無機及分析化學習題及答案

1.NO是汽車尾氣的主要污染源，有人設想以加熱分解的方法來消除之2NON2＋O2試從熱力學角度判斷該方法能否實現(xiàn)？解：kJ·mol-1J·mol-1·K-1該反應要實現(xiàn)必須＜0所以高溫不利2.設汽車內(nèi)燃機內(nèi)溫度因燃料燃燒反應達到1573K，試計算此溫度時下列反應1/2N2（g）＋1/2O2（g）NO（g）的和解：蔗糖(C12H22O11)在人體內(nèi)的代謝反應為：C12H22O11(s)+12O2(g)12CO2(g)+11H2O(l)假設其反應熱有30%可轉(zhuǎn)化為有用功，試計算體重為70kg的人登上3000m高的山(按有效功計算)，若其能量完全由蔗糖轉(zhuǎn)換，需消耗多少蔗糖？解：A=70kg3000m=2.1105kgm=2.11059.8J=2.1103kJrH=2.1103kJ/30%=7.0103kJrHm=11(285.830kJmol1)+12(393.509kJmol1)(2222kJmol1)=5644kJmol1=rH/rHm=7.0103kJ/5644kJmol1=1.24molm(C12H22O11)=1.24342.3=425g4.利用附錄=3\*ROMANIII的數(shù)據(jù)，計算298.15K時下列反應的（1）Ca（OH）2（s）+CO2（g）CaCO3（s）+H2O（l）（2）CuO（s）+CO（g）Cu（s）+CO2（g）（3）2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）（4）CH3COOH（l）+2O2（g）2CO2（g）+2H2O（l）解：（1）=(–1206.92)+(–285.83)–(–986.09)–(–393.51)=–113.15kJmol1（2）=0+(–393.51)-(–157.3)–(–110.53)=-125.68kJmol1（3）=2[(–395.72)–(–296.83)]=–197.78kJmol1（4）=2(–393.51)+2(–285.83)–(–484.5)=–874.18kJmol15.已知下列化學反應的反應熱：（1）C2H2(g)+5/2O2(g)2CO2(g)+H2O(g)；rHm=-1246.2kJmol1（2）C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g)；rHm=+90.9kJmol1（3）2H2O(g)2H2(g)+O2(g)；rHm=+483.6kJmol1求乙炔(C2H2,g)的生成熱fHm。解：反應2(2)(1)2.5(3)為：2C(s)+H2(g)C2H2(g)fHm=2rHm(2)rHm(1)2.5rHm(3)=[290.9(-1246.2)2.5483.6]kJmol1=219.0kJmol1高爐煉鐵中的主要反應有：C（s）+O2（g）CO2（g）1/2CO2（g）+1/2C（s）CO（g）CO（g）+1/3Fe2O3（s）2/3Fe（s）＋CO2（g）（1）分別計算298.15K時各反應的和各反應值之和；（2）將上列三個反應式合并成一個總反應方程式，應用各物質(zhì)298.15K時的數(shù)據(jù)計算總反應的反應熱，與⑴計算結果比較，并作出結論。解：（1）kJmol1kJmol1kJmol1=kJmol1（2）kJmol1無論是一步反應或多步反應化學反應熱效應總和總是相等的。利用附錄=3\*ROMANIII，判斷下列反應298.15K能否自發(fā)向右進行。（1）2Cu+（aq）Cu2+（aq）+Cu（s）（2）AgCl（s）+Br（aq）AgBr（s）+Cl（aq）（3）4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g）（4）4NO（g）+6H2O（g）4NH3（g）+5O2（g）解：（1）=65.49+049.982=34.47kJmol1＜0能自發(fā)反應（2）=(96.9)+(131.22)(109.79)(103.96)=14.38kJmol1＜0能自發(fā)反應（3）=4(86.55)+6(228.58)4(16.45)0=959.48kJmol1＜0（4）=4(16.45)+04(86.55)6(228.58)=959.48kJmol1＞0由軟錳礦二氧化錳制備金屬錳可采取下列兩種方法：（1）MnO2（s）+2H2（g）Mn（s）+2H2O（g）；（2）MnO2（s）+2C（s）Mn（s）+2CO（g）；上述兩個反應在25℃，100kPa下是否能自發(fā)進行？如果考慮工作溫度愈低愈好的話，則制備錳采用哪一種方法比較好？解：（1）kJmol1＞0（2）kJmol1＞0所以兩個反應在25℃，100kPa下都不能自發(fā)進行。一式的=36.39kJmol1=95.24kJmol1T1=382K一式的=298.98kJmol1=362.28kJmol1T2=825K僅考慮溫度時，選（1）有利9.