1、第一章习题解 1-1第一章习 题 解 答基本题1-1 有一混合气体，总压为 150Pa，其中 N2和 H2的体积分数分别为 0.25和 0.75， 求 H2和 N2的分压。解 ： 根 据 式 (1-6) pVBp(N2) = 0.25p = 0.25 150 Pa = 37.5 Pap(H2) = 0.75p = 0.75150 Pa =112.5 Pa1-2 液化气主要成分是甲烷。某 10.0m3 贮罐能贮存 164、100kPa 下的密度为 415kgm3的液化气。计算此气罐容纳的液化气在 20C、100kPa 下的气体的体积。解 ： 甲 烷 的 物 质 的 量 为n (4151000g.
2、m-310m3/16.04g.mol-1) = 259103 mol所 以 33- 609PaKl8ol2RTpV1-3 用作消毒剂的过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为 0.03，这种水溶液的密度为 1.0gmL1，请计算这种水溶液中过氧化氢的质量摩尔浓度、物质量的浓度和摩尔分数。解：1L 溶液中，m( H 2O2) = 1000mL1.0gmL10.030 = 30g m( H2O) = 1000mL1.0gmL1(10.030) = 9.7102g n( H2O2) = 30g/34gmoL1=0.88moln( H2O) = 970g/18g.mol1=54molb( H2O2)= 0.
3、88mol /0.97kg = 0.91molkg1c( H2O2)= 0.88mol/1L = 0.88molL1x( H2O2) = 0.88/(0.88.+54) = 0.0161-4 计算 5.0%的蔗糖(C 12H22O11)水溶液与 5.0%的葡萄糖(C 6H12O6)水溶液的沸点。解： b(C12H22O11)=5.0g/(342g.mol10.095kg)=0.15molkg11-2 第一章习题解b(C6H12O6)=5.0g/(180g.mol10.095kg)=0.29molkg1蔗糖溶液沸点上升Tb=Kbb(C12H22O11)= 0.52Kkgmol10.15molkg
4、1=0.078K蔗糖溶液沸点为：373.15K+0.078K=373.23K葡萄糖溶液沸点上升Tb=Kbb(C6H12O6)= 0.52Kkgmol10.29molkg1=0.15K葡萄糖溶液沸点为：373.15K + 0.15K = 373.30K1-5 比较下列各水溶液的指定性质的高低(或大小) 次序。(l)凝固点：0.1mol kg1 C12H22O11溶液，0.1mol kg1 CH3COOH 溶液，0.1molkg1 KCl 溶液；(2)渗透压：0.1mol L1 C6H12O6溶液，0.1mol L1 CaCl2溶液，0.1mol L1 KCl 溶液， 1molL1 CaCl2溶液
5、。 （提示：从溶液中的粒子数考虑。 ）解：凝固点从高到低：0.1molkg1 C12H22O11溶液0.1mol kg1 CH3COOH 溶液0.1mol kg1 KCl 溶液渗透压从小到大：0.1molL1 C6H12O6溶液0.1mol L1 KCl 溶液0.1mol L1 CaCl2 溶液1molL1CaCl2溶液1-6 在 20 时，将 5.00g 血红素溶于适量水中，然后稀释到 500 毫升，测得渗透压为 0.366 kPa，试计算血红素的相对分子质量。解：根据 = cRTc =/RT = 0.366/(8.314293.15) molL1 = 1.50104 molL1500103
6、L1.50104molL1 = 5.00 g/MM = 6.67104gmol1所以血红素的相对分子质量为 6.671041-7 在严寒的季节里为了防止仪器中的水冰结，欲使其凝固点下降到3.00，试问在 500g 水中应加甘油(C 3H8O3)多少克? 解： Tf = Kf(H2O) b(C3H8O3)b(C3H8O3) =Tf / Kf(H2O) =3.00/1.86 molkg1=1.61 molkg1m(C3H8O3)=1.610.50092.09g=74.1g1-8 硫化砷溶胶是通过将硫化氢气体通到 H3AsO3溶液中制备得到：第一章习题解 1-32H3AsO3 + 3H2S As2S
7、3 + 6H2O试写出该溶胶的胶团结构式。解： (As2S3)mnHS(nx)H+xxH+1-9 将 10.0 mL0.01 molL1的 KCl 溶液和 100 mL0.05 mo1L1 的 AgNO3溶液混合以制备 AgCl 溶胶。试问该溶胶在电场中向哪极运动？并写出胶团结构。解: AgNO3溶液是过量的，胶核优先吸附 Ag+，胶粒带正电，因此该溶胶在电场中向负极运动。胶团结构为：(AgCl)mnAg+(nx)NO3x+xNO31-10 用 0.1molL1 的 KI 和 0.08molL1 的 AgNO3两种溶液等体积混合，制成溶胶，在 4 种电解质 NaCl、Na 2SO4 、MgCl
