无机及分析化学习题及答案

1. NO 是汽车尾气的主要污染源，有人设想以加热分解的方法来消除之2NO → N 2 ＋ O 2试从热力学角度判断该方法能否实现？解：518022590..H m r -=⨯-=θ∆k J ·mol -1 62242762101420561191....S m r -=⨯-+=θ∆ J ·mol -1·K -1 该反应要实现必须m r G ∆＜0所以高温不利2. 设汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到1573 K ，试计算此温度时下列反应 1/2 N 2（g ）＋ 1/2 O 2 （g ） → NO （g ）的θ∆r m G 和θK解：molkJ S H G mB m f B m r /77.7010)138.2052161.19121761.210(157325.9015733=⨯⨯-⨯--=∆-∆=∆-∑∑θθθνν 331046.4ln 157310314.877.70ln --⨯=⨯⨯⨯-=-=∆θθθθK K K RT G m r3. 蔗糖(C 12H 22O 11)在人体内的代谢反应为：C 12H 22O 11(s) + 12O 2(g) → 12CO 2(g) + 11H 2O(l)假设其反应热有30%可转化为有用功，试计算体重为70kg 的人登上3000m高的山(按有效功计算)，若其能量完全由蔗糖转换，需消耗多少蔗糖？解： A =70kg ⨯3000m= 2.1⨯105 kg ⋅m=2.1⨯105⨯9.8J =2.1⨯103kJ ∆r H =2.1⨯103kJ/30%=7.0⨯103kJ∆ rH m =11⨯(-285.830 kJ ⋅mol -1)+12⨯(-393.509 kJ ⋅mol -1) -(-2222 kJ ⋅mol -1)= -5644kJ ⋅mol -1ξ = ∆r H /∆ rH m=7.0⨯103kJ/5644kJ ⋅mol -1 =1.24molm (C 12H 22O 11)=1.24⨯342.3= 425g4. 利用附录III 的数据，计算298.15 K 时下列反应的r m H θ∆（1） Ca （OH ）2 （s ）+CO 2 （g ）→CaCO 3 （s ） + H 2O （l ） （2） CuO （s ）+CO （g ）→Cu （s ）+ CO 2 （g ） （3） 2SO 2（g ）+O 2（g ） →2SO 3（g ）（4） CH 3COOH （l ）+2O 2（g ）→2CO 2（g ）+2H 2O （l ）解：∑∆=∆θθνm f B m r H H（1）θm r H ∆=(–1206.92)+( –285.83) –(–986.09) –(–393.51)= –113.15kJ ⋅mol -1 （2）θm r H ∆=0+(–393.51)-( –157.3) –(–110.53)= -125.68 kJ ⋅mol -1 （3）θm r H ∆=2[(–395.72)–(–296.83)]= –197.78 kJ ⋅mol -1（4）θm r H ∆=2 (–393.51)+2 ( –285.83) – (– 484.5)= –874.18 kJ ⋅mol -15.已知下列化学反应的反应热：（1）C 2H 2(g) + 5/2O 2(g) → 2CO 2(g) + H 2O(g)； ∆ r H m = -1246.2 kJ ⋅mol -1 （2） C(s) + 2H 2O(g) → CO 2(g) + 2H 2(g)； ∆ r H m = +90.9 kJ ⋅mol -1 （3）2H 2O(g) → 2H 2(g) + O 2(g)； ∆ r H m = +483.6 kJ ⋅mol -1 求乙炔(C 2H 2,g)的生成热 ∆ f H m 。

解：反应2⨯(2)-(1)-2.5⨯(3)为：2C(s)+H 2(g)→C 2H 2(g)∆ fH m =2⨯∆ rH m (2)-∆ rH m (1)- 2.5∆ rH m (3)=[2⨯90.9-(-1246.2) -2.5⨯483.6] kJ ⋅mol -1 =219.0 kJ ⋅mol -16. 高炉炼铁中的主要反应有： C （s ） + O 2（g ） → CO 2（g ）1/2CO 2（g ） + 1/2C （s ） → CO （g ） CO （g ） +1/3Fe 2O 3（s ） → 2/3Fe （s ）＋CO 2（g ）（1）分别计算298.15K 时各反应的θ∆r m H 和各反应θ∆r m H 值之和；（2）将上列三个反应式合并成一个总反应方程式，应用各物质298.15K 时的θ∆f m H 数据计算总反应的反应热，与⑴计算结果比较，并作出结论。

解：（1）∑∆=∆θθνmf Bm r H H 51.3930051.393)1(-=---=∆θm r H kJ ⋅mol -123.860)51.393(2153.110)2(=----=∆θm r H kJ ⋅mol -125.8)2.824(31)53.110()51.393(0)3(-=----+=∆θm r H kJ ⋅mol -1=∆θm r H )4()2()1(θθθm r m r mr H H H ∆+∆+∆=53.315- kJ ⋅mol -1 （2）53.31500)2.824(31)51.393(230-=-----+=∆=∆∑θθνm f B mr H H kJ ⋅mol -1无论是一步反应或多步反应化学反应热效应总和总是相等的。

