获得的肌肉活动的能量。 解：葡萄糖C6H12O6的摩尔质量为180g?mol?1，其热效应为

q??2820kJ?mol?1/180g?mol?1??15.65kJ?g?1

一食匙葡萄糖（3.8g）氧化时可获得的肌肉活动的能量为

?15.65kJ?g?1?3.8g?30%?18kJ

6、已知下列热化学方程式：

Fe2O3(s)?3CO(g)?2Fe(s)?3CO2(g);qp??27.6kJ?mol?13Fe2O3(s)?CO(g)?2Fe3O4(s)?CO2(g);qp??58.6kJ?mol?1Fe3O4(s)?CO(g)?3FeO(s)?CO2(g);qp??38.1kJ?mol?1FeO(s)?CO(g)?Fe(s)?CO2(g)

不用查表，计算下列反应的qp。

〔提示：根据盖斯定律利用已知方程式，设计一循环，使消去Fe2O3和Fe3O4，而得到所需的反应方程式。若以（1），（2），（3），（4）依次表示所给出的反应方程式，则可得到6qp,4?3qp,1?qp,2?2qp,3〕

解：若以（1）、（2）、（3）、（4）依次表示上面所给出的反应方程式，则

(1)?3?(2)?(3)?2得下列方程式：

6FeO(s)?6CO(g)?6Fe(s)?6CO2(g)

上式除以6，即得反应方程式（4），故对应的反应热效应关系为：

1qp,4??3qp,1?qp,2?2qp,3???6

1mol?1??16.7kJ?mol?1 = ?3?(?27.6)?(?58.6)?2?(38.1)?kJ?6

3

7、已知乙醇在101.325kPa大气压下正常沸点温度（351K）时的蒸发热为

39.2kJ?mol?1。试估算1mol液态C2H5OH在蒸发过程中的体积功w体和?U。 解：乙醇的蒸发过程是等温定压相变过程

)?l C6H5COO(H6C5HCO(O)?H,mg?H39.?2?1 kJmol故 qp,m=?Hm?39.2kJ?mol?1

nR w'?w T体??p?V??? = 〔-1×8.314×10-3×351〕kJ?mol?1 = -2.92kJ?mol?1 ?Um?qp,

m?w体?（39.2-2.92）kJ?mol?1= 36.3kJ?mol?1

8、在下列反应或过程中，qV和qp有区别吗？简单说明。

（1）NH 4HS(s)

（2）H 2(g)+Cl2(g)

25℃

NH3(g)+H2S(g)25℃

2HCl(g)CO2(g)-25℃ CO2(s)（3）

-78℃ （4） AgNO3(aq)+NaCl(aq)解： 根据qp?qV?p?V

AgCl(s)+NaNO3(aq)① 对于只有凝聚相（液态和固态）的系统，?V≈0，所以qp?qV ② 对于有气态物质参与的系统，?V是由于各气体的物质的量发生变化

引起的，则有

qp?qV???n(Bg)?RT????Bg(?RT) 所以： （1）???(Bg)?RT＞0，qp?qV （2）???(Bg)?RT=0，qp?qV （3）???(Bg)?RT＞0，qp?qV

（4）?V≈0，qp?qV

BBBBB9、根据第8题中所列的各化学方程式和条件，试计算发生下列变化时，各自?U和?H之间的能量差。 （1）2.00molNH4HS(s)分解 （2）生成1.00molHCl(g)

（3）5.00molCO2(s)（干冰）的升华

4

（4）沉淀出2.00molAgCl(s) 解：

25℃

（1）

NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)?Um??Hm????(Bg)RT

= -〔B2×8.314×10-3×298.15〕kJ?mol?1= -4.958kJ?mol?1 2.00molNH4HS(s)分解过程两者的能量差为

2.00 mol×（-4.958）kJ?mol?1= -9.92kJ

25℃

（2） H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)??(Bg)=0

?BUm??Hm=0

生成1.00molHCl(g)过程两者的能量差为0

（3）

CO-78℃ 2(s)CO2(g)?Um??Hm????(Bg)RT

= -〔B1×8.314×10-3×（273.15-78）〕J= -1.62kJ?mol?1 5.00molCO2(s)（干冰）的升华过程两者的能量差为

5.00 mol×（-1.62）kJ?mol?1= -8.10kJ

（4）AgNO 3(aq)+NaCl(aq)-25℃ AgCl(s)+NaNO3(aq)?V≈0，故?Um??Hm?0

沉淀出2.00molAgCl(s)过程两者的能量差为0

10、试查阅附表3的数据计算下列反应的??rHm（298.15K）

14NH(g)?3O(g)?2N(g)?6HO 3222(l) 2）C2H2(g)?H2(g)?C2H4(g)

3）NH3(g)?稀盐酸

4）Fe(s)+CuSO4(aq)解： （1） 4NH3(g)?3O2(g?)22N(g?)62H?H??1fm（298.15K）/kJ?mol -46.11 0 0 -285.83

?H???rm(298.15K)???BfHm,B(298.15K)

= 〔B6×（-285.83）-4×（-46.11）〕kJmol??1

= -1530.54kJ?mol?1

5

（）（（（O(l)

?)（2） C2H2(g)?H2(g???rHm(298.15K)???B?fHm,B(298.15K)

