【无机化学】课后习题参考答案.pdf
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1、无机化学课后习题参考答案(天大)第 1 章化学反应中的质量关系和能量关系习题参考答案1.解:1.00吨氨气可制取2.4 7吨硝酸。2.解:氯气质量为2.9 X I(P g。3.解:一瓶氧气可用天数4 _ 必 _ (13.2x l03-L01x l()3)k P a x 32L _9 6 r f-证-101.325 k P a x 4 00L x d-1 -4.解:7=空=缥nR niR=3 1 8 K =4 4.9 5.解:根据道尔顿分压定律%p(N2)=7.6x lO4P a/?(02)=2.0 x l04P ap(A r)=lx l03 P a6.解:(1)W(CO2)=0.114 mol
2、;p(CO2)=2.8 7 x 104 P a(2)p(N2)=p-p(O2)-p(CO2)=3.79 x lO4P a(3)p(C01 2.67x 1。P an p 9.33x lO4P a=0.28 67.解:(1 )p(H2)=9 5.4 3 k P a(2)W(H2)=曙=0.19 4 gK I8 .解:(1 )5.0 mol(2)4=2.5 mol结论:反应进度(国的值与选用反应式中的哪个物质的量的变化来进行计算无关,但与反应式的写法有关.9.解:0.771 k J10.解:(1)%=38.3x l(y 3m3=38.3L,、pV.(2)r2=1-=320 KnR(3)-W=-(-p
3、 A V)=-502i(4)0=。+%=-75 8 J(5 )A 4 =Q p =-1260J11.解:NH3(g)+1 02(g)-j N O(g)+5H2O Ar/7=-226.2 kJ m of112.解:rH m M Q p T A k J m=nRT=-96.9 kJ13.解:(1 )C(s)+O2(g)-C O2(g)卜他=Af/(CO2,g)=-393.509 kJ-mol1|c O2(g)+;C(s)1CO(g)A,77=86.229 kJm or11 2CO(g)+|F e2O3(s)-|Fe(s)+CO2(g)r”?=-8.3 kJ-mol-1r m各反应 之和 4%=-3
4、15.6 kJ-mof1.(2)总反应方程式为3 13 2|C(s)+O2(g)+1Fe2O3(s)一 1 C 02(g)+yFe(s)月R=-315.5 kJ-mof1由上看出:(1)与(2)计算结果基本相等。所以可得出如下结论:反应的热效应只与反应的始、终态有关,而与反应的途径无关。14.解:Ar/(3)=ArZ7,(2)X 3-Ar/7(1)X2=-1266.47 kJ-mof115.解:(1)Q/,=ArJ7=4Af/f(Al2O3,s)-3 Af/(Fe3O4,s)=-3347.6 kJ-mof1(2)Q=-4141 kJ-mol-116.解:(1 =151.1 kJ-mof(2)A
5、r/=-905.47 kJ-moF(3)Ar/=-71.7 kJ-moP117.解:Ar/=2Af/(AgCl,s)+AfH(H2O,l)-Af(Ag2O,s)-2 Af流(HC1,g)Af/7(AgCl,s)=-127.3 kJ-mol-118.解:CH4(g)+202(g)-CO2(g)+2H2O(1)ArH=Af/7(CO2,g)+2(H2O,I)-Af/7(CH4,g)=-890.36 kJ mo-lQp=-3.69x1 OJ第 2 章化学反应的方向、速率和限度习题参考答案1.解:Ar/f=-3347.6 kJ-mol-1;Ar5=-216.64 J-mof-K-1;ArG=-3283
6、.0kJ-mof1 0该反应在常温(298.15 K)、标准态下不能自发进行。(2)=146.0 kJ moriA,.5=110.45 J moF-K_ 1;ArG=68.7 kJ-mof 0该反应在700 K、标准态下不能自发进行。3.解:ArH=-70.81 kJ-mof1;ArS=-43.2 J-mof-K-1;ArG=-43.9 kJ-mol-1(2)由以上计算可知:r 4?(298.15 K)=-70.81 kJ-mol-1;Ar5(298.15 K)=-43.2 J-mof-K-1=Ar/,-7 ArS W 0=C(CO)C(H2)F=0(CO)p(H2)3c C(CH4)C(H2
