无机及分析化学习题答案第二章培训课件
无机及分析化学第2章
4条sp3
【注】 sp3 杂化轨道不同于 s 轨道，也不同于 p 轨道。
杂化轨道有自己的波函数、能量、形状和空间取向。
二、 杂化轨道的特点
1、只有能量相近的轨道才能杂化
ns, np杂化； ns, np,nd杂化; (n-1)d, ns, np杂化
2、轨道数目守恒（杂化前后轨道数目不变）
3、杂化后轨道伸展方向、形状发生改变
② 键：两个原子轨道沿键轴方向以“平行”或“肩 并肩”方式重叠形成的键；
【特点】 “肩并肩”； 受核吸引力小，不牢固，所以 键电子易参加反应；
共价键的类型
键( 成键轨道），头碰头
原子核连线为对称轴
键，肩并肩 穿过原子核连线有一节面
【比较σ键与π键】
π键重叠程度小于σ键，键能：π键＜σ键；
4 +
<
Ti
3 +
；
Fe
3 +
<
Fe
2 +
负离子半径一般较大；正离子半径一般较小 。
周期表中对角线上，左上的元素和右下的元 素的离子半径相近 。Li－Mg，Be－Al，B－Si。
第2节 共价键理论
离子键理论 离子化合物的形成
相同原子如何形成单质 分子(H2, O2)
电负性相近的原子如何 形成化合物(HCl, H2O)
注意：原子轨道的杂化，只 有在形成分子的过程中才会 发生，而孤立的原子是不可 能发生杂化的。 为什么会发生原子轨道的杂化？
波的叠加和干涉
形成 CH4 时，中心C的 2s 和 2px、2py、2pz 四条原 子轨道发生杂化，形成一组新的杂化轨道，即 4 条sp3 杂化轨道；
C 2s22p2 6
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第二章 习题解答2－10解：（1）×；（2）×；（3）√；（4）×；（5）×；（6）×；（7）×；（8）×；（9）；（10）×；（11）×2－11解：（1）敞开体系；（2）孤立体系；（3）敞开体系；2－12解：（1） Q =100kJ W=-500 kJ △U = Q + W=-400 kJ（2）Q =-100kJ W=500 kJ △U = Q + W=400 k2－13解：因为此过程为可逆相变过程，所以Q p =△H= 40.6kJ ·mol -1W=-p 外△V ≈-n R T =-8.314×373.15=-3.10 kJ ·mol -1 △U = Q + W= 40.6+（-3.10）=37.5 kJ ·mol -12－14解：（1）r m B f m Bf m 2f m f m f m 231B)3CO g Fe,s 3CO,g Fe O ,s 3393.51203(110.52)(822.2)26.77kJ mol H H H H H H -∆=ν∆=∆∆-∆+∆=⨯-⨯-⨯---=-⋅∑（（，）+2（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ（2）r m B f m Bf m 2f m 2f m f m 21B)CO g H ,g CO,g H O,g 393.510(110.52)(241.82)41.17kJ mol H H H H H H -∆=ν∆=∆∆-∆+∆=-----=-⋅∑（（，）+（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ（3）r m B f m Bf m 2f m f m 2f m 31B)6H O l NO,g 5O ,g 4NH ,g 6285.834(90.25)504(46.11)1169.54kJ mol H H H H H H -∆=ν∆=∆∆-∆+∆=⨯-⨯-⨯-⨯-=-⋅∑（（，）+4（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ2－15解：乙醇的Θm f H ∆反应r m H ∆Θ为：（4） 2C （s ，石墨）+3H 2（g ）+1/2O 2（g ）= C 2H 5OH （l ），所以：反应（4）=反应（2）×2+反应（3）×3-反应（1）r m r m r m r m -1(4)2(2)3(3)(1)2(393.5)3(571.6)(1366.7)1135.1kJ mol H H H H ∆=∆+∆-∆=⨯-+⨯---=-⋅ΘΘΘΘ对反应2C （s ，石墨）+ 2H 2（g ）+ H 2O （l ）= C 2H 5OH （l ）r m f m f m 2f m 2f m 1()(H O,l)2(H ,g)2(C,s)1135.1(285.83)2020849.27kJ mol H H H H H -∆=∆-∆-∆-∆=----⨯-⨯=-⋅乙醇ΘΘΘΘΘ虽然，该反应的r m H ∆Θ＜0（能量下降有利），但不能由r m H ∆Θ单一确定反应的方向，实际反应中还须考虑其他因素，如：混乱度、反应速率等。
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第二章 习题解答2－10解：（1）×；（2）×；（3）√；（4）×；（5）×；（6）×；（7）×；（8）×；（9）；（10）×；（11）×2－11解：（1）敞开体系；（2）孤立体系；（3）敞开体系；2－12解：（1） Q =100kJ W=-500 kJ △U = Q + W=-400 kJ（2）Q =-100kJ W=500 kJ △U = Q + W=400 k2－13解：因为此过程为可逆相变过程，所以Q p =△H= ·mol -1W=-p 外△V ≈-n R T =-×=- kJ ·mol -1 △U = Q + W= +（-）= kJ ·mol -12－14解：（1）r m B f m Bf m 2f m f m f m 231B)3CO g Fe,s 3CO,g Fe O ,s 3393.51203(110.52)(822.2)26.77kJ mol H H H H H H -∆=ν∆=∆∆-∆+∆=⨯-⨯-⨯---=-⋅∑（（，）+2（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ（2）r