无机及分析化学课后习题第二章答案

一．选择题

1．一化学反应系统在等温定容条件下发生一变化，可通过两条不同的途径完成：（1）放热10 kJ，做电功50 kJ；（2）放热Q, 不做功，则（）

A. Q = －60kJ

B. Q = －10 kJ

C. Q = －40kJ

D. 反应的Q =－10kJ V解：选A。

θH?θ）与最接近的是（2．在298 K，下列反应中G?mr mr A. CCl (g) +2HO (g) =CO (g) + 4HCl (g) 242B. CaO (s) +CO (g) =CaCO (s) 322+2+ (aq) C. Cu (aq) + Zn (s) =Cu (s) + Zn+－(aq)

O (l) =Na (g)+OH(aq)+?HD. Na (s) +H22。∵解：选Cθθθθθθ?ΔH?TΔS 当, ΔG = 0 时?ΔΔGH ΔS mrmrrrmmmrmrθ∴反应C中反应物和生成物中无气体物质、物态也无变化，。值较小S ΔmrΘ–1，下列叙述正确的是（??483.63 kJ·mol）H．3已知反应2H (g) ?O (g)= 2HO (g) 的?m2r22θ–1 mol ?A. ?H483.63 kJ·(HO,g) ?2mfθ–1 表示Δξ= 1 mol时系统的焓变??483.63 kJ·molB. ?H mrθ–1表示生成1 mol HO (g) ?483.63 kJ·mol时系统的焓变C. ?H ?2mrθ–1 表示该反应为吸热反应mol H? ?483.63 kJ·D. ?mrθ定义,HO (g)的系数应为1。C 错，ΔB。A 错，根据H该方程为表示生成2 mol HO 解：选2mf2θθHΔr 0时表示该系统能量的增加，时系统的焓变。D 错，ΔrH该反应为吸热反应，＞(g) mm 时表示该系统能量的减少，该反应为放热反应。＜0θ-1的是（）4．下列反应可以表示mol?,g)===?394.38 kJ(COΔG2mf A. C（石墨,s）+O(g) ==== CO(g) 22B. C（金刚石,s）+O(g) ==== CO(g) 22C. C（石墨,s）+O(l) ==== CO(l) 22D. C（石墨,s）+O(g) ==== CO(l)

22解：选A。B 错，C（金刚石，s）非参考状态单质，不符合标准状态下摩尔完全生成反应定义；C 错，O(l) 非参考状态单质,不符合标准状态下摩尔完全生成反应定义；CO(l) 不22θθ(CO,g) 的定义所指定rG不符(l) 错，的定义所指定的产物；,g) rG符Δ(COD COΔ2m22m的产物。．

MgO(s)+CO(g)在高温下正向反应自发进行, 其逆反应在298K5．反应时自(s)MgCO23??发, 近似判断逆反应的与是（）S?rHr?mmθθθθA. ＞0, ＞0

B. ＜0, ＞0 S?S??H?H mrrrrmmmθθθθ

C. ＞0, ＜0

D. ＜0, ＜0

S?H?H?S?mrrrrmmm?解：选A。该反应有气体物质产生，故＞0。且高温自发，低温非自发，根据S?mr判断结果应选A。θθθ?ΔH?TΔS ΔG mmrrmr二、填空题

1．解：用下列热力学函数判断反应自发性的条件是

（1）S?）的化学反应系统且?H??H:等温，定压且系统只做体积功（非体积功为0mmrrmr

（2）S??）的化学反应系统且?H?S:等温，定压且系统只做体积功（非体积功为0mmrrmr

（3））的化学反应系统。0:ΔG等温、定压且系统只作体积功（非体积功为mr θ（4）：标准状态下，等温、定压且系统只作体积功（非体积功为0）的化学反应系统。ΔG mr

2．系统状态函数的特点是：状态函数仅决定于系统的状态；状态函数的变化只与系统的变化的过程有关，而与变化的途径

无关。

3．反应进度ξ的单位是mol ；反应计量式中反应物B的化学计量数v的值规定为负B值。

4．正、逆反应的?H，其绝对值相等，符号相反；反应的?H与反应式的写法mmrr有关。

? = 100 kPa P ；和标准压力下该物质的状态。其中标准压力5．所谓标准状态是在指温度T标准状态虽然没有指定温度，但是为了便于比较，IUPAC 推荐选择298 K 作为参考温度。

???（T）T ΔSHT）= Δ。若忽略温度对（T）―亥姆霍兹方程：6．根据吉布斯—ΔG（mrrmmrθθθΔG?ΔH?TΔS ΘΘ的影响，则可得到该式的近似式：?S和?H rr mmrmrrmm三、简答题

