天津大学无机化学第一章__思考题

1第一章思考题1.一气柜如下图所示：AN2(2L)CO2(1L)假设隔板（A）两侧N2和CO2的T,P相同。试问：（1）隔板两边气体的质量是否相等?浓度是否相等?物质的量不等而浓度相等（2）抽掉隔板（假设不影响气体的体积和气柜的密闭性）后，气柜内的T和P会改变？N2、CO2物质的量和浓度是否会改变?T和P会不变，N2、CO2物质的量不变而浓度会改变2.标准状况与标准态有何不同?标准状况指气体在27.315K和101325Pa下的理想气体，标准态是在标准压力下（100kPa）的纯气体、纯液体或纯固体3.化学反应方程式的系数与化学计量数有何不同?对某一化学反应方程式来说,化学反应方程式的系数和化学计量数的绝对值相同,但化学反应方程式的系数为正值,而反应物的化学计量数为负值,生成物的化学计量数为正值4.热力学能、热量、温度三者概念是否相同?试说明之。5.试用实例说明热和功都不是状态函数。26.判断下列各说法是否正确：（1）热的物体比冷的物体含有更多的热量。×（2）甲物体的温度比乙物体高，表明甲物体的热力学能比乙物体大。×（3）物体的温度越高，则所含热量越多。×（4）热是一种传递中的能量。√（5）同一体系：(a)同一状态可能有多个热力学能值。×(b)不同状态可能有相同的热力学能值。√7.判断下列各过程中，那个ΔU最大：（1）体系放出了60kJ热，并对环境做了40kJ功。（2）体系吸收了60kJ热，环境对体系做了40kJ功。√（3）体系吸收了40kJ热，并对环境做了60kJ功。（4）体系放出了40kJ热，环境对体系做了60kJ功。根据ΔU=Q+W,(1)ΔU=-60+(-40)=-100KJ(2)ΔU=+60+40=+100KJ,(3)ΔU=+40+(-60)=-20KJ(4)ΔU=-40+60=+20KJ因此通过计算可以看出,(2)过程的ΔU最大.8.下列各说法是否正确：（1）体系的焓等于恒压反应热。×（2）体系的焓等于体系的热量。×（3）体系的焓变等于恒压反应热。√3（4）最稳定的单质焓等于零。×（5）最稳定的单质的生成焓值等于零。×（6）最稳定的纯态单质的标准生成焓等于零。√（7）由于CaCO3分解是吸热的，所以它的标准摩尔生成焓为负值。×（8）由于反应焓变的单位为kJ·mol-1，所以热化学方程式的系数不影响反应的焓变值。×9.判断下列各组内的反应在标准态下的恒压反应热是否相同，请说明理由。（1）N2(g)+3H2(g)─→2NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g)─→NH3(g)不同,因为两个反应的反应计量数不同.（2）H2(g)+Br2(g)─→2HBr(g)H2(g)+Br2(l)─→2HBr(g)不同,因为两个反应的反应物Br2的状态不同.10.已知：A+B─→M+N；()1=35kJ·mol-12M+2N─→2D；()2=-80kJ·mol-1则A+B─→D的()3是（）（1）-10kJ·mol-1（3）-5kJ·mol-1√（2）-45kJ·mol-1（4）25kJ·mol-1411.下列纯态单质中，哪些单质的标准摩尔生成焓不等于零：（1）金刚石√（3）O3(臭氧）√（5）Br(l)（2）Fe(s)（4）Hg(g)√（6）石墨12.在一标准态下CO2(g)的为下列那个反应的值?(1)C(金刚石)+O2(g)─→CO2(g)(2)CO(g)+1/2O2(g)─→CO2(g)(3)C(石墨)+O2(g)─→CO2(g)√13.反应:H2(g)+S(g)─→H2S(g)的值是否等于H2S(g)的?不等,因为S(g)不是稳定单质.14.已知298.15K,100KPa下，反应：N2(g)+2O2(g)─→2NO2(g)=66.36kJ·mol-1,则NO2(g)的标准摩尔生成焓为：(1)-66.336kJ·mol-1(3)-33.18kJ·mol-1(2)33.18kJ·mol-1√(4)66.36kJ·mol-1习题本章作业(P24~25)：3.／5.／8.／10.／13.／15.／18.51.制备硝酸(HNO3)的反应如下：4NH3+5O24NO+6H2O2NO+O2─→2NO23NO2+H2O─→2HNO3+NO试计算每消耗1.00吨氨气可制取多少吨硝酸？（提示：n(NH3):n(HNO3)=1:2/3.答案：2.47吨硝酸）2.在容器为10.0L的真空钢瓶内充入氯气，当温度为298.15K时，测得瓶内气体压强为1.0×107Pa,试计算钢瓶内氯气质量。提示：＃3.一氧气瓶的容积是32L，其中氧气的压强为13.2kPa。规定瓶内氧气压强降至1.01×103kPa时就要充氧气以防混入别的气体。今有实验设备每天需用101.325kPa氧气400L，问一瓶氧气能用几天？解：允许使用的氧气物质的量为：11ppVnRT每天需用氧气的物质的量为：222pVnRT32.910mRTpVnRTMMpVmgRT6以瓶氧气可用的天数为：129.6ndn4.一个容积为21.2L的氧气缸安装有在24.3×105Pa下能自动打开的安全阀，冬季时曾灌入624克氧气。夏季某天阀门突然自动打开了，试问该天气温达多少摄氏度？提示：031844.9pVMpVTKCnRmR＃5.冬季草原上的空气主要含氮气(N2)、氧气(O2)和氩气(Ar)。在9.7×104Pa及-22℃下手记得一份空气试样，竟测定其中氮气、氧气和氩气的体积分数依次为0.78、0.21、0.01。求收集试样时各气体得分压。提示：根据道尔顿分压定律：iinppn42423()7.610()2.010()1.010pNPapOPapArPa6.30℃下，在一个容积为10.0L的容器中，O2，N2和CO2混和气体的总压力为93.3kPa，其中P(O2)为26.7kPa,CO2的含量为5.00g。