C)2H4( g??fHm（298.15K）/kJ?mol?1 226.73 0 52.26

= （52.26-226.73）kJ?mol?1 = -174.47kJ?mol?1

?(aq) （3） NH3(g)?H?(aq)?NH4B??fHm（298.15K）/kJ?mol?1 -46.11 0 -132.45

???rHm(298.15K)???B?fHm,B(298.15K)

= 〔（-132.45）-（-46.11）〕Jkmol? = -86.32kJ?mol?1

B?1

（4） Fe(s)?Cu2?(aq)?Fe2?(aq)?Cu(s)

??fHm（298.15K）/kJ?mol?1 0 64.77 -89.1 0

???rHm(298.15K)???B?fHm,B(298.15K)

= （-89.1-64.77）kJ?mol?1 = -153.9kJ?mol?1

??11、计算下列反应的（1）?rHm（298.15K）；（2）?rUm（298.15K）和（3）298.15K

B进行1mol反应时的体积功w体

CH4(g)?4Cl2(g)?CCl4(l)?4HCl(g)

)?4C?)C4C(l?)l4H C(l)g解：（1） CH4(g2l(g??fHm（298.15K）/kJ?mol?1 -74.81 0 -135.44 -92.307 ?kmol? ?rHm（298.15K）=〔（-135.44）+4×（-92.307）-0×4-（-74.81）〕J?1

= -429.86kJ?mol?1

??（2）?rUm(298.15K)??rHm(298.15K)???(Bg)RT

= -429.86kJ?mol-（4-4-1）×8.314×10-3kJ?mol?1?K?1×

?1B298.15K

= -427.38kJ?mol?1

（3）反应在等温等压条件下进行：

n?RT w体???

= -（4-4-1）×8.314×10-3kJ?mol?1?K?1×298.15K = 2.479kJ?mol?1

12、近298.15K时的弹式量热计内使1.0000g正辛烷（C8H18,l）完全燃烧，测

得此反应热效应为-47.79kJ（对于1.0000g液体C8H18而言）。试根据此实验值，

6

?估算正辛烷（C8H18,l）完全燃烧的（1）qV,m；（2）?rHm（298.15K）。

解：

C8H18(l)?25O2(g)?8CO2(g)?9H2O(l)2（1）正辛烷的摩尔质量为114.23g?mol?1

qV,m=（ -47.79）kJ?g?1×114.23g?mol?1 = -5459kJ?mol?1 （2） qp,m?qV,m? qp,m?qV,m???(Bg)?RT

BB25 =-5459kJ?mol?1+（8- ）×8.314×10-3kJ?mol?1?K?1

2×298.15K

??(Bg)?RT

= -5470kJ?mol?1

? ?rHm（298.15K）=qp,m= -5470kJ?mol?1

?13、利用CaCO3、CaO和CO2的?fHm（298.15K）的数据，估算煅烧1000kg

石灰石（以纯CaCO3计）成为生石灰所需的热量。又在理论上要消耗多少燃料煤（以标准煤的热值估算）？ 解：

??fHm（298.15K）/kJ?mol?1 -1206.92 -635.09 -393.509

CaCO3(s)?CaO(s)?CO2(g)???rHm(298.15K)???B?fHm,B(298.15K)

= 〔（-635.09）+4×（-393.509）-（-1206.92）〕Jkmol? = 178.33 kJ?mol?1

1000kg石灰石完全分解为生石灰所需热量为

q= 178.33 kJ?mol?1×1000×103g/100 g?mol?1=1.78 ×106 kJ

标准煤的热值为29.3MJ?kg?1，需耗燃料煤的质量： m= 1.78 ×106 kJ/（29.3×103kJ?kg?1）= 60.8 kg

B?1

14、设反应物和生成物均处于标准状态，试通过计算说明298.15K时究竟是乙

炔（C2H2）还是乙烯（C2H4）完全燃烧会放出更多的热量：（1）均以kJ?mol?1表示；（2）均以kJ?g?1表示。 解： （1）

5C2H2(g)?O2(g)?2CO2(g)?H2O(l)2??fHm（298.15K）/kJ?mol?1 226.73 0 -393.509 -285.83

???rHm(298.15K)???B?fHm,B(298.15K)

kmol?= 〔（-393.509）×2+（-285.83）-（226.73）〕JB?1

7

= -1299.58kJ?mol?1

C2H4(g)?2O2(g)?2CO2(g)?2H2O(l)???rHm(298.15K)???B?fHm,B(298.15K)

??fHm（298.15K）/kJ?mol?1 52.26 0 -393.509 -285.83

= 〔（-393.509）×2+（-285.83）×2-（52.26）〕Jkmol? = -1410.94kJ?mol?1

（2）若均以kJ?g?1表示，对于C2H2而言，则有

?H?（298.15K）= -1299.58kJ?mol?1/28g?mol?1 = -49.41 kJ?g?1 对于C2H4

?H?（298.15K）= -1410.94kJ?mol?1/26g?mol?1

B?1

= -50.30 kJ?g?1

通过计算可见，298.15K时乙烯完全燃烧放出更多的热量。

15、通过吸收气体中含有的少量乙醇可使K2Cr2O7酸性溶液变色（从橙红色变

为绿色），以检验汽车驾驶员是否酒后驾车（违反交通规则）。其化学反应可表示为

2?2Cr2O7(aq)?16H?(aq)?3C2H5OH(l)?4Cr3?(aq)?11H2O(l)?3CH3COOH(l)