8、 2、Na 3PO4中，对溶胶的聚沉能力最强的是哪一种？解: KI 溶液过量， 溶胶吸附 I ， 溶胶带负电， 阳离子对溶胶的聚沉起作用， 因此 MgCl2对溶胶的聚沉能力最强。提高题1-11 为了节约宇宙飞船中氧气的供应，有人建议用氢气来还原呼出的CO2，使其转变为水。每个宇航员每天呼出的 CO2约 1.00kg。气体转化器以600mLmin1（标准状态下）的速率还原 CO2。为了及时转化一个宇航员每天呼出的 CO2，此转化器的工作时间百分比为多少？解：转化器一天还原的 CO2为 600602410 -322.4441.7010 3 g此转化器的工作时间百分比为 1000g/1700 = 0
9、.5881-12 人体肺泡气中 N2， O2， CO2的体积百分数分别为 80.5%、14.0%和5.50%，假如肺泡总压力为 100kPa， 在人体正常温度下，水的饱和蒸气压为6.28 kPa， 计算人体肺泡中各组分气体的分压。解: p = 100kPa - 6.28 kPa = 93.7 kPap(N2) = 0.805p = 0.80593.7 kPa = 75.4 kPap(O2) = 0.140 p = 0.14093.7 kPa = 13.1 kPap(Ar) = 0.0550 p = 0.055093.7 kPa = 5.15 kPa1-13 将某绿色植物经光合作用产生的干燥纯净
10、气体收集在 65.301g 的容器中，在 30及 106.0kPa 下称重为 65.971 g， 若已知该容器的体积为 0.500 L，计算此种气体的相对分子质量，并判断可能是何种气体。解:气体的质量为 m = 65.971g 65.301g 0.67gn PV/RT =(106.0103 Pa0.5 L) / (8.314103 PaLmol-1K-1303.15 K)1-4 第一章习题解 0.0210 molM m/n 0.67g/0.0210 mol 31.9 gmol-1气体的相对分子质量为 31.9， 该气体可能为氧气。1-14 医学上用的葡萄糖(C 6H12O6)注射液是血液的等渗
11、溶液，测得其凝固点下降为 0.543，(l) 计算葡萄糖溶液的百分含量；(2) 如果血液的温度为 37， 血液的渗透压是多少？解: (1) Tf= Kf(H2O)b(C6H12O6)b(C6H12O6) = Tf/Kf(H2O) =0.543K/1.86 Kkgmol1=0.292 molkg1w=0.292180/(0.292180+1000)= 0.0499(2) = cRT= 0.292molL18.314kPaLmol1K1(273.15+37)K=753kPa1-15 孕甾酮是一种雌性激素，它含有 9.5% H、10.2% O 和 80.3% C，在5.00g 苯中含有 0.100g
12、 的孕甾酮的溶液在 5.18时凝固，孕甾酮的相对分子质量是多少？分子式是什么？解 ： Tf =Tf Tf=278.66(273.15+5.18)K=0.33KTf = Kf(苯 ) b(孕甾酮)= Kf(苯 )m(孕甾酮)/M( 孕甾酮) m(苯 )M(孕甾酮)= Kf(苯 )m(孕甾酮)/ Tfm(苯 )=5.120.100/(0.330.00500)gmol1=310 gmol1CHO =31080.3%/12.011 : 3109.5%/1.008 : 31010.2%/16.00= 21 : 29 : 2所以孕甾酮的相对分子质量是 310， 分子式是 C21H29O2。1-16 海水中
13、含有下列离子，它们的质量摩尔浓度分别为： b(Cl)=0.57molkg1；b(SO 42)=0.029molkg1；b(HCO 3)=0.002molkg1；b(Na+)=0.49molkg1；b(Mg 2+)=0.055molkg1；b(K +)=0.011molkg1；(Ca 2+)=0.011 molkg1；试计算海水的近似凝固点和沸点。解： Tf = Kf(H2O) b= 1.86 (0.57 + 0.029 + 0.002 + 0.49 + 0.055 + 0.011 +0.011)K第一章习题解 1-5= 2.17KTf = 273.15K 2.17K= 270.98KTb=Kb