7、O)P P(CH4)/7(H2O)Ke=p(CO)/pep(H 2)/p e y(C H4)/pe (H2O)/pe)K-上 网2)3 c(H?)5 _ p(N2)2 p(H2)2(/)A -A -C(N H3)P(NH3)Ke=p(N2)/p e p(H2)/fp(NH3)/p。(3)Kc=c(CO2)Kp=p(CO2)Ke=p(CO2)/pe(4)K.=-.(H 2。)、,-K,、=?(“2。),C(H2)3 P p(%)3Ke=0但/2。p(H2)/p F5.解:设A r?、A S甘基本上不随温度变化。ArG=、晦-T A S?ArG(298.15 K)=-233.60 kJ-mol-1
8、ArG(298.15 K)=-243.03 kJ-mol-1IgA:9(298.15 K)=40.92,故 K (298.15 K)=8.3x104。lgK (373.15 K)=34.02,故 A,(373.15 K)=1.0 x10346.解:(1)%G甘=2AfG甘(NH3,g)=-32.90kJ-mo o该反应在298.15 K、标准态下能自发进行。(2)IgA:(298.15 K)=5.76,K(298.15 K)=5.8x10$7.解:(1)甘(1)=2%G 茨 NO,g)=173.1 kJmoLlgK?=-AfG甘2.303 火 T=-30.32,故K?=4.8x10-31(2)
9、ArG(2)=2AfG(N2O,g)=208.4 kJ-moP1Ig f=-A fG 寅 2)2.303 RT=-36.50,故K?=3.2x10-37(3)ArG(3)=2AfG(NH3,g)=-32.90 kJ-mol-1lgK$=5.76,故 =5.8xl05由以上计算看出:选择合成氨固氮反应最好.8.解:ArG=AfG,(CO2,g)-AfG,(CO,g)-AfG(NO,g)=-343.94 kJ mor 0.168=J,故反应正向进行。12.解:(1)NH4Hs(s)t NH3(g)+H2S(g)平衡分压/kPa x xA:e=p(NH3)/pe)(H2S)/pe)=0.070则 x
10、=0.26x100 kPa=26 kPa平衡时该气体混合物的总压为52 kPa(2)T 不变,K 不变。NH4HS(S)-NH3(g)+H2S(g)平衡分压/kPa 25.3+y yKe 2 5.3 +y)l pey!pQ =0.07013.解:(1)平衡浓度/(mol L-1)y=17 kPaPCl5(g)t PCl3(g)+Cl2(g)0.70-0.50 0.50 0.502.o-T o-T o-K.=C(PC 1 3)C(0 2)c(PCl5)=0.62mol-L-1,a(PCl5)=71%PCl5(g)-PCl3(g)+Cl2(g)平衡分压 0.2 0R2T 0.5RT 0.5 RTV
11、 V V_ _p(PC13)/pep(C 12)/p e-p(P J)/p e=27.2(2)新平衡浓度/(m o ll*PCl5(g)f PCl3(g)+CI2(g)0.10+y 0.25-y 0.2 5+-y心温*7 m M”不 变,K,不变)y=0.01 mol-L-1,a(PCI5)=68%PCl5(g)t PCl3(g)+Cl2(g)平衡浓度/(mol-L*0.35-z z 0.050+zK(0.050+z)z _ .1K=-=0.62 mol L 0.35-zz=0.24 mol-L-1,a(PC15)=68%比较(2)、(3)结果,说明最终浓度及转化率只与始、终态有关,与加入过程
12、无关。14.解:平衡浓度/(m o卜 匚1)氏值)+3H2(g)f 2NH3(g)1.0 0.50 0.50C(NHJ)2C(N2)C(H2)3=2.0(mol-L-1)-2若使N2的平衡浓度增加到IZ m o rL lN2(g)新平衡浓度/(molT)1.2设需从容器中取走x 摩尔的H2。+3H2 2NH3(g)0.50+(3x0.2)-x 0.50-2x0.20(0.50-2x0.20)21.2x(0.50+3 x 0 2-x)3(mol-L_ I)_ 2=2.0(molL-1)-2x=0.9415.解:(1)a(CO)=61.5%;(2)a(CO)=86.5%;(3)说明增加反应物中某一