m B f m Bf m 2f m 2f m f m 21B)CO g H ,g CO,g H O,g 393.510(110.52)(241.82)41.17kJ mol H H H H H H -∆=ν∆=∆∆-∆+∆=-----=-⋅∑（（，）+（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ（3）r m B f m Bf m 2f m f m 2f m 31B)6H O l NO,g 5O ,g 4NH ,g 6285.834(90.25)504(46.11)1169.54kJ mol H H H H H H -∆=ν∆=∆∆-∆+∆=⨯-⨯-⨯-⨯-=-⋅∑（（，）+4（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ2－15解：乙醇的Θm f H ∆反应r m H ∆Θ为：（4） 2C （s ，石墨）+3H 2（g ）+1/2O 2（g ）= C 2H 5OH （l ），所以：反应（4）=反应（2）×2+反应（3）×3-反应（1）r m r m r m r m -1(4)2(2)3(3)(1)2(393.5)3(571.6)(1366.7)1135.1kJ mol H H H H ∆=∆+∆-∆=⨯-+⨯---=-⋅ΘΘΘΘ对反应2C （s ，石墨）+ 2H 2（g ）+ H 2O （l ）= C 2H 5OH （l ）r m f m f m 2f m 2f m 1()(H O,l)2(H ,g)2(C,s)1135.1(285.83)2020849.27kJ mol H H H H H -∆=∆-∆-∆-∆=----⨯-⨯=-⋅乙醇ΘΘΘΘΘ虽然，该反应的r m H ∆Θ＜0（能量下降有利），但不能由r m H ∆Θ单一确定反应的方向，实际反应中还须考虑其他因素，如：混乱度、反应速率等。
无机及分析化学课后习题答案
第二章 原子结构和元素周期律 习题解答1.简单说明四个量子数的物理意义和量子化条件。
2.定性画出s, p, d 所有等价轨道的角度分布图。
3.下列各组量子数哪些是不合理的？为什么？(1)2, 1, 0n l m ===； (2)2, 2, 1n l m ===-；(3) 3, 0, 0n l m ===； (4)3, 1, 1n l m ===+；(5)2, 0, 1n l m ===-；(6)2, 3, 2n l m ===+。
解 (2)，(5)，(6)组不合理。
因为量子数的取值时要求l < n ，m ≤ l 。
4.用合理的量子数表示(1)3d 能级；(2)2p z 原子轨道；(3)4s 1电子。
解 (1)3d 能级的量子数为：n = 3，l = 2。
(2)2p z 原子轨道的量子数为：n = 2，l = 1，m = 0。
(3)4s 1电子的量子数为：n = 4，l = 0，m = 0，m s =12+。
5.在下列各组量子数中，恰当填入尚缺的量子数。
(1) n =?，l =2，m =0，m s = +1/2； (2) n =2，l =?，m =-1，m s =-1/2； (3) n =4，l =2，m =0，m s = ?； (4) n =2，l =0，m =?，m s = +1/2。
解 (1)n ≥ 3正整数； (2)l = 1； (3)m s = +½(或-½)； (4)m = 0。
6.下列轨道中哪些是等价轨道？x x x y z 2s, 3s, 3p , 4p , 2p , 2p , 2p 。
解 对氢原子： (n 相同)(x y z 2s, 2p , 2p , 2p )；(x 3s, 3p 3s ，3p x )。
对多电子原子：(n 、l 相同)(x y z 2p , 2p , 2p )。
7.下列各元素原子的电子分布式各自违背了什么原理？请加以改正。
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• 4.答：该元素的原子序数为24，有4个电子层，
各层电子数分别为：2、8、13 、1，价电子层结 构为3ｄ54ｓ1，它位于第四周期、VI族、ｄ区。
• 5.答：BF3和NF3空间构型不相同。B原子电子排布为：1
ｓ22ｓ22ｐ1 ，2ｓ电子被 激 发到2ｐ轨道，通过杂化形 成3个完全相同的ｓｐ2杂化轨道，与F原子形成3个完全相 同的B－F键，所以BF3是平面三角形结构，键角为120°； 而N原子排布为1s22s22p3，形成不等性sp3杂化，其中1 个杂化轨道被1对孤对电子占据，不参与成键，其电子云 在N原子周围占据较大空间，对3个N－F键有较大斥力， 使NF3空间构型为三角锥型。 •
第1章 分散系统
• 1.有两种溶液在同一温度时结冰，已知其中一种溶液为1.5 g 尿素溶于200 g水中，另一种溶液为42.8 g某未知物溶于l00.0 g水中，求该未知物的相对分子质量(尿素的相对分子质量为 60)。
解：根据稀溶液的依数性 Δtf=Kfb 两溶液在同一温度结冰， 表明它们的浓度相同，
故凝固点最高是蔗糖和葡萄糖，最低是BaCl2 水 溶液。
•
4.为了防止水在仪器内结冰，可以加入甘油以降低 其凝固点，如需冰点降至271K，则在100g水中应 加入甘油多少克？（甘油分子式为C3H8O3）
解：甘油的摩尔质量为92（g·mol-1）
据Δtf=Kf·b b= =1.075(mol·kg-1) ∴应加入甘油为1.075×92×100／1000=9.9克
• 8．写出下列条件下制备的溶胶的胶团结构：（1） 向25 mL0.1 mol·L－1 KI溶液中加入70 mL0.005 mol·L－1 的AgNO3溶液；（2）向25 mL0.01 mol·L－1 KI溶液中加入70 mL0.005 mol·L－1 的 AgNO3溶液。
