1、第一章 物质的聚集状态 思考题与习题 一、 填空题 1.27 时，在压力为 30.39kPa 下测定某气体 1dm3的质量为 0.537g，此气体的摩尔质量是44.1g/mol。 2.在 101.325kPa 和 25 时，用排水集气法收集到 1 mol H2，其体积 24.46dm2 3.比较下列气体在 25 ， 101325kPa 时的混合气体的分压： 1.00g H2 1.00g Ne 1.00g N2 1.00g CO2 4.101.325kPa 下，空气中氧气的分压为 21278.25kPa。 5.恒温恒压下，混合气 体中某组分气体的物质的量 等于 其体积分数。 6.下列溶液蒸汽压由
2、低到高的顺序为 BDCA ，沸点由低到高为 ACDB 。 A.0.1mol.kg-1 HAc 溶液 B.0.1mol.kg-1 H2SO4溶液 C.0.1mol.kg-1 蔗糖溶液 D.0.1mol.kg-1 NaCl溶液 7.按照范德华的想法，实际气体的分子 本身有体积，分子间有作用力 。 8.油酸钠 C17H35COONa 的 HLB值为 18.025 。 9.稀溶液依数中的核心性质是 蒸汽压下降 。 10.下列水溶液蒸汽压最大 的是 A ；沸点最高的是 B；凝固点最低的是 A 。 A.0.2mol.kg-1 C11H22O11溶液 B.0.2mol.kg-1 HAc 溶液 C.0.2mo
3、l.kg-1 NaCl溶液 D.0.2mol.kg-1 CaCl2溶液 二、 选择题 1.真实气体与理想气体的行为较接近的条件是 D 。 A.低温和低压 B.高压和低温 C.高温和高压 D.低压和高温 2.在压力为 p，温度为 T 时，某理想气体的密度为 ，则它的摩尔质量 M的表达式为 A 。 A.M = (/p) RT B.M = (p/) RT C.M = (n/p) RT D.M = (p/n) RT 3.在气体状态方程 pV = nRT 中，如果 R 的数值为 8.314，体积的单位是 m3，则压力的单位为 C 。 A.大气压 (atm) B.毫米汞柱 (mmHg) C.帕 (Pa)
4、D.千帕 (kPa) 4.在 1000 和 98.66kPa 下，硫蒸汽的密度为 0.597g/dm3,则此时硫的分子式为 B 。 A.S B.S2 C.S4 D.S8 5.若 气体压力降为原来的 1/4，热力学温度是原来的两倍，则气体的现体积变化为原体积的 A 倍。 A.8 B.2 C.1/2 D.1/8 6.质量摩尔浓度为 1mol.kg-1的溶液是指 C 中含有 1mol溶质的溶液。 A.1L溶液 B.1L溶剂 C.1000g 溶剂 D.1000g 溶液 7.水溶液的蒸汽压大小的正确的次序为 A 。 A.1mol.kg-1 H2SO4 1mol.kg-1 NaCl 1mol.kg-1 C
5、6H12O6 0.1mol.kg-1 NaCl 0.1mol.kg-1 C6H12O6 C.1mol.kg-1 H2SO4 1mol.kg-1 NaCl 0.1mol.kg-1 C6H12O6 0.1mol.kg-1 NaCl 0.1mol.kg-1 C6H12O6 8.将 18.6g非电解质溶于 250g水中，若溶液的凝固点降低了 0.744 ，则该溶质的分子量为 A (假设 Kfp = 1.86) A.186 B.93.0 C.298 D.46.5 9.12g 尿素 CO(NH2)2 溶于 200g 水，则此溶液的沸点为 D 。 A.98.14 B.101.86 C.101.75 D.10
6、0.52 10.37 的人的血液的渗透压 775kPa，与血液具有同样的渗透压的葡萄糖静脉注射液的浓度应为 C 。 A.85.0g.dm-3 B.5.41g.dm-3 C.54.1g.dm-3 D.8.50g.dm-3 三、 简答题 1.将 32g 氮气和 32 氢气在一容器中混合，设气体的总压力为 P 总 ，试求氮气和氢气的分压。 解： nN2 = Mm = 2832 = 78 mol nH2 = 232 = 16mol H2分压 PH2 = 总PnnnNHH 222= 0.933P 总 N2分压 PN2 =总PnnnHNN 222= 0.067P 总 2.在一个 10dm3的容器中盛有 N
7、2、 O2和 CO2三种气体，在 30 测得混合气体的总压为1.2105Pa。如果已知其中 O2和 CO2的质量分别为 8g 和 6g，试计算： (1)容器中混合气体的总物质 的量； (2)N2、 O2和 CO2三种气体的物质的量分数； (3)N2、 O2和 CO2三种气体的分压； (4)容器中 N2质量。 解： nN2 = 285 mol， nO2 = 165mol P 总 V = n 总 RT，得 P 总 = 9.76 104Pa PN2 = yN2.P 总 = 总总 PnnN 2 =3.35 104Pa PO2 = yO2.P 总 = 6.21 105Pa (1)由 PV = nRT 得
