工科无机化学习题答案

无机化学部分习题解答

第一章

1、热力学第一定律数学表达式适用于何种体系？

解：封闭体系。

2、在什么情况下单质的Δ f Hθm等于零。

解：标准状态下最稳定的纯态单质的Δ f Hθm等于零

3、某体系吸热2.15kJ。同时环境对体系做功1.88kJ，此时体系内能改变量△U为多少？

解：ΔU＝Q + W = 2.15 kJ + 1.88kJ = 4.03kJ

4、已知HF（g）的标准生成热Δ f Hθm= -542.2kJ·mol-1，求反应

H2（g）+F2（g）2HF（g）的Δr Hθm。

解：Δr Hθm = 2Δ f Hθm= 2×（-542.2kJ·mol-1）= -1084.4kJ·mol-1，

5、计算下列变化过程中，体系内能的变化值：

A、体系放出50kJ热，并对环境做了30kJ功。

B、体系吸收50kJ热，环境对体系做了30kJ功。

C、体系吸收30kJ热，并对环境做了50kJ功。

D、体系放出30kJ热，环境对体系做了50kJ功。

解：依ΔU＝Q + W知：

A、ΔU＝-80kJ

B、ΔU＝80kJ

C、ΔU＝-20kJ

D、ΔU＝20kJ

6某汽缸中有气体1.20L，从环境中吸收了800J热量后，在恒压（97.3kPa）下体积膨胀到1.50L，试计算体系热力学能的变化（ΔU）。

解：ΔU＝Q + W = Q +（-pΔV）= 800J – 97.3х103Paх（1.50-1.20）х10-3M3= 770.81J 7、在恒温条件下，已知反应B → A的反应热为Δr Hθm（1 ，反应B → C的反应热为

Δr Hθm（2），求：反应 A → C的反应热。

解：反应（2 ）–反应（1）得：

A → C；Δr Hθm =Δr Hθm（2）- Δr Hθm（1）

8、下列各种说法是否正确：

（1）标准态是指在一个标准大气压下，温度为293.15K时的状态。

（2）在恒温下，由最稳定的单质间反应，生成单位物质的量的某物质的焓变，叫做物质的标准生成焓。

（3）体系的焓变等于恒压反应热。

（4）因为反应焓变的单位是kJ·mol-1 ，所以热化学方程式的系数不影响反应的焓变。

（5）由于碳酸钙分解是吸热的，所以它的标准摩尔生成焓为负值。

（6）最稳定的单质的焓值等于零

解：（1）错；（2）错；（3）对；（4）错；（5）错；（6）错

9、用热化学方程式表示下列内容：在25℃及标准状态下，每氧化1NH3（g）时生成NO（g）和H2O（g），并放热226.2kJ。

解：NH3(g) + 5/4O2(g) = N2(g) + 3/2H2(g) ；Δr Hθm (298.15 K) ＝–226.2kJ•mol-1 10、已知298.15K时以下各反应的焓变值：

C(石墨) + O2(g) → CO2(l) ；Δf HΘm(1)= -393.5kJ·mol-1

H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(g) ；Δf HΘm(2)= -285.83kJ·mol-1

C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(l) ；Δr HΘm(3)= -2220.07kJ·mol-1

计算反应3C(石墨) +4H 2(g)→ C3H8(g) 的Δr HΘm。

解：反应（1）х3 +反应（2）х4 -反应（3），整理得：

3C(石墨) +4H 2(g)→ C3H8(g)

Δr HΘm = 3Δf HΘm(1) + 4Δf HΘm(2) -Δf HΘm(3) = -103.78 kJ·mol-1

11、光合作用反应为：6CO2(g) + 6H2O(g) → C6H12O6(s) + 6O2(g)，已知：Δf Hθm(CO2, g) = - 393.51 kJ·mol·L-1 ，Δf Hθm(H2O, g) = - 393.51 kJ·mol·L-1，求葡萄糖（C6H12O6）的Δf Hθm（C6H12O6，s）= ？

解：6CO2(g) + 6H2O(g) → C6H12O6(s) + 6O2(g)；Δr HΘm

6Δf Hθm(CO2, g) 6Δf Hθm(H2O, g) Δf Hθm（C6H12O6，s）0

Δf Hθm（C6H12O6，s）=Δr HΘm +6Δf Hθm(CO2, g) +6Δf Hθm(H2O, g)

12、容器内装有温度为37℃、压力为1.00×106 Pa的氧气100g，由于漏气，经过若干时间后，压力降为原来的一半，温度降为27℃。计算：

（1）容积体积为多少？

（2）漏出氧气多少克？

解：已知T1 =310K ；T2 = 300K；p1 =1.00×106 Pa；p2 =0.50×106 Pa；m1 =100g；

（1）V =nRT1/ p1 = 8×10-3M3 = 8L

（2）m2 = V p2 M /（R T1）=51.3g

m= 100g - 51.3g = 48.7g

13、2.00mol理想气体在350K和152kPa条件下，经恒压冷却至体积为35.0L，此过程放出了1260J热。试计算：

（1）起始体积（2）体系做功（3）终态温度（4）热力学能变化（5）焓变解：（1）V = nRT1/ p= 2.00×8.314×350 /（152×103）= 38.3×103 M3= 38.3L （2）W = -pΔV = -[152×103×（35-38.3）×10-3] = 501.6J

（3）T2 = V 2 p/nR = 152×103×35×10-3 /（2×8.314）= 320K

（4）ΔU＝Q + W = （-1260J）+ 501.6J = -578.4J

（5）ΔH＝Q = -1260J

14、铝热法反应如下：

8Al (s) + 3Fe3O4（s）→ 4Al2O3 (s) + 9Fe (s)

(1)利用Δf Hθm数据计算恒压反应热；

(2)在此反应中若用去267.0g铝，问能释放多少热量？

解：（1）查表知：

8Al (s) + 3Fe3O4（s）→ 4Al2O3 (s) + 9Fe (s)

Δf Hθm（kJ·mol·L-1）0 -1118.4 -1675.7 0

Q p = Δr Hθm = [4×（-1675.7）-3×（-1118.4）] kJ·mol·L-1 = -3347.6 kJ·mol·L-1（2）Q = （Q p/n）×m/M ={（-3347.6/8）×（267 / 27）} kJ·mol·L-1

= -4138 kJ·mol·L-1

15、已知下列热化学方程式：

C(石墨) + O2(g) → CO2(g)；Q P=-393.5kJ·mol-1

H2 (g) + 1/2 O2(g) → H2O(l)；Q P=-285.8kJ·mol-1

C2H6 (g) + 7/2 O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l)；Q P= -1559.9kJ·mol-1

不用查表，计算由石墨和氢气化合生成1mol的C2H6 (g)的恒压反应热。

解；反应（1）х 2 + 反应（2）х 3 -反应（3），整理得：

2C(石墨) + 3H2 (g) →C2H6 (g)

Q P = 2 Q P（1）+ 3 Q P（2）- 2 Q P（3）= {2х(-393.5）+ 3х(-285.8）- (-1559.9）) kJ·mol-1 = -84.61 kJ·mol-1