2、50ml质量分数为1%的尿素溶液中,需加多少克葡萄糖才能与血液等渗?(已知血液凝固点为272.44K) 3、测得0.1 mol·kg-1 HAc溶液的凝固点为272.812K,求该HAc溶液的电离度。 4、人眼液的渗透压在310K时约为770kPa。市售的某种眼药水由下列四种物质配制:5.00gZnSO4,17.00gH3BO3(硼酸),0.20g盐酸小蘖碱和0.008g盐酸普鲁卡因溶于水并稀释到1000ml。若ZnSO4完全电离,硼酸是一元弱酸几乎不电离,盐酸小蘖碱和盐酸普鲁卡因含量少忽略不计,计算310K时该眼药水的渗透压是多少?比较考虑活度系数和不考虑活度系数的两种计算结果。 5、已知25℃时水的蒸汽压为3.168.kPa。请计算该温度下含有100g蔗糖(C12H22O11)和500g水的溶液的蒸汽压降低值。
6、将1.09g葡萄糖溶于20.0g水中,测得溶液的沸点升高为0.156K,求葡萄糖的摩尔质量。
7、在11.0ml某蛋白的溶液中,含有溶质5.6mg,在310K时测得溶液的渗透压为121Pa,求该蛋白的摩尔质量。
8、1.0L溶液中含5.0g牛的血红素,在298K时测得溶液的渗透压为0.182kPa,求牛的血红素的摩尔质量。
9、病人输液时要求输入的液体和血液渗透压相等(即等渗液)。临床上用的葡萄糖等渗液的凝固点降低为0.543K。试求此葡萄糖溶液的质量分数和血液的渗透压。(H2O的kf =1.86 K · kg·mol-1,葡萄糖的摩尔质量为180 g· mol -1,血液的温度为310K)
10、为了防止水在仪器内结冰,可以加入甘油(分子式为C3H8O3)以降低其凝固点,如需冰点将至271K,则在100g水中应加入甘油多少克? 11、已知水的摩尔凝固点降低常数Kf =1.86 K · kg·mol-1 ,取0.749g谷氨酸溶于50.0g水,测得凝固点降低了0.188 K,求谷氨酸的摩尔质量。
习题答案
一、填空题:
1、蒸气压下降,沸点升高,凝固点降低,渗透压;2、2.32,2.32;3、128;4、C10H14N2;5、C21H30O2;6、1.16;7、0.28,720;8、0.15,773;9、99;10、0.2;11、离子氛,活度;12、1.12%;13、0.25 二、选择题:
1、A;2、B;3、D;4、D;5、C;6、B;7、B;8、A;9、C;10、A;11、C;12、A;13、A;14、B;15、B 三、判断对错题:
1、×;2、√;3、×;4、×;5、√;6、×;7、×;8、√;9、√;10、√ 四、计算题:
1、解:Π=cRT=5.18RT/M=0.413 kPa;M =5.18×8.314×293÷0.413=30553g· mol -1 2、解:kf =1.86 K · kg·mol-1;ΔTf=kfbB=273-272.44=0.56K; bB=0.56÷1.86=0.30
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mol·kg –1; bB=(m/180+1%×50/60)×103÷50=0.30;m=1.2g 3、解: HAc == H+ + Ac- 平衡浓度mol·kg-1 0.1-0.1α 0.1α 0.1α
ΔTf=kfbB=273-272.812= 0.188K;bB=[HAc]+[H+]+[Ac-]=0.1-0.1α+0.1α+0.1α=0.1(1+α) Kf =1.86 K · kg·mol-1;1.86×0.1(1+α)=0.188;α=0.0108=1.08% 4、解:(1)不考虑活度系数:ZnSO4的摩尔质量161,H3BO3的摩尔质量62; Π=cRT=(5.00×2÷161+17.00÷62)×8.314×310=867kPa
(2)考虑活度系数:I=1/2ΣiciZi2=1/2(5.00÷161×22+5.00÷161×22)=0.124 lgνi=-Azi2I1/2=-0.718;νi=0.192;αi=νici=0.192×5.00÷161=0.00595 mol·L-1; (i为Zn2+和SO42-)
Π= (0.00595+0.00595+17.00÷62)×8.314×310=737kPa 5、解:MB=342g·mol–1;nB=100/342=0.292;nA=500/18=27.8;xB=nB/(nA+nB)=0.292/(0.292+27.8)=0.0104;Δp= xB·pAo =0.0104×3.168=0.0330kPa 6、解:kb = 0.512K · kg·mol-1,MB= (kb/ΔTb)·(mB/ mA)=(0.512/0.156)×(1.09/20.0) MB=0.179 kg·mol–1=179 g·mol–1