8、， n 总 = RTPV =0.48mol (2)nO2 = 328 =0.25mol， nCO2 = 446 =0.14mol nN2 = 0.09mol， XO2 = 48.025.0 = 0.52， XCO2 = 48.014.0 =0.29 XN2 = 0.19 (3)PO2=XO2 。 P 总 = 6.2 104Pa 同理， PCO2 = 3.4 104Pa， PO2 = 6.2 104Pa (4)mN2 = nN2。 MN2 =2.52g 4.在 27 ，压力为 1.013105Pa时，取 100cm3 煤气，经分析知道其组成，以摩尔分数计，xco = 60.0%， xH2 =10
9、.0%，其它气体为 30.0%，求煤气中 CO 和 H2的分压以及 CO 和 H2的物质的量。 解： Pco =Xco.P 总 =0.61.013105 = 60.78kPa 同理， PH2= 0.1P 总 = 10.13kPa N co= 2.4410-3mol， N H2 =4.06 10-4mol 5.今将压力为 9.98104Pa的 H2150cm3，压力为 4.66104Pa的 O275.0cm3，压力为 3.33104Pa的氮气 50cm3压入 250cm3的真空瓶内，求 (1)混合物内各气体的分压； (2)混合气体的总 压；(3)各气体的质量分数 解：由 PV=nRT 可得 n=
10、 RTPV ， nH2 = T8.1 ， nO2 = T42.0 nN2 = T42.0 ，故 P 总 = VnRT = 3.3256 1052.42 = 8.05104Pa (1)P 总 = 42.28.1 P 总 =5.99104Pa，同理可得 PO2 = 1.4 104Pa， PN2 = 0.66 104Pa (2)P 总 = 8.05104Pa (3)XH2 = 42.28.1 =0.743，同理 XO2 = 0.174 XN2 =0.083 6.用范德华方程式计算 在 300K下，把 2molNH3(g)装在 5dm3容器内，其压力是多少。 解：由 PV =nRT 得 P = VnR
11、T =3105 300314.82 =9.9768105Pa 7.在 20 时，将 50g 的蔗糖 (C12H22O11)溶于 500g水中，求溶液的蒸汽压，已知 20 时水的饱和蒸汽压为 2.333103Pa。 解： P = ABnn .P* ,ABnn = 50018.34250 P = 12Pa， P = P* - P =2321Pa 8.甲醇在 30 时蒸汽压为 21.3KPa，如果在一定量的甲醇中加入甘油，其蒸汽压降为17.2KPa，求混合溶液中甘油的物质的量分数。 解： P = W 甘 .P*得 W 甘 = 3.21 2.173.21 = 0.19mol 9.一种难挥发非电解质水溶
12、液，凝固点是 -0.930 ，求： (1)溶液的沸点； (2)20 时溶液的蒸汽压，已知 20 时水的饱和蒸汽压为 2.333103Pa。 解： (1)Tf = -0.930 Tf =Kfb b = ffKT=0.049 Tb = KbbTb = 0.253 Tb = Tb + Tb* =100 + 0.253 = 100.253 (2)P = bPA .56.55* =21Pa， P = P* - P =2312Pa 11.计算 5%的蔗糖 (C12H22O11)溶液的沸点。 解： bB = ABmn= A BBmMm/= 0.1539mol.g-1 TB = Kb.bB =0.079 沸点
13、 T=100 + 0.079 = 100.079 12.将蔗糖 (C12H22O11)1g 制成 100ml水溶液，在 25 时该溶液的渗透压为多少？ 解： n = 蔗M1= 3421 PV = nRT P = VRTn = 7.25 104Pa 13.在 10.0kg 水中要加多少乙二醇 (C2H4(OH)2)才能保证水溶液温度降到 -10.0 时不会结冰？该水溶液在 20 时的蒸汽压是多少？该水溶液的沸点是多少？ 解： (1)Tf =Kfb,设需要 加入 m g 乙醇才不会结冰 b = 1062m = 620m ， 620m .kf 10 m3297g= 3.297kg (2) 水乙醇nn
14、= 2-101862m PA = PA* .XA =2.333103 5.32 10000/1810000/18 =2129Pa (3)TB = Kb.bB =0.5125.32= 2.724 沸点 T= 100+2.724=102.724 第二章 化学反应的基本规律 思考题与习题 一、 判断题 1.热的物体比冷的物体含有更多的能量 ( ) 2.G 0 的反应是不可能发生的 () 3.298K 的标准状态下，最稳定单质的标准摩尔生成焓 (fHm)和标准 摩尔熵 (Sm)都等于零 （ ） 4.升高温度，反应的标准平衡常数 (K )增大，那么，该反应一定是吸热反应 ( ) 5.在 273K、 10