14、(H2O)b= 0.52 (0.57 + 0.029 + 0.002 + 0.49 + 0.055 + 0.011 +0.011)K= 0.61KTb = 373.15K + 0.61K= 373.76K所以海水的近似凝固点和沸点分别为 270.98K 和 373.76K。1-17 取同一种溶胶各 20.00mL 分别置于三支试管中。欲使该溶胶聚沉，至少在第一支试管加入 4.0 molL1的 KCl 溶液 0.53mL，在第二支试管中加入0.05molL1的 Na2SO4溶液 1.25mL，在第三支试管中加入 0.0033molL1的Na3PO4溶液 0.74mL，试计算每种电解质溶液的聚沉值
15、，并确定该溶胶的电性。解：第一支试管聚沉值： 4.00.531000/(20.00+0.53) =1.0102 (m mo1L1)第二支试管聚沉值： 0.0501.251000/(20+1.25) = 2.9(m mo1L1)第三支试管聚沉值： 0.00330.741000/(20+0.74)=0.12(m mo1L1)Na3PO4的聚沉值最小，负电荷起作用，说明溶胶带正电。1-18 The sugar fructose contains 40.0% C， 6.7% H， and 53.3% O by mass. A solution of 11.7 g of fructose in 325
16、g of ethanol has a boiling point of 78.59 C. The boiling point of ethanol is 78.35C， and Kb for ethanol is 1.20 Kkg.mol1. What is the molecular formula of fructose? (C6H12O6)Solution: Tb=TbTb=(78.59 78.35)K=0.24KTb=Kb(ethanol)b(fructose)= Kb(ethanol)m(fructose)/M(fructose)m(ethanol)M(fructose)= Kb(e
17、thanol)m(fructose)/Tbm(ethanol)=1.2011.7/(0.240.325)gmol1 =180gmol1C:H:O =18040%/12.011 : 1806.75%/1.008 : 18053.32%/16.00= 6 : 12 : 6Molecular formula of fructose is C6H12O6.1-19 A sample of HgCl2 weighing 9.41 g is dissolved in 32.75 g of ethanol， C2H5OH. The boiling-point elevation of the solutio
18、n is 1.27C. Is HgCl2 an electrolyte in ethanol? Show your calculations. (Kb=1.20K.kg.mol1)Solution : If HgCl2 is not an electrolyte in ethanolb(HgCl2)=9.41/(271.50.03275) molkg11-6 第一章习题解=1.05molkg1now， Tb= Kb(ethanol)b(HgCl2)b(HgCl2)= Tb/Kb(ethanol)= 1.27/1.20 molkg1=1.05 molkg1Therefor， HgCl2 is n
19、ot an electrolyte in ethanol.1-20 Calculate the percent by mass and the molality in terms of CuSO4 for a solution prepared by dissolving 11.5g of CuSO45H2O in 0.1000 kg of water. Remember to consider the water released from the hydrate.Solution : m(CuSO4) = 11.5159.6/249.68g= 7.35gm(H2O) = 11.5 7.35
20、g = 4.15gPercent by mass: 7.35/(100.0+4.15)= 0.071b = 7.35/(159.60.1042) molkg1= 0.442 molkg11-21 The cell walls of red and white blood cells are semipermeable membranes. The concentration of solute particles in the blood is about 0.6molL1. What happens to blood cells that are place in pure water? I
