无机化学---第一章 化学反应中的质量关系和能量关系
天津大学无机化学第五版习题答案
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2.47吨硝酸。
2．解：氯气质量为2.9×103g 。
3．解：一瓶氧气可用天数33111-1222()(13.210-1.0110)kPa 32L9.6d 101.325kPa 400L d n p p V n p V -⨯⨯⨯===⨯⨯４．解：pV MpVT nR mR== = 318 K 44.9=℃ ５．解：根据道尔顿分压定律ii n p p n=p (N 2) = 7.6⨯104 Pap (O 2) = 2.0⨯104 Pa p (Ar) =1⨯103 Pa６．解：（1）2(CO )n = 0.114mol; 2(CO )p = 42.87 10 Pa ⨯（2）222(N )(O )(CO )p p p p =--43.7910Pa =⨯ （3）4224(O )(CO ) 2.6710Pa0.2869.3310Pan p n p ⨯===⨯ 7.解：（1）p (H 2) =95.43 kPa （2）m (H 2) =pVMRT= 0.194 g 8.解：（1）ξ = 5.0 mol（2）ξ = 2.5 mol结论: 反应进度(ξ)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：∆U = Q p - p ∆V = 0.771 kJ 10.解： （1）V 1 = 38.3⨯10-3m 3= 38.3L（2） T 2 =nRpV 2= 320 K （3）-W = - (-p ∆V ) = -502 J （4） ∆U = Q + W = -758 J （5） ∆H = Q p = -1260 J11.解：NH 3(g) +45O 2(g) 298.15K−−−−→标准态NO(g) + 23H 2O(g) m r H ∆= - 226.2 kJ ·mol -1 12.解：m r H ∆= Q p = -89.5 kJ m r U ∆= m r H ∆- ∆nRT= -96.9 kJ13.解：（1）C (s) + O 2 (g) → CO 2 (g)m r H ∆ = m f H ∆(CO 2, g) = -393.509 kJ ·mol -121CO 2(g) + 21C(s) → CO(g)m r H ∆ = 86.229 kJ ·mol -1CO(g) +31Fe 2O 3(s) → 32Fe(s) + CO 2(g)m r H ∆ = -8.3 kJ ·mol -1各反应 m r H ∆之和m r H ∆= -315.6 kJ ·mol -1。
第一课无机化学课件 第一章
某组分气体的分压等于总压与 形式2 该组分PB 气P总体 nn摩总B 尔P总分 xB数的乘摩积尔分数
注意：分压公式中的体积一定为容器的总体积
即：PB
nB V总
RT
而并非：PB
nB VB
RT
T、P不变，n V
ni n
Vi V
其中Vi为组分i的分体积，V是混合气体的总体积
Pi
例
t
时
0
n B
/mol
N123.N20g2 g310H.2302Hg2g
2NHNH3 g3
0
g
ξ
0
t
时
1
n B
/mol
2.0
7.0
2.0
1 =?
t
时n
2B
/mol
ξ1'1ξ.51 Δννnn1NNNN22 225.52.02.130.01/312.30..m00ol
M
（3）计算气体密度
M mRT pV
M mRT M RT
pV
p
pM RT
例：为行车安全，可在汽车 中装备空气袋防止碰撞时司 机受到伤害。这种空气袋是 用氮气充胀起来的，所用的 氮气由叠氮化钠与三氧化二 铁在火花的引发下反应生成。 总反应是：
6NaN3+Fe2O3(s) 3Na2O(s)+2Fe(s)+9N2(g)
5、热力学能 (U)(thermodynamic energy)
系统内部含有的总能量称为热力学能（内能）
包括体系内质点的内动能（平动能、 振动能、转动能）、微粒间相互作用 所产生的势能等，但不包括体系整体
无机化学应知应会