1．区别下列符号的意义。

无具体物理意义。,pV+U=H：系统的状态函数，焓，定义为H．

ΔH：系统焓的改变值，物理意义为在定压，只做体积功的情况下，系统与环境交换的热。

θ?H：标准条件下，当产物与反应物温度相同时，化学反应过程中系统只做体积功，且反应mr在定压条件下按照所给定的方程式完全反应，此时的反应热。θ：在温度T时，由参考状态的单质完全生成1mol物质B时的标准摩尔焓变。?H mf S：系统的状态函数，熵，代表系统的混乱度。

θ：标准状态下，物质B的摩尔熵。?S mθ：反应的标准摩尔熵，标准状态下，化学反应按照给定方程式完全反应系统的熵变。?S mr G：系统的状态函数，吉布斯自由能，定义为G=H-TS,无具体物理意义。

：化学反应的吉布斯自由能变，即该反应能对外所的最大非体积功。G?mrθ：标准状态下，化学反应的吉布斯自由能变。?G mrθ：标准摩尔生成反应的吉布斯自由能变。?G mf1N(g ) (g)==2NH(g) 和(g ) +3H2．若将合成氨反应的化学计量方程式分别写成N223223θθ是否相同？两者间有何关系？ΔG(g) ，二者的ΔH 和H+(g)==NH mmr3r22答：不相同，这些符号都与热力学方程式的写法有关。θθΔG?2ΔG θθHΔ?ΔH2m,2rrm,1m,2m,1rr四、计算题

θθ1．由附录查出298 K时有关的数值，计算下列反应的（已知：HΔΔH mfrmθ-1）。mol?,1)(NH?50.63 kJΔH42mf（1）

O(l)(g)===N(g)+2HNH(l)+O222241HO(l)+O(g)===HO(g)（2）22222HO(g)===HO(l) （3）2222θθ不查表，根据上述3个反应的，计算下列反应的。HΔΔ

H mrmr NH(l)+2HO(l)===N(g)+4HO(l) 224222解：（1）－（3）×2得（4）（4）－（2）×2即得所求式。

θ1?查表计算得lom?kJ33.H?622??)1(,mr

θ?1mol??149.74kJ?H,(2)mrθ?1mol??51.50kJ?H,(3)?mrθ?1mol?818.8kJ?H,(4)1??mr2．甘氨酸二肽氧化反应为

O(l)(g)+2HNCONH(s)+3COHNO(s)===H3O(g)+C282242322θθ-1-1 mol?,s)???mol333.17 kJ;ΔH(HNCONH?ΔH(CHNO,s)?745.25 kJ2m34f822fm计算：（1）298 K时，甘氨酸二肽氧化反应的标准摩尔焓。

（2）298 K及标准状态下，1g固体甘氨酸二肽氧化时放热多少？

-1θ?molHNO,s)=-745.25kJ解：（1）已知(C H?3824mf-1

θmol,s)=--333.17kJ? (HNCONH H?22mf-1 θ

mol,g)=-393.51kJ?(CO?H2mf-1θ?mol(HO,l)=-285.85kJ?H2mf所以3O2(g)+

CHNO(s)= HNCONH(s)+3 CO(g) +2 HO(l)

23224282θθθθθ=[(HNCONH,s)+3×(CO,g)+2×(HO,l)]- (CHNO,s)

??HH?HH?H?32222842mfffmmfmmf-1 mol=-1340.15 kJ?

-1，所以1g CHN?molO氧化时放热：）因为M(CHNO)＝132g（233844822 (1340.15÷13)kJ＝10.15 kJ

3．关于生命起源的各种理论中，总要涉及动植物体内的一些复杂的化合物能否自发地由θ简单化合物转化得来。例如，298 K及标准状态下，计算下列反应的，判断尿素能否GΔmr由二氧化碳和氨自发反应得来。反应：

θ-1O(l))CO(s)+HCO(g)+2NH(g)===(NH）（已知，mol???ΔG197.15

kJ((NH)CO,s)222232f2m解：

CO(g)+2NH(g)===(NH)CO(s)+HO(l)22322θθθθθΔΔΔΔΔ

G(NH,g)+2,g)]O,l)]?[G(COG?[((NHG)CO,s)+G(H3m2frfmmffm222m

1??1?11?)]mol?(?16.12kJmol?(237.14kJ?mol[()]??394.38kJ???)2mol197.15kJ[(????)?1?1)mol426.6 2kJ)?(?????(434.29kJmolθΔG?0,反应自发进行，说明氨和CO能合成尿素。2mr

