无机化学天津大学第四版答案.doc

1、 第 1章 化学反应中的质量关系和能量关系 习题参考答案 1解： 1.00 吨氨气可制取 2.47 吨硝酸。 2解：氯气质量为 2.9 103g。 3解：一 瓶氧气可用天数 331 1 1 -12 2 2() ( 1 3 . 2 1 0 - 1 . 0 1 1 0 ) k P a 3 2 L 9 . 6 d1 0 1 . 3 2 5 k P a 4 0 0 L dn p p Vn p V 解： pV MpVT nR mR = 318 K 44.9 解：根据道尔顿分压定律 ii nppn p(N2) = 7.6104 Pa p(O2) = 2.0104 Pa p(Ar) =1103 Pa 解：（

2、 1） 2(CO)n 0.114mol; 2(CO)p 42.87 10 Pa （ 2） 2 2 2( N ) ( O ) ( C O )p p p p 43.79 10 Pa （ 3） 4224( O ) ( C O ) 2 . 6 7 1 0 P a 0 . 2 8 69 . 3 3 1 0 P anpnp 7.解：（ 1） p(H2) =95.43 kPa （ 2） m(H2) = pVMRT = 0.194 g 8.解：（ 1） = 5.0 mol （ 2） = 2.5 mol 结论 : 反应进度 ()的值与选用反应式中的哪个物质的量的变化来进行计算无关，但与反应式的写法有关。 9.解

3、 ： U = Qp p V = 0.771 kJ 10.解 ： （ 1） V1 = 38.3 10-3 m3= 38.3L （ 2） T2 = nRpV2 = 320 K （ 3） W = (pV) = 502 J （ 4） U = Q + W = -758 J （ 5） H = Qp = -1260 J 11.解 ： NH3(g) + 45 O2(g) 298.15K 标 准 态 NO(g) + 23 H2O(g) mrH = 226.2 kJmol1 12.解 ： mrH = Qp = 89.5 kJ mrU = mrH nRT = 96.9 kJ 13.解 ：（ 1） C (s) + O

4、2 (g) CO2 (g) mrH = mfH (CO2, g) = 393.509 kJmol1 21 CO2(g) + 21 C(s) CO(g) mrH = 86.229 kJmol1 CO(g) + 31 Fe2O3(s) 32 Fe(s) + CO2(g) mrH = 8.3 kJmol1 各反应 mrH 之和 mrH = 315.6 kJmol1。 （ 2）总反应方程式为 23 C(s) + O2(g) + 31 Fe2O3(s) 23 CO2(g) + 32 Fe(s) mrH = 315.5 kJmol1 由上看出： (1)与 (2)计算结果基本相等。所以可得出如下结论：反应的

5、热效应只与反应的始、终态有关，而与反应的途径无关。 14 解： mrH （ 3） = mrH （ 2） 3- mrH （ 1） 2=1266.47 kJmol1 15 解 ： （ 1） Qp = mrH = 4 mfH (Al2O3, s) -3 mfH (Fe3O4, s) =3347.6 kJmol1 （ 2） Q = 4141 kJmol1 16 解 ： （ 1） mrH =151.1 kJmol1 （ 2） mrH = 905.47 kJmol1（ 3） mrH =71.7 kJmol1 17.解 ： mrH =2 mfH (AgCl, s)+ mfH (H2O, l) mfH (Ag

6、2O, s)2 mfH (HCl, g) mfH (AgCl, s) = 127.3 kJmol1 18.解 ： CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) mrH = mfH (CO2, g) + 2 mfH (H2O, l) mfH (CH4, g) = 890.36 kJmo 1 Qp = 3.69104kJ 第 2 章 化学反应的方向、速率和限度 习题参 考答案 1.解： mrH = 3347.6 kJmol1; mrS = 216.64 Jmol1K1; mrG = 3283.0 kJmol1 0 该反应在 298.15K 及标准态下可自发向右进行。 2.解：

7、mrG = 113.4 kJmol1 0 该反应在常温 (298.15 K)、标准态下不能自发进行。 （ 2） mrH = 146.0 kJmol1; mrS = 110.45 Jmol1K1; mrG = 68.7 kJmol1 0 该反应在 700 K、标准态下不能自发进行。 3.解： mrH = 70.81 kJmol1 ; mrS = 43.2 Jmol1K1; mrG = 43.9 kJmol1 （ 2）由以上计算可知： mrH (298.15 K) = 70.81 kJmol1; mrS (298.15 K) = 43.2 Jmol1K1 mrG = mrH T mrS 0 T K