无机化学应知应会班级___________姓名___________ _第一章化学反应中的质量关系和能量关系基本要求：1．化学计量数和反应进度的概念2．状态函数及其特征3．状态函数焓（Ｈ）及焓变（ΔＨ）4．标准摩尔反应焓变（ΔrＨ°m，298）和标准摩尔生成焓（ΔfＨ°m，298）；5．标准摩尔反应焓变（ΔrＨ°m，298）的计算。
重点：状态函数焓、标准摩尔生成焓的概念和标准摩尔反应焓变的计算。
难点: 标准摩尔生成焓和标准摩尔反应焓变的区别。
标准摩尔反应焓变（ΔrＨ°m，298）及计算：（１）．标准摩尔生成焓ΔfＨ°m，298每种物质i有标准摩尔生成焓，其定义为：在标准态（Ｐ°＝１０１３２５ｐａ）和２９８Ｋ，由稳定单质生成单位物质的量某物质时的焓变（即恒压热），称为该物质的标准摩尔生成焓，H°m，298，ｉ，单位为ｋＪ²ｍｏｌ－１．表示为Δf稳定单质的标准摩尔生成焓为０．（２）．标准摩尔反应焓变ΔrＨ°m，298的计算根据各反应物和生成物的标准摩尔生成焓ΔfＨ°m，298求反应的标准摩尔焓变ΔrＨ°m，298ΔrH°m,298＝Σ(νΔf H°m298，i)生成物＋Σ(νΔf H o,m298，i)反应物练习题判断练习：1、系统的焓变等于恒压反应热。
.....................（+）2、在恒温恒压下，某化学反应的热效应Q p=△H＝H2－H1，因为H是状态函数，故Q p也是状态函数。
答：（--）3、系统的焓等于系统的热量。
答：（--）4、在一玻璃球内装有气体（可视作理想气体），连接着另一真空的玻璃球，打开两球之间的活塞使之相通，则系统（取两玻璃球为系统）的熵值增大。
答：（+）5、∆r H大，并不预示其反应速率快。
答：（+）6、同一聚集状态的物质B的标准熵值与所处温度有关，其规律为S(B，高温)>S(B，低温)。
第一章 化学反应的质量关系和能量关系
再者，作为一个带电粒子体系，等离子体的运动行为会受到电 磁场的影响和支配。因此，等离子体是完全不同于普通气体的 一种新的物质聚集态。
2. 等离子态（续） 等离子体的应用
由于等离子体的独特性能，等离子体技术工业、农业和军 事上都有广泛的用途。 如利用等离子体技术进行金属切割/焊接、表面镀膜、表 面刻蚀等；利用等离子体制造各种新颖的光源和显示器等。 这种显示器制造电视，电视机可以像画一样挂在墙上。
例如： 1mol H2的质量为2.02×10-3kg H2的摩尔质量为2.02×10-3kg·mol-1
2. 摩尔体积：某气体物质的体积(V)除以该气体物 质的量(n) Vm = V /n 单位： m3·mol-1
例如： 在标准状况(STP)(273.15K及101.325kPa 下)，任何理想气体的摩尔体积为：
mol·L-1 物质的量浓度简称为浓度
1.2.5 气体的计量
1. 理想气体态方程：pV = nRT
p——气体的压力，单位为帕(Pa) V——体积，单位为立方米(m3) n——物质的量，单位为摩(mol) T——热力学温度，单位为“开”(K) R——摩尔气体常数
实际工作中，当压力不太高、温度不太低的情况下， 气体分子间的距离大，分子本身的体积和分子间的作 用力均可忽略，气体的压力、体积、温度以及物质的 量之间的关系可近似地用理想气体状态方程来描述。
Vm,273.15K = 0.022414 m3·mol-1 = 22.414L·mol-1 ≈ 22.4L·mol-1
1.2.4 物质的量浓度
物质的量浓度(cn)：混合物中某物质B的物质
的量(nB)除以混合物的体积(V)。 cB = nB/V
化学反应中的质量关系和能量关系
2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g) 1
rHm = -483.64 kJ·mol-1
HgO(s) →Hg(l) + 2 O2(g) rHm = 90.83 kJ·mol-1
Hg(l) +
1 2
O2(g)
→HgO(s)
rHm = -90.83 kJ·mol-1
（三）赫斯(Hess)定律
在应恒用温赫恒压斯或定恒律温可恒容以条计件算下，难体以系测不定做非或体无积化法功学 ， 则 的用反具实应体验热途只径测取无定决关的于。反反应应的热始。态和终态，而与变化过程
化学
表示化学反应与热效应关系的方程式
如: H2(g) + 1/2 O2(g)
298.15K 100kPa
H2O(g)
rHm = -241.82 kJ·mol-1
