无机化学习题集

第一章化学中的一些基本概念和定律

一、例题

1.在10000C和97kPa下测得硫蒸气的密度为0.5977g.dm-3，求硫蒸气的摩尔质量和分子式。

mRTRTM????VPP 解

0.5977?8.314?(1000?273) = 397?10 =0.065kg.mol-1=65g.mol-1

65一个硫蒸气分子中硫原子的个数是?2

2所以，分子式为S2。

答：硫蒸气的摩尔质量是65g/mol，分子式为S2。

12.一个280k的敞开广口瓶里的气体需要加热到什么温度才能使的气体逸

3出瓶外？

解 pV =nRT

因为 p、V一定，

所以T1n1=T2n2 T2 =

T1n1280?n13??280?420k

nn22(n1?1)3答(略)。

3.在291k和1.013?105Pa下将2.70?10-3m3被水蒸气饱和了的空气通过装CaCl2的干燥管，测得干燥空气的质量为3.21g，求291k下水的饱和蒸气压。

解 含饱和水蒸气的空气的物质的量为n

PV1.013?106?2.70?10?5??0.113mol n =RT8.314?291 =n水+n空

n水=0.113-

3.21?2.31?10?3mol 2962.32?10?3?2.07?103Pa p水=pX水=1.013?10?0.113答(略)。

4.在300K时，将电解水所得而经干燥的氢气和氧气的混合气体40.0g通入60.0L的真空容器中，问氢气和氧气的分压各为多少Pa？

???2H2+O2 解 2H2O?电解设：生成的氢气为xg，则生成氧气的质量为（40.0-x）g

根据电解反应方程可得：

4x ?3240.0?xx=4.4444g

p氢=

m氢RTM氢V?4.444?8.314?300=0.9234?105Pa ?52?60.0?100.9234?1051p氧=p氢==0.4617?105Pa

22答略。

5.试讨论，为什么有的元素的相对原子质量（原子量）的有效数字的位数多达9位，而有的元素的相对原子质量（原子量）的有效数字却少至3～4位？

答：单核元素只有一种核素，其丰度为100﹪，丰度的不确定性对它们的原子量的准确性的影响较小，因而它们的相对原子质量十分准确，有效数字达到的位数较多。而对于多核素元素，由于丰度测定的不准确，同位素越多，同位素丰度的不确定性对它们的原子量的准确性的影响越大，原子量的不确定性的就较高了；有效数字达到的位数就少。特别是那些不同来源的样品中同位素丰度涨落很大的元素，原子量的不确定性就更明显了。

6. 为什么把分子定义为“保持物质一切性质的最小微粒”是不准确的？ 答：因为物质的性质包括物理性质和化学性质，而分子只保持物质的化学性质。分子是保持物质化学性质的最小微粒。 二、习题

1.判断下列说法是否正确，并说明理由。 （1）氧的原子量就是一个氧原子的质量。 （2）氧的原子量等于氧的质量数。

（两种说法均不对，理由是均不符合原子量的定义） 2.对于一定量的混合气体，试回答下列问题。

（1）恒压下，温度变化时各组分气体的体积百分数是否变化？ （不变） （2）恒温下，压力变化时各组分气体的分压是否变化？ （变）

（3）恒温下，体积变化时各组分气体物质的量分数是否变化？ （不变） 3.计算298.15K和热力学标准压力下1mol理想气体的体积。 （24.79L） 4.某气体在293K和9.97?104Pa时的体积为0.19dm3，质量为0.132g。求该气体的摩尔质量。它可能是什么气体？ （17，可能是NH3）

5.常温常压下充满气体的石英安瓿被整体加热到800K时急速用火封闭，问封闭瓶内的气体在常压下的压力为多大？ （3.7?104Pa）

6.混合气体中有4.4gCO2，14gN2和12.8gO2，总压为2.026?105Pa，求各组

分气体的分压。

（二氧化碳、氮气、氧气的分压分别为2.0?104Pa、1.0?105Pa、8.1?104Pa） 7.排水集气法得到的气体是饱和水蒸气与某种纯净气体的混合气体，若忽略水柱的压力，混合气体的总压等于环境的压力。现用排水集气法在常温常压下收集到2.500?10-1L的气体，问收集到的H2的物质的量和干燥H2的体积是多少？已知在298下水的饱和蒸气压为3.167kPa. （9.898?10-3mol，0.2422L）

8.一个人每天呼出的CO2相当于标准状态下的5.8?102L。在空间站的密闭舱中，宇航员呼出的CO2用LiOH吸收。写出该反应的反应方程式，并计算每位宇航员每天需要LiOH的质量。 （1.24?103g）

第二章 热化学

一、例题

1.若已知12g钙燃烧时放出190.8kJ的热；6.2g磷燃烧时放出154.9kJ的热；而168g氧化钙与142g五氧化二磷相互作用时，放出672.0kJ的热。试计算结晶状正磷酸钙的生成热。

1解 Ca（s）+O2（g）=CaO（s）

2由反应方程式可得：12：190.8=40：△fH 0m（（CaO）

0

△fH m（（CaO）=-636kJ/mol

52P（s）+O2（g）=P2O5（s））

2由反应方程式可得：6.2：154.9=2?31：△fH0m（P2O5） △fH0m（P2O5）=-1549 kJ/mol

3 CaO（s）+ P2O5（s）=Ca3（PO4）2（s） 168 142

△rH 0M=∑（ni△fH 0M）产物-∑（ni△fH 0M）反应物

=△fH0m（Ca3（PO4）2）-3△fH0m（CaO）-△fH0m（P2O5） =-672.0

△fH0m（Ca3（PO4）2）=-672.0+3?（-636）+（-1549）=-4129kJ/mol 答（略）。

2. 反应C3H 8（g）+5O2（g）=3C O2（g）+4H2O（l）在敞开容器体系中燃烧，测得其298的恒压反应热为-2220 kJ/mol，求： （1） 反应的△rH 0M是多少？ （2） 反应的△U是多少？

解 （1）△rH 0M=-2220 kJ/mol (2) △U =Q+W

= △rH 0M-p△V =△rH 0M-△nRT

m?