13、物质浓度可提高另一物质的转化率;增加反应物浓度,平衡向生成物方向移动.16.解:平衡分压/kPa2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)101-79.2=21.8 286-79.2/2=246 79.2K(673K)=丁-(P-r=5.36p(NO)/p。心)/ArG=-2.303火 T igK。,ArG(673 K)=-9.39kJ-moP117.解:ArG(298.15 K)=-95278.54 J-mol-1ArG(298.15 K)=Ar77(298.15 K)-298.15 K-Ar5(298.15 K)ArS(298.15 K)=9.97 ArG(500 K)=-97292 J m
14、oLlgXe(500 K)=0.1 6,故 A:e(500K)=1.4x10或a者”I,nK?-弋-ArW,(298.15K)(T7-T.l0f也,-L,Ke(500 K)=1.4xlO10&A I T G )18.解:ArG(298.15 K)=A=G甘=213.0 k/m oL l.VxlOmol L-1HA H+A-c W(mobL)0.10-1.7x1 O-3 1.7x1 O3 1.7x1 O-3(L 7 x l)=2.9 c(HA)0.10-1.7x10-3a=1 7 x 1 0 xl00%=1.7%0.105.解:溶液的 pH=9.00,c(H+)=1.0 xl0-9mol L-故
15、 c(OH)=l,OxlOmol L1假设在 1.0 L 0.10 mol-L_1 氨水中加入 x mol N H4C 1(S)Oc 平/(mo卜 L“)NH3H2O r N H j+OHO.lO-l.OxlO-5 x+1.0 x10-5 1.0 x1 O-5C(NH4+)C(OH-)E-=(NH3 H2O)C(NH3-H2O)-(-X-4-1-.-0-X-1-0-_-5-)1.0X10_ 5 1A-5-=1.8x 10,O.lO-l.OxlO-5x=0.18应加入NH4cl固体的质量为:0.18mol-L xlLx53.5g-mo=9.6g6.解:设解离产生的H+浓度为xmol-L”,则c
16、平/(mo卜 L“)HOAc +OAc0.078-x x 0.74+x十 C(H)C(OAc)0-=Ka(HOAc)C(HOAc)0078=L 8 x l 5 x-1.9x10,pH-1g c(H+)-5.72向此溶液通入O.lOmolHCl气体,则发生如下反应:NaOAc+HCI-NaCl+HOAc反应后:c(HOAc)=0.18 mol-L_1,c(OAc)=0.64 mol-L-1设产生的H+变为x,m o H/,则c W(mol,L-1)HOAc=H+OAc-0.18-x9 x 0.64+x0.1 8-xfx=5.1x10-6,pH=5.30A(pH)=5.30-5.72=-0.427
17、.解:设 NH4cl水解产生的工为xm ollA 则N H j+H2O=NH3H2O+H+c WCmol-L-1)0.010-x一 c(NH,HQ)c(H+)-c(NH:)(N H3 H20)=5.6x107一=5.6x10-10.010-xx=2.4x1 O _6,pH=5.62(2)设 NaCN水解生成的 为 xmol L,则c 平/(molL“)CN-+H2O0.10-xHCN+OH-X Xc(HCN)c(OH-)o-=Kc(CN)”x=1.3*10-3,pH=11.118.解:(1 )K(HC1O)=2.9x10*;(2)/Cspe(AgI)=8.51xW179.解:(1 )设 CaF
18、2在纯水中的溶解度(s)为x m oH?。因为CaF?为难溶强电解质,且基本上不水解,所以在CaF2饱和溶液中:CaF2(s)=Ca2+2Fc/(mol-L-1)x 2xc(Ca2+)-c(F)2=K,/(CaF2)x=l.lx l(y3(2)设 CaF2在 1.0 xl0-2molL NaF溶液中的溶解度(s)为ym olL。CaF2(s)=Ca2+2F-c W(mol-L-1)y 2y+1.0 x1 O-2c(Ca2+)-c(F)2=sp9(CaF2)y(2y+1.0 x0-2)2=5.2xl0-9y=5.2x1 O-5(3)设 CaF2 在 l.Ox 10_2 m olfCaCh 溶液中
19、的溶解度(s)为 z mol-L-1。CaF2(s)=Ca2+2F-c/(mol-L-1)l.OxlO+z 2zc(Ca2+)c(F-)2=V(CaF2)(z+l.Ox 10-2)(2z)2=5.2x1 O-9z=3.6x10“7.解:溶液混合后有关物质的浓度为:HA+OH-50.0 x0.10-20.0 x0.10100.0-A+H2O20.0 x 0.10100.0c/(mol-L-1)设 c(H+)=xmol-L,则弱酸H A,弱酸根人 一 及氢离子H的平衡浓度表示为:HA f A+Hc WCmobL-1)50.0 x0.10-20.0 x0.10100.0-20.0 x 0/0-10(