表示在298.15K、100kPa下，当反应进度
= 1 mol时(1mol H2(g)与1/2mol O2(g)反应，生 成1 mol H2O(g)时), 放出241.82kJ热量。
气体 大 活跃 有
有
2.化学反应中的质量关系
化学
固体：n、 m 、 M摩尔质量 液体：物质的量浓度(cn)= nB/V
气体：摩尔体积 Vm=V/n
某气体物质的体积(V)除以该气体物质的量(n) 在标准状况(273.15K及101.325kPa下)，任何理想气体的摩 尔体积为：Vm,273.15K ≈ 22.4L·mol-1
质根的据量ξ的＝变化n进B/ν行B计可算确无定关反。应进度。
n(N2)/mol 0
-1/2 -1 -2
n(H2)/mol 0
-3/2 -3 -6
n(NH3)/mol 0 1 2 4
无机化学 第一章 化学反应中的质量关系和质量关系
2. 摩尔反应焓变
对于指定的化学反应，当反应进度 = 1 mol 时 的反应热效应――摩尔反应焓变 或 摩尔反应热。
rHm
reaction molar
kJ·mol–1
单位摩尔反应进度
3. △H和△U的关系
① 对液体或固体：ΔV ＝ 0 Qp＝ΔH ≈ ΔU ② 对有气体变化的反应：
根据 pV ＝ nRT 在恒温、恒压下， pΔV ＝ ΔnBRT ΔH＝ Qp ＝ ΔU＋ pΔV ＝ ΔU＋ΔnBRT
全反应。
例如：下列反应，当 = 1 mol 时，表示：
2H2 (g) O2 (g) 2H2O (g) 1
H2 (g) 2 O2 (g) H2O (g)
是与反应方程式相联系的。
第一章 化学反应中的 质量关系和能量关系
第三节
化学反应中的能量关系
在研究化学反应时，人们总会思考一些问题： 当几种物质放在一起时
Qp = U + p (V2 − V1 ) = (U2 − U1 ) + ( pV2 − pV1 ) = (U2 + pV2 ) − (U1 + pV1 )
令 U + pV = H ――焓； 状态函数
则 Qp = H2 − H1 = H
即 Qp = H ――焓变
若 H < 0，焓值减小，反应为放热反应； H > 0，焓值增加，反应为吸热反应。
a.能否发生反应？ b.反应速率多大？ c.会发生怎样的能量变化？ d.到什么程度时反应达到平衡？ e.反应机理如何？ a, c, d 属于化学热力学问题，而 b, e 属于化学 动力学问题。
1.3.1 基本概念和术语
1.体系和环境
体系：被研究对象。 环境：体系外与其密切相关的部分。
无机化学(天大四版)C1-4选择填空题201110
第一章化学反应中的质量关系和能量关系（要点：几个术语、焓变计算）一、是非题(对的在题后打“√”，错的打“×”)1．物体的温度越高，则所含的热量越多。
“×” 2．热是一种传递中的能量。
“√”3．同一状态可能有多个热力学能值。
“×”4．热力学定律是概括物质宏观变化规律，而不是通过对物质微观粒子性质及其变化规律的了解推导出来的。
“√” 5．体系对环境做功数值上必须不大于体系热力学能的减少。
“√”6．体系状态不变，其状态函数也不变；但体系的状态函数不变，其状态不一定不变。
“√”7．任何情况下，化学反应的热效应只与化学反应的始态和终态有关，而与反应的途径无关。
“×”8．已知下列反应：H2(g)+1/2O2(g) === H2O(l) Δr H mӨ=–285.8 (kJ·mol–1)当温度升高100K时，此反应的Δr H mӨ(T)远大于Δr H mӨ。
“×”9．金刚石和石墨燃烧时各放出热量为395.39和393.3kJ·mol–1，则由石墨变为金刚石时体系必吸热。
“√”10．恒压下ΔH=q P及ΔH=Ｈ2–Ｈ1，因为Ｈ2与Ｈ1均为状态函数，故q P也是状态函数。
“×”11．反应放出的热量不一定是该反应的焓变。
“√”12．体系的焓变等于恒压反应热。
“×”13．反应H2(g)+S(g)→H2S(g)的Δr H mӨ就是H2S(g)的标准摩尔生成焓。
“×”14．由于CaCO3分解是吸热的，所以它的摩尔生成焓为负值。
“×”二、选择题1．根据热力学中的规定，下列物质中标准摩尔生成焓为零的有A\C 。
A.C(石墨) B.Br2(g) C.N2(g) D.P(红磷)2．已知A+B→M+N(Δr H mӨ)1=35 kJ·mol–12M+2N→2D(Δr H mӨ)2=–80 kJ·mol–1则A+B→D的(Δr H mӨ)3为 C (kJ·mol–1)。