8、) (298.15 K) (298.15mr mr SH= 1639 K 4.解： （ 1） cK = O)H( )(CH )(H (CO) 2432cc ccpK = O)H( )(CH )(H (CO) 24 32pp ppK = pppp pppp / O)H( /)( C H / )(H / ( C O ) 2432 （ 2） cK = )(N H )(H )(N 3 232212 c cc pK = )(N H )(H )(N 3232212 p pp K = pp pppp / )( N H /)(H /)(N 3232212 （ 3） cK = )(CO 2c pK = )(CO

9、 2p K = pp /)(CO 2 （ 4） cK = 3232)(H O)(H ccpK = 3232)(H O)(H ppK = 3232/)(H /O)(H pppp 5.解：设 mrH 、 mrS 基本上不随温度变化 。 mrG = mrH T mrS mrG (298.15 K) = 233.60 kJmol1 mrG (298.15 K) = 243.03 kJmol1 Klg (298.15 K) = 40.92, 故 K (298.15 K) = 8.31040 Klg (373.15 K) = 34.02,故 K (373.15 K) = 1.01034 6.解：（ 1）

10、mrG =2 mfG (NH3, g) = 32.90 kJmol1 0 该反应在 298.15 K、标准态下能自发进行。 （ 2） Klg (298.15 K) = 5.76, K (298.15 K) = 5.8105 7. 解 ：（ 1） mrG (l) = 2 mfG (NO, g) = 173.1 kJmol1 1lgK = RTG 303.2 )1(mf = 30.32, 故 1K = 4.81031 （ 2） mrG (2) = 2 mfG (N2O, g) =208.4 kJmol1 2lgK = RTG 303.2 )2(mf = 36.50, 故 2K = 3.21037

11、（ 3） mrG (3) = 2 mfG (NH3, g) = 32.90 kJmol1 3lgK = 5.76, 故 3K = 5.8105 由以上计算看出：选择合成氨固氮反应最好。 8.解 ： mrG = mfG (CO2, g) mfG (CO, g) mfG (NO, g) = 343.94 kJmol1 0， 所以该反应从理论上讲是可行的。 9.解 : mrH (298.15 K) = mfH (NO, g) = 90.25 kJmol1 mrS (298.15 K) = 12.39 Jmol1K1 mrG (1573.15K) mrH (298.15 K) 1573.15 mrS

12、(298.15 K) = 70759 J mol1 Klg (1573.15 K) = 2.349, K (1573.15 K) = 4.48103 10. 解 ： H2(g) + I2(g) 2HI(g) 平衡分压 kPa 2905.74 2905.74 2 22)74.2905( )2( xx = 55.3 = 2290.12 p (HI) = 2 kPa = 4580.24 kPa n = pVRT= 3.15 mol 11.解 ： p (CO) = 1.01105 Pa, p (H2O) = 2.02105 Pa p (CO2) = 1.01105 Pa, p (H2) = 0.341

13、05 Pa CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) 起始分压 105 Pa 1.01 2.02 1.01 0.34 J = 0.168, pK = 1 0.168 = J,故反应正向进行。 12.解 ： （ 1） NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g) 平衡分压 /kPa x x K = / S)(H / )( N H 23 pppp = 0.070 则 x= 0.26100 kPa = 26 kPa 平衡时该气体混合物的总压为 52 kPa （ 2） T 不变 ， K 不变 。 NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g) 平衡分压 /kPa 25.3+y

14、y K = / / ) 2 5 .3 pypy（ = 0.070 y = 17 kPa 13.解 ：（ 1） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 平衡浓度 (molL1) 0.2 50.070.0 0.250.00.250.0cK = ) PCl( )Cl()PCl( 5 23c cc= 0.62mol L1， (PCl5) = 71% PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 平衡分压 0.20VRT0.5VRT0.5VRTK = pp pppp / )( P C l /) ( C l /)( P C l 523 = 27.2 （ 2） PCl5(g) PCl3(g)

