大学化学第二版部分习题参考答案

ΔfHmө(298.15K)/(kJ·mol-1) -635.09 -296.83 0
-1433
Smө(298.15K)/(J·mol-1·K-1) 39.75 248.22 205.14 106.7
(1) 在标准态下自发进行的温度T的计算：
△rHmө(298.15K)＝∑vi△fHmө(生成物)-∑vi△fHmө(反应物) ＝ [1×(-1433)] – [1×(-635.09)+1×(-296.83) +1×0] ＝-500.08 kJ·mol-1
ΔrGmө(T)≈ΔrHmө(298.15K) -T·ΔrSmө(298.15K) = -500.08 -1250×(-283.84)×10-3
= -145.28kJ·mol-1
Q=
1
=
[p(SO2)/pө][p(O2)/pө]1/2
=122.37 [10/100][20/100]1/2
ΔrGm(T) =ΔrGmө(T) +2.303RTlgQ = -145.28 + 2.303×8.314×10-3×1250×lg(22.37) = -112.98kJ·mol-1＜0
0
192.45 191.50 130.684
-16.45 0
0
解: (1) T=298.15K △rGmө(298.15K)=∑vi△fGmө(生成物) -∑vi△fGmө(反应物) = 0 - 2×(-16.45 ) = 32.90 (kJ·mol-1)
(2) T=398.15K
根据: ΔrGmө(T)≈ΔrHmө(298.15K) –T•ΔrSmө(298.15K) 计算.
lgKө =
-ΔrGmө=(1500K)
- (-74.32)
=2.588
2.303RT
2.303×8.314×10-3×1500
∴ Kө = 102.588 = 3.87×102
【P33: 第5题】解题思路
解: 查附录4可知：
CuO(s) +CO(g)＝Cu(s) +CO2(g)
ΔfHmө(298.15K)/(kJ·mol-1) -157.3 -110.5 0 -393.5
∴ 反应能向正方向自发进行。
(3) T=1500K时：
根据 lgKө = -ΔrGmө(T) 进行计算。 2.303RT
ΔrGmө(1500K) ≈ΔrHmө(298.15K) -T·ΔrSmө(298.15K) = -500.08 - 1500×(-283.84)×10-3 = -74.32kJ·mol-1
= -130.31kJ·mol-1
lgKө = -ΔrGmө(T) 2.303RT
- (-130.31) = 2.303×8.314×10-3×698.15= 9.75
∴ Kө = 109.75 = 5.62×109
与(1)比较: 表明温度不同, ΔrGmө(T)不同, 平衡常数也不同。
第二章部分习题参考答案
NH3·H2O ＋ HCl = NH4Cl +H2O 反应前（mol） 0.1×0.02 0.1×0.02 0
反应后（mol） 0
0 0.002
反应后浓度: c(NH4+) = 0.002/0.04 = 0.05mol·dm-3
NH4+ H+ + NH3 ，KaӨ= KwӨ/KbӨ= 5.65 ×10-10
△rSmө(298.15K) ＝∑viSmө(生成物) -∑viSmө(反应物) ＝[ 1×106.7] –[1×39.75 + 1×248.22 + 1/2×205.14] ＝ -283.84J·mol-1·K-1
ΔrGmө(T)≈ΔrHmө(298.15K)-T·ΔrSmө(298.15K)＜0时自发进行。
NH3·H2O与NH4Cl 组成弱碱-弱碱盐缓冲体系：
pOH = pKbӨ-lgc(cN(HNH3·H4+2)O)= -lg(KbӨ)-lg
0.033 0.033
=4.75
pH =14 –pOH =14 -4.75 =9.25
【P59:第4题】 在烧杯中盛放20.0cm3 0.100mol·dm-3氨
在1300℃时的标准摩尔吉布斯函数变和标准平衡常数Kө。
解: 查ΔfH表m知ө(2:98.Δ15rKG)/(mkJө•(mTol)-1)=ΔNr0H2(gm)ө+(TO0)2(-gT) =·Δ29rN0S.O2m5(gө()T)
△rHmSөm(2ө(92898.1.155KK))＝/( Jl∑•gmvKoi△lө-1=•fKH--1m)Δ2ө(.r生3G10成9m31өR物.(5TT0))-∑2v0i5△.1f4Hmө2(反10应.76物）
2.303RT
Q=
1
Pө
=
＞ 1091.04
P(O2)/Pө
P(O2)
∴ P(O2) ＜ 10-89.04 Kpa ∴ 常温空气中使Sn不被氧化所需O2最高压力应低于10-89.04 Kpa．
[P34:8题] 设汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到1300℃， 试计算该反应: N2 (g) + O2 (g) = 2NO(g)
解： 查表可知：
Sn(s) + O2(g) = SnO2(s)
ΔfGmө (298.15K)/( kJ·mol-1) 0
0 -519.7
(1) 根据 ΔrGm(T)=ΔrGmө(T) + 2.303RTlgQ 计算.