试求：(1)容器中CO2的分压；（答案：2.87×104Pa）(2)容器中N2的分压；（答案：3.79×104Pa）(3)O2的物质的质量分数；（答案：0.286）7n(CO2)=m(CO2)M(CO2)=0.114molP=nRTV=2.87*104Pa(1)(2)P(N2)=P-P(O2)-P(CO2)=3.79*104Pa(3)n(O2)nP=0.286P(O2)=7.用锌与盐酸反应制备氢气：Zn(s)+2H+─→Zn2++H2(g)↑若用排水集气法在98.6kPa、25℃下（已知水的蒸气压为3.1kPa）收集到2.50×10-3m3的气体。求：(1)25℃时该气体中H2的分压；（答案：95.43kPa）(2)收集到的氢气的质量。（答案：0.194g）＃8.设有10molN2(g)和20molH2(g)在合成氨装置中混合，反应后有5molNH3(g)生成,试分别按下列反应方程式中各物质的化学计数量（νB）和物质的量的变化(ΔnB)计算反应进度并作出结论。(1)1/2N2(g)+3/2H2(g)─→NH3(g)（答案：ξ＝5.0mol）(2)N2(g)+3H2(g)─→2NH3(g)（答案：ξ＝2.5mol）提示：1BBn。结论：反应进度的值与选用反应式中的哪个物质的量变化来进行计算无关，但与反应式的写法有关。89.某气缸中有气体20L，从环境吸收了800J热量后，在恒压(97.3kPa)下体积膨胀到1.50L,试计算系统热力学能变化(ΔU)（提示：ΔU＝Qp－pΔV=0.771kJ）＃10.2.00mol理想气体在350K和152kPa条件下，经恒压冷却至体积为35.0L,此过程放出了1260J热。试计算(1)起始体积(3)体系做功(2)终态温度(4)热力学能变化（5）焓变提示：331122(1):38.31038.3(2):320(3):502(4):758(5):1260pnRTVmLppVTKnRWpVJUQWJHQJ(问题主要出现在正负号上)11.用热化学方程式表示下列内容：在25℃及标准态下，每氧化1molNH3(g)和H2O(g)并将放热226.2kJ。（答案：298.15132253()()()();226.242KrmNHgOgNOgHOgHkJmol标准态）912.在一敞口试管内加热氯酸钾晶体时发生下列反应：2KClO3(s)─→2KCl(s)+3O2(g),并放出热89.5kJ(298.15K)。求:298.15K下该反应的ΔrHm和ΔU。（提示：89.596.9pHQkJUHWHpVHnRTkJ）13.在高炉炼铁，主要反应有：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)分别计算298.15K时各反应的和各反应值之和；(2)将上列反应方程式和并成一个总反应方程式，应用各物质的(298.15K)值计算总反应的并与(1)计算结果比较做出结论。（提示：(1)各反应的值之和为：11(393.509)86.229(8.3)315.6rmHkJmolkJmol(2)＝-315.5kJ·mol-1,计算结果基本相等。可以得出结论：反应的热效应只与反应的始、终态有关，而与反应的途径无关。多数同学出现了问题）14.已知298.15K时反应：3H2(g)+N2(g)─→2NH3(g)；()1=-92.22kJ·mol-12H2(g)+O2(g)─→2H2O(g)；()2=-483.636kJ·mol-1试计算下列反应的()3：4NH3(g)+3O2(g)─→2N2(g)+6H2O(g)10（提示：反应（3）＝反应（2）×3－反应（1）×2＝-1266.47kJ·mol-1）15.铝热法反应如下：8Al+3Fe3O4─→4Al2O3+9Fe(1)利用数据计算恒压反应热；(答案：3347.6prmQHkJ)(2)在此反应中若用去267.0g铝，问能放出多少热量？（答案：1183347.6,3347.68267.0267.0/26.98267.03347.6267.04141826.98pmolQkJkJmolgggmolgkJgQkJmolgmol因为的铝放出的热量为：则每摩尔铝所放出的热量为：则铝的摩尔数为：所以铝放出的热量为：）16.利用数据，试计算下列反应的恒压反应热：(1)Fe3O4+4H2(g)─→3Fe(s)+4H2O(g)（答案：151.1kJ·mol-1）(2)4NH3(g)+5O2(g)─→4NO(g)+6H2O(g)（答案：-905.47kJ·mol-1）(3)3NO2(g)+H2O(l)─→3HNO3(l)+NO(g)（答案：-71.7kJ·mol-1）17.已知Ag2O(s)+2HCl(g)─→2AgCl(s)+H2O(l)=-324.9kJ·mol-1及(Ag2O，s)=-30.57kJ·mol-1,试求：AgCl的标准摩尔生成焓。（答案：-127.3kJ·mol-1）11＃18.某天然气中CH4占85.0%,C2H6占10.0%，其余为不可燃部分。若已知C2H6(g)+7/2O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)=-30.57kJ·mol-1试计算完全燃烧1.00m3这种天然气的恒压反应热。(提示：298.154222111221212312,4()2()()2()890.3624.77424.77410,()(KprmmpppCHgOgCOgHOlHkJmolpVpVTTVLmolmmolQQCHQ-1因为在标准状况下（273.15K、101.325kPa）理想气体的摩尔体积为：22.4Lmol根据：可计算出在本题条件下的摩尔体为：所以：2631231312314)0.85(890.36)24.774100.1(1559.8)24.774103.6910CHmkJmolmmo