15、+ Cl2(g) 新平衡浓度 (molL1) 0.10 + y 0.25 y 0.25 + y210.0cK = )10.0( )30.0)(25.0( y yy molL1 = 0.62mol L1 (T 不变，cK 不变 ) y =0.01 molL1， (PCl5) = 68% （ 3） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 平衡浓度 (molL1) z35.0 z 0.050 +z cK = z zz35.0 )050.0( = 0.62 molL1 z = 0.24 molL1， (PCl5) = 68% 比较 (2)、 (3)结果，说明最终浓度及转化率只与始、终态有关，

16、与加入过程无关。 14.解： N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 平衡浓度 (molL1) 1.0 0.50 0.50 cK = 32223)H()N( )NH( cc c= 21)L mol(0.2 若使 N2 的平衡浓度增加到 1.2mol L1，设 需从容器中取走 x 摩尔的 H2。 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 新平衡浓度 (molL1) 1.2 0.50+(30.2) x 0.5020.20 cK = 2132 )L m o l()02350.0(2.1 )20.0250.0( x= 21)L mol(0.2 x =0.94 15. 解 ：（ 1） （ CO

17、） =61.5%;（ 2） （ CO） =86.5%; (3)说明增加反应物中某一物质浓度可提高另一物质的转化率 ;增加反应物浓度，平 衡向生成物方向移动。 16.解： 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) 平衡分压 kPa 10179.2 = 21.8 286 79.2 2 = 246 79.2 K （ 673K） = pppppp/)(O/( N O )/)( N O2222 = 5.36 mrG = KRT lg303.2 ， mrG (673 K) = 9.39 kJmol1 17.解 ： mrG (298.15 K) = 95278.54 Jmol1 mrG (298.15

18、K) = mrH (298.15 K) 298.15 K mrS (298.15 K) mrS (298.15 K) = 9.97 Jmol1K1， mrG (500 K) 97292 Jmol1 Klg (500 K) = 0.16， 故 )K500(K =1.41010 或者 12lnKK RH )K15.298(mr 2112 TT TT ， K (500 K) = 1.41010 18.解： 因 mrG (298.15 K) = mrG (1) + mrG (2) = 213.0 kJmol1 0, 说明该耦合反应在上述条件可自发进行。 第 3 章 酸碱反应和沉淀反应 习题参考答案 解

19、：（ 1） pH=-lg c(H+)=12.00 （ 2） 0.050molL-1HOAc 溶液中， HOAc H+ + OAc- c 平 /(molL-1) 0.050-x x x 5108.1x0 . 0 5 0 xx)H O A c( )O A c()H(K c cca c(H+) = 9.510-4molL-1 pH = -lg c(H+) = 3.02 2 解： （ 1） pH = 1.00 c(H+) = 0.10molL-1 pH = 2.00 c(H+) = 0.010molL-1 等体积混合后： c(H+) =（ 0.10molL-1+0.010molL-1） /2 = 0.

20、055 molL-1 pH = -lgc(H+) = 1.26 （ 2） pH = 2.00 c(H+) = 0.010molL-1 pH = 13.00 pOH = 14.00-13.00 = 1.00, c(OH-) = 0.10molL-1 等体积混合后： -1 -10 . 0 1 0 m o l L( H ) 0 . 0 0 5 0m o l L2c -1- - 10 . 1 0 m o l L( O H ) 0 . 0 5 0m o l L2c 酸碱中和后： H+ + OH- H2O c(OH-) = 0.045molL-1 pH =12.65 3 解：正常状态时 pH = 7.35

21、 c(H+) = 4.510-8molL-1 pH = 7.45 c(H+) = 3.510-8molL-1 患病时 pH = 5.90 c(H+) = 1.210-6molL-1 27Lm o l105.4 Lm o l101 .2 1-8- -1-6 34Lm o l105.3 Lm o l101 .2 1-8- -1-6 患此种疾病的人血液中 c(H+)为正常状态的 27 34 倍。 4 解： 一元弱酸 HA， pH 2.77 c(H+)=1.710-3molL-1 HA H+ + A- c 平 /(molL-1) 0.10-1.710-3 1.710-3 1.710-3 32 53(