15O(g)===6CO(g)+3HCH(l)+O(l)。在254．定压下苯和氧反应：℃和标准状态下，0.25 mo262622液态苯与氧反应放热816.91 kJ，求1 mol液态苯和氧反应时焓变和热力学能变。

1mol-θ1解：mol64kJ?H???3267??816.96kJ?.mr0.25mol1215??θθ-1-3-1

JkJ?298K?3267.64kJ-?mol?8.341J?K10???U?H??nRT????mrmr22??=－3263.92kJ 5．已知下列反应的标准摩尔焓

θ-1(g) C（石墨,s）+O(g) ==== CO（1）mol?393.51 kJ?ΔH?22m,1r1θ

-1O(l)(g)===HH(g)+O mol??285.85 kJΔH?）（2222m,2r27θ

-1O(l)(g)+3HO(g)===3COCHCOOCH(l)+mol??1788.2 kJΔH?）（3 23232m,3r2计算乙酸甲酯(CHCOOCH,l)的标准摩尔生成焓。33解：乙酸甲酯的标准摩尔生成反应为

3C（石墨，s）+O（g）+3H（g）=CHCOOCH（l）3322根据盖斯定律，题中所给的反应式(1)×3＋(2)×3－(3)即为CHCOOCH的生成反应，所以33?????H(CHCOOCH,l)?3?H?3?H??H 3,rrmrm,1f,m2m33111－－－）1788.2kJ·（－

285.85kJ·molmol=3×（－393.51kJ·mol ）－（－）+3×1－－249.88kJ·mol=6．葡萄糖在酵母菌等的作用下，经过下列发酵反应生成乙醇：

(s)→葡萄糖-6-磷酸→果糖-6-磷酸→甘油醛-3-磷酸→2CHCHOH(l)+2COCHO(g)。查2631226θ附录，计算标准状态和298 K时全发酵过程的标准摩尔焓。（各物质的溶解热可忽略，HΔmrθ1?）已知葡萄糖的mol1274.4kJ?O?H(CH,s)??6f6m12解：因为葡萄糖的全发酵过程的方程式可写为

CHO(s) = 2CHCHOH (l) + 2CO(g)

36 2 6212θθθθ所以,s)OH(CH?2OH,l)?ΔH(CO,g)ΔCHH??H2?(CH6m12fmrmf2fm326-1-1-1））－（－1274.4kJ·molmol=2×（－276.98 kJ·（－）+2×393.51 kJ·mol-1 mol=2615.38 kJ·

CHOH(l)+3O(g)===2CO(g)+3HO(l) 7．液态乙醇的燃烧反应：22252．

利用教材附录提供的数据，计算298 K和标准状态时，92g液态乙醇完全燃烧放出的热量。

解：反应CHOH(l)＋3O（g）=2CO(g)＋3HO（l）是乙醇的完全燃烧反应222521θθ

－kJ·mol1366.75?HOH,l)?ΔH?ΔH(C则：5rcm2m-1，则mol(CHOH) = 46 g·M 5292g1－，=2mol×（－1366.75kJ·mol）=－2733.5kJ ?2molH??146g?mol8．大

力神火箭发动机采用液态NH和气体NO作燃料，反应产生的大量热量和气体推动火4422箭升高。反应为

O(g)(g)+4H(l)+NO(g)===3N2NH224224θ利用有关数据，计算反应在298 K时的标准摩尔焓。若该反应的热能完全转变为使100 HΔmrθ-1）（已知：。kg重物垂直升高的位能，试求此重物可达到的高度mol50.63 kJ?(NH,l)ΔH?4m2fθ解：根据反应2NH(l) ＋NO(g) = 3N(g) + 4HO(g) 计算其反应的标准摩尔焓。HΔ24 4 22 2mrθθθθθ,g)(NO,l)?ΔH(HO,g)?2ΔH(NHΔΔH?3H(N,g)?4ΔH4222mfrfm4mfmmf2111－－－mol－）－2×50.63 kJ·mol9.66 kJ·= 0+ 4×（－241.84kJ·mol1－mol －1078.28 kJ·= 2－·9.8 m·sh=980 Nh h，则它的位能为mgh = 100 kg×设重物可达到的高度为3J ，h=1100m

根据能量守恒定律980Nh=1078.3×109．植物体在光合作用中合成葡萄糖的反应可近似表示为

(g)(s)+6OO(l)===CHO6CO(g)+6H2122626计算该反应的标准摩尔吉布斯自由能，并判断反应在298 K及标准状态下能否自发进行

θ-1）（已知葡萄糖的。mol-910.5kJ?O,GΔs)?(CH66m12f解：6CO (g)＋6HO（l）=CHO (g)+6O(g)

