无机化学习题课1

例题5. 下列表述错误的是：
1) 某恒温恒容容器中N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡，向其中充入Ar 气，平衡向左移动； 2) 某恒温恒压容器中N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡，向其中充入Ar 气，平衡向左移动； 3) -5°C条件下，加压可能会使冰融化； 4) 白磷的标准生成焓为零，而红磷的标准生成焓为一负值。
90.3X103 - TX106.7 + 2.30X8.31·T· lg(0.21)1/2 = 0
解得 T = 798K
lg
Kp1θ Kp2 θ
∆ rHmθ T2 − T1 ( ) = 2.30R T2 × T1
代入数据解得⊿rHmθ= 62kJ/mol
例题9.
碘钨灯发光效率高，使用寿命长，灯管中所含少量碘与沉积在管壁上 的钨化合生成WI2(g): W(s) + I2(g) = WI2(g) 此时WI2又可扩散到灯丝周围的高温区，分解成钨沉积在钨丝上。 已知298K时，⊿fHm (WI2, g)=-8.37 kJ·mol–1 Sm (WI2, g)=0.2504 kJ·mol–1·K–1 Sm (W, s)=0.0335 kJ·mol–1·K–1 ⊿fHm (I2, g)=62.24 kJ·mol–1 Sm (I2, g)=0.2600 kJ·mol–1·K–1
(3)氧气钢瓶在使用过程中，压力逐渐降低，而氯气钢瓶在使用过程中压力几乎 不变化，为什么？
例题2. 能否由键焓直接求HF(g)，HCl(g)，H2O (l)，CH 4 (g) 的标准生成焓？ 答： HF(g)，HCl(g)可以， H2O (l)，CH 4 (g)不可。
例题3. 熵的比较： (a) 1mol H2O(s)与1mol H2O(l)； (b) 1mol F2(g)与1mol Cl2(g)； (c) 常温常压下nmolC2H4聚合前后； (d) 常温常压下 1mol乙醇与1mol二甲醚.
例题6.
在27℃和101.3kPa下，使干燥空气通过乙二醇[C2H4(OH)2，相对 分子质量为62.0，沸点为197℃]。试计算每通过 1.00m3空气，最 多能带走多少质量的乙二醇？ (⊿vapHm=49.5kJ/mol，假定所有气体均为理想气体)
解：
标准平衡常数： Na2SO4·10H2O（s） Na2SO4（s）+ 10H2O（g） CaCl2·6H2O（s） CaCl2（s）+ 6H2O（g） (1) 计算这两个平衡系统中，p(H2O) 各为多少？ (2) 哪种物质作为干燥剂更有效？
HgO(s) 73.2 O2(g) 205.0
பைடு நூலகம்
(1)计算反应HgO(s) = Hg(l) + 1/2 O2(g) 在298K下的平衡分压p(O2)和 ⊿ rHm(298K)。 (2)求HgO固体在空气中的分解温度。
解： (2) 方法一： 要使HgO(s) 稳定存在, 需使平衡时的p(O2) ≤ 0.21X101.3kPa.
HgO(s) 73.2 O2(g) 205.0
(1)计算反应HgO(s) = Hg(l) + 1/2 O2(g) 在298K下的平衡分压p(O2)和 ⊿ rHm(298K)。 (2)求HgO固体在空气中的分解温度。
解： (1) HgO(s) = Hg(l) + 1/2 O2(g) ⊿rGm(3)= ⊿rGm(1)–⊿rGm(2)= 58.5kJ/mol 58.5 X103 = -2.30X8.31X298X lg Kp ⊿rGm(3)= -2.30RTlg Kp 解得Kp = 5.63X10–11 Kp = [p(O2)/p]1/2 所以， p(O2) = (Kp)2Xp =3.17X10–21X101.3kPa = 3.21X10–19kPa ⊿H = ⊿G + T⊿S = 58.5kJ/mol + 298KX106.7Jmol-1K–1 = 90.3 kJ/mol
K2 θ ∆Hθ 1 1 lg θ = ( − ) K1 2.30R T1 T2
(0.21× 101.3 / pθ )1/ 2 90.28 × 103 1 1 = − ) lg ( (3.21X10-19 / pθ )1/ 2 2.30 × 8.31 298 T2
解得 T2 = 798K
例题10. 已知下面两个反应的标准吉布斯自由能变：
例题10. 已知下面两个反应的标准吉布斯自由能变：
H2(g) + HgO(s) = H2O(l) + Hg(l) H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l)
物 质 Hg(l) 77.1 Sm(298K)/J·mol–1·K–1
⊿rGm(1) = –178.7 kJ/mol ⊿rGm(2) = –237.2 kJ/mol
无机化学习题课 (一)
2010.10.11
例题1.