华东理工大学《无机化学》考研复习题库及答案
考试复习重点资料（最新版）资料见第二页封面第1页复习题一第一章 化学反应中的质量关系和能量关系1.一气柜如下图所示：AN2(2L) CO2(1L)假设隔板（A）两侧N2和CO2的T, P相同。
试问：（1）隔板两边气体的质量是否相等? 浓度是否相等?（2）抽掉隔板（假设不影响气体的体积和气柜的密闭性）后，气柜内的T和P 会改变？N2、CO2物质的量和浓度是否会改变?2.标准状况与标准态有何不同?3.化学反应方程式的系数与化学计量数有何不同?4.热力学能、热量、温度三者概念是否相同? 试说明之。
5.试用实例说明热和功都不是状态函数。
6.判断下列各说法是否正确：（1）热的物体比冷的物体含有更多的热量。
（2）甲物体的温度比乙物体高，表明甲物体的热力学能比乙物体大。
（3）物体的温度越高，则所含热量越多。
（4）热是一种传递中的能量。
（5）同一体系：(a)同一状态可能有多个热力学能值。
(b)不同状态可能有相同的热力学能值。
7.判断下列各过程中，那个ΔU最大：（1）体系放出了60kJ热，并对环境做了40kJ功。
（2）体系吸收了60kJ热，环境对体系做了40kJ功。
（3）体系吸收了40kJ热，并对环境做了60kJ功。
（4）体系放出了40kJ热，环境对体系做了60kJ功。
第二章 化学反应的方向、速率和限度1.下列说法是否正确?（1）质量定律适用于任何化学反应。
（2）反应速率常数取决于反应温度，与反应的浓度无关。
（3）反应活化能越大，反应速率也越大。
（4）要加热才能进行的反应一定是吸热反应。
2.以下说法是否恰当，为什么?（1）放热反应均是自发反应。
（2）Δr S m为负值的反应均不能自发进行。
（3）冰在室温下自动溶化成水，是熵起了主要作用的结果。
3．由锡石(SnO2)生产金属锡，要求温度尽可能低。
可以单独加热矿石(产生O2)，或将锡石与碳一起加热(产生CO2)，或将锡石与氢气一起加热(产生水蒸气)。
根据热力学原理，应选用何种方法?4.已知下列反应的平衡常数：H2(g) + S(s) H2S(g)；S(s) + O2(g) SO2(g)；则反应：H2(g) + SO2(g) O2(g) + H2S(g)的平衡常数是下列中的哪一个。
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=2.87×104Pa
p(N2)=p-p(O2)-p(CO2)=(9.33-2.67-2.87)×104Pa
=3.79×104Pa
n(O2) n
=
p(O2) p
=92..3637××110044=0.286
1-1-6 化学计量化合物和非计量化合物
化学1-式1-6化学计量化合物和非计量化合
对能于表物那明些组非成分化子学型物物质质的,各只元能素用原最子简数式目表之示。 例间分如最子：简式离单子的型整化数合比物关氯系化，钠因，此习又惯称上最以简最式 简能式表N明a分Cl子表型示物。质中一个分子所包含的 各种元素原子的数目。
分子式可能和最简式相同，也可能是最简 式的整数倍。例如
分子型物质 气态氯化铝
水
化学式 AlCl3 H2O
分子式 Al2Cl6 H2O
1-1-6 化学计量化合物和非计量化合物
化学计量化合物 具有确定组成且各种元素的原子互成简单 整数比的化合物，这类化合物又称整比化 合物或道尔顿体。 例如：
混合气体的体积为V 则它们的压力： pB = nBRT/V
p = nRT/V
将两式相除，得
pB p
＝
nB n
则
pB=
nB n
p
nB n
为组分气体B的摩尔分数
理想气体分压定律
同温同压下,气态物质的量与其体积成正比
则
VVB=
nB n
而
pB p
＝
nB n
所以
pB
=
VB V
p
体积为10.0L含N2、O2、CO2的混合气体，例
T=30℃、p=93.3kPa, 其中:p(O2)=26.7kPa, CO2的含量为5.00g, 试计算N2、CO2分压。
解
n(CO2)=
m(CO2) M(CO2)
=
5.00g 44.01g·mol-1=0.114mol
p(CO2)= n(COV2)RT=
0.114×8.314×303.15 1积