15、1.235kPa 下，水凝结成冰；该过程的 S 0,S0,S0 C.H0 D.HNa2CO3(s)Na2CO3(s)Na(s)。 9.一定温度下，分解反应 NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)达到平衡时，测得此平衡系统的总压力为80kPa；那么，该反应的平衡常数为 0.16。 10.反应 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 的 rHm(298K)=179.2kJ.mol-1 、rSm(298K)=160.2J.K-1.mol-1，那么 CaCO3(s)分解的最低温度约为 1118.6 。 11.基元反应 2NO(g)+Cl2(g)=2NOCl(g)的速率方程式为 )(2)(2
16、 gClgNO CkCv 。若将反应物NO(g)的浓度增加到原来的 3 倍，则反应速率变为原来的 9 倍；若将反映容器的体积增加到原来的 2 倍，则反应速率变为原来的 0.125 倍。 12.在一定条件下，某反 应的转化率为 73.6%；加入催化剂后，该反应的转化率为 73.6%。 四、 简答题 1.在体积为 1.2dm3的容器中装入某气体，在 973kPa 下，气体从环境吸热 800J 后，容器的体积膨胀 1.5dm3，计算再次过程中气体内能的变化。 解： U = Q + W = 800 - 973 (1.5-1.2) = 508J 2.辛烷是汽油的主要成分，其燃烧反应方程式为： C8H18
17、(l) + 25/2 O2(g) = 8CO2(g) + 9H2O(l) 解 ： MC8H18 = 812 +18 = 114,nC8H18 = 1410 rH C8H18(298k) = -(9285.83 + 8393.5)-208=-5512.55kJ 100g 辛烷燃烧放出的热 H = n rH C8H18 =-4835.5kJ 3.铝粉与 Fe2O3组成的铝热剂发生的铝热反应为： 2Al(s) + Fe2O3(s) = Al2O3(s) + 2Fe(s)。计算铝粉完全发生铝热反应可以放出多少热量？ 解： Al(s) + 1/2Fe2O3(s) = 1/2Al2O3(s) + Fe(s
18、) MAl = 27g/mol， nAl =5/27 mol rH Al(298k) = -(1/2 1676 + 0 -1/2 824.2 - 0) = -425.8kJ 5.0g 的铝粉 H = nAl rH Al(s) (298K) = 78.9J 4.根据下列热化学方程式： (1)Fe2O3(s) + 3CO(g) = 2Fe(s) + 3CO2(g)， rHm,1(T) = -27.6kJ/mol (2)3Fe2O3(s) + CO(g) = 2Fe3O4(s) + 3CO2(g)， rHm,2(T) = -58.6kJ/mol (3)Fe3O4(s) + CO(g) = 3FeO(
19、s) + CO2(g)， rHm,3(T) = 38.1kJ/mol 不用查表 ， 计算反应 FeO(s) + CO(g) = Fe(s) + CO2(g)的 rHm(T) 解 ： rHm(T) = rHm,3 （ T） 2 - rHm,1 （ T） 3 + rHm,2（ T） = -238.1 - 3(-27.6) + (-58.6) = -16.7kJ/mol 5.已知 HCl(g)、 NH3(g)和 NH4Cl(s)的 fHm 分别为 -92.3kJ/mol、 -46.1 kJ/mol和 -314.4kJ/mol，且有 : HCl(g) = HCl(aq) rHm,1 =-72.3kJ/
20、mol NH3(g) = NH3(aq) rHm,2 =-35.2kJ/mol HCl(aq) + NH3(aq) = NH4Cl(aq) rHm,3 =-60.2kJ/mol 求： (1)2.0molHCl(g)和 2.0molNH3(g)反应生成 2.0molNH4Cl(s)放出的热量； (2)1.0molHCl(g)和 1.0molNH3(g)同时溶于水的热效应 ； (3)NH4Cl(aq)的标准摩尔生成焓； (4)1.0mol的 NH4Cl(s)溶解于水中生成 NH4Cl(aq)的热效应，并说明该过程为吸热还是放热。 解： fHHCl (aq) = -(73.2 + 92.3) = -
21、165.5KJ/mol fHNH3 (aq)=-(35.2 + 46.1) = -81.3KJ/mol fHNH4Cl (aq)=-(165.5 + 81.3 + 60.2) = -307KJ/mol (1)H = rHm,1 + rHm,2 + rHm,3 + (fHNH4Cl (s) - fHNH4Cl (aq) = -73.2-35.2-60.2+(-314.4 +307) = -175.6kJ 2molHCl(g) + 2NH3 (g) = 2NH4Cl(s)的 H=-2175.6 = -351.2kJ 故反应放热量为 351.2kJ (2)H = rHm,1 + rHm,2 = -7