(1)如果体系经过一系列变化，最后又回到初始状态，则体系的 （ c ） a. Q=0，W=0， △U=0， △H=0 b. Q≠0，W≠0， △U=0， △H=Q c. Q=W， △U=Q-W， △H=0 d. Q≠W，△U=Q-W， △H=0
(2)若两个液态组分混合形成理想溶液，则混合过程的 （ c ） a. △U=0， △H=0， △S=0， △G=0 b. △U=0， △H<0， △S<0， △G>0 c. △U=0， △H=0， △S>0， △G<0 d. △U>0， △H<0， △S>0， △G<0
例题7. Na2SO4和CaCl2是两种常用的干燥剂，已知25℃时下列两个反应的
K1θ=9.99×10-17 K2θ=5.09×10-44
解： Na2SO4（s）+ 10H2O（g） （1）Na2SO4·10H2O（s） K1θ= (p1(H2O) / pθ)10 =9.99×10-17 解得p1(H2O) = 2.51 kPa CaCl2·6H2O（s） CaCl2（s）+ 6H2O（g） K2θ= (p2(H2O) / pθ)6 =5.09×10-44 解得p2(H2O) = 6.09×10-6 kPa ( 2 ) 平衡时， CaCl2 · 6H2O脱水的平衡分压p(H2O) 更小些， 所以CaCl2 (s) 作为干燥剂更有效。
p1V 30.0 × 1.00 = = 0.0132mol n总 = RT1 8.31× 273
所以 x = 0.0032mol
则平衡时 n(NOBr) = 0.0036mol， n(NO) = 0.0064mol， n(Br2) = 0.0032mol
Kp θ
(pNO / pθ )2 (pBr2 / pθ ) pNO2pBr2 p1nNO2nBr2 = = θ 2 θ θ 2 (pNOBr / p ) pNOBr p p nNOBr 2n总
例题8. 在-55℃时把1.10 g NOBr放入抽真空的1.00 dm3烧瓶中，然
后把烧瓶加热到0℃，物质全部转变为气体，压力增大到30kPa；进一 步再加热到25℃，总平衡压力增大到35kPa。在0℃和25℃时，体系呈 2NOBr(g) 2NO(g) + Br2(g)平衡。计算在0℃时的Kpθ和⊿rHmθ。 n(NOBr) = 1.10/110 = 0.0100 mol 2NOBr(g) 2NO(g) + Br2(g) 0.0100-2x 2x x 平衡时的n (mol) 平衡时总物质的量 n总 = (0.0100 + x) mol 解: 0 ℃时
H2(g) + HgO(s) = H2O(l) + Hg(l) H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l)
物 质 Hg(l) 77.1 Sm(298K)/J·mol–1·K–1
⊿rGm(1) = –178.7 kJ/mol ⊿rGm(2) = –237.2 kJ/mol
HgO(s) 73.2 O2(g) 205.0
例题4. 下列各物理量中，哪些是只与温度有关的？
1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 恒压条件下某种气体的密度； 一定量的理想气体的内能； 一定量的理想气体的焓； 乙醇的饱和蒸气压； 2 NO2(g)反应的标准平衡常数； N2O4(g) 平衡时，蔗糖水溶液上方水蒸气的分压； 氯化钠在水中的溶解度。
(1)计算反应HgO(s) = Hg(l) + 1/2 O2(g) 在298K下的平衡分压p(O2)和 ⊿ rHm(298K)。 (2)求HgO固体在空气中的分解温度。
解： (2) 方法二：
ΔGT =ΔGθ +2.30RTlgQ T =ΔHθ -TΔSθ +2.30RTlg[p(O2 )/pθ ]1/2 = 0
例题10. 已知下面两个反应的标准吉布斯自由能变：
H2(g) + HgO(s) = H2O(l) + Hg(l) H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l)
物 质 Hg(l) 77.1 Sm(298K)/J·mol–1·K–1
⊿rGm(1) = –178.7 kJ/mol ⊿rGm(2) = –237.2 kJ/mol
(1)计算上述反应在623K时的⊿rGm (2)计算WI2分解时的最低温度是多少
解:
(1) ⊿rHm =-8.37-0-62.24=-70.61 kJ·mol–1 ⊿rSm =0.2504-0.0355-0.2600=-0.0431 kJ·mol–1·K–1 623K时，⊿rGm =-70.61-623×(-0.0431)=-43.76 kJ·mol–1 (2) WI2(g) = W(s) + I2(g) ⊿rHm =70.61 kJ·mol–1 ⊿rSm =0.0431 kJ·mol–1·K–1 ⊿rGm =0 T =70.61/0.0431=1.64×103 K
30 × 0. 00642 × 0.0032 ＝ = 0.230 2 100 × 0.0036 × 0.0132
例题8. 在-55℃时把1.10 g NOBr放入抽真空的1.00 dm3烧瓶中，然
后把烧瓶加热到0℃，物质全部转变为气体，压力增大到30kPa；进一 步再加热到25℃，总平衡压力增大到35kPa。在0℃和25℃时，体系呈 2NOBr(g) 2NO(g) + Br2(g)平衡。计算在0℃时的Kpθ和⊿rHmθ。 n(NOBr) = 1.10/110 = 0.0100 mol 2NOBr(g) 2NO(g) + Br2(g) 0.0100-2x 2x x 平衡时的n (mol) 平衡时总物质的量 n总 = (0.0100 + x) mol 解: 25 ℃时 n总 = 0.0141mol x = 0.0041mol Kpθ=2.31