工程化学习题答案

第一章

5. 下列说法是否正确?

(1)质量作用定律适用于任何化学反应。

(2)反应速率常数取决于反应温度,与反应物的浓度无关。 (3)放热反应均是自发反应。

(4)要加热才能进行的反应一定是吸热反应。 (5)?rSm为负值的反应均不能进行。

(6)冰在室温下自动融化成水,是熵增加起了作用。 答:①× ②√ ③× ④× ⑤× ⑥√

6. 已知下列反应的平衡常数:

oH2(g)+S(s) = H2S(g) K1 S(s)+O2(g)= SO2(g) Ko

2则反应:H2(g)+SO2(g) = O2(g)+ H2S(g)的平衡常数是下列中的哪一个?

oooo(1)K1-Ko (2)K1?Ko (3)Ko/K1 (4)K1/Ko

2222答:⑷

7. 根据平衡移动原理,讨论下列反应:

o 2Cl2(g)+2H2O(g) =4HCl(g)+O2(g); ?rHm(298.15K)>0

将四种气体混合后,反应达平衡时,若进行下列各项操作,对平衡数值各有何影响(操作项

目中没有注明的是指温度不变、体积不变)?

操作项目 平衡数值 答: (1)加O2 H2O 的物质的量 ↑ (2)加 O2 HCl 的物质的量 ↓ (3)加 O2 O2的物质的量 ↑ (4)增大容器的体积 H2O 的物质的量 ↓ (5)减小容器的体积 Cl2 的物质的量 ↑ (6)减小容器的体积 Cl2 的分压 ↑ (7)减小容器的体积 Ko 不变 (8)升高温度 K ↑

(9)升高温度 HCl 的分压 ↑ (10)加催化剂 HCl的物质的量 不变

时的也附于后: 8.由二氧化锰制备金属锰可采用下列两种方法,两方应在25℃(1)MnO2(s)+2 H2(g) ? Mn(s)+2H2O(g)

o ?So-1-1

?rHm= 36.4 kJ·rm=95.1 J?K?mol mol-1,

o(2)MnO2(s)+2 C(s) ? Mn(s)+2CO(g)

o ?So-1-1 ?rHm=299.0 kJ·rm=362.9 J?K?mol mol-1,

试通过计算确定以上两个反应在25℃,100KPa下的反应方向。如果考虑工作温度愈低愈好,试问采取哪种方法较好?

ΘΘΘΘ

答:① T > △H/△S = 36.4/0.0951 = 382.8K; ② T > △H/△S = 299/0.3629 = 823.9K 第一种好

9. 应用公式?Go(T)??Ho(T)?T?So(T),计算下列反应的?Go(298.15K)值,并判断反

rmrmrmrm应在298.15K及标准态下能否自发向右进行。 8Al(s) +3Fe3O4(s) ? 4 Al2O3(s) +9 Fe(s)

答:△GΘ = 4(-1582.3) - 3(1015.4) = -3283.kJ/mol < 0 自发进行 OR △G= -3347.6 – 298.15(-0.2163) = -3283.11kJ/mol < 0 自发进行

10. 通过计算说明下列反应:

2CuO(s) ? Cu2O(s) +1/2O2(g)

(1)在常温(298.15K)、标准态下能否自发进行? (2)在700K时、标准态下能否自发进行?

Θ Θ

答: △H= -168.6-2(-157.3) = 146 kJ/mol; △S= 93.1 + ?(205.2)–2×42.6 = 110.5

J/mol.K

Θ

① △G= 146 - 298.15×0.1105 = 113.05 kJ/mol >0 不能自发

Θ

② △GΘ = 146 - 700×0.1105 = 68.56 kJ/mol >0 不能自发

o11. 将空气中的N2(g)变成各种含氮的化合物的反应叫做固氮反应。根据?fGm计算下列3种

o固氮反应的?rGm及K,并从热力学角度分析选择哪个反应最好?

o N2(g)+O2(g) ? 2NO(g)

Θ

2N2(g)+O2(g) ? 2N2O(g) △G(N2O) = 103.6 kJ/mol N2(g)+3H2 ? 2NH3(g)

Θ

答:①△G= 2×86.6 = 173.2 kJ/mol;

K=exp[-173.2/(0.008314×298.15)] = exp(-69.872) = 4.52×10 ②△GΘ = 2×103.6 = 207.2 kJ/mol;

K=exp[-207.2/(0.008314×298.15)] = exp(-83.588) = 4.99×10③△GΘ = 2×(-16.4) = -32.8kJ/mol;

K=exp[32.8/(0.008314×298.15)] = exp(-13.232) = 5.58×10 12. 在749K条件下,在密闭容器中进行下列反应: CO(g)+H2O(g) = CO2(g)+H2(g) Kc=2.6求:

