近代化学基础第四章习题答案

第四章习题参考解答

6.已知

（1）C(s) + O2 (g) = CO2(g) Δr H m(1) =

(2) H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) Δr H m(2) =

CH(g) + 2 O (g) = CO(g) + 2HO(l) Δr H m(3) = 试求反应C(s) + 2H2(g) = CH4(g) 的Δr H m。

. 解：（1）+ 2×(2)=（3）

Δr H m= Δr H m(1)+2Δr H m(2)- Δr H m(3)

= + 2×（）-（）=

7. 阿波罗登月火箭用N2H4(l)作为燃料，用N2O4(g)作氧化剂，燃烧后产生N2(g)和H2O(l)，写出配平的化学方程式，并计算N2H4(l)燃烧反应的Δr H m。

解：2N2H4(l) + N2O4(g) = 3N2(g) + 4H2O(l)

查表得各物质的Δr H m为

Δf H m( N2H4,1) =

Δf H m( N2O4) =

Δf H m( H2O ,1) =

Δr H m= 4Δf H m( H2O) - 2Δf H m( N2H4)- Δf H m( N2O4)

= 4×- 2×- =

8．预言下列过程体系的ΔS符号：

(1) 水变成水蒸汽；（2）气体等温膨胀；

（3）苯与甲苯相溶；（4）盐从过饱和水溶液中结晶出来；

（5）渗透。

解：(1)ΔS＞0；(2)ΔS＞0；(3)ΔS＞0；(4)ΔS＜0；(5)ΔS＞0

9．利用附录的数据，判断下列反应在标准态下能否自发进行。

(1) Ca(OH)2(s) + CO2(g) = CaCO3(s) + H2O(l)

(2) 略

解：由附录得Ca(OH)2(s), CO2(g), CaCO3(s), H2O(l)的Δf G m分别为

，，，+ - =

在标准态下Δr G m=Δr G m< 0 ，能自发进行。

10. CO 是汽车尾气的主要污染源，有人设想用加热分解的方法来消除它：

CO(g) = C (s) + 1/2 O2(g)

试从热力学角度判断该想法能否实现

解：Δf G m (CO,g) = 上述反应的Δr G m = >> 0

反应逆向进行的倾向性很大。该想法不能实现。

11. 蔗糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可写成：

C 12H 22O 11 (s) + 12 O 2(g) = 12 CO 2 + 11 H 2O(l)

假定有25%的反应热转化为有用功，试计算体重为65kg 的人登上3000米高的山，须消耗多少蔗糖（已知Δf H m (C 12H 22O 11)= ）

解：CO 2 和H 2O(l)的Δf H m 分别为和

Δr H m = 11Δf H m ( H 2O) + 12Δf H m ( CO 2)- Δf H m ( C 12H 22O 11)

= 11× + 12× - (-2222) =

有25%的反应热转化为有用功,每摩尔蔗糖可做的功W =×25% =-1411 kJ 。

体重为65kg 的人登上3000米高的山，须作功为

W =mgh= 65kg×3000m×9.8m.s -2=1911kJ

须消耗蔗糖量 n = 1911/1411=

m = nM =×342×-3kg= 463g

12. 已知反应 (a) S(s) + H 2(g) = H 2S(g) K a = ×10-3

(b) S(s) + O 2(g) = SO 2 (g) K b = ×106

计算下列反应 SO 2(g) + H 2(g) = H 2S(g) + O 2(g) 的K 值。

解：（a ）-（b ）得所求的反应。所以有

K = K a / K b = ×10 –3 / ×10 6 = ×10-10

13. 有反应 PCl 5 (g) = PCl 3(g) + Cl 2(g)

(1) 计算在时该反应的Δr G m 和K 的值各是多大。

(2) 近似计算在800K 时该反应的K 。

解： 查表得：PCl 5的 Δf G m = -305 Δf H m = -375

PCl 3的 Δf G m = -268 Δf H m = -287

(1) Δr G m =-268-(-305)= 37

K =exp(-Δr G m /RT ) = exp(-37000 / × = ×10-7

(2) Δr H m

=-287-(-375) = 88 27603.22)800115.2981(314.888000)11(ln 211

2=-=-∆=O O O T T R H K K m r K 2 = ×103

14. 已知反应 1/2Cl 2(g) + 1/2H 2(g) = HCl(g) 在时，K = ×1016，

Δr H m = ，求500K 时的K (500K)。

解： )11(ln 2

112T T R H K K m r -∆=O O O

)500

115.2981(314.8923001097.4ln 162--=⨯O K 解之得： K (500K) = ×1010

17. 设反应 a A + b B → C 在恒温下，当c A 恒定时，若将c B 增大为原来的二倍，测得其反应速率亦增大为原来的二倍；当c B 恒定时，若将c A 增大为原来的二倍，测得其反应速率增大为原来的四倍。试写出此反应的速率方程式。

解：设速率方程为 υ = k c A αc B β (1)

当c A 恒定时 2υ = k c A α (2c B )β (2)

当c B 恒定时 4υ = k (2c A )α(c B )β (3)

(2) / (1) 得 β=1，(3) / (1) 得α= 2

此反应的速率方程为 υ = k c A 2c B

18. 对下列反应 C 2H 5Cl (g) → C 2H 4(g) + HCl(g)

已知其活化能E a =，700K 时的速率常数 k 1=×10-5s -1，求800K 时的速率常数k 2是多少

解： )11(ln

2112T T R E k k a -= )800

17001(314.8246900109.5ln 152-=⨯--s k

k 2=× k 1 =×10-2s -1

19. 已知在967K 时，N 2O(g)的分解反应

N 2O(g) → N 2(g) + 1/2 O 2(g)

在无催化剂时的活化能为 ，而在Au 作催化剂时的活化能为 。问：在金作催化剂时反应速率增加为原来的多少倍

解：由阿累尼乌斯公式：RT E a Ae

k /-= 6362.15967314.8/)244800121300(/)(/1/2121069.4121,2,⨯=====⨯------e e e e

A e A k k RT E E RT E RT E a a

20. 在301K 时，鲜牛奶大约在4h 后变酸。但在278K 时，鲜牛奶在48h 后才变酸。假定反应速率与牛奶变酸时间成反比，求牛奶变酸的活化能。

解：根据动力学结论，同一反应当达到相同变化时，速率常数与所需时间成反比。即