?试利用标准摩尔生成焓数据求该反应的?rHm（298.15K）=? 2??O(aq)?16H(a?q)解： 2Cr2723C5HO?H ()l??fHm（298.15K）/kJ?mol?1 -1490.3 0 -277.69

4Cr3?(aq)?11H2O(l)?3CH3COOH(l)

-1999.1 -285.83 -484.5

???rHm(298.15K)???B?fHm,B(298.15K)

= 〔（-1999.1）×4+（-285.83）×11+（-484.5）×3

-（-1490.3）×2-（-277.69）×3〕kJ?mol?1

= -8780.4kJ?mol?1

B*16、试通过计算说明下列甲烷燃烧反应在298.15K进行1mol反应进度时，在

定压和定容条件燃烧热之差别，并说明差别之原因。

CH4(g)?2O2(g)?CO2(g)?2H2O(l)

解： qp,m?qV,m???(Bg)?RT

= （1-1-2）×8.314×10-3kJ?mol?1?K?1×298.15K

B 8

= -4.958kJ?mol?1

可见定压等温燃烧放热更多。因为此时系统体积减少（因反应后气体分子数减少了），环境对系统做功，这部份功以热的形式返回环境。

▲

17、在298.15K时，碳、氢和甲烷标准摩尔燃烧焓分别为-393.5，-285.8和

-890.4kJ?mol?1，试推算出该温度下甲烷的标准摩尔生成焓的值。

〔提示：找出甲烷的生成反应与碳（石墨）、氢（g）及甲烷（g）三个燃烧反应的关系，再利用盖斯定律的运算方法求算。注意，这种计算与反应的各个步骤在实际上能否发生无关，所需要的仅仅是各步骤在形式上是可能的〕 解： 根据题意有：

1C(石墨)+O(g)?CO(g);?H?(298.15K)??393.5kJ?mol?1（）22rm,1

1??1（2）H2(g)+O2(g)?H2O(l);?rHm(298.15K)??285.8kJ?mol,2 2??1 3）CH4(g)+2O2(g)?CO2(g)?2H2O(l);?rHm（(298.15K)??890.4kJ?mol,3? 4）C（(石墨)+2H2(g)?CH4(g);?rHm,4(298.15K)??

反应式（1）+2×（2）-（3）得反应式（4），故 ?

????rHm,4(298.15K)??rHm,1(298.15K)?2??rHm,2(298.15K)??rHm,3(298.15K)?1 = 〔（-393.5）+2×（-285.8）-（-890.4）〕Jkmol? = -74.7kJ?mol?1

??fHm = ,CH4(g)(298.15K)

▲

18、环己烯的氢化焓是-120kJ?mol?1，苯氢化焓是-208kJ?mol?1，计算苯的离

域焓。

〔提示：环己烯及苯的性质与氢化反应可参考大学有机化学教材，也可根据分子式进行推演——苯有三个定域双键为基础计算苯的氢化焓，这个数值与观察值（-208kJ?mol?1）之间的差别就是离域焓。共轭双键的离域作用带来了苯的化学稳定性〕

解： 氢化焓可表示为下列反应的焓变：

9

若把环己烯的氢化焓作为每个双键的氢化焓，则假设的分子“环己三烯”的氢化焓为3×（-120kJ?mol?1）。而苯的氢化焓为-208kJ?mol?1，说明苯比环己三烯稳定。这种作用来源于苯的离域作用或离域焓。故苯的离域焓为：

+H2环己三烯

+H2环己烯

+H2苯

?H= 3×（-120kJ?mol?1）-（-208kJ?mol?1） = -152kJ?mol?1

第二章 化学反应的基本原理和大气污染

1、是非题（对的在括号内填“+”号，错的填“-”号）

（1）?rS 为正值的反应均是自发反应。 （） （2）某一给定反应达到平衡后，若平衡条件不变，分离除去某生成物，待达到新的平衡，则各反应物和生成物的分压或浓度分别保持原有定值。 （）

?(298.15K)?131.3kJ?mol?1。（3）对反应系统C(s)?H2O(g)?CO(g)?H2(g),?rHm-

-

由于化学方程式两边物质的化学计量数（绝对值）的总和相等，所以增加总压力对平衡无影响。 （） （4）上述（3）中反应达到平衡后，若升高温度，则正反应速率v（正）增加，

-

-（5）反应的级数取决于反应方程式中反应物的化学计量数（绝对值）。 （-）

（6）催化剂能改变反应历程，降低反应的活化能，但不能改变反应的?G。 （+）

逆反应速率v（逆）减小，结果平衡向右移动。 （）

?rm▲

（7）在常温常压下，空气中的N2 和O2 能长期存在而不化合生成NO。且热力

?(298.15K)?0，则N2 和O2混合气必学计算表明N2(g)?O2(g)?2NO(g)的?rGm 10

定也是动力学稳定系统。

（

▲

+）

（8）已知CCl4不会与H2O反应，但CCl4(l)?2H2O(l)?CO2(g)?4HCl(aq)的

??rGm(298.15K)??379.93kJ?mol?1，则必定是热力学不稳定而动力学稳定的系

统。（

+）

2、选择题（将所有正确答案的标号填入空格内）

（1）真实气体行为接近理想气体性质的外部条件是 （

b）

（a）低温高压 （b）高温低压 （c）低温低压 （d）高温高压 （2）某温度时，反应H2(g)?Br2(g)?2HBr(g)的标准平衡常数K??4?10?2，则反应HBr(g)?11H2(g)?Br2(g)的标准平衡常数K?等于 （22b）

