近代化学基础 第四章 习题答案(5页).doc
-近代化学基础 第四章 习题答案-第 16 页第四章习题参考解答6.已知 （1） C(s) + O2 (g) = CO2(g) rHmy(1) =-393.5kJmol-1(2) H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) rHmy(2) = -285.9 kJ.mol-1(3) CH(g) + 2 O (g) = CO(g) + 2HO(l) rHmy(3) = -1试求反应 C(s) + 2H2(g) = CH4(g) 的rHmy 。 . 解：（1）+ 2×(2)=（3）rHmy= rHmy(1)+2rHmy(2)- rHmy(3)= -393.5 + 2×（-285.9）-（-890.0）= -75.3 kJ.mol-17. 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rHmy(298.15K)。解： 2N2H4(l) + N2O4(g) = 3N2(g) + 4H2O(l)查表得各物质的rHmy为 fHmy( N2H4,1) = 50.63kJmol-1fHmy( N2O4) = 9.16kJmol-1fHmy( H2O ,1) =-285.84kJmol-1rHmy= 4fHmy( H2O) - 2fHmy( N2H4)- fHmy( N2O4) = 4×(-285.84) - 2×50.63 - 9.16 = -1253.8 kJ.mol-18预言下列过程体系的S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)S0；(2)S0；(3)S0； (4)S0；(5)S09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fGmy分别为-896.69， -394.36，-1128.8， -237.13kJ.mol-1rGmy= -1128.8 + (-237.13) -(-896.69 -394.36) kJ.mol-1 =-74.88 kJ.mol-1在标准态下rGm=rGmy < 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：fGmy (CO,g) = -137.17kJ.mol-1上述反应的rGmy =137.17kJ.mol-1 >> 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： C12H22O11 (s) + 12 O2(g) = 12 CO2 + 11 H2O(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fHmy(C12H 22O11)= -2222kJ.mol-1 ） 解：CO2 和H2O(l)的fHmy分别为-393.5kJmol-1和-285.84kJmol-1rHmy= 11fHmy( H2O) + 12fHmy( CO2)- fHmy( C12H 22O11) = 11×(-285.84) + 12×(-393.5) - (-2222) = -5644.2 kJ.mol-1有25%的反应热转化为有用功,每摩尔蔗糖可做的功W =-5644.2×25% =-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=1.354mol m = nM =1.354mol×342×10-3kg.mol-1= 463g12. 已知反应 (a) S(s) + H2(g) = H2S(g) Kya = 1.0×10-3 (b) S(s) + O2(g) = SO2 (g) Kyb = 5.0×106计算下列反应 SO2(g) + H2(g) = H2S(g) + O2(g) 的Ky值。解：（a）-（b）得所求的反应。所以有 K y = Kay/ Kby = 1.0×10 3 / 5.0 ×10 6 = 2.0×10-1013. 有反应 PCl5 (g) = PCl3(g) + Cl2(g) (1) 计算在298.15K时该反应的rGmy(298.15K)和Ky的值各是多大。(2) 近似计算在800K时该反应的Ky。解： 查表得：PCl5的 fGmy = -305 kJ.mol-1 fHmy= -375 kJ.mol-1PCl3的 fGmy = -268 kJ.mol-1 fHmy = -287 kJ.mol-1 (1) rGmy =-268-(-305)= 37 kJ.mol-1 K y =exp(-rGmy /RT) = exp(-37000 / 8.314 × 298.15) = 3.3 ×10-7 (2) rHmy =-287-(-375) = 88 kJ.mol-1 K2y =1.56 ×10314. 已知反应 1/2Cl2(g) + 1/2H2(g) = HCl(g) 在298.15K时，Ky = 4.97×1016，rHmy (298.15K) = -92.3 kJ.mol-1，求500K时的Ky(500K)。 解： 解之得： Ky(500K) = 1.47×101017. 设反应 aA + bB C 在恒温下，当cA恒定时，若将cB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cB恒定时，若将cA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 = k cAcB (1)当cA恒定时 2 = k cA (2cB) (2)当cB恒定时 4 = k (2cA)(cB) (3)(2) / (1) 得 =1，(3) / (1) 得= 2此反应的速率方程为 = k cA2cB18. 对下列反应 C2H5Cl (g) C2H4(g) + HCl(g)已知其活化能Ea=246.9kJ.mol-1，700K时的速率常数 k1=5.9×10-5s-1，求800K时的速率常数k2是多少？解： k2=200.9× k1 =1.19×10-2s-119. 已知在967K时，N2O(g)的分解反应N2O(g) N2(g) + 1/2 O2(g)在无催化剂时的活化能为244.8 kJ.mol-1，而在Au作催化剂时的活化能为121.3 kJ.mol-1。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：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 k2 / k1 = t1/ t221. 写出下列反应的标准平衡常数Ky的表达式：(1) NH3(g) = 3/2H2(g) + 1/2N2(g)(2) BaCO3(s) = BaO(s) + CO2(g)(3) Fe3O4(s) + 4H2(g) = 3Fe(s) + 4H2O(g)解：(1) (2) Ky = p(CO2)/py(3) 22. 若将1.00 mol SO2(g)和1.00 mol O2(g)的混合物，在600和100kPa下缓慢通过V2O5催化剂，使生成SO3(g)。当达到平衡后总压仍为100kPa，测得混合物中剩余的O2为0.615mol。试计算标准平衡常数Ky(873K)。解： 2SO2 (g) + O2 (g) = 2SO3(g) 初始： 1.00 mol 1.00 mol 0变化量： 2（1-0.615） 1-0.615 2（1-0.615）平衡时： 0.23 mol 0.615mol 0.77mol n = 1.615mol平衡时分压：(0.23/1.615) py (0.615/1.615) py (0.77/1.615) py23. 已知MgCO3(s)的fHmy (298.15K) =-1111.88kJ.mol-1，Smy (298.15K)=65.6J.K-1mol-1，fGmy (298.15K) =-1028.28kJ.mol-1。求反应MgCO3(s) = MgO(s) + CO2(g)：(1) 在298K，100kPa下的rHmy (298.15K)，rSmy (298.15K)，rGmy (298.15K)；(2) 在1123K，100kPa下的rGmy (1123K)和Ky(1123K)；(3) 在100kPa压力下(即p(CO2)=100kPa)进行分解的最低温度。解： 查298K时 MgO(s)的fHmy=-1, Smy= 27J.K-1.mol-1 fGmy =-1CO2(s)的fHmy=-1, Smy-1.mol-1 fGmy=-1(1) rHmy（298K）= - 601.83 -393.51 -(-1111.88) = 116.54 kJ.mol-1rSmy（298K）= 27 + 213.7 - 65.6 = 175.1 J.K-1.mol-1rGmy（298K）= -569.55 394.36 -(-1028.28) = 64.42 kJ.mol-1(2) rGmy（1123K）=rHmy（298K）- TrSmy（298K） = 116540 1123 ×175.1 = -80097J.mol-1K y (1123K)=exp(-rGmy /RT) = exp(80097/8.314 ×1123) = 5.32 ×103(3) 在100kPa压力下, Jp = p (CO2) / py =1, Ky Jp = 1rGmy（T）=rHmy（298K）- TrSmy（298K）0T rHmy（298K）/ rSmy（298K）= 116540 / 175.1 = 665.6K