7. 利用附录III ，判断下列反应298.15K 能否自发向右进行。

（1） 2 Cu + （aq ） → Cu 2+ （aq ） + Cu （s ） （2） AgCl （s ）+Br -（aq ）→AgBr （s ）+Cl -（aq ） （3） 4NH 3（g ）+5O 2（g ）→4NO （g ）+6H 2O （g ） （4） 4NO （g ）+6H 2O （g ）→ 4NH 3（g ） +5O 2（g ）解：∑∆=∆θθνmf Bm r G G （1）θ∆m r G =65.49+0-49.98⨯2 = -34.47 kJ ⋅mol -1＜0 能自发反应（2）θ∆m r G =(-96.9)+( -131.22) -(-109.79)-(-103.96) = -14.38 kJ ⋅mol -1＜0 能自发反应 （3）θ∆m r G =4(86.55)+6( -228.58) -4(-16.45)-0 = -959.48 kJ ⋅mol -1＜0 （4）θ∆m r G =4(-16.45) +0-4(86.55) -6( -228.58) = 959.48kJ ⋅mol -1＞08. 由软锰矿二氧化锰制备金属锰可采取下列两种方法：（1）MnO 2（s ） + 2H 2（g ） → Mn （s ） + 2H 2O （g ）； （2）MnO 2（s ） + 2C （s ） → Mn （s ） + 2CO （g ）；上述两个反应在25℃，100 kPa 下是否能自发进行？如果考虑工作温度愈低愈好的话，则制备锰采用哪一种方法比较好？解：（1）98.8)58.228(2)14.466()298(=-⨯+--=∆K G m r θkJ ⋅mol -1＞0（2）819117137214466298.).().()K (G m r =-⨯+--=θ∆ kJ ⋅mol -1＞0 所以两个反应在25℃，100 kPa 下都不能自发进行。

一式的θm r H ∆=36.39 kJ ⋅mol -1θmr S ∆=95.24 kJ ⋅mol -1 T 1=382K 一式的θm r H ∆=298.98 kJ ⋅mol -1θmr S ∆=362.28 kJ ⋅mol -1 T 2=825K 仅考虑温度时，选（1）有利9. 定性判断下列反应的θ∆r mS 是大于零还是小于零： （1） Zn （s ） + 2HCl （aq ） → ZnCl 2（aq ） + H 2（g ） （2） CaCO 3（s ） → CaO （s ） + CO 2（g ） （3） NH 3（g ） + HCl （g ） → NH 4Cl （s ） （4）CuO （s ） + H 2（g ） → Cu （s ） + H 2O （l ）解：（1）θm r S ∆＞0（2）θ∆m r S ＞0 （3）θm r S ∆＜0（4）θ∆m r S ＜010. 糖在人体中的新陈代谢过程如下：C 12H 22O 11(s) + 12O 2(g) → 12CO 2(g) + 11H 2O(l)若反应的吉布斯函数变∆ r G m 只有30%能转化为有用功，则一匙糖(~3.8g)在体温37℃时进行新陈代谢，可得多少有用功？(已知C 12H 22O 11的∆f H m =-2222kJ ⋅mol -1 S m =360.2J ⋅mol -1⋅K -1)解： C 12H 22O 11(s) + 12O 2(g) → 12CO 2(g) + 11H 2O(l)∆f H m /kJ ⋅mol -1 -2222 0 -393.509 -285.830 S m /J ⋅mol -1⋅K -1 360.2 205.138 213.74 69.91∆r H m =[11⨯(-285.830)+12⨯(-393.509) -( -2222)] kJ ⋅mol -1= -5645kJ ⋅mol -1∆r S m =[11⨯69.91+12⨯213.74-12⨯205.138-360.2] J ⋅mol -1⋅K -1=512.03 J ⋅mol -1⋅K -1 ∆ rG m =∆r H m -T ∆r S m= -5645kJ ⋅mol -1-310.15K ⨯512.03⨯10-3kJ ⋅mol -1⋅K -1 = -5803kJ ⋅mol -1 ξ = ∆n B /νB= 3.8g/342g ⋅mol -1 =1.11⨯10-2mol W 有用功=30%∆ r G=30%∆ rG m ⋅ξ=30%⨯(-5803kJ ⋅mol -1) 1.11⨯10-2mol= -19kJ 负号表示系统对环境做功。

11. 已知反应 2H 2（g ） + 2NO （g ） → 2H 2O （g ） + N 2（g ） 的速率方程 v = k c （H 2）⋅c 2（NO ），在一定温度下，若使容器体积缩小到原来的1/2时，问反应速率如何变化？解：v = k c （H 2）⋅c 2（NO ）v 2 = k 2c （H 2）⋅[2c （NO ）]2=8 v 反应速率将为原速率得8倍。