定性判斷下列反應的是大于零還是小于零：（1）Zn（s）+2HCl（aq）ZnCl2（aq）+H2（g）（2）CaCO3（s）CaO（s）+CO2（g）（3）NH3（g）+HCl（g）NH4Cl（s）（4）CuO（s）+H2（g）Cu（s）+H2O（l）解：（1）＞0（2）＞0（3）＜0（4）＜0糖在人體中的新陳代謝過程如下：C12H22O11(s)+12O2(g)12CO2(g)+11H2O(l)若反應的吉布斯函數(shù)變rGm只有30%能轉(zhuǎn)化為有用功，則一匙糖(3.8g)在體溫37℃時進行新陳代謝，可得多少有用功？(已知C12H22O11的fHm=2222kJmol1Sm=360.2Jmol1K1)解：C12H22O11(s)+12O2(g)12CO2(g)+11H2O(l)fHm/kJmol122220393.509285.830Sm/Jmol1K1360.2205.138213.7469.91rHm=[11(285.830)+12(393.509)(2222)]kJmol1=5645kJmol1rSm=[1169.91+12213.7412205.138360.2]Jmol1K1=512.03Jmol1K1rGm=rHmTrSm=5645kJmol1310.15K512.03103kJmol1K1=5803kJmol1=nB/B=3.8g/342gmol1=1.11102molW有用功=30%rG=30%rGm=30%(5803kJmol1)1.11102mol=19kJ負號表示系統(tǒng)對環(huán)境做功。11.已知反應2H2（g）+2NO（g）2H2O（g）+N2（g）的速率方程v=kc（H2）c2（NO），在一定溫度下，若使容器體積縮小到原來的1/2時，問反應速率如何變化？解：v=kc（H2）c2（NO）v2=k2c（H2）[2c（NO）]2=8v反應速率將為原速率得8倍。12.某基元反應A+BC，在1.20L溶液中，當A為4.0mol，B為3.0mol時，v為0.0042molL1s1，計算該反應的速率常數(shù)，并寫出該反應的速率方程式。解：v=kcAcBk=0.0042moldm3s1/[(4.0mol/1.20dm3)(3.0mol)/1.20dm3]=3.5104mol1dm3s113.已知反應HI（g）+CH3（g）CH4+I2（g）在157oC時的反應速率常數(shù)k=1.7×10-5L·mol-1·s-1，在227oC時的速率常數(shù)k=4.0×10-5L·mol-1·s-1，求該反應的活化能。解：由ln=- 得Ea=21.85kJmol114.某病人發(fā)燒至40℃時，使體內(nèi)某一酶催化反應的速率常數(shù)增大為正常體溫(37℃)的1.25倍，求該酶催化反應的活化能？解：Ea=60.0kJmol115.某二級反應，其在不同溫度下的反應速率常數(shù)如下：T/K645675715750k103/mol1Lmin16.1522.077.5250（1）作lnk1/T圖計算反應活化能Ea；（2）計算700K時的反應速率常數(shù)k。解：（1）畫圖略，Ea=140kJmol1；（2）mol1Lmin1寫出下列各化學反應的平衡常數(shù)K表達式:1)HAc(aq)H+(aq)+Ac(aq)2)Cu2+(aq)+4NH3(aq)Cu(NH3)4(aq)3)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)4)AgCl(s)Ag(aq)+Cl(aq)5)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)6)2MnO4(aq)+5SO32(aq)+6H(aq)2Mn2(aq)+5SO42(aq)+3H2O(l)解：1)K=(c(H+)/c)(c(Ac)/c)(c(HAc)/c)12)K=(c(Cu(NH3)4/c(c(Cu2+)/c)1(c(NH3)/c)43)K=(p(CO)/p)(p(H2)/p)(p(H2O)/p)14)K=(c(Ag+)/c)(c(Cl)/c)5）K=p(CO2)/p6)K=(c(Mn+2)/c)2(c(SO42)/c)5(c(MnO41)/c)2(c(SO32)/c)5(c(H+)/c)617.已知下列化學反應在298.15K時的平衡常數(shù)：（1）2N2（g）+O2（g）2N2O（g）；1=4.81037（2）N2（g）+2O2（g）2NO2（g）；2=8.81019計算反應2N2O（g）+3O2（g）4NO2（g）的平衡常數(shù)。解：（2）×2－（1）為所求反應：.18.已知下列反應在298.15K的平衡常數(shù)：1)SnO2(s)+2H2(g)2H2O(g)+Sn(s)；K1=212)H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g)；K2=0.034計算反應2CO(g)+SnO2(s)Sn(s)+2CO2(g)在298.15K時的平衡常數(shù)K。解：反應(1)+2(2)為所求反應：K=K1(K2)2=210.0342=2.410219.