22、H ) ( A ) ( 1 . 7 1 0 ) 2 . 9 1 0( H A ) 0 . 1 0 1 . 7 1 0a ccK c = %7.1%10010.0 107.1 3 5 解：溶液的 pH = 9.00, c(H+) = 1.010-9molL-1 故 c(OH-) = 1.010-5molL-1 假设在 1.0 L 0.10 molL-1 氨水中加入 x mol NH4Cl(s)。 NH3H2O NH4+ + OH- c 平 /(molL-1) 0.10-1.010-5 x+1.010-5 1.010-5 ( N H ) ( O H )4 ( N H H O )32( N H H

23、O )32 K bccc 55 55 108.1100.110.0 100.1)100.1( x x = 0.18 应加入 NH4Cl 固体的质量为 : 0.18molL-11L53.5gmol-1 = 9.6g 6 解：设解离产生的 H+浓度为 x molL-1，则 HOAc H+ + OAc- c 平 /(molL-1) 0.078-x x 0.74+x ( H ) ( O A c ) ( H O A c )( H O A c ) K accc 5108.1078.0 74.0 x， x = 1.910-6 ， pH = -lg c(H+) = 5.72 向此溶液通入 0.10molHCl

24、 气体，则发生如下反应： NaOAc + HCl NaCl + HOAc 反应后： c(HOAc) = 0.18 molL-1， c(OAc-) = 0.64 molL-1 设产生的 H+变为 xmolL-1，则 HOAc H+ + OAc- c 平 /(molL-1) 0.18-x x 0.64+x 5(0 .6 4 x ) x 1 .8 1 00 .1 8 x x = 5.110-6， pH =5.30 (pH) = 5.30-5.72 = -0.42 7. 解：（ 1）设 NH4Cl 水解产生的 H+为 x molL-1，则 NH4+ + H2O NH3H2O + H+ c 平 /(mo

25、lL-1) 0.010-x x x 10324 3 2( N H H O ) ( H ) 5 .6 1 0( N H ) N H H O )whbc c KK cK （ 10106.5010.0 xxxx = 2.410-6， pH = 5.62 （ 2）设 NaCN 水解生成的 H+为 xmolL-1，则 CN- + H2O HCN + OH- c 平 /(molL-1) 0.10-x x x -(H CN ) (O H )-(CN )cc K hc x = 1.310-3， pH = 11.11 8 解： （ 1） Kai(HClO)= 2.910-8；（ 2） Ksp(AgI) = 8.

26、5110-17 9 解：（ 1）设 CaF2 在纯水中的溶解度 (s)为 x molL-1。因为 CaF2 为难溶强电解质，且基本上不水解，所以在 CaF2 饱和溶液中： CaF2 （ s） Ca2+ + 2F- c 平 /(molL-1) x 2x c(Ca2+) c(F-) 2 = Ksp(CaF2) x = 1.110-3 （ 2）设 CaF2 在 1.010-2molL-1NaF 溶液中的溶解度 (s)为 y molL-1。 CaF2 （ s） Ca2+ + 2F- c 平 /(molL-1) y 2y+1.010-2 c(Ca2+)c(F-)2 = Ksp(CaF2) y(2y+1.

27、010-2)2 = 5.210-9 y = 5.210-5 （ 3） 设 CaF2 在 1.010-2 molL-1CaCl2 溶液中的溶解度 (s)为 z molL-1。 CaF2（ s） Ca2+ + 2F- c 平 /(molL-1) 1.010-2+z 2z c(Ca2+)c(F-)2 = Ksp(CaF2) (z+1.010-2)(2z)2 = 5.210-9 z = 3.610-4 7 解：溶液混合后有关物质的浓度为： HA + OH- A- + H2O c/(molL-1) 0.100 10.00.2010.00.50 0.100 10.00.20 设 c(H+) = xmolL

28、-1，则弱酸 HA，弱酸根 A-及氢离子 H+的平衡浓度表示为： HA A- + H+ c 平 /(molL-1) x0.100 10.00.2010.00.50x0.100 10.00.20x pH = 5.00 = -lg x， x = 1.0010-5 molL-1 代入弱酸 HA 的解离平衡常数表示式： （近似计算） 2 0 .0 0 .1 0()( A ) ( H ) 1 0 0 .0( H A )5 0 .0 0 .1 0 2 0 .0 0 .1 0( H A )()1 0 0 .02 0 .0 0 .1 0 5( ) ( 1 .0 0 1 0 )1 0 0 .03 0 .0 0