当T=298.15K时，ΔrGmө(T) = △rGmө(298.15K) △rGmө(298.15K) =∑vi△fGmө(生成物) -∑vi△fGmө(反应物) = (-519.7) - 0 = - 519.7 (kJ·mol-1)
ΔrGmө(T) ≈ΔrHmө( 298.15 K ) -T·ΔrSmө( 298.15K ) = 92.22-398.15× 198.65 ×10-3 = 13.13（kJ·mol-1）
2NH3 (g) = N2 (g) + 3H2 (g)
(3) T=300℃=300+273.15K=573.15K
的水溶液, 逐步加入0.100mol·dm-3 HCl 溶液, 试计算:
(1) (2)
当加入10.00cm3 当加入20.00cm3
HCl后, HCl后,
混合液的pH; 混合液的pH;
(KbӨ=1.77×10-5)
(3) 当加入30.00cm3 HCl后, 混合液的pH。
解: (2) 当加入20.00cm3 HCl后:
即: -500.08 - T×(-283.84)×10-3 ＜0 ∴ T＜1762K
CaO(s)+SO2(g)+1/2O2(g)=CaSO4(s)
(2) T=1250K时：
p(SO2)=10kPa, p(O2)=20kPa, 系统为非标准态。
根据 ΔrGm(T) =ΔrGmө(T) +2.303RTlgQ 计算。
∴ 金属锡制件在常温的空气中能被氧化。
(2) 使Sn在常温空气中不被氧化, 应使反应非自发.
即: ΔrGm(T) = ΔrGmө(T) + 2.303RTlgQ＞0, 非自发。
ΔrGmө(T) + 2.303RT lgQ ＞0 ,
lgQ ＞ -ΔrGmө(T)
= 91.04, 则: Q ＞1091.04
Smө(298.15K)/(J·mol-1·K-1) 42.6 197.7 33.2 213.7
(1) T=298.15K
△rHmө(298.15K)＝∑vi△fHmө(生成物)-∑vi△fHmө(反应物) ＝ [1×0 + 1×(-393.5)] – [1×(-157.3) + 1×(-110.5)] ＝-125.7 kJ·mol-1
△rSmө(298.15K) ＝∑vi Smө(生成物) -∑vi Smө(反应物) ＝[1×33.2 + 1×213.7]–[1×42.6 + 1×197.7]
＝ 6.6J·mol-1·K-1
ΔrGmө(298.15K) =ΔrHmө(298.15K) -T·ΔrSmө(298.15K) = -125.7 - 298.15×6.6×10-3
p(O2) = 101.325Kpa×21％ = 21.28Kpa
1
Pө
100Kpa
Q=
=
=
= 4.699
P(O2)/Pө
P(O2) 21.ຫໍສະໝຸດ 8KpaΔrGm(T) = ΔrGmө(T)+2.303RT lgQ
Sn(s)+O2(g)= SnO2(s)
= △rGmө(298.15K) + 2.303×8.314×10-3×298.15×lg(4.699) = -515.86 (kJ·mol-1) ＜ 0 , 向正方向自发进行.