21、n a 1molL1 sodium chloride solution?Solution : In pure water: Water will entry the cell.In a 1 mo1L1 sodium chloride solution: The cell will lose water.1-22 1946 年，George Scatchard 用溶液的渗透压测定了牛血清蛋白的分子量。他将 9.63g 蛋白质配成 1.00L 水溶液，测得该溶液在 25时的渗透压为0.353kPa，请你计算牛血清蛋白的分子量。如果该溶液的密度近似为1.00gml1，能否用凝固点下降法测定蛋白质的分
22、子量？为什么？ 解: = cRTc = /RT = 0.385kPa/(8.314kPaLmol1K1298.15K)= 1.4410-4molL-1M = m/n = 9.63g/1.4410-4mol = 6.69104g.mol-1如果用凝固点下降法测定蛋白质的分子量，将质量摩尔浓度近似看作1.4410-4molkg-1Tf = Kf(H2O) b= 1.861.4410-4= 2.70 10-4 K因为下降值太小，温度计测不准，故不能用凝固点下降法测定。第二章 Comment l1: 页：7rH m= 817 kJ/0.25mol= 3268 kJmol1 rUm=rHmngRT =3
23、268kJmol1(615/2)8.314103298.15kJmol1= 3264.3kJmol1Comment l2: 页：7(1) r H m=4(241.8) (1118.4)kJmol1 = 151.2 kJmol1(2) r H m=(285.8)+( 1130.68) (393.509) 2( 425.609)kJmol1 = 171.8kJmol1(3) r H m=6(241.8)+ 490.25 4(46.11)kJmol1 = 905.4kJmol1(4) r H m=2(285.8)+2(393.509) (485.76)kJmol1 = 872.9kJmol1Comm
24、ent l3: 页：7反应 2(2)(1)2.5(3)为：2C(s)+H2(g)C2H2(g) f H m=2 r H m(2) r H m(1) 2.5 r H m(3)=290.9(1246.2) 2.5483.6 kJmol1 =219.0 kJmol1Comment LU4: 第一章习题解 1-7习 题 解 答基本题2-1 苯和氧按下式反应： C6H6(l) + O2(g) 6CO2(g) + 3H2O(l)15在 25100kPa 下，0.25mol 苯在氧气中完全燃烧放出 817kJ的热量，求 C6H6的标准摩尔燃烧焓 cH m和该燃烧反应的 rU m。 解： = B1nB = (
25、0.25 mol) / ( 1) = 0.25 molcH m = rH m = = 817 kJ / 0.25 mol= 3268 kJmol1 rU m = rH m ngRT= 3268 kJmol1 (6 15 / 2) 8.314 103 298.15 kJmol1= 3264 kJmol12-2 利用附录 III的数据，计算下列反应的 rH m。(1) Fe3O4(s) + 4H2(g) 3Fe(s) + 4H2O(g)(2) 2NaOH(s) + CO2(g) Na2CO3(s) + H2O(l)(3) 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)(4) C
26、H3COOH(l) + 2O2(g) 2CO2(g) + 2H2O(l)解： (1) rH m = 4 (241.818) (1118.4) kJmol1 = 151.1 kJmol1(2) rH m = (285.830) + (1130.68) (393.509) 2 (425.609) kJmol1= 171.78 kJmol1(3) rH m = 6 (241.818) + 4 90.25 4 (46.11) kJmol1= 905.5 kJmol1(4) rH m = 2(285.830) + 2(393.509) (484.5) kJmol1= 874.1 kJmol12-3 已知
27、下列化学反应的标准摩尔反应焓变，求乙炔(C 2H2，g)的标准摩尔生成焓 fH m。(1) C2H2(g) + 5/2O2(g) 2CO2(g) + H2O(g) r H m= 1246.2 kJmol1(2) C(s) + 2H2O(g) CO2(g) + 2H2(g) r H m = +90.9 kJmol1(3) 2H2O(g) 2H2(g) + O2(g) r H m = +483.6 kJmol1解：反应 2 (2) (1) 2.5 (3)为：rComment l5: 页：8 r H m(1)= 89.164.77=153.9 kJmol1 r H m(2)= 167.159100.