29、.1 0()1 0 0 .066 .6 7 1 0xxccacxK 10 解： （ 1） 由题意可知： c(Mg2+) = 0.050 molL-1 当 c(Mg2+)c(OH-)2 Ksp(Mg(OH)2)时开始有 Mg(OH)2 沉淀出。 2-2+1225 - 1( M g ( H ) )( O H )( M g )5 .6 1 1 05 .0 1 01 .0 1 0 m o l LspKcc （ 2） c(Al3+)c(OH-)3 = 4.010-22 Ksp(Al(OH)3)， 所以还有 Al3+可被沉淀出。 c(Fe3+)c(OH-)3 = 2.010-22 Ksp(Fe(OH)3)

30、， 所以还有 Fe3+可被沉淀出。 11 解 ： Cd2+ + Ca(OH)2 Ca2+ + Cd(OH)2 Cd(OH)2(s) Cd2+ + 2OH- Ksp=7.210-15 若使 c(Cd2+) 0.10mgL-1 = 4-1-11.0 10 g L112.41g mol=8.910-7molL-1 152- 2 + 75 - 1( C d ( O H ) ) 7 . 2 1 0( O H )( C d ) / 8 . 9 1 09 . 0 1 0 m o l LspKccc pH (14.00-pOH) = 10.0 12 解：（ 1）混合后： c(Mn2+) = 0.0010mol

31、L-1 c(NH3H 2O) = 0.050 molL-1 设 OH-浓度为 x molL-1 NH3H2O NH4+ + OH- c 平 /(molL-1) 0.050-x x x 2 51 .8 1 00 .0 5 0x x x2 = 9.010-7， 即 c(OH-)2 = 9.010-7 c(Mn2+)c(OH-)2 =9.010-10 Ksp(Mn(OH)2) =1.910-13 所以能生成 Mn(OH)2 沉淀。 （ 2）已知 (NH4)2SO4 的相对分子质量为 132.15 c(NH4)2SO4) = 0.495 1000132.15 15 molL-1 = 0.25molL-

32、1 c(NH4-) = 0.50 molL-1 设 OH-浓度为 x molL-1 NH3H2O NH4+ + OH- c 平 /(molL-1) 0.050-x 0.50+x x +-4 32325( N H ) ( O H ) ( N H H O )( N H H O )( 0.50 ) 1.8 100.050bcc Kcxxx 50.50 1.8 100.050x x=1.810-6 c(OH-)=1.810-6molL-1 c(Mn2+)c(OH-)2 = 3.210-15 Ksp(Mn(OH)2)， 所以不能 生成 Mn(OH)2 沉淀。 13 解：使 BaSO4 沉淀所需 1042

33、 - - 14 2+9 - 1( B a S O ) 1 . 0 8 1 0( S O ) m o l L( B a ) 0 . 1 01 . 0 8 1 0 m o l LspKc c Ag2SO4 沉淀所需 5242 - - 14 + 2 23 - 1( A g S O ) 1 . 2 0 1 0( S O ) m o l L( A g ) ( 0 . 1 0 )1 . 2 1 0 m o l LspKcc 故 BaSO4 先沉淀。 当 Ag+开始沉淀时 ， c(Ba2+) 1031.08 101.2 10 10-5molL-1 故此时 Ba2+已沉淀完全。即可用加入 Na2SO4 方法分

34、离 Ba2+和 Ag+。 14 解： Fe3+沉淀完全时， c(OH-)的最小值为 33-3+39-151 2 -1( F e ( O H ) )( O H )( F e )2 .7 9 1 0 m o l L1 .0 1 06 .5 1 0 m o l LspKcc 3pH = 2.81 若使 0.10 molL-1MgCl2 溶液不生成 Mg(OH)2 沉淀，此时 c(OH-)最大值为 2-2+12-16 -1( M g ( O H ) )( O H )( M g )5 .6 1 1 0 m o l L0.107 .5 1 0 m o l LspKcc pH = 8.88 所以若达到上述目的，应控制 2.81 pH 8.88。 15 解：（ 1） Pb(OH)2、 Cr(OH)3 开始析出所需 c(OH-)的最低为