摩尔体积
某气体物质的体积(V)除以该气体物质
的量(n)
Vm = V/n
例如 在标准状况(STP)(273.15K及 101.325kPa下)，任何理想气体的摩尔 体积为：
Vm,273.15K = 0.022414 m3·mol-1 = 22.414L·mol-1 ≈ 22.4L·mol-1
O2和N2的摩尔分数分别为： x(O2)=1mol/(1+4)mol =1/5 x(N2)=4mol/(1+4)mol =4/5
1-1-3 摩尔质量和摩尔体积
摩1尔-1质-3量摩尔质量和摩尔体积
某物质的质量(m)除以该物质的物质的量(n)
M = m/n M的单位kg·mol-1或g·mol-1
例如 1mol H2的质量为2.02×10-3kg H2的摩尔质量为2.02×10-3kg·mol-
1-1-2 物质的量及其单位
在使用摩尔这个单位时，一定要指 明基本单位(以化学式表示)否则示意 不明。
例如: 笼统说“1mol氢” 难以断定是指1mol氢分子
还是指1mol氢原子或1mol氢离子
1-1-2 物质的量及其单位
摩尔分数
在混合物中，B的物质的量(nB)与混合物 的物质的量(n)之比，称为组分B的物质 的量分数(xB)，又称B的摩尔分数。 如 含1molO2和4molN2的混合气体中,
理想气体状态方程
实验测知1mol气体在标准状况下的体 积为22.414×10-3m3, 则
R= pV/nT
=
101.325×103Pa×22.414×10-3 m3 1mol×273.15K
= 8.3144 Pa·m3·mol-1·K-1
= 8.3144 J·mol-1·K-1
1-1-5 气体的计量
1-1-2 物质的量及其单位
物1质-1的-2量物质的量及其单位
是用于计量指定的微观基本单元 (如分子、原子、离子、电子等微观粒 子)或其特定组合的一个物理量。
符号为n
单位为摩[尔]（mole）、mol
1-1-2 物质的量及其单位
系物统质中的的量物及质其的单量位若为１摩尔， 表示该系统中所包含的基本单元数与 0.012kg12C的原子数目相等。
1-1-4 物质的量浓度
物1质-1的-4量物浓质度的(c量n) 浓度 混合物中某物质B的物质的量(nB)
除以混合物的体积(V): cB = nB/V
例如对若溶1液L的来N说a，OH即溶1L液溶中液含中有所0含.1 溶mo质l B的的N物aO质H的，量其浓。度可表示为：
单位：c摩(N(尔aO)每H)升= 0.1 mol·L-1 单位物符质号的：量mo浓l·L度-1简称为浓度
无机化学---第一章 化学反应 中的质量关系和能量关系
1-1-1 相对原子质量和相对分子质量
相对分子质量(Mr)
被定义为物质的分子或特定单元 的平均质量与核素12C原子质量的1/12 之比.(以前被称为分子量)
例如：Mr(H2O)= 18.0148 ≈ 18.01 Mr(NaCl)= 58.443 ≈ 58.44
0.012 kg 12C 所含的碳原子数目 (6.022×1023个)称为阿伏加德罗常数 [Avogadro]（NA）。
1-1-2 物质的量及其单位
1物mo质l H的2量表及示其有单NA位个氢分子 2mol C表示有2NA个碳原子 3mol Na+表示有3NA个钠离子 4mol (H2+½O2)表示有4NA个 (H2+½O2)的特定组合体，其中含有 4NA个氢分子和2NA个氧分子。
理想气体分压定律
气体的分压(pB)——气体混合物中，某一 组分气体B对器壁所施加的压力。 即等于相同温度下该气体单独占有与混合 气体相同体积时所产生的压力。
道尔顿分压定律——混合气体的总压力等 于各组分气体的分压之和。
p = ΣpB
理想气体分压定律
如 组分气体B的物质的量为nB
混合气体的物质的量为n
1-1-5 气体的计量
理1想-1气-5体气状体态的方计程量 pV = nRT
p——气体的压力，单位为帕(Pa) V——体积，单位为立方米(m3) n——物质的量，单位为摩(mol) T——热力学温度，单位为“开 ”(K) R——摩尔气体常数
理想气体状态方程
实际工作中，当压力不太高、温度不 太低的情况下，气体分子间的距离大， 分子本身的体积和分子间的作用力均 可忽略，气体的压力、体积、温度以 及物质的量之间的关系可近似地用理 想气体状态方程来描述。