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第二章 习题解答2－10解：（1）×；（2）×；（3）√；（4）×；（5）×；（6）×；（7）×；（8）×；（9）；（10）×；（11）×2－11解：（1）敞开体系；（2）孤立体系；（3）敞开体系；2－12解：（1） Q =100kJ W=-500 kJ △U = Q + W=-400 kJ（2）Q =-100kJ W=500 kJ △U = Q + W=400 k2－13解：因为此过程为可逆相变过程，所以Q p =△H= 40.6kJ ·mol -1W=-p 外△V ≈-n R T =-8.314×373.15=-3.10 kJ ·mol -1 △U = Q + W= 40.6+（-3.10）=37.5 kJ ·mol -12－14解：（1）r m B f m Bf m 2f m f m f m 231B)3CO g Fe,s 3CO,g Fe O ,s 3393.51203(110.52)(822.2)26.77kJ mol H H H H H H -∆=ν∆=∆∆-∆+∆=⨯-⨯-⨯---=-⋅∑（（，）+2（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ（2）r m B f m Bf m 2f m 2f m f m 21B)CO g H ,g CO,g H O,g 393.510(110.52)(241.82)41.17kJ mol H H H H H H -∆=ν∆=∆∆-∆+∆=-----=-⋅∑（（，）+（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ（3）r m B f m Bf m 2f m f m 2f m 31B)6H O l NO,g 5O ,g 4NH ,g 6285.834(90.25)504(46.11)1169.54kJ mol H H H H H H -∆=ν∆=∆∆-∆+∆=⨯-⨯-⨯-⨯-=-⋅∑（（，）+4（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ2－15解：乙醇的Θm f H ∆反应r m H ∆Θ为：（4） 2C （s ，石墨）+3H 2（g ）+1/2O 2（g ）= C 2H 5OH （l ），所以：反应（4）=反应（2）×2+反应（3）×3-反应（1）r m r m r m r m -1(4)2(2)3(3)(1)2(393.5)3(571.6)(1366.7)1135.1kJ mol H H H H ∆=∆+∆-∆=⨯-+⨯---=-⋅ΘΘΘΘ对反应2C （s ，石墨）+ 2H 2（g ）+ H 2O （l ）= C 2H 5OH （l ）r m f m f m 2f m 2f m 1()(H O,l)2(H ,g)2(C,s)1135.1(285.83)2020849.27kJ mol H H H H H -∆=∆-∆-∆-∆=----⨯-⨯=-⋅乙醇ΘΘΘΘΘ虽然，该反应的r m H ∆Θ＜0（能量下降有利），但不能由r m H ∆Θ单一确定反应的方向，实际反应中还须考虑其他因素，如：混乱度、反应速率等。
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兰叶青无机及分析化学课后答案第二章第二章习题解答2－10解：（1）×；（2）×；（3）√；（4）×；（5）×；（6）×；（7）×；（8）×；（9）；（10）×；（11）×2－11解：（1）敞开体系；（2）孤立体系；（3）敞开体系；2－12解：（1） Q =100kJ W=-500 kJ △U = Q + W=-400 kJ（2）Q =-100kJ W=500 kJ △U = Q + W=400 k2－13解：因为此过程为可逆相变过程，所以Q p =△H= 40.6kJ ·mol -1W=-p 外△V ≈-n R T =-8.314×373.15=-3.10 kJ ·mol -1 △U = Q + W= 40.6+（-3.10）=37.5 kJ ·mol -12－14解：（1）r m B f m Bf m 2f m f m f m 231B)3CO g Fe,s 3CO,g Fe O ,s 3393.51203(110.52)(822.2)26.77kJ mol H H H H H H -?=ν?=??-?+?=?-?-?---=-?∑（（，）+2（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ（2）r m B f m Bf m 2f m 2f m f m 21B)CO g H ,g CO,g H O,g 393.510(110.52)(241.82)41.17kJ mol H H H H H H -?=ν?=??-?+?=-----=-?∑（（，）+（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ（3）r m B f m Bf m 2f m f m 2f m 31B)6H O l NO,g 5O ,g 4NH ,g 6285.834(90.25)504(46.11)1169.54kJ mol H H H H H H -?=ν?=??-?+?=?-?-?-?-=-?∑（（，）+4（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ2－15解：乙醇的Θm f H ?反应r m H ?Θ为：（4） 2C （s ，石墨）+3H 2（g ）+1/2O 2（g ）= C 2H 5OH （l ），所以：反应（4）=反应（2）×2+反应（3）×3-反应（1）r m r m r m r m -1(4)2(2)3(3)(1)2(393.5)3(571.6)(1366.7)1135.1kJ mol H H H H ?=?+?-?=?-+?---=-?ΘΘΘΘ对反应2C （s ，石墨）+ 2H 2（g ）+ H 2O （l ）= C 2H 5OH （l ）r m f m f m 2f m 2f m 1()(H O,l)2(H ,g)2(C,s)1135.1(285.83)2020849.27kJ mol H H H H H -?=?-?-?-?=----?-?=-?乙醇ΘΘΘΘΘ虽然，该反应的r m H ?Θ＜0（能量下降有利），但不能由r m H ?Θ单一确定反应的方向，实际反应中还须考虑其他因素，如：混乱度、反应速率等。