=-2220-1?10-3?8.314?298?(-3)=-2212.6 kJ/mol

答（略）。

3.分辨如下概念的物理意义： （1）封闭系统和孤立系统。 （2）功、热和能。 （3）热力学能和焓。

（4）生成焓、燃烧焓和反应焓。 （5）过程的自发性和可逆性。

答：（1）封闭系统是无物质交换而有能量交换的热力学系统；孤立系统是既无物质交换又无能量交换的热力学系统。

（2）热是系统与环境之间的温度差异引起的能量传递方式，除热外的所有其他能量传递形式都叫做功，功和热是过程量(非状态函数)；能是物质所具有的能量和物质能做某事的能力，是状态量（状态函数）。

（3）热力学能，即内能，是系统内各种形式能量的总和；焓，符号为H，定义式为H =U+pV。

（4）在热力学标态下由指定单质生成1mol物质的反应焓变称为该物质的标准摩尔生成焓，简称生成焓；1mol燃料与氧气发生完全燃烧放出的热称为燃烧焓；反应焓是发生1mol反应的焓变。

（5）过程的自发性是指在自然界能自然而然发生的性质；可逆性是指一个过程中每个状态都无限接近平衡的性质。

4. 判断以下说法的正确与错误，尽量用一句话给出你作出判断的根据。 （1）碳酸钙的生成焓等于CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)的反应焓。

（2）单质的生成焓等于零，所以它的标准熵也等于零。 答（1）错误。生成焓是在热力学标态下由指定单质生成1mol物质的反应焓，所以碳酸钙的生成焓等于反应Ca(s)+C(s，石墨)+

3O2(g)=CaCO3(S)的反应焓。 2（2）错误。标准熵是1mol物质处于标态时所具有的熵值，热力学第三定律指出，只有在温度T=0K时，物质的熵值才等于零，所以，标准熵一定是正值。

5.298K时，水的蒸发热为43.93kJ/mol。计算蒸发1mol水时的QP 、W和?U。 解 H2O(l) =H2O(g) ?rH =43.93 kJ/mol

?QP=?rH m=43.93 kJ/mol

1mol水蒸发过程做的体积功为

W=p?V=?nRT=1×8.314×10―3 ×298 =2.48 kJ/mol

m?mm??mmmm????mmmmmmm???????mmmm????mmm???m?

?U =Q―W =43.93 ―2.48 =41.45 kJ/mol

6. 分析下列反应自发进行的温度条件。

（1） 2N2(g)+O2(g)?2N2O ?rH =163 kJ/mol

1（2）Ag(s)+ Cl2(g) ?AgCl(s) ?rH = ―127 kJ/mol

21（3）HgO(s) ? Hg(l)+ O2(s) ?rH =91 kJ/mol

21（4）H2O2 (l) ?H2O(l) + O2(g) ?rH =―98 kJ/mol

2解 反应自发进行的前提是反应的?rG0m,T〈 0，由吉布斯―亥姆霍兹公式

?rG0m,T=?rH ―T?rS ，?rG0m,T值与温度有关，反应温度的变化可能使

?rG0m,T符号发生变化。

（1）?rH 〉0 ，?rS 〈 0，在任何温度下，?rG0能自发进行。

（2）?rH 〈 0 ，?rS 〈 0，在较低温度下，?rG0利于反应自发进行。

（3）?rH 〉0 ，?rS 〉0，若使反应自发进行，?rG0高温度，即高温有利于反应自发进行。

4）?rH 〉0 ， ?rS 〉 0 ，在任何温度时，?rG0温度下反应均能自发进行。

7.已知下列数据：

?fH （Sn,白）=0 ?fH （Sn，灰）=―2.1 kJ/mol

m,Tm,Tm,Tm,T，〉0 ，反应都不〈 0 ，即低温有〈 0 ，必须提

〈 0 ，即在任何

S （Sn,白）=51.5 J/(mol·K) S （Sn,灰）=44.3 J/(mol·K)

求Sn（白）?Sn（灰）的相对温度。

解 ?rH =?fH （Sn,灰）―?fH （Sn,白）=―2.1 kJ/mol ?rS = S （Sn,灰）―S （Sn,白）

=44.3 J/(mol·K)―51.5 J/(mol·K) =―7.2 J/(mol·K) 相变过程 ?rG =0 即?rH ―T?rS =0 得相变温度为

0?rHm?2.1 T===219.7K 0?3?7.2?10?rSm二、习题

1. 查阅标准摩尔生成焓数据，计算火箭燃料肼和氧化剂过氧化氢反应生成气态氮和水蒸气推动火箭的反应热（298k）。N2 H4 +2H2 O2 =N（+4H2O（g） （-642.34 2g）