28、37(121.55) (127.068)= 18.91 kJmol1 r H m(3)= 2(48.5)+3(285.83) +824.2=130.3 kJmol1 r H m(4)= (153.89) 64.77=218.66 kJmol1Comment l6: 页：8(1) r H m= 566.0 kJmol1 r S m=173.0 Jmol1K1 r G m= 514.4kJmol1(2) r H m= 905.3 kJmol1 r S m=181.3 Jmol1K1 r G m= 959.4kJmol1(3) r H m= 24.8 kJmol1 r S m=15.4 Jmol1K
29、1 r G m= 29.4kJmol1 (4) r H m=197.78kJmol1 r S m=188.13Jmol1K1 r G m=141.732kJmol1全部自发1-8 第一章习题解2C(s) + H2(g) C2H2(g) f H m (C2H2) = 2 r H m(2) r H m(1) 2.5 r H m(3)= 2 90.9 ( 1246.2) 2.5 483.6 kJmol1 = 219.0 kJmol1 2-4 求下列反应在 298.15 K的标准摩尔反应焓变 r H m。(1) Fe(s)+Cu2(aq)Fe2(aq)+Cu(s)(2) AgCl(s)+Br(aq)A
30、gBr(s)+Cl(aq)(3) Fe2O3(s)+6H(aq)2Fe3(aq)+3H2O(l)(4) Cu2+(aq)+Zn(s) Cu(s)+Zn2+(aq)解： r H m(1) = 89.164.77 kJmol1= 153.9 kJmol1 r H m(2) = 167.159 100.37 (121.55) (127.068) kJmol1= 18.91 kJmol1 r H m(3) = 2 (48.5) + 3 (285.830) + 824.2 kJmol1= 130.3 kJmol1 r H m(4) = (153.89) 64.77 kJmol1= 218.66 kJmo
31、l12-5 计算下列反应在 298.15K的 rH m， rS m和 rG m，并判断哪些反应能自发向右进行。(1) 2CO(g) + O2(g) 2CO2(g)(2) 4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)(3) Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g)(4) 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)解：(1) r H m = 2 (393.509) 2 (110.525) kJmol1= 565.968 kJmol1 r S m = 2 213.74 2 197.674 205.138 Jmol1K1= 173.01 Jmol1
32、K1 r G m = r H m T r S m= 565.968 298.15 (173.01 103) kJmol1K1= 514.385kJmol1 0，反应自发。(2) r H m = 6 (241.818) + 4 90.25 4 (46.11) kJmol1= 905.5 kJmol1 r S m = 6 188.825 + 4 210.761 5 205.138 4 192.45 Jmol1K1= 180.50 Jmol1K1 r G m = r H m T r S m = 905.5 298.15 180.50 103 kJmol1= 959.3kJmol1 0，反应自发。(3
33、) r H m = 3 (393.509) 3 (110.525) (824.2) kJmol1Comment l7: 页：9 r G m(1)= 9.03 kJmol1 r G m(2)= 190.0kJmol1 两反应均不能自发进行；自发进行的温度为：T 1=393.4K T2=813.4K 故反应（1）更合适。第一章习题解 1-9= 24.8 kJmol1 r S m = 3 213.74 + 2 27.28 3 197.674 87.4 Jmol1K1= 15.4 Jmol1K1 r G m = r H m T r S m = 24.8 298.15 15.4 103 kJmol1=
34、29.4kJmol1 0，反应自发。(4) r H m = 2 (395.72) 2 (296.830) kJmol1= 197.78kJmol1 r S m = 2 256.76 205.138 2 248.22 Jmol1K1= 188.06Jmol1K1 r G m = r H m T r S m = 197.78 298.15 (188.06 103) kJmol1= 141.71kJmol1 0，反应自发。2-6 由软锰矿二氧化锰制备金属锰可采取下列两种方法： (1) MnO2(s) + 2H2(g) Mn(s) + 2H2O(g)(2) MnO2(s) + 2C(s) Mn(s)