（a）

11?2 （b） （c） 4?10?2?24?104?10（3）升高温度可以增加反应速率，最主要是因为 （（a）增加了分子总数

（b）增加了活化分子的百分数 （c）降低了反应的活化能 （d）促使平衡向吸热方向移动

(4)已知汽车尾气无害化反应NO(g)?CO(g)?b）

1N2(g)?CO2(g)的2??rHm(298.15K)?0，要有利于取得有毒气体NO和CO的最大转化率，可采取的

措施是 ( ) （a）低温低压 （b）高温高压 （c）低温高压 （d）高温低压

*

c

（5）温度升高而一定增大的量是 (

bc )

?（a） ?rGm （b）吸热反应的平衡常数K?

11

（c）液体的饱和蒸气压 （d）反应的速率常数k

（6）一个化学反应达到平衡时，下列说法中正确的是 ( ) （a）各物质的浓度或分压不随时间而变化

?（b）?rGm=0

a

（c）正、逆反应的速率常数相等

（d）如果寻找到该反应的高效催化剂，可提高其平衡转化率

3、填空题

?(298K)??92.2kJ?mol?1 （1）对于反应： N2(g)?3H2(g)?2NH3(g);?rHm若升高温度(约升高100 K)，则下列各项将如何变化(填写：不变，基本不变，增大或减小。)

?? ?rHm： 基本不变 ?rSm： 基本不变 ? ?rGm： 增大 K?： 减小

： 增大 （逆）： 增大 v（正）v?(298K)?172.5kJ?mol?1。若（2）对于下列反应：C(s)?CO2(g)?2CO(g);?rHm增加总压力或升高温度或加入催化剂，则反应速率常数k (正)、k (逆)和反应速率v (正)、v (逆)以及标准平衡常数K?、平衡移动的方向等将如何?分别填人下表中。 增加总压力 升高温度 加催化剂 k（正） k（逆） v（正） v（逆） K? 平衡移动方向 向左 向右 不变 不变 增大 增大 不变 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 增大 不变 增大 不变 （3）造成平流层中臭氧层破坏的主要物质有 CFC、哈龙、N2O、NO、CCl4、CH4等；主要的温室气体有 CO2、CH4、N2O、CFC、O3等 ；形成酸雨的大气污染物主要是 SO2、NOx等 。

?4、不用查表，将下列物质按其标准Sm (298K)值由大到小的顺序排列，并简单

12

说明理由。

(a)K(s) （b)Na(s) (c)Br2(1) (d) Br2 (g) (e)KCl(s)

?解：Sm（298K）值由大到小的顺序为

(d)Br2(g)＞(c)Br2(l)＞(e)KCl(s)＞(a)K(s)＞(b)Na(s)

说明 （1）同一物质Br2气态时的熵大于液态时的；

（2）一般（相对分子质量相近时）液体的熵大于固体物质的熵； （3）一般说来，当温度和聚集状态相同时，分子或晶体结构较复杂（内部微观粒子较多）的物质的熵大于分子或晶体结构较简单（内部微观粒子较少）的物质的熵。K(s)和Na(s)的原子结构属同一族，K的结构较Na的复杂。

5、定性判断下列反应或过程中熵变的数值是正值还是负值。

（1）溶解少量食盐于水中；

（2）活性炭表面吸附氧气； （3）碳与氧气反应生成一氧化碳。

解：（1）熵变为正值；（2）熵变为负值；（3）熵变为正值。

?*6、利用些列两个反应及其?rGm（298K）值，计算Fe3O4（s）在298K时的标

准生成吉布斯函数。

3?2Fe(s)?O2(g)?Fe2O3(s);?rGm(298K)??742.2kJ?mol?1

2?4Fe2O3(s)?Fe(s)?3Fe3O4(s);?rGm(298K)??77.7kJ?mol?1

解： 2Fe(s)?3O(g?)22 ) F(s （1） 2e3O4Fe2O3(s)?Fe(s)?3Fe3O4(s) （2）

(1)?4?(2)，可得 33Fe(s)?2O2(g)?Fe3O4(s) （3）

??故 ?fGm,Fe3O4(298K)??rGm,3(298K)

1?? =???rGm,1(298K)?4??rGm,2(298K)?