密閉容器中反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)在1500K條件下達到平衡。若始態(tài)p(NO)=150kPa，p(O2)=450kPa，p(NO2)=0；平衡時p(NO2)=25kPa。試計算平衡時p(NO)，p(O2)的分壓及平衡常數(shù)K。解：V、T不變，pn，各平衡分壓為：p(NO)=15025=125kPa；p(O2)=45025/2=437.5kPaK=(p(NO2)/p)2(p(NO)/p)2(p(O2)/p)1=(25/100)2(125/100)2(437.5/100)1=9.110320.密閉容器中的反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在750K時其K=2.6，求：(1)當原料氣中H2O(g)和CO(g)的物質(zhì)的量之比為11時，CO(g)的轉(zhuǎn)化率為多少？(2)當原料氣中H2O(g)CO(g)為41時，CO(g)的轉(zhuǎn)化率為多少？說明什么問題？解：(1)V、T不變CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始n/mol1100平衡n/mol1x1xxxn=2(1x)+2x=2平衡分壓K=(p(H2)/p)(p(CO2)/p)(p(H2O)/p)1(p(CO)/p)12.6=()2()2x=0.617(CO)=61.7%(2)x2/[(1x)(5x)]=2.6x=0.92(CO)=92%H2O(g)濃度增大，CO轉(zhuǎn)化率增大。在317K，反應N2O4（g）2NO2（g）的平衡常數(shù)=1.00。分別計算當體系總壓為400kPa和800kPa時N2O4（g）的平衡轉(zhuǎn)化率，并解釋計算結果。解：N2O4（g）2NO2（g）平衡時1-α2α平衡總體系物質(zhì)量＝1＋αp總為總壓力，則p(N2O4)=p總；p(NO2)=p總＝把總壓為400kPa和800kPa，＝100kPa分別代入上式可求得總壓400kPa時，24.3%總壓800kPa時，17.4%增大壓力，平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動，(N2O4)下降。某反應3A（g）+B（g）2C（g），按V（A）:V（B）=3:1配制原料氣。在某種催化劑作用下，于溫度為T、壓力為20.0kPa時達到平衡。這時C（g）的體積分數(shù)為6.00%。試計算在此溫度下該反應的標準平衡常數(shù)。解：3A（g）+B（g）2C（g）平衡時氣體體積百分比70.5%23.5%6％1.09已知尿素CO（NH2）2的fGm=-197.15kJmol1，求尿素的合成反應2NH3（g）+CO2（g）H2O（g）+CO（NH2）2（s）在298.15K時的和。解：=(-228.58)+(-197.15)-2×(-16.45)-(-394.36)=1.53kJmol1所以（298.15K）=0.53924.25℃時，反應2H2O2（g）2H2O（g）+O2（g）的rHm為-210.9kJmol1，為131.8Jmol1K1。試計算該反應在25℃和100℃時的，計算結果說明問題。解：（298.15K）.＝＝-210.9×103-298.15×131.8＝-2.502×105Jmol1（373.15K）.＝＝-210.9×103-373.15×131.8＝-2.601×105Jmol1所以（298.15K）=6.8×1043（373.15K）=2.5×1036H2O2分解反應為放熱反應，隨著溫度升高，平衡向左移動。 25.在一定溫度下Ag2O的分解反應為Ag2O(s)2Ag(s)+1/2O2(g)假定反應的rHm，rSm不隨溫度的變化而改變，估算Ag2O的最低分解溫度和在該溫度下的p(O2)分壓是多少？解：rHm=31.05kJmol1rSm=[242.5+205.138/2121.3]Jmol1K1=66.269Jmol1K1T=rHm/rSm=31.05kJmol1/66.269103kJmol1K1=468.5K此時，rGm=0kJmol1，K=1，K=(p(O2)/p)1/2，p(O2)=100kPa。26：乙苯（C6H5C2H5）（1）氧化脫氫C6H5C2H5（g）+1/2O2（g）C6H5CH═CH2（g）+H2O（g） （2）直接脫氫C6H5C2H5（g）C6H5CH═CH2（g）+H2（g）若反應在298.15K進行，計算兩反應的平衡常數(shù)，試問哪一種方法可行？