22、3.2 - 35.2 = -108.4kJ 故放热量为 108.4kJ (3)NH4Cl(s) = NH4Cl(aq)的 H H = fHNH4Cl (aq) - fHNH4Cl (s) = -307 - (-314.4) = 7.4KJ 故 1mol的 NH4Cl(s)溶解于水中生成 NH4Cl(aq)需要吸收 7.4KJ 的能量 6.在 101.325kPa、 338K(甲醇的沸点 )时，将 1mol的甲醇蒸发变成气体，吸收了 35.2kJ 的热量，求此变化过程的 Q、 W、 U、 H、 G。 解： H = Q恒压反应热等于系统的焓变 H = Q = 35.2KJ W = -P.V = -
23、P.VCH3OH = -nCH3OH RT = -18.314338=-2.8kJ U = Q + W = 35.2 - 2.8 = 32.4kJ G = 0 7.计算下列反应的 rS m(298k)。 (1)2H2S(g) + 3O2(g) = 2SO2(g) + 2H2O(l) (2)CaO(s) + H2O(l) = Ca2+(aq) + 2OH-(aq) 解 ： (1)2H2S(g) + 3O2(g) = 2SO2(g) + 2H2O(l) S m 205.7 205.03 248.1 69.91 rS m(298k) = (269.91 + 2248.1) - (2205.7 + 3
24、205.03)=-390.47J/mol.k (2) CaO(s) + H2O(l) = Ca2+(aq) + 2OH-(aq) S m 40 69.91 -53.1 -107.5 rS m(298k) = (-53.1 - 10.75) - (40 + 69.91) = 184.5J/mol.k 8.计算下列可逆反应的 rG m(298k)和 K (298k)。 (1)N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) (2)1/2N2(g) + 3/2H2(g) = NH3(g) (3)2NH3(g)=N2(g) + 3H2(g) 解： (1)N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)
25、 fG m 0 0 -16.5 rG m(298k) = 2(-16.5) = -33kJ.mol 22)0430.0( )014.0(,故 K =6.3105 (2)rG m(298k) = -16.5kJ/mol RT KrGKK m3 0 3.2 )5 0 0()5 0 0(lg K =7.9102 (3)rG m(298k) = 33kJ/mol RT KrGKK m3 0 3.2 )2 9 8()2 9 8(lg K =4.01011 9.已知反应 2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)的 rH m(298k) = -198.2kJ/mol、 rS m(298K) =-190.1
26、kJ/mol.k，求： (1)该反应在 298k时的 rG m(298k)； (2)该反应在 500k时的 rG m(500k)和 K (500k)。 解： (1)rG m = rH m - TrS m =-198.2-298 10001190 = -141.5kJ/mol (2)rG m(500k) = rH m(298K) - 500rS m(298K) = -198.2 - 500 10001190 =-103.2kJ/mol RT KrGKK m303.2 )500()500(lg K =6.31010 11.用两种方法计算下列反应在 298k 时的 rG m(298k)，并判断反应在
27、 298k 的标准状态下可否自发进行。 2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 解： 2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) fH m 90.25 -110.52 0 -393.51 fG m 86.57 -137.15 0 -394.36 S m 210.65 197.56 191.5 213.6 rG m(298k)= 2-394.36-86.57-(-137.15) = -687.6kJ/mol 298K时， rG m 40kJ/mol 故该反应在 298K下不可自发进行 rH m(298K) = 3(-110.52) + 20 -
28、 03 -(-824.2) = 492.64kJ/mol rS m = 3197.56 + 227.3 - 35.74 -87.4 = 542.66J/mol rG m = rH m - TrS m 908K 故其自发温度 T 908K 13.煤里总存在一些含硫杂质，因此在燃烧时会产生 SO3气体。请问能否用 CaO 固体来吸收SO3气体以减少烟道气体对空气的污染？若能，请估计该方法适用的温度条件，涉及的化学反应方程式为： CaO(s) + SO3(g) = CaSO4(s) 解： CaO(s) + SO3(g) = CaSO4(s) fG m -604.2 -371.1 fH m -653.