3

13

1 =??(?742.2)?4?(?77.7)?kJ?mol?1= -1015.5kJ?mol?1

3

7、通过热力学计算说明下列水结冰过程：

H2O(l)?H2O(s)

在298K标准状态时能否自发进行。已知冰在298K时的标准摩尔生成吉布斯函数为-236.7kJ?mol?1。

解： H2O(l)?H2O(s)

??fGm(298K)/kJ?mol?1 -237.129 -236.7

???rGm(298K)??vB?fGm,B(298K)

B =﹛（-236.7）-（-237.129）﹜kJ?mol?1=0.4kJ?mol?1＞0 故在298K的标准状态时，水结冰的过程不能自发进行。

?(298K)和8、试用教材附录3中的标准热力学数据，计算下列反应的?rSm??rGm(298K)

(1) 3Fe(s)?4H2O(l)?Fe3O4?4H2(g) (2) Zn(s)?2H?(aq)?Zn2?(aq)?H2(g) (3) CaO(s)?H2O(l)?Ca2?(aq)?2OH?(aq)

1(4) AgBr(s)?Ag(s)?Br2(l)

2?4HO(?l)解：（1） 3Fe(s)23Fe(?)s4O4) (g2H?Sm(298K)/J?mol?1?K?1 27.28 69.91 146.4 130.684 ??fGm(298K)/kJ?mol?1 0 -237.129 -1015.4 0

???rSm(298K)??vBSm,B(298K)

B =﹛130.864×4+146.4-69.91×4-27.28×3﹜J?mol?1?K?1

= 307.7J?mol?1?K?1

14

???rGm(298K)??vB?fGm,B(298K)

B=﹛（-1015.4）-（-237.129）×4﹜kJ?mol?1 = -66.9kJ?mol?1

?（2） Zn(s)?2H(a?q)2?Zn(?a)q2 ()gH?Sm(298K)/J?mol?1?K?1 41.63 0 -112.1 130.684 ??fGm(298K)/kJ?mol?1 0 0 -147.06 0

???rSm(298K)??vBSm,B(298K)

B =﹛130.864+（-112.1）-41.63﹜J?mol?1?K?1

= -23.0J?mol?1?K?1

???rGm(298K)??vB?fGm,B(298K)

B= -147.6kJ?mol?1

()s?（3） CaO(?)l2HO2?Ca(?a)q2?OH( )aq?Sm(298K)/J?mol?1?K?1 39.75 69.91 -53.1 -10.75 ??fGm(298K)/kJ?mol?1 -604.03 -237.129 -553.58 -157.244

???rSm(298K)??vBSm,B(298K)

B =﹛(-10.75)×2+(-53.1)-69.91-39.75﹜J?mol?1?K?1

= -184.3J?mol?1?K?1

???rGm(298K)??vB?fGm,B(298K)

B=﹛（-157.244）×2+(-553.58)-（-237.129）-(-604.03)﹜

kJ?mol?1

= -26.91kJ?mol?1

（4） AgB(r)?s1A(g?)s22B( r)l 15

S?m(298K)/J?mol?1?K?1 170.1 42.55 152.231 ??fGm(298K)/kJ?mol?1 -96.90 0 0

?S?)??v?rm(298KBSm,B(298K)

B =﹛152.231×12+42.55-170.1﹜J?mol?1?K?1

= -54.1J?mol?1?K?1

?G?)??vG?rm(298KB?fm,B(298K)

B= 96.90kJ?mol?1

9、用锡石(SnO2)制取金属锡，有建议可用下列几种方法：

（1）单独加热矿石，使之分解。

（2）用碳（以石墨计）还原矿石（加热产生CO2）。 （3）用H2（g）还原矿石（加热产生水蒸汽）。

今希望加热温度尽可能低一些。试通过计算，说明采用何种方法为宜。解：（1）单独加热矿石SnO2使之分解的温度条件估算

SnO2(s)?Sn(s)?O2(g)

??1fHm(298K)/kJ?mol? -580.7 0 0

S?m(298K)/J?mol?1?K?1 52.3 51.55 205.138

??K)??v?rHm(298B?fHm,B(298K)

B = 580.7kJ?mol?1

??(298K)??v?rSmBSm,B(298K)

B=﹛205.138+51.55-52.3﹜J?mol?1?K?1 = 204.4J?mol?1?K?1

依据 ?rG?m(T)???rHm(29K8?)T??rSm(29K8? )T＞580.7kJ?mol?1/204.4J?mol?1?K?1=2841K

16

（2）用碳还原矿石的温度条件估算

SnO2(s)?C(s)?Sn(s)?CO2(g)

??fHm(298K)/kJ?mol?1 -580.7 0 0 -393.509

S?1m(298K)/J?mol??K?1 52.3 5.74 51.55 213.74

???rHm(298K)??vB?fHm,B(298K)

B = ﹛（-393.509）-（-580.7）﹜kJ?mol?1 = 187.2kJ?mol?1

??v?rSm(298K)??BSm,B(298K)

B=﹛213.74+51.55-5.74-52.3﹜J?mol?1?K?1 = 207.3J?mol?1?K?1

T＞187.2kJ?mol?1/207.3J?mol?1?K?1=903.0K

（3）用H2还原矿石的温度条件估算

SnO2(s)?2H2(g)?Sn(s)?2H2O(g)

??fHm(298K)/kJ?mol?1 -580.7 0 0 -241.818

S?m(298K)/J?mol?1?K?1 52.3 130.684 51.55 188.825

????rHm(298K)??vBfHm,B(298K)

B = ﹛（-241.818）-（-580.7）﹜kJ?mol?1 = 97.1kJ?mol?1

??(298K)??v?rSmBSm,B(298K)

B=﹛188.825+51.55-130.684-52.3﹜J?mol?1?K?1 = 115.5J?mol?1?K?1

T＞97.1kJ?mol?1/115.5J?mol?1?K?1=841K

17

依据计算，用用H2还原可使矿石分解温度最低。

10、糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可用下式表示：

C12H22O11(s)?12O2(g)?12CO2(g)?11H2O(l)