626122θθθθθl)(HO,?6ΔGg)6G6Δ(O,g)?ΔG(CO,s)O(C?ΔGΔGH,?2ffm2frmmfmm61262-1-1-1）237.14kJ·mol（－394.38kJ·mol（－）－6×= -910.5 kJ·mol－+06×-1 2878.62 kJ·mol=

?CH(g)+H(g)=CH(g)的25，指出该反应在25℃时反应℃．查教材附录数据计算10G?62242mr下的反应方向。100KPa和

解：CH (g)＋H（g）=CH (g)

62224θθθθ,g)HΔG(CΔG(H,g)?GΔG?Δ(CH,g)?4ff6rmm2f2mm211 －－mol－

32.86kJ·mol68.15kJ·－0=－1－101.01kJ·mol=－在25℃和100kPa下，乙烯的加氢反应可以正向进行。

θ11．将空气中的单质氮变成各种含氮化合物的反应叫固氮反应。查教材附表根据数值计GΔmfθ算下列三种固氮反应的，从热力学角度判断选择哪个反应最好。GΔmr（1）(g)===2NO(g)(g)+ON22（2）O(g)(g)===2N2N(g)+O222（3）

(g)(g)===2NHN(g)+3H322解：（1）N (g)＋O（g）=2NO (g)

22θθθθ?G?2??G(NO,g)??G(N,g)??G(O,g) 2ffrm,1m2mmf11

－－mol-0-0 =173.38 =2×86.69 kJ·molkJ·（2）2N (g)＋O（g）=2NO (g)

222θθθθ?G?2??G(NO,g)?2??G(N,g)??G(O,g) 2r2m,2mfffmm21 －mol103.66 kJ·= 2×1－

mol=207.32 kJ·（3）N (g)＋3H（g）=2NH (g)

322θθΔG?2ΔG(NH,g) 3mm,3fr1－）mol （－=2×16.12 kJ·1－32.24 kJ·mol= －θθθΔGΔGΔG＜0，所以选择（3＞0 ）＞0 只有因为m,3m,2rrm,1r12．查教材附录数据计算说明在标准状态时，下述反应自发进行的温度。

N(g)+O(g)===2NO(g) ）（122NHHCO(s)===NH(g)+CO(g)+HO(g) （2）

233422NH(g)+3O(g)===NO(g)+NO(g)+3HO(g) （3）2223．

θθ-1-11?）（已知：；。K??molS(NHHCO,s)HΔ?121 J(NHHCO,s)??849.4 kJmol3m34fm4解：（1）N (g)＋O（g）=2NO (g)

22θθθθ?H?2??H(NO,g)??H(N,g)??H(O,g)2fmrmm,1ffm211?-mol74

kJ?mol?180.?2?90.37-1-1-1-1-1θ2×mol210.77kJ·?ΔS －205.14 J·molK－191.60

J·mol··K mr-1-1

K=24.8J·mol·?1mol74kJ?180.K7288T＝＝转1?Kmol?24.8J?（2）NHHCO（s）=NH(g)+CO(g)+HO(g)

23342111θθ－－－474.34 J·mol168.09kJ·mol?SΔΔH?K mrrm T=354.4K

转（3）2NH（g）＋3O（g）=NO（g）+NO（g）+3HO（g）2232111θθ－－－16.76 J·molmol －509.38kJ·?Δ?SΔH K mmrrθθ>0 标准状态及任何温度下反应均自发。<0 ΔSΔH因为mrrm1AgNO(s)===Ag(s)+NO(g)+O(g) AgNO的分解反应为13．固体32232查教材附表并计算标准状态下AgNO(s)分解的温度。若要防止AgNO分解，保

存时应采取33什么措施。

1O(g)的转化温度。(s)=Ag(s)+NO(g)+ 解：AgNO(s)分解的温度即为反应

AgNO23232θH?mr根据公式：＝T转θS?mr1θθθθθ

?H(O,g)?Ag,g??H?H(NO,)??H(s)??H(AgNO,g)3f2mm2ffmrfmm211－－) 123.14kJ·mol－

(=33.85kJ·mol－1－mol=156.99 kJ·1θθθθθ(O,g)(NO,g)(Ag,s)(AgNO,s)ΔS?S?S?SS?

3rmm22mmm21-1-1-1-1-1-1-1-1·K140.92 J·－mol=×205.14J·molKmol+240.06J·K·K+ 42.72 J·mol·2-1-1 =244.43 J·molK·-1mol156.99 kJ?642K?T?℃=369＝(642-273) ℃

转?11?K?mol?244.43 J．

分解温度T>369℃

若要防止AgNO分解，应低温避光保存。3