△rHmө(298.15K)＝∑vi△fHmө(生成物)-∑vi△fHmө(反应物) ＝ 0 – 2×(-46.11） = 92.22(kJ·mol-1)
△rSmө(298.15K) ＝∑viSmө(生成物) -∑viSmө(反应物) ＝[ 191.50 + (3×130.684) ] - (2×192.45） =198.65 (J·mol-1·K-1)
【P59:第4题】 在烧杯中盛放20.0cm3 0.100mol·dm-3氨
的水溶液, 逐步加入0.100mol·dm-3 HCl 溶液, 试计算:
(1) (2)
当加入10.00cm3 当加入20.00cm3
HCl后, HCl后,
混合液的pH; 混合液的pH;
(KbӨ=1.77×10-5)
(3) 当加入30.00cm3 HCl后, 混合液的pH。
∵ c0/KaӨ = 0.05/(5.65×10-10) ＞500
lgKө = - △rGmө/ 2.303RT = -（141.36）/（2.303×8.314×10-3×1573.15） = - 4.69
Kө = 10-4.69 = 2.0×10-5 答： 略。
[P33: 4题] 解题思路
解: 查附录4可知：
CaO(s)+ SO2(g) +1/2O2(g)=CaSO4(s)
= -127.67kJ·mol-1
lgKө = -ΔrGmө(T) 2.303RT
- (-127.67) = 2.303×8.314×10-3×298.15=22.36
∴ Kө = 1022.36 = 2.29×1022
(2) T=698.15K
ΔrGmө(698.15K)≈ΔrHmө(298.15K) -T·ΔrSmө(298.15K) = -125.7 - 698.15×6.6×10-3
＝2×90.25 ＝180.50 kJ•mol-1
△rSmө(298.15K)＝∑vi Smө(生成物) -∑viSmө(反应物） ＝2×210.76 –(191.5 + 205.14) ＝24.88 J•k-1•mol-1
T =1300℃ = 1300 + 273.15 = 1573.15K
ΔrGmө(T) ≈ △rHmө(298.15K) –T•△rSmө(298.15K) = 180.50 -1573.15×24.88×10-3 = 141.36 kJ•mol-1
解: (1) 当加入10.00cm3 HCl后:
NH3·H2O ＋ HCl = NH4Cl + H2O
反应前（mol） 0.1×0.02 0.1×0.01 0
反应后（mol） 0.001
0
0.001
反应后浓度: c(NH3·H2O)= 0.001/0.03=0.033mol·dm-3
c(NH4+)= 0.001/0.03=0.033mol·dm-3
第一章部分习题参考答案
[P33: 6题] 解题思路
解: 查附录4中有关数据如下：
ΔfHmө (298.15K)/( kJ·mol-1) Smө (298.15K)/( J·mol-1·K-1) ΔfGmө (298.15K)/( kJ·mol-1)
2NH3(g) = N2(g) + 3H2(g)
-46.11 0
=
(1000/100)1 ·(1000/100)3
= 100
(PNH3/Pө)2
(1000/100)2
ΔrGm(T) = ΔrGmө(T) + 2.303RTlgQ = -21.63 + 2.303×8.314×10-3×573.15×lg(100) = 0.318(kJ·mol-1)
[P33:3题] 解题思路
根据 ΔrGm(T) =ΔrGmө(T) + 2.303RTlgQ 计算.
ΔrGmө(T) = ΔrHmө(298.15K) -T·ΔrSmө(298.15K) = 92.22- 573.15×198.65×10-3 = -21.63 (kJ·mol-1)
Q=
(PN2/Pө)1 ·(PH2/Pө)3