(1)当H2O与CO物质的量之比为1时,CO的转化率为多少? (2)当H2O与CO物质的量之比为3时,CO的转化率为多少? (3)根据计算结果,你能得出什么结论? 答:CO(g)+H2O(g) = CO2(g)+H2(g) 1-x 1-x x x 1-y 3-y y y ①

?Kc?5

-37

-31

x22.6=0.617

?2.6;x?(1?x)21?2.6②K??c222y2?2.6; y =2.6(3-4y+y);1.6y+6.5y+4.875=0

(1?y)(3?y)2 y = 6.5?6.5?4?4.875=0.865 =86.5%

2③ 结论:增加水,提高了CO的转化率。

15. 在298.15K及标准态下,以下两个化学反应:

-1o(1)H2O(l) +1/2O2(g) ? H2O2(l),(?rGm)1=105.3KJ?mol>0 -1o(2)Zn(s)+1/2O2(g) ? ZnO(s), (?rGm)2=-318.3KJ?mol<0

可知前者不能自发进行,若把两个反应耦合起来: Zn(s)+H2O(l) +O2(g) ? ZnO(s) +H2O2(aq)

不查热力学数据,请问此耦合反应在298.15K下能否自发进行?为什么? 答:△GΘ = (105.3-318.3) = -213 kJ/mol <0 自发进行

第二章

P38

18. 计算0.050 mol·L-1 HClO溶液中的[H+]、[ClO-]和HClO的解离度。Ka=3.98×10

+

--8

3.98?10?8 答:[H]=[ClO]=3.98?10?0.05=4.46×10;???8.92?10?4

0.05?8-5

19. 奶油腐败变质后分解产物中含有恶臭的丁酸(C3H7COOH)。今含有0.1 mol丁酸的0.20

升溶液,测得pH = 2.50,求丁酸的解离常数Koa。

(10?2.5)2-5 答:Ka?=2.01×10

?2.50.5?10?20. 已知HAc的

opKoa?4.75,NH3·H2O的pKb?4.74,求下列各溶液的pH值:

1)0.10 mol·L-1 HAc 2)0.10 mol·L-1 NH3·H2O 3)0.15 mol·L-1 NH4Cl 4)0.15mol·L-1 NaAc 答:① pH=(pKa-lgc)/2=2.875 ② pOH=2.87;pH=11.13

③ pKa=9.26;pH=(9.26-lg0.15)/2=5.04

④ pKb=14-4.75=9.25;pOH=(9.25-lg0.15)/2=5.037;pH=8.96

21 1.0dm3 0.20 mol·L-1 HAc溶液中,要加入多少克无水NaAc才能使溶液的pH = 4.20? 答:CAc-=1.75×10×0.2/10

-5

-4.2

=0.05547mol/L;需NaAc: 0.05547×(23+24+3+32)=4.55g

22. 在100mL 0.10 mol·L-1氨水中溶入氯化铵1.07 g后,溶液的pH值为多少?在此溶液中

再加入100mL水后,pH值有何变化?

答:pH=14-(pKb-lgCb/Cs)=14-4.74+lg(0.1×53.5×0.1/1.07)=8.94;

加水后Cb/Cs不变,pH不变。

23 欲配制500mL pH为9.0且NH4+ 浓度为1.0 mol·L-1的NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液,需要

密度为0.904 g·mL,含NH3 26.0%的浓氨水多少立方厘米?固体NH4Cl多少克? 答:[NH3·H2O]=1×10/1.8×10=0.5556,

V=

-5

-5

0.556?0.5?17=20.09mL;m=1×0.5×53.5=26.8g

0.904?26% P64

1、1 错 2 对 3 错 4 错 6、

(1)1 减小 2增大 3 减小 (2)减小

(3)等于摩尔质量之比 8 、吸氧

第三章

2(1)>=3 (2)1 (3)-+1/2 (4)0 4 11 [Ne]3S1 21 [Ar]3d1 4s2 53 [Kr]5s2 5p5 60 [Xe]4f4 6s2 80 [Xe]5d10 6s2 2,8,1 2,8,9,2 2,8,18,18,7 2,8,18,22,8,2 2,8,18,32,18,2 3 IA 4 IIIB 5 VIIA 6 IIIB 6 IIB s d p f ds 金 金 非 金 金 5 A Cs B Sr C Se D Cl (1)A,B,C,D (2)DCBA (3)DCBA (4)ABCD (5)6,0,0,-+1/2, 5,0,0,-+1/2 4,0,0,-+1/2 3,0,0,-+1/2

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