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第二章 化学热力学基础习题2-1 什么叫状态函数？什么叫广度性质？什么叫强度性质？答：体系的性质，如物质的量、温度、体积、压力等，可以用来描述体系的状态。
体系的性质是由体系的状态确定的，这些性质是状态的函数，称为状态函数。
具有加和性的性质称为广度性质；不具有加和性的性质称为强度性质。
习题2-2 自发过程的特点是什么？答：在孤立体系中，变化总是自发地向熵增加的方向进行，即向混乱度增加的方向进行。
不做非体积功的封闭体系中，定温定压条件下，变化总是自发的向着自由能降低的方向进行。
习题2-3 什么叫混乱度？什么叫熵？它们有什么关系？答：混乱度Ω是体系的微观状态数。
熵S 是量度混乱度的状态函数，S = k ln Ω习题2-4 什么是自由能判据？它的应用条件是什么？答：在定温定压不做非体积功条件下，自由能降低的过程可以自发进行；自由能不变的过程是可逆过程。
自由能判据适用于封闭体系、定温定压过程。
习题2-5 298K 时6.5g 液体苯的弹式量热计中完全燃烧，放热272.3kJ 。
求该反应的θm r U ∆和θm r H ∆。
解：)(O H 3)(CO 6O 215)(H C 22266l g l +=+∑-=+-=5.16215)g (ν mol 785.610=--=M mξ 1θmr θm r V molkJ 6.3267kJ3.272-⋅-=∆-=∆⋅==∆U U Q U ξ1133θm r θm r mol kJ 3.3271mol J 103.3271298314.8)5.1(106.3267)g (--⋅-=⋅⨯-=⨯⨯-+⨯-=+∆=∆∑RTU H ν习题2-6 298K 、标准状态下HgO 在开口容器中加热分解，若吸热22.7kJ 可形成Hg(l)50.10 g ，求该反应的θm r H ∆，若在密封的容器中反应，生成同样量的Hg(l)需吸热多少？解： )g (O 21)l (Hg )(HgO 2+=s5.0)g (=∑νmol 6.20010.5010=--=M mξ 1m p,θm r molkJ 84.90250.0/71.22/-⋅===∆ξQ H113θm r θm r mol kJ 601.89mol J 89601298314.85.01084.90)g (--⋅=⋅=⨯⨯-⨯=-∆=∆∑RTH U νkJ40.22250.0601.89m v,=⨯=⨯=ξQ Q v习题2-7 已知298K 、标准状态下 （1）Cu 2O(s ）+12O 2(g ）ᆖ2CuO(s ） )1(θm r H ∆= -146.02kJ·mol -1 （2）CuO （s ）+Cu(s ）ᆖ Cu 2O(s ） )2(θm r H ∆= -11.30 kJ·mol -1 求（3）CuO(s ）ᆖ Cu(s ）+12O 2(g ）的θm r H ∆ 解： ））得（（）（321-- CuO(s)ᆖ Cu(s ）+12O 2(g ） θθθr m r m r m -1Δ(3)=Δ(1)-Δ(2)=-(-146.02)-(-11.30)=157.32kJ mol∴⋅H H H习题2-8 已知298K 、标准状态下（1）Fe 2O 3（s ）+3CO （g ）ᆖ2Fe （s ）+3CO 2（g ）)1(θm r H ∆= -24.77 kJ·mol -1 （2）3Fe 2O 3（s ）+CO （g ）ᆖ2Fe 3O 4（s ）+CO 2（g ）)2(θm r H ∆= -52.19 kJ·mol -1 （3）Fe 3O 4（s ）+CO （g ）ᆖ3FeO （s ）+CO 2（g ）)3(θm r H ∆=39.01 kJ·mol -1 求 （4）Fe （s ）+CO 2（g ）ᆖFeO （s ）+CO （g ）的θm r H ∆。
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第二章 习题解答2－10解：（1）×；（2）×；（3）√；（4）×；（5）×；（6）×；（7）×；（8）×；（9）；（10）×；（11）×2－11解：（1）敞开体系；（2）孤立体系；（3）敞开体系；2－12解：（1） Q =100kJ W=-500 kJ △U = Q + W=-400 kJ（2）Q =-100kJ W=500 kJ △U = Q + W=400 k2－13解：因为此过程为可逆相变过程，所以Q p =△H= 40.6kJ ·mol -1W=-p 外△V ≈-n R T =-8.314×373.15=-3.10 kJ ·mol -1 △U = Q + W= 40.6+（-3.10）=37.5 kJ ·mol -12－14解：（1）r m B f m Bf m 2f m f m f m 231B)3CO g Fe,s 3CO,g Fe O ,s 3393.51203(110.52)(822.2)26.77kJ mol H H H H H H -∆=ν∆=∆∆-∆+∆=⨯-⨯-⨯---=-⋅∑（（，）+2（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ（2）r m B f m Bf m 2f m 2f m f m 21B)CO g H ,g CO,g H O,g 393.510(110.52)(241.82)41.17kJ mol H H H H H H -∆=ν∆=∆∆-∆+∆=-----=-⋅∑（（，）+（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ（3）r m B f m Bf m 2f m f m 2f m 31B)6H O l NO,g 5O ,g 4NH ,g 