若在人体内实际上只有30％上述总反加的标准吉布斯函数变可转变成为功(非体积功)，则一食匙(3.8g)糖在体温37℃时进行新陈代谢，可以做多少功？ 解

C12H22O(11)s?12O(?)2g12CO2?(g)：

1H12O(l)

??fHm(298K)/kJ?mol?1 -2225.5 0 -393.509 -285.83

?Sm(298K)/J?mol?1?K?1 360.2 205.138 213.74 69.91

???rHm(298K)??vB?fHm,B(298K)

B = ﹛（-285.83）×11+（-393.509）×12-（-2225.5）﹜kJ?mol?1 = -5640.7kJ?mol?1

???rSm(298K)??vBSm,B(298K)

B=﹛69.91×11+213.74×12-205.138×12-360.2﹜J?mol?1?K?1 = 512.03J?mol?1?K?1

????rGm(T)??rHm(298K)?T?rSm(298K)

??rGm(310K)= -5640.7kJ?mol?1-（273+37）K×512.03J?mol?1?K?1

= -5799.4kJ?mol?1 转化为功（非体积功）w'

w'?m(C12H22O11)???rGm(310K)?30%

M(C12H22O11) =

3.8g?1?(?5799.4kJ?mol)?30%= -19.3kJ ?1342g?mol 18

11、计算利用水煤气制取合成天然气的下列反应在523K时(近似)的K?值。

CO(g)?3H2(g)?CH4(g)?H2O(g)

解：可利用公式

????rGm(T)??rHm(298K)?T?rSm(298K)

?(523K)。 代入热力学化学数据，先求出反应的?rGm(g)?3H(g?) CO2Cg)4H(?2H O(g)??fHm(298K)/kJ?mol?1 -110.525 0 -74.81 -241.818

?Sm(298K)/J?mol?1?K?1 197.674 130.684 186.264 188.825

???rHm(298K)??vB?fHm,B(298K)

B = ﹛（-241.818）+（-74.81）-（-110.525）﹜kJ?mol?1 = -206.10kJ?mol?1

???rSm(298K)??vBSm,B(298K)

B=﹛188.825+186.264-130.684×3-197.674﹜J?mol?1?K?1 = -214.637J?mol?1?K?1

???(T)??rHm(298K)?T?rSm(298K) 依据 ?rGm????rGm(523)??rHm(298K)?523K??rSm(298K)

≈﹛-206.10-523×（-214.637）×10-3﹜kJ?mol?1

= -93.84kJ?mol?1

???rGm?(?93.84)?1000J?mol?1lnK???21.6 ?1?1RT8.314J?K?mol?523K?109 K??2.36×

12、某温度时8.0molSO2和4.0molO2在密闭容器中进行反应生成SO3气体，测

19

得起始时和平衡时(温度不变)系统的总压力分别为300 kPa和220 kPa。试利用上述实验数据求该温度时反应：2SO2(g)?O2(g)?2SO3(g)的标准平衡常数和SO2的转化率。

解：设平衡时SO3的物质的量为xmol

2SO2(g)?O2(g)?2SO3(g)

起始时物质的量/mol 8.0 4.0 0 平衡时物质的量/mol 8.0-x 4.0-x2 x 在恒温恒容条件下，系统总压与系统的总物质的量成正比，故

300 kPa：220 kPa=（8.0+4.0）：（8.0-x+4.0-x2+x）

得 x= 6.4 SO2的转化率为：

SO2%?x8?6.48?80% 平衡时各物质的摩尔分数为

xeq(SO6.41.62)=（8.0-6.4）mol/（8.0-6.4+4.0-

2+6.4）mol=8.8 xeq(O)=（4.0-6.46.40.822）mol/（8.0-6.4+4.0-2+6.4）mol=8.8

xeq(SO6.46.43)= 6.4mol/（8.0-6.4+4.0-2+6.4）mol=8.8 根据分压定律，各气体平衡时的分压分别为 peq(SO2)=

1.68.8×220 kPa= 40 kPa peq(O0.82)= 8.8×220 kPa= 20 kPa

peq(SO6.43)= 8.8×220 kPa= 160 kPa

K???peq(SO?3)/p?2?peq(SO2)/p??2?peq(O2)/p??

=(160/100)2 (40/100)2?(20/100)=80

20

（2）从（1）可知，25℃时700g水蒸发即可使室内空气为水蒸气所饱和，所以放入800g水，室内最终水蒸气压力仍为3.2kPa。 （3）400g水放入蒸发器中，室内水蒸气压力为

400g 3.2kPa??1.8kPa700g

8、（1）写出下列各物质的共扼酸：

（a）CO32? （b）HS? （c）H2O （d）HPO42? （e）NH3 （f）S2? （2）写出下列各种物质的共扼碱

（a）H3PO4 （b）HAc （c）HS? （d）HNO2 （e）HClO （f）H2CO3 解： （1） 质子碱 共轭酸 （2） 质子碱 共轭酸

H3PO4

?H2PO4 2?CO3

HS? H2S

H2O H3O?

2?HPO4 ?H2PO4

NH3 NH4?

S2?

HCO3?

HS?

HAc

Ac?

HS? S2?

HNO2 NO2?

HClO

ClO?

H2CO3 HCO3?