20、).0-XpH=5.00=-1g x,x=1.00 x10-mol-L1代入弱酸H A 的解离平衡常数表示式:20.0 x0.10(近似计算)Y(HA)=十c(A)c(H)c(HA)+x)-x100.050.0 x0.10-20.0 x0.10(-x)100.020.0 x0.10100.0)(1.00 x10-5)30.0 x 0.10-)100.0=6.67 x 10-610.解:(1)由题意可知:c(M g2+)=0.05 0 m o l-L-1当 c(M g 2+c(O H)2 K s p (M g(O H)2)时开始有 M g(O H)2 沉淀出。c(O H )产,(M g(O H)
21、1V -c(M g 2+)5.6 1x10-25.0 x10-2=1.0 x1 O _5 m o l -f(2)c(A产)c(0H)3=4.0 xl(y22 K s p 9(A l(O H)3),所以还有 A+可被沉淀出.c(F e3+)-c(O H-)3=2.0 x W2 2/Cs pe(F e(O H)3),所以还有 F e?+可被沉淀出。11.解:C d2+C a(O H)2-C a2+C d(O H)21C d(O H)2(s)C d2+2O H-A:s pe=7.2xl 0-15若使 c(C d2+)陷 (。曲)N c(C d 2+)/c _ I 7.2X1Q-15一 8.9 x10
22、-7=9.0 x 10-5 m o lp H (14.00-p O H)=10,012.解:(1)混合后:c(M n24)=0.0010m o l L-1C(N H3 H2O)=0.05 0 m o l L-1设O H-浓度为x moH?NH3H2O N H 4+O H-c 4/(m o l-L-1)0.05 0-x x xv-2:-=1.8 x10-50.05 0 xX2=9.0X107,即 C(O H )2=9.0X107 c(M n2+)-c(O H-)2=9.O x 1 O _10 A rs p9(M n(O H)2)=1.9 x 10-13所以能生成M n(O H)2沉淀。(2)已知
23、(N H 4)2S C)4的相对分子质量为132.15C(N H4)2S O4)=0 4 9 5 xl 000 m o|,I-i =o.25 m o l L-132.15x15C(N H4)=0.5 0 m o l L 1设O H-浓度为x m o L LN H 3 H 2。c /(m o l-L-1)0.05 0-xN H4+O H-0.5 0+x x喘 镯(N H 3 H嘴舞“8 6 =1.8 x10-50.05 0 x=1.8 xl 0-6 O H h l.g xl O m o l L-1 c(M n2+)-c(O H )2=3.2xl 0-15 4 c(Ba2+)1 0 8 X 1 0
24、 1 m 0 l-L-0.10=1.08 xl 0-9m o l-L-A g 2s。4 沉淀所需C(SO42)K:(Ag2s0,1.20 x10-5c(Ag*)2(0.10)2mol-L=1.2x10-mol故 Ba S O4先沉淀。当 A g,开始沉淀时,c(Ba2+)1 O8x lO_10 K:,(F e(O H)3)c(F e3+)=卜7 9*10;0 LV l.O xl O-5=6.5 xl 0-12m o l L-p H =2.8 1若使0.10m o I L M g C 12溶液不生成M g(O H)2沉淀,此时c(O H)最大值为c(O H)、产(M g(O H)JV c(M g
25、 2)/5.6 1X 10-12,1.1V o.i o=7.5 x 10-6 m o .Lp H =8.8 8所以若达到上述目的,应控制2.8 1 p H(PM。”-c(P b2+)年 山 二m o l Z3.0 x10-2=2.2xl O-7m o l L-e2(OH).K;(C r(0H)3)-c(C r3+)6.3X1()7IV 2.0 x10-2m o l L=3.2xl O T m o l-L”因为 C/(O H-)Q(OH),所以 C r(0H)3 先沉淀。(2)C r(0H)3沉淀完全时所需OH最低浓度为小“2 K(C r(O H b)6.3 x1 产,n in.9.V c(C
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