130.6213.8－228.57解：所以反應（1）可行。27.已知反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)在427℃和527℃時的K值分別為1.0105和1.1102，求該溫度范圍內(nèi)反應的rHm。解：rHm=317kJmol128.計算密閉容器中反應CO（g）+H2O（g）CO2+H2（g）在800K時的平衡常數(shù)；若欲使此時CO的轉(zhuǎn)化率90%，則原料氣的摩爾比[n（CO）]:[n（H2O）]應為多少？解：假設是CO的轉(zhuǎn)化率為90%，假設CO+H2O=CO2+H21a0.90.90.90.9平衡0.1a-0.90.90.9a=3.52NH3的分解反應為2NH3（g）N2（g）+3H2（g），在673K和100kPa總壓下的解離度為98%，求該溫度下反應的平衡常數(shù)和。解：2NH3（g）N2（g）+3H2（g）100平衡(1-a)1/2a3/2a;;=Writeequationsforthetworeactionscorrespondingtothefollowingvalues.Combinetheseequationstogivethatforthereaction.2NO2（g）N2O4（g）Caculatethevalueforthisreaction，andstatewhetherthereactionisendothemicorexothermic.Solution:1/2N2（g）+O2（g）NO2（g）,N2（g）+2O2（g）N2O4（g）,,Thereactionisexothermic.31.TheenthalpychangeforwhichofthefollowingprocessrepresentstheenthalpyofformationofAgCl?Explain.（a）（b）（c）（d）Solution:（b）32.Understandardstate，caculatetheenthalpyofdecompsitionofNaHCO3（s）intoNa2CO3（s），CO2（g）andH2O（g）at298.15K.2NaHCO3（s）Na2CO3（s）+CO2（g）+H2O（g）Solution:Jmol133.Withoutconsultingentropytables，predictthesignof△Sforeachthefollowingprocess.（a）（b）（c）（d）（e）Desaltinationofseawater（f）Hardboilingofanegg.Solution:（a）＞0（b）＜0（c）＞0（d）＞0（e）＜0（f）＜034.fortheformationofHI（g）fromitsgaseouselementsis-10.10kJ/molat500K.WhenthepartialpressureofHIis10.0atm，andofI20.001atm，whatmustthepartialpressureofhydrogenbeatthistemperatureotreducethemagnitudeofforthereactionto0.Solution:I2（g）+H2（g）2HI（g）=129atm35.CalculatetheenthalpychangeforthereactionsExplainwhyhydrofluoricacidattacksglass，whereashydrochloricaciddoesdot.Solution:反應（1）Jmol1反應（2）Jmol1反應（1）是放熱反應，而反應（2）是吸熱反應，所以（1）更容易進行。36.InacatalyticexperimentinvolvingtheHaberprocess，，therateofreactionwasmesuredasIftherewerenosidereactions，whatwastherateofreactionexpressedintermsof（a）N2（b）H2?Solution:37.Intermsofreactionkinetics，explainwhyeachofthefollowingspeedsupachemicalreaction:（a）catalyst（b）increaseintemperature（c）increaseinconcentration.Solution:（a）由于催化劑降低了化學反應的活化能，加快了化學反應的進行。（b）溫度升高，參與反應的分子的平均能量升高，從而降低了活化能；另外，溫度升高，同時分子碰撞頻率增快，所以加快了化學反應。（c）濃度升高，活化分子數(shù)目增多，所以化學反應加快。38.Whatistheratelawforthesingle-stepreactionA+B→2C?Apossiblemechanismforthereactionis2NON2O2Ifthesecondstepisratedetermining，whatistheratelawforthisreaction?Solution:39.Calculatethevalueofthethermodynamicdecompositiontemperature(Td)reactionNH4Cl(s).=NH3(g)+HCl(g)atthestandardstate.Solution:rHm=[-46.11-92.307+314.43]kJmol1=176.01kJmol1