9、在某温度下0.10mol?dm?3氢氰酸（HCN）溶液的解离度为0.007％，试求

在该温度时HCN的解离常数。

解：因为??0.007%很小，可采用近似计算 所以 Ka?c?2?0.10?(0.007%)2?4.9?10?10 即该温度时，HCN的解离常数是4.9?10?10。

10、计算0.050mol?dm?3次氯酸（HClO）溶液中的H?浓度和次氯酸的解离度。

解： HClO的Ka?2.95?10?8

ceq(H?)?Ka?c?2.95?10?8?0.050mol?dm?3?3.8?10?5mol?dm?3

ceq(H?)3.8?10?5mol?dm?3????0.076à0.050mol?dm?3c0为物质的起始浓度。

11、已知氨水溶液的浓度为0.20mol?dm?3。

（1）求该溶液中的OH?的浓度、pH和氨的解离度。

31

（2）在上述溶液中加入NH4Cl晶体，使其溶解后NH4Cl的浓度为0.20mol?dm?3。求所得溶液的OH?的浓度、pH和氨的解离度。

（3）比较上述（1）、（2）两小题的计算结果，说明了什么？ 解：NH3的Kb?1.77?10?5

（1）ceq(OH?)?Kb?c?1.77?10?5?0.20mol?dm?3?1.9?10?3mol?dm?3

pH?14?pOH?14?(?lg1.9?10?3)?11.3

ceq(OH?)1.9?10?3mol?dm?3????0.95%?3c00.20mol?dmNH3(aq)?H2O(l)??NH4(aq)?OH?(aq)

（2）溶液中存在下列溶解平衡：

eq??ceq(NH4)?ceq(OH?)Kb?ceq(NH3)ceq(NH3)0.20?5c(OH)?Kbeq?(1.77?10?)mol?dm?3?1.77?10?5mol?dm?3?c(NH4)0.20

pH?14?pOH?14?lg1.77?10?5?9.3

ceq(OH?)下降。

ceq(OH?)1.77?10?5mol?dm?3????0.009à0.20mol?dm?3（3）通过计算说明，同离子效应可大大降低弱酸在溶液中的离解度，因而

12、试计算25℃时0.10mol?dm?3H3PO4溶液中H?的浓度和溶液的PH（提示：

在0.10mol?dm?3酸溶液中，当Ka＞104时，不能应用稀释定律近似计算)。 解：H3PO4是中强酸，Ka1?7.52?10?3?10?4，故不能应用稀释定律近似计算其中平衡时的H?浓度。又H3PO4为三元酸，在水溶液中逐级解离，但

Ka1?6.25?10?8较小，故ceq(H?)可按一级解离平衡作近似计算。

设0.10mol?dm?3H3PO4溶液中H?的平衡浓度为xmol?dm?3，则

H3PO4(aq)??H?(aq)?H2PO4(aq)

平衡时浓度/mol?dm?3 0.1?0x x x

求解得：

x?2.4?10?2

?ceq(H?)?ceq(H2PO4)x2?3Ka1???7.52?10ceq(H3PO4)0.10?x即 ceq(H?)?2.4?10?2mol?dm?3

32

pH??lg2.4?10?2?1.6

13、利用书末附录6和附录7的数据（不进行具体计算）将下列化合物的

0.10mol?dm?3溶液按pH增大的顺序排列之。

（1）HAc *（2）NaAc （3）H2SO4 （4）NH3 *（5）NH4Cl （6）NH4Ac 解：pH的由小到大的顺序为

（3）H2SO4，（1）HAc，（5）NH4Cl，（6）NH4Ac，（2）NaAc，（4）NH3

14、取50.0cm30.100mol?dm?3某一元弱酸溶液，与20.0cm30.100mol?dm?3KOH溶液混合，将混合溶液稀释至100cm3，测得此溶液的pH为5.25。求此一元弱酸的解离常数。

解： 混合溶液总体积为100cm3，则某一元弱酸HA的浓度为：

0.100mol?dm?3?50.0cm3/100cm3?0.050mol?dm?3

KOH的浓度为：

0.100mol?dm?3?20.0cm3/100cm3?0.020mol?dm?3

一元弱酸HA与KOH中和后，HA过量，组成HA?A?缓冲溶液，其中，

ceq(HA)?(0.050?0.020)mol?dm?3?0.030mol?dm?3

ceq(A?)?0.020mol?dm?3

已知pH?5.25??lg?ceq(H?)/c??

ceq(H?)?5.62?10?6mol?dm?3

ceq(H?)?ceq(A?)Ka(HA)??5.62?10?6?0.020/0.030?3.7?10?6eqc(HA)氨的水溶液，逐步加入

15、在烧杯中盛放20.00cm30.100mol?dm?30.100mol?dm?3HCl溶液。试计算：

（1）当加入10.00cm3HCl后，混合液的pH； （2）当加入20.00cm3HCl后，混合液的pH； （3）当加入30.00cm3HCl后，混合液的pH；

解：（1）20.00cm30.100mol?dm?3NH3与10.00cm30.100mol?dm?3HCl混合中和后，

?NH3过量，反应又生成了NH4Cl，所以组成NH4?NH3缓冲溶液。

?ceq(NH4)0.100?10.00/30.00c(H)?Kaeq?(5.65?10?10?)mol?dm?3?5.65?10?10mol?dm?3c(NH3)0.100?10.00/30.00eq?pH??lgceq(H?)??lg5.65?10?10?9.25