6285.834(90.25)504(46.11)1169.54kJ mol H H H H H H -∆=ν∆=∆∆-∆+∆=⨯-⨯-⨯-⨯-=-⋅∑（（，）+4（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ2－15解：乙醇的Θm f H ∆反应r m H ∆Θ为：（4） 2C （s ，石墨）+3H 2（g ）+1/2O 2（g ）= C 2H 5OH （l ），所以：反应（4）=反应（2）×2+反应（3）×3-反应（1）r m r m r m r m -1(4)2(2)3(3)(1)2(393.5)3(571.6)(1366.7)1135.1kJ mol H H H H ∆=∆+∆-∆=⨯-+⨯---=-⋅ΘΘΘΘ对反应2C （s ，石墨）+ 2H 2（g ）+ H 2O （l ）= C 2H 5OH （l ）r m f m f m 2f m 2f m 1()(H O,l)2(H ,g)2(C,s)1135.1(285.83)2020849.27kJ mol H H H H H -∆=∆-∆-∆-∆=----⨯-⨯=-⋅乙醇ΘΘΘΘΘ虽然，该反应的r m H ∆Θ＜0（能量下降有利），但不能由r m H ∆Θ单一确定反应的方向，实际反应中还须考虑其他因素，如：混乱度、反应速率等。
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．选择题1．一化学反应系统在等温定容条件下发生一变化，可通过两条不同的途径完成：(1)放热10 kJ，做电功50 kJ；(2)放热Q, 不做功，则( )A. Q = －60kJB. Q = －10 kJC. Q = －40kJD. 反应的Q V =－10kJ解：选A。
θ2．在298 K，下列反应中r H mθ与r G mθ最接近的是( )A. CCl4 (g) +2H2O (g) =CO2 (g) + 4HCl (g)B. CaO (s) +CO2 (g) =CaCO3 (s)2+ 2+C. Cu2+ (aq) + Zn (s) =Cu (s) + Zn2+ (aq)D. Na (s) +H2O (l) =Na+(aq)+?H 2 (g)+OH－(aq)解：选C。
∵ Δr Gθm Δr H mθTΔr S mθ当Δr S mθ= 0 时, Δr G mθΔr H mθ∴反应 C 中反应物和生成物中无气体物质、物态也无变化，Δr S mθ值较小。
3．已知反应2H2 (g) O2 (g)= 2H2O (g) 的r H mΘ483.63 kJ m·ol –1，下列叙述正确的是( )A. f H mθ(H2O,g) 483.63 kJ m·ol–1B. r H mθ483.63 kJ m·ol –1表示Δξ = 1 mol 时系统的焓变C. r H mθ483.63 kJ m·ol–1表示生成1 mol H2O (g) 时系统的焓变D. r H mθ483.63 kJ m·ol–1表示该反应为吸热反应解：选B。
A 错，根据Δf H mθ定义,H2O (g)的系数应为1。
C 错，该方程为表示生成 2 mol H2O(g) 时系统的焓变。
D 错，ΔrH mθ > 0时表示该系统能量的增加，该反应为吸热反应，ΔrH mθ<0 时表示该系统能量的减少，该反应为放热反应。
无机及分析化学答案(第二版)第二章
第二章 化学反应一般原理2-1 苯和氧按下式反应：C 6H 6(l) + 215O 2(g) → 6CO 2(g) + 3H 2O(l) 在25℃100kPa 下，0.25mol 苯在氧气中完全燃烧放出817kJ 的热量，求C 6H 6的标准摩尔燃烧焓∆c H m 和该燃烧反应的∆r U m 。
解： ξ = νB -1∆n B = (-0.25 mol) / ( -1) = 0.25 mol∆c H m = ∆r H m = = -817 kJ / 0.25 mol= -3268 kJ ⋅mol -1∆r U m = ∆r H m - ∆n g RT= -3268 kJ ⋅mol -1 - (6 -15 / 2) ⨯ 8.314 ⨯ 10-3 ⨯ 298.15 kJ ⋅mol -1= -3264 kJ ⋅mol -12-2 利用附录III 的数据，计算下列反应的∆r H m 。
(1) Fe 3O 4(s) + 4H 2(g) → 3Fe(s) + 4H 2O(g)(2) 2NaOH(s) + CO 2(g) → Na 2CO 3(s) + H 2O(l)(3) 4NH 3(g) + 5O 2(g) → 4NO(g) + 6H 2O(g)(4) CH 3COOH(l) + 2O 2(g) → 2CO 2(g) + 2H 2O(l)解： (1) ∆r H m = [4 ⨯ (-241.818) - (-1118.4)] kJ ⋅mol -1= 151.1 kJ ⋅mol -1(2) ∆r H m = [(-285.830) + (-1130.68) - (-393.509) - 2 ⨯ (-425.609)] kJ ⋅mol -1= -171.78 kJ ⋅mol -1(3) ∆r H m = [6 ⨯ (-241.818) + 4 ⨯ 90.25 - 4 ⨯ (-46.11)] kJ ⋅mol -1= -905.5 kJ ⋅mol -1(4) ∆r H m = [2(-285.830) + 2(-393.509) - (-484.5)] kJ ⋅mol -1= -874.1 kJ ⋅mol -12-3 已知下列化学反应的标准摩尔反应焓变，求乙炔(C 2H 2，g)的标准摩尔生成焓∆ f H m 。
无机及分析化学第二章
孤立系统(isolated system)：系统与环境间既无能量交换也无 物质交换
环境（surrounding）
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open system
closed system
isolated system 5
（1）由一系列表征系统性质的物理量所确定下来的系统的存在形式称为系统的状态； （2）用以确定系统状态的物理量称为系统的状态函数；如n，P，V，T （3）状态函数与状态的关系：
能量具有各种不同的形式，它们之间可以相互转化，而且在转化的过程中能量的总值不变。
即热力学第一定律。其实质是能量守恒。
△U=Q+W
（2-1）
式（2-1）表明：系统热力学能的改变量等于系统从环境吸收的热量加上环境对系统所做的功。
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功和热符号的规定 1、Q：系统吸热，Q为“+”；
系统放热，Q为“-”；
过程的分类及其特征
过程名称 等温过程（isothermal process） 等压过程（isobaric process） 等容过程（isovolumetric process） 绝热过程（adiabatic process） 循环过程（cyclic process）
通常化学反应大都是在等温等压下进行
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2-1-5 常用术语 1、系统和环境 2、状态和状态函数 3、过程和途径 4、容度性质和强度性质
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热力学中称研究的对象为系统，系统以外的其它部分为环境；系统与环境合起来，在热力学上 称为宇宙。
宇宙 (universe)
系统 (system)
兰叶青 无机及分析化学课后习题答案(所有章节)
第二章 习题解答2－10解：（1）×；（2）×；（3）√；（4）×；（5）×；（6）×；（7）×；（8）×；（9）；（10）×；（11）×2－11解：（1）敞开体系；（2）孤立体系；（3）敞开体系；2－12解：（1） Q =100kJ W=-500 kJ △U = Q + W=-400 kJ（2）Q =-100kJ W=500 kJ △U = Q + W=400 k2－13解：因为此过程为可逆相变过程，所以Q p =△H= 40.6kJ ·mol -1W=-p 外△V ≈-n R T =-8.314×373.15=-3.10 kJ ·mol -1 △U = Q + W= 40.6+（-3.10）=37.5 kJ ·mol -12－14解：（1）r m B f m Bf m 2f m f m f m 231B)3CO g Fe,s 3CO,g Fe O ,s 3393.51203(110.52)(822.2)26.77kJ mol H H H H H H -∆=ν∆=∆∆-∆+∆=⨯-⨯-⨯---=-⋅∑（（，）+2（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ（2）r m B f m Bf m 2f m 2f m f m 21B)CO g H ,g CO,g H O,g 393.510(110.52)(241.82)41.17kJ mol H H H H H H -∆=ν∆=∆∆-∆+∆=-----=-⋅∑（（，）+（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ（3）r m B f m Bf m 2f m f m 2f m 31B)6H O l NO,g 5O ,g 4NH ,g 6285.834(90.25)504(46.11)1169.54kJ mol H H H H H H -∆=ν∆=∆∆-∆+∆=⨯-⨯-⨯-⨯-=-⋅∑（（，）+4（）（）（）（）+ΘΘΘΘΘΘ2－15解：乙醇的Θm f H ∆反应r m H ∆Θ为：（4） 2C （s ，石墨）+3H 2（g ）+1/2O 2（g ）= C 2H 5OH （l ），所以：反应（4）=反应（2）×2+反应（3）×3-反应（1）r m r m r m r m -1(4)2(2)3(3)(1)2(393.5)3(571.6)(1366.7)1135.1kJ mol H H H H ∆=∆+∆-∆=⨯-+⨯---=-⋅ΘΘΘΘ对反应2C （s ，石墨）+ 2H 2（g ）+ H 2O （l ）= C 2H 5OH （l ）r m f m f m 2f m 2f m 1()(H O,l)2(H ,g)2(C,s)1135.1(285.83)2020849.27kJ mol H H H H H -∆=∆-∆-∆-∆=----⨯-⨯=-⋅乙醇ΘΘΘΘΘ虽然，该反应的r m H ∆Θ＜0（能量下降有利），但不能由r m H ∆Θ单一确定反应的方向，实际反应中还须考虑其他因素，如：混乱度、反应速率等。
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第二章 化学热力学基础习题2-1 什么叫状态函数？什么叫广度性质？什么叫强度性质？答：体系的性质，如物质的量、温度、体积、压力等，可以用来描述体系的状态。
体系的性质是由体系的状态确定的，这些性质是状态的函数，称为状态函数。
具有加和性的性质称为广度性质；不具有加和性的性质称为强度性质。
习题2-2 自发过程的特点是什么？答：在孤立体系中，变化总是自发地向熵增加的方向进行，即向混乱度增加的方向进行。
不做非体积功的封闭体系中，定温定压条件下，变化总是自发的向着自由能降低的方向进行。
习题2-3 什么叫混乱度？什么叫熵？它们有什么关系？答：混乱度Ω是体系的微观状态数。
熵S 是量度混乱度的状态函数，S = k ln Ω习题2-4 什么是自由能判据？它的应用条件是什么？答：在定温定压不做非体积功条件下，自由能降低的过程可以自发进行；自由能不变的过程是可逆过程。
自由能判据适用于封闭体系、定温定压过程。
习题2-5 298K 时6.5g 液体苯的弹式量热计中完全燃烧，放热272.3kJ 。
求该反应的θm r U ∆和θm r H ∆。
解：)(O H 3)(CO 6O 215)(H C 22266l g l +=+∑-=+-=5.16215)g (ν mol 785.610=--=M mξ 1θmr θm r V molkJ 6.3267kJ3.272-⋅-=∆-=∆⋅==∆U U Q U ξ1133θm r θm r mol kJ 3.3271mol J 103.3271298314.8)5.1(106.3267)g (--⋅-=⋅⨯-=⨯⨯-+⨯-=+∆=∆∑RTU H ν习题2-6 298K 、标准状态下HgO 在开口容器中加热分解，若吸热22.7kJ 可形成Hg(l)50.10 g ，求该反应的θm r H ∆，若在密封的容器中反应，生成同样量的Hg(l)需吸热多少？解： )g (O 21)l (Hg )(HgO 2+=s5.0)g (=∑νmol 6.20010.5010=--=M mξ 1m p,θm r molkJ 84.90250.0/71.22/-⋅===∆ξQ H113θm r θm r mol kJ 601.89mol J 89601298314.85.01084.90)g (--⋅=⋅=⨯⨯-⨯=-∆=∆∑RTH U νkJ40.22250.0601.89m v,=⨯=⨯=ξQ Q v习题2-7 已知298K 、标准状态下 （1）Cu 2O(s ）+12O 2(g ）ᆖ2CuO(s ） )1(θm r H ∆= -146.02kJ·mol -1 （2）CuO （s ）+Cu(s ）ᆖ Cu 2O(s ） )2(θm r H ∆= -11.30 kJ·mol -1 求（3）CuO(s ）ᆖ Cu(s ）+12O 2(g ）的θm r H ∆ 解： ））得（（）（321-- CuO(s)ᆖ Cu(s ）+12O 2(g ） θθθr m r m r m -1Δ(3)=Δ(1)-Δ(2)=-(-146.02)-(-11.30)=157.32kJ mol∴⋅H H H习题2-8 已知298K 、标准状态下（1）Fe 2O 3（s ）+3CO （g ）ᆖ2Fe （s ）+3CO 2（g ）)1(θm r H ∆= -24.77 kJ·mol -1 （2）3Fe 2O 3（s ）+CO （g ）ᆖ2Fe 3O 4（s ）+CO 2（g ）)2(θm r H ∆= -52.19 kJ·mol -1 （3）Fe 3O 4（s ）+CO （g ）ᆖ3FeO （s ）+CO 2（g ）)3(θm r H ∆=39.01 kJ·mol -1 求 （4）Fe （s ）+CO 2（g ）ᆖFeO （s ）+CO （g ）的θm r H ∆。
解：[]()()()()g s g s CO FeO CO Fe 4)3(2)2()1(3612+=+⨯++⨯-）得（ 1θm r θm r θm r θm r mol kJ 69.16)01.39(31)19.52(61)77.24(21)3(31)2(61)1(21)4(-⋅=++-+--=∆+∆+∆-=∆∴H H H H习题2-9 由θf m H ∆的数据计算下列反应在298K 、标准状态下的反应热θm r H ∆。
（1）4NH 3(g) + 5O 2(g) ᆖ 4NO(g) + 6H 2O(l) （2）8Al(s) + 3Fe 3O 4(s) ᆖ 4Al 2O 3(s) + 9Fe(s) （3）CO(g) + H 2O(g) ᆖ CO 2(g) + H 2(g) 解：13θm f 2θm f θm f θm f θm r mol kJ 6.1169)11.46(4)84.285(625.904)NH ()4()l O,H (6)g NO,(4)B (Δ)B ()1(-⋅-=-⨯--⨯+⨯=∆⨯-+∆⨯+∆⨯=∑=∆H H H H H ν143θm f 32θm f θm θm r mol kJ 3.3341)9.1120(3)1676(4)O Fe ()3()s ,O Al (4)B ()B ()2(-⋅-=-⨯--⨯=∆⨯-+∆⨯=∆=∆∑H H H H ν12θm f θm f 2θm f θm f θm r mol kJ 16.41)82.241()53.110()51.393()g O,H (1g)CO,(1)g ,CO (1)B (Δ)B ().3(-⋅-=-----=∆⨯-+∆⨯-+∆⨯=∑=∆H H H H H ）（）（ν习题2-10 由θm c H ∆的数据计算下列反应在298K 、标准状态下的反应热θm r H ∆。
（1）C 6H 5COOH （s ）+ H 2（g ）ᆖ C 6H 6（l ）+ HCOOH （l ） （2）HCOOH （l ）+ CH 3CHO （l ）ᆖ CH 3COOH （l ）+HCHO （g ） 解：1-θm c 66θm c 2θm c 56θm c θm c θm r mol kJ 47.964.25454.326784.285-87.3223-l)](HCOOH,1l),H (C 1g),(H 1-s)COOH,H (C -[-1(B)(B)-1⋅=+++=∆⨯+∆⨯+∆⨯∆⨯=∆=∆∑）（）（H H H H H H ν1-θm c 3θm c 3θm c θm c θm c θm r mol kJ 3.2178.57054.871166.371-54.642-g)](HCHO,1l)COOH,(CH 1l)CHO,(CH 1-l)(HCOOH,-[-1(B)(B)-2⋅=+++=∆⨯+∆⨯+∆⨯∆⨯=∆=∆∑）（）（H H H H H H ν习题2-11 由葡萄糖的燃烧热和水及二氧化碳的生成热数据，求298K 标准状态下葡萄糖的θm f H ∆。
解： C 6H 12O 6(s) + 6O 2(g) ᆖ 6CO 2(g) + 6H 2O(l)1-2θm c 2θm c θm c 6126θm f θm f θm c mol kJ 07.1273)84.285(693.513-6803.03)2-(l)]O,(H 6g),(CO [-6-)s ,O H C ((B)(B)-⋅-=-⨯+⨯+-=∆⨯+∆⨯∆-=∆∆=∆∑）（H H H H H H ν习题2-12 已知298K 时，下列反应BaCO 3（s ）ᆖ BaO （s ）+ CO 2（g ）θm f H ∆/kJ·mol -1 －1216.29 －548.10 －393.51 θm S /J·K -1·mol -1112.1372.09213.64求298K 时该反应的θm r H ∆，θm r S ∆和θm r G ∆，以及该反应可自发进行的最低温度。
解：298K 时1133θm r θm r θm r 11θm θm r 1θm f θm r mol kJ 95.222mol J 1095.22260.1732981068.274mol K J 60.17313.11264.21309.72)B ()B (mol kJ 68.274)29.1216()51.393()10.548()B (Δ)B (-----⋅=⋅⨯=⨯-⨯=∆-∆=∆⋅⋅=-+=∑=∆⋅=---+-=∑=∆S T H G S S H H νν设反应最低温度为T ，则()()()()()0K 298K 298θmr θmr θm r θm r θmr <∆-∆≈∆-∆=∆S T HT S T T H T G060.1731068.2743<⨯-⨯TT >1582K习题2-13 由θm f G ∆和θm S 数据，计算下列反应在298K 时的θm r G ∆，θm r S ∆和θm r H ∆。
（1）Ca(OH)2(s) + CO 2(g) ᆖ CaCO 3(g) + H 2O(l) （2）N 2(g) + 3H 2(g) ᆖ2NH 3(g)（3）2H 2S(g) + 3O 2(g) ᆖ2SO 2(g) + 2H 2O(l) 解：11θmθmr 1θm f θm r mol J.K 21.13464.213139.83194.69188.921)B ()B (mol kJ 07.73)36.394(1)56.898(1)19.237(1)8.1128(1)B (Δ)B ()1(---⋅-=⨯-⨯-⨯+⨯=∑=∆⋅-=-⨯--⨯--⨯+-⨯=∑=∆S S G G νν1133θm r θm r θm r molkJ 06.113mol J 1006.113)15.134(2981007.73--⋅-=⋅⨯-=-⨯+⨯-=∆⨯+∆=∆S T G H11θm θm r 1θm f θm r mol K J 61.19857.13035.19113.1922)B ()B (mol kJ 0.33)50.16(2)B (Δ)B ()2(---⋅⋅-=⨯-⨯-⨯∑=∆⋅-=-⨯=∑=∆S S G G νν1133θmr θm r θm r mol kJ 19.92mol J 1019.92)61.198(298100.33--⋅-=⋅⨯-=-⨯+⨯-=∆+∆=∆S T G H1133θmr θm r θm r 11θm θm r 1θm f θm r mol kJ 90.1123mol J 1090.1123)41.390(2981056.1007mol K J 41.39003.20537.205294.6921.2482)B (S )B (mol kJ 56.1007)6.33(2)19.237(2)19.300(2)B (Δ)B ()3(------⋅-=⋅⨯-=-⨯+⨯-=∆+∆=∆⋅⋅-=⨯-⨯-⨯+⨯∑=∆⋅-=-⨯--⨯+-⨯=∑=∆S T G H S G G νν习题2-14 Calculate the standard molar enthalpy of formation for N 2O 5(g) from the following date:（1）2NO(g) + O 2(g) ᆖ2NO 2(g) )1(θm r H ∆ = -114.1 kJ·mol -1 （2）4NO 2(g) + O 2(g) ᆖ2N 2O 5(g)2(θm r H ∆= -110.2kJ·mol -1 （3）N 2(g) + O 2(g) ᆖ2NO(g))3(θm r H ∆ = -180.5kJ·mol -1解： 0.5⨯(2)+（1)+(3)得(4） N 2(g) + 2.5O 2(g) ᆖ N 2O 5(g)θθf m 25r m θθθf m f m f m -1Δ(N O ,g)=Δ(4)0.5Δ(2)Δ(1)Δ(3)0.5(-110.2)+(-114.1)+(-180.5)-349.7kJ mol =⨯++⨯⋅H H H H H ==习题2-15 A sample of D-ribose (C 5H 10O 5) with mass 0.727g was weighed into a calorimeter and then ignited in presence of excess Oxygen. The temperature rose by 0.910K when the sample was combusted. In a separate experiment in the same calorimeter the combustion of 0.825g of benzoicacid(C 7H 6O 2), for which the 1mol kJ 3251-⋅=θm c U Δ, gave a temperature rise of 1.940K. Calculate theθm r U ∆ and θm r H ∆ of D-ribose combusted.解： 0.825g 苯甲酸燃烧，仪器温度上升1.940K, 设水当量（仪器温度上升1K 所需的热量）为Q ,TM U m TU T Q Q ΔΔΔΔΔθmc θmr V ⋅⋅=⋅==ξ 940.1122103251825.03⨯⨯⨯== 11.33⨯103J ⋅K -10.727g D-核酸燃烧，仪器温度上升0.910K ，C 5H 10O 5(s) + 5O 2 (g) ᆖ 5CO 2(g) + 5H 2O(l)TM U m TU Q ΔΔΔΔθm c θmr ⋅⋅=⋅=ξ910.0150Δ727.01033.11θmc 3⨯⨯=⨯U1θm c θm r mol kJ 2127ΔΔ-⋅==U U ()1θmr θm r θm r molkJ 2127Δg ΔΔ-⋅==∑+=U RT U H ν。