29、09 -395.7 S m 40 256.6 rG m(298k)= -328.7kJ/mol 2029K 14.密闭容器中发生可逆反应 CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)，在 749k 时的标准平衡常数为2.6，求： (1)当反应的压力比 PH2O ： PCO = 1:1 时， CO 的转化率为多少？ (2)当反应物的压力比 PH2O ： PCO = 3:1 时， CO 的转化率为多少？ (1) CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g) 反应前 a b 0 0 反应变化 x x x x 反应后 a -x b-x x x K = )(2 xbx
30、a x = 2.6， a-x = b-x , x = a3.18.0 CO 转化率 = x/a = 0.8/1.3 = 62% (2)由 K = )(2 xbxa x ， x-bx-a = 1/3 所以 CO 的转化率 = x/a = 2.8/3.7 =87% 15. 一定温度下 ，可逆反应 H2(g) + I2(g) = 2HI(g)在密闭容器中达到平衡时， H2(g) 、 I2(g) 和HI(g) 的浓度分别为 0.5 mol/dm3、 0.5 mol/dm3、 1.23mol/dm3；此时，若从容器中迅速抽出HI(g)，使得容器中 HI(g)的浓度变为 0.63mol/dm3，那么，该化
31、学平衡会怎样移动 ?再次达到平衡时各物质的浓度又为多少 ? 解： H2(g) + I2(g) = 2HI(g) K = 6.05 反应前 0.5 0.5 0.63 变化 x x 2x 反应后 0.5-x 0.5-x 0.63+2x 22)x-5.0( )x263.0(K =6.05 x = 0.13mol 该化学反应平衡正向移动 再次平衡时， CH2 = CI2 = 0.37mol/dm3 CHI = 0.89mol/dm3 16.光合成反应 6CO2(g) + 6H2O(l) = C6H12O6(s) + 6O2(g)的 rH m = 669.62kJ/mol，试问平衡建立后，当改变下列条件
32、时，平衡将怎样移动？ (1)增加 CO2 的浓度； (2)提高 O2 的分压力； (3)取走一半 C6H12O6； (4)提高总压 力； (5)身高温度； (6)加入催化剂。 解： (1)正向移动 (2)逆向 (3)不移动 (4)不移动 (5)正向 (6)不移动 17.在一定温度下，于反应容器中 Br 2 和 Cl2 在 CCl4溶剂中发生 Br 2 + Cl2 = 2BrCl；当平衡建立时， Br 2 和 Cl2的浓度都为 0.0043mol/dm3， BrCl的浓度为 0.0114BrCl。试求： (1)反应的标准平衡常数； (2)如果再加入 0.01mol/dm3的 Br 2至系统中，当
33、在此达到平衡时，计算系统中各组分的浓度。 解： (1)K = 22)0430.0( )014.0(= 7 (2) Br2 + Cl2 = 2BrCl (3) 起始 0.0143 0.0043 0.0114 变化 x x 2x 平衡 0.0143-x 0.0043-x 0.0114+2x 7)0 0 4 3.0)(0 1 4 3.0( )20 1 1 4.0( 2 xx xK x=0.017mol/dm3 平衡时， CBr2 =CCl2 = 0.0008 mol/dm3 18.在 800 时，对于反应 2NO + 2H2 = N2 + 2H2O 进行了实验测定，有关数据如下： 起始浓度 起始反
34、应速率 CNO/mol.dm3 CH2/mol.dm3 V/mol.dm-3.s-1 6.010-3 1.010-3 2.88 6.010-3 2.010-3 5.76 1.010-3 6.010-3 0.48 2.010-3 6.010-3 1.92 (1)写出该反应的速率方程式并确定反应常数； (2)计算该反应在 800 时的反应速率常数；(3)800 时，当 CNO = 4.010-3、 CH2 = 5.010-3时，该反应的速率为多少？ 解 ： 由 可知 ： 2.88 =K CNO a .CH2 b 5.76 = K CNO a .CH2 b 0.48 = K CNO a .CH2 b 由 可知 ： a=2， b=1， K = 8.0107 (mol/dm3)-2.S-1 反应级数为 3 级