35、+ 2CO(g) 上述两个反应在 25，100 kPa下是否能自发进行？如果考虑工作温度愈低愈好的话，则制备锰采用哪一种方法比较好？解： rG m(1) = 2 (228.575) (466.14) kJmol1 = 8.99 kJmol1 rG m(2) = 2 (137.168) (466.14) kJmol1 = 191.80 kJmol1 两反应在标准状态、298.15K 均不能自发进行；计算欲使其自发进行的温度：rH m(1) = 2 (241.818) (520.03) kJmol1 = 36.39 kJmol1rS m(1) = 2 188.825 + 32.01 2 130.6
36、84 53.05 Jmol1K1 = 95.24 Jmol1K1 rH m(1) T1rS m(1) = 0T1 = 36.39 kJmol1 / (95.24 103 kJmol1K1)= 382.1KrH m(2) = 2 (110.525) (520.03) kJmol1 = 298.98 kJmol1rS m(2) = 2 197.674 + 32.01 2 5.740 53.05 Jmol1K1 = 362.28 Jmol1K1 rH m(2) T1rS m(2) = 0T2 = 298.98 kJmol1 / (362.28 103 kJmol1K1) = 825.27 KComm
37、ent l8: 页：10反应(1),(2) r S m0；反应(3),(4) r S m0Comment l9: 页：10rH m= 393.509635.09+1206.92=178.32kJmol1 r S m=213.74+39.7592.9=160.6Jmol1K1 r G m=178.32298.15160.6103=130.4kJmol10，不能自发进行。rH m0， r S m0，升高温度有利。TrH m/ r S m=178.32/160.6103=1110.3K1-10 第一章习题解T1 T2，反应(1) 可在较低温度下使其自发进行，能耗较低，所以反应(1)更合适。2-7 不
38、用热力学数据定性判断下列反应的 r S m是大于零还是小于零。(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： 反应(1)、 (2) 均有气体产生 ，为气体分子数增加的反应 ， r S m 0；反应(3)、(4)的气体反应后分别生成固体与液体， r S m 0。2-8 计算 25100kPa 下反应 CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)的 rH m和 r S m，并判断：(1
39、) 上述反应能否自发进行？ (2) 对上述反应，是升高温度有利？还是降低温度有利？(3) 计算使上述反应自发进行的温度条件。解： rH m = 393.509 635.09 + 1206.92 kJmol1= 178.32 kJmol1 rS m = 213.74 + 39.75 92.9 Jmol1K1= 160.6 Jmol1K1(1) rG m= 178.32 298.15 160.6 103 kJmol1= 130.44 kJmol1 0 反应不能自发进行；(2) rH m 0， r S m 0，升高温度对反应有利，有利于 rG m 0。(3) 自发反应的条件为 T rH m / r
40、S m= 178.32 / 160.6103 K= 1110 K2-9 写出下列各化学反应的平衡常数 K 表达式。(1) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) (2) 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)(3) C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) (4) AgCl(s) Ag(aq) + Cl(aq)(5) HAc(aq) H+(aq) + Ac(aq) (6) SiO2(s) + 6HF(aq) H2SiF6(aq) + 2H2O(l)(7) Hb(aq)(血红蛋白) + O 2(g) HbO2(aq)(氧合血红蛋白)(8) 2MnO4(aq) + 5SO32(aq) + 6H(aq) 2Mn2(aq) + 5SO42(aq) + 3H2O(l)解：(1) K = / p ) = p(CO2)/p B(B