（2）20.00cm30.100mol?dm?3NH3与20.00cm30.100mol?dm?3HCl混合，等量中和，

33

生成NH4?，其浓度为：

?c(NH4)?0.100mol?dm?3?20.00cm3/(20.00?20.00)cm3?0.0500mol?dm?3

ceq(H?)?Ka?c?5.65?10?10?0.500mol?dm?3?5.32?10?6mol?dm?3

pH??lgceq(H?)??lg5.32?10?6?5.27

（3）20.00cm30.100mol?dm?3NH3与30.00cm30.100mol?dm?3HCl混合中和后，

HCl过量，HCl的浓度为：

(30.00?20.00)cm3c(HCl)?0.100mol?dm??0.0200mol?dm?33(30.00?20.00)cm?3pH??lgceq(H?)??lg0.0200?1.70

16、现有1.0dm3由HF和F?组成的缓冲溶液。试计算：

（1）当该缓冲溶液中含有0.10molHF和0.30 molNaF时，其pH等于多少？ *（2）往（1）缓冲溶液中加入0.40g NaOH(s)，并使其完全溶解（没溶解后溶液的总体积仍为1.0dm3）。问该溶液的pH等于多少？

（3）当缓冲溶液的pH=3.15时，ceq(HF)和ceq(F?)的比值为多少？ 解： （1）缓冲溶液的pH计算：

ceq(H?)?Ka?ceq(HF)/ceq(F?)?(3.53?10?4?0.10/0.30)mol?dm?3?1.2?10?4mol?dm?3(??)? pH??lgceqH?4lg?1.102?3.92

（2）加入0.40g固体NaOH，相当于NaOH的物质的量：

n(NaOH)?0.40g/40g?mol?1?0.010mol

NaOH与HF反应，HF过量，并生成NaF，两者的浓度为：

ceq(HF)?(0.10?0.010)mol?dm?3?0.09mol?dm?3 ceq(F?)?(0.30?0.010)mol?dm?3?0.31mol?dm?3

ceq(H?)?Ka?ceq(HF)/ceq(F?)?(3.53?10?4?0.09/0.31)mol?dm?3?1?10?4mol?dm?3pH??lgceq(H?)??lg1?10?4?4.0

（3）当溶液pH＝3.5时：

pH?pKa?lg?ceq(HF)/ceq(F?)?

3.15?3.45?lgceq(HF)/ceq(F?)lgceq(HF)/ceq(F?)?0.30ceq(HF)/ceq(F?)?2.017、现有125 cm31.0mol?dm?3NaAc溶液，欲配制250cm3pH为5.0的缓冲溶液，

需加入6.0mol?dm?3HAc溶液的体积多少立方厘米？

解： HAc?Ac?缓冲溶液中，已知pH＝5.0，pKa?4.75，设需加HAc溶液的体

34

积为x。

5.0?4.75?lg6.0x/2501.0?125/250pH?pKa?lg?ceq(HAc)/ceq(Ac?)?

V(HAc)?x?12cm3

18、判断下列反应进行的方向，并作简单说明（设备反应物质的浓度均为

1mol?dm?3）

(1)?Cu(NH3)4??Zn??Zn(NH3)4??Cu2?2?2?2?

2?2?(2)PbCO3(s)?S2??PbS(s)?CO2?2?3解： （1）?Cu(NH3)4??Zn2???Zn(NH3)4??Cu2?逆向进行。因属同类型的配离子，Ki(?Cu(NH3)4?)?4.78?10?14；Ki(?Zn(NH3)4?)?3.48?10?10，

Ki(?Cu(NH3)4?)?Ki(?Zn(NH3)4?)，即?Zn(NH3)4?更不稳定，因此反应逆向

2?2?2?2?进行。

2?（2）PbCO3(s)?S2??PbS(s)?CO3，正向进行。因属同类型的难溶电解质，

Ks(PbS)?9.04?10?29；Ks(PbCO3)?1.82?10?8，Ks(PbS)?Ks(PbCO3)，即PbS更难溶，因此反应正向进行。

19、根据PbI2的溶度积，计算（在25℃时）：

（1）PbI2在水中的溶解度（mol?dm?3）； （2）PbI2饱和溶液中Pb2?和I?离子的浓度；

（3）PbI2在0.010mol?dm?3KI的饱和溶液中Pb2?离子的浓度； （4）PbI2在0.010mol?dm?3Pb(NO3)2溶液中的溶解度（mol?dm?3）。 解：（1）设PbI2在水中的溶解度为s（以mol?dm?3为单位），则根据

PbI2(s)?Pb2?(aq)?2I?(aq)

s 可得 ceq(Pb2?)?s ceq(I?)?2Ks(PbI2)??ceq(Pb2?)??ceq(I?)??s?4s2?4s3

2s?3Ks/4?38.49?10?9/4mol?dm?3?1.29?10?3mol?dm?3

（2）ceq(Pb2?)?s?1.29?10?3mol?dm?3 ceq(I?)?2s?2.58?10?3mol?dm?3

（3）在0.010mol?dm?3KI溶液中，c(I?)?0.010mol?dm?3

Ks(PbI2)??ceq(Pb2?)??0.0102?8.49?10?9

ceq(Pb2?)?8.5?10?5mol?dm?3

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