7、解:Π=cRT=mBRT/VMB;MB = mBRT/VΠ;
MB = (5.6×10-3)×8.314×310÷(11×10-3)÷(121×10-3) MB =10800g· mol -1
8、解:Π=cRT=mBRT/VMB;MB = mBRT/VΠ; MB = 5.0×8.314×298÷0.182=6.80×104g· mol -1
9、解:ΔTf=kfbB;bB=ΔTf/kf=0.543/1.86=0.292 mol·kg -1; xB = nB/(nA+nB)=0.292/(0.292+1000÷18)=0.0052; Π=cRT=0.292×8.314×310=752kPa;
10、解:ΔTf=kfbB;bB=ΔTf/kf=2.00/1.86=1.07 mol·kg -1; bB = mB/mAMB;mB=bBmAMB=1.07×100×10-3×92=9.89g 11、解:kf =1.86 K · kg·mol-1;ΔTf=kfbB=0.188K; MB=1.86×0.749÷0.188÷50=0.148 kg·mol-1
第二章 化学反应的方向
教学重点内容
1、状态函数:压力P、温度T、焓H、熵S、内能U、吉布斯能G是状态函数;功W、热Q不是状态函数。状态函数特征只与始态和终态有关,与变化途径无关。 2、热力学第一定律:ΔU =Q+W;吸热Q为正,放热Q为负;膨胀W为负,压缩W为正
3、等容反应热和等压反应热:Qv=ΔU,QP=ΔH
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4、反应热的计算:盖斯定律;标准生成焓ΔfHmo:aA+bB=dD+eE; ΔrHmo = (dΔfHm Do +eΔfHm Eo ) -(aΔfHm Ao +bΔfHm Bo ) 5、熵(entrpy)和熵变:标准熵Smo:aA+bB=dD+eE; ΔrSmo = (dSm,Do +eSm,Eo ) -(aSm,Ao +bSm,Bo )
6、化学反应自发过程的判据:ΔG <0,自发过程;ΔG=0,平衡状态;ΔG >0 ,非自发过程
7、标准生成吉布斯能ΔfGmo:对反应aA+bB=dD+eE, ΔrGmo = (dΔfGm Do +eΔfGm Eo ) -(aΔfGm Ao +bΔfGm Bo )
习 题
一、填空题:
1、化学反应自发过程的判据是 ,一个化学反应若是自发过程则 。
2、压力P、温度T、焓H、熵S、内能U、吉布斯能G、功W等七个物理量中,不是状态函数的是 。
3、熵是衡量物质 的物理量,S值大, 大。 4、ΔfHo(CaCO3) = -1207.6kJ·mol-1;ΔfHmo(CaO) =-634.9kJ·mol-1;ΔfHmo(CO2) =-393.5kJ·mol-1;反应CaCO3(方解石)=CaO(s)+CO2(g)的反应热ΔrHo为 。 5、已知反应A+B=C+D的ΔrH1o=-40.0 kJ·mol-1;C+D=E的ΔrH2o=60.0 kJ·mol-1;则反应C+D=A+B的ΔrH3o= ;反应2C+2D=2A+2B的Δ
= ;反应A+B=E的ΔrH5o= 。 rH4o6、已知 NaCl(s)熔化需吸热30.3kJ·mol-1,熵增加28.2J·mol-1·K-1,则298K时NaCl(s)熔化的ΔrG为________,NaCl的熔点为__________K。
7、已知反应MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)在温度为298K、压力为1.0×105Pa下的标准生成焓和标准熵:
物质 MgCO3 CO2 MgO ΔfHo/ kJ·mol-1 -1095.8 -393.5 -601.6 Smo/ J·K-1·mol-1 65.7 213.8 27.0 则反应能自发进行的最低温度为__________K。 8、热力学第一定律的数学表达式ΔU=Q+W只适用于______ ____。 9、已知C (石墨)+O2(g)=CO2(g),ΔrH1o=-393.5 kJ·mol-1;CO (g)+1/2O2(g)= