无机化学例题

第五章 化学动力学基础例题

例5-1：计算由1.00gCO(NH 2)2（尿素）溶于48.0g 水所配制成溶液的质量摩尔浓度为多少？

解：

1.001.000.016760.0g g =-1

-1

尿素的摩尔质量为M=60.0g.mol 尿素相当于mol g.mol 0.348=-10.0167mo 0.048kg

l 尿素溶液的质量摩尔浓度为 m=mol.kg

例5-2：为了行车的安全，可在汽车中装备上气袋，

防止碰撞时司机受到伤害。这种气袋是用氮气充胀起

来的，所用的氮气是由叠氮化钠与三氧化二铁在火花

的引发下反应生成的。总反应是：6NaN 3+Fe 2O 3(s) =

3Na 2O(s)+2Fe(s)+9N 2(g)，在25℃、100KPa 下，要产

生75.0L 的N 2，计算需要叠氮化钠的质量。

解：

21110075.0 3.038.314298N kPa L kP pV n mo a L mol K K

l RT --⨯===⨯⋅⋅⋅ 6NaN 3+Fe 2O 3(s) = 3Na 2O(s)+2Fe(s)+9N 2(g)

6mol 9mol

65

x 3.03mol 165 3.036/9.g mol mol mol m l x o -=⨯⨯ 131.3g =

例5-3：常温常压下充满气体的石英安瓿被整体加热到800K 时急速用火焰封闭，问：封闭瓶内的气体在常温下的压力多大？

解：封闭前V 、P 一定

1122nRT n T V n T p ==

1122

n T n T = 封闭后V 、n 2一定

22(p n V RT =封闭瓶内的气体常温时）

11

(n R pV T =未封闭时瓶内的气体常温时） V T 一定，则1

221p p n n =

54211211211/298 1.0132510 3.7710800n n T T K P p a Pa n n p K

p ⨯==⨯=⨯=（） 例5-4：在 25℃下将0.100mol O 2和0.350mol H 2装入 3.00 L 容器中，通电后氧气和氢气反应生成水，剩下过量的氢气，求反应前后气体的总压和各组分的分压。

解：反应前：

()()22O O n RT p V = 11010083142983.00.mol .kPa L K mol K L

--⨯⋅⋅⋅⨯= 82.6kPa = ()1120.350mol 8.314kPa L mol K 298K H 3.00L

p --⨯⋅⋅⋅⨯=289kPa = ()82.6kPa 289kPa 372kPa p =+=

反应时 ：222O H +

22H O

反应后：

()1120.150mol 8.314kPa L mol K 298K H 3.00L

p --⨯⋅⋅⋅⨯=124kPa = ()2H O 3.17kPa p =

124kPa 3.17kPa 127.17kPa p =+=

例5-5：圆筒内装有理想气体，其截面积

为 A ，圆桶上有活塞，外压为 p ，有一

热源使气体膨胀，把活塞推出ΔL ，问系

统对外作功多少？

解： -ΔW F L =⨯

因为F p A

=，所以 F = pA W = -pA ∆L= -p ∆V= -p(V 2-V 1)

W = -p ∆V （求体积功的公式）

例5-6：在0℃，101.325kPa 下，氦气球体积为875L ， n(He)为多少？当38. 0 ℃ ，气球体积在定压下膨胀至997L 。计算这一过程中系统的Q 、W 、△U.（氦的摩尔定压热容C P,m 为20.8 J.K -1.mol -1）

解：-1-1PV 101.325kPa 875L n=39.0mol RT 8.314kPa.L.mol .K 273.15K

⨯==⨯ 气球在定压下膨胀所做体积功为：

21W=-P(V -V )=-101.325kPa (997-875)L=-12.4kJ ⨯

总

定压过程系统所吸收的热为

Q= n(He) C P,m (He) (T 2-T 1)

=39.0mol×20.8 J.K -1.mol -1 ×(311.15-273.15)K

=30.8kJ

△U=Q+W =（30.8-12.4）kJ =18.4kJ

例5-7：在 373K 和 101.325kPa 下，2.0mol H 2 和 1.0molO 2 反应，生成 2.0mol 水蒸气，放出 484kJ 热量，求该反应 ∆ H 、∆U 。

解：2H 2(g) + O 2(g) = 2H 2O(g)

484p Q H kJ =∆=-

∆U = ∆H - ∆nRT

11484(1)8.314..373481kJ mol J mol K k

kJ --=---⨯⨯=-

例5-8：C(s)+O 2(g)=CO 2(g) (1) D r H m =-393.51kJ·mol -1

H 2(g)+ O 2(g)=H 2O (2) D r H m =-285.83kJ·mol -1

CH 4(g)+2O 2(g)=CO 2(g)+2H 2O (3) D r H m =-890.83kJ·mol -1

求：C(s)+2H 2(g)=CH 4(g) D r H m = ?

解：式(2)×2＋(1)-(3)：D r H m = -74.98 kJ ·mol -1

例5-9：下列反应中，反应的标准摩尔焓变等于生成物的标准摩尔生成焓的是（ D ）

A) CO 2(g)＋CaO(s)=CaCO 3(s) C) H 2(g)+Cl 2(g)=2HCl(g)

B) 1/2H 2 (g)+ 1/2I 2(g)=HI(g) D) H 2(g)+ 1/2O 2(g) =H 2O(g)

例5-10：计算 100 克 NH 3 燃烧反应的热效应。

解： 4NH 3(g)+5O 2(g) = 4NO(g)+6H 2O(g)

Δf H θm /(kJ·mol -1) -46.1 0 90.4 -241.8

r m

H θ∆ =[6Δf H θm (H 2O)+4Δf H θm (NO)]-[4Δf H θm (NH 3)+ 5Δf H θ (O 2)] = [6×(-241.8)+4×90.4 -4×(-46.1) ] kJ·mol -1

= - 904.8kJ·mol -1

()-1-904.8kJ 100g 133117g mol 4mol

kJ ⨯=-⋅ 例5-11：利用键能估算下面反应的的热效应

2 NH 3(g) ＋

3 Cl 2(g) ＝ N 2(g) ＋ 6 HCl(g)

有关化学键的键能数据为：

E (N －H) ＝ 389 kJ/mol ，E (Cl －Cl) ＝ 243 kJ·mol –1

E (N≡N) ＝ 645 kJ/mol ，E (Cl －H) ＝ 431 kJ·mol –1

解： △r H m ＝[ 6×E (N-H)＋3×E (Cl-Cl) ]－[ 1×E (N≡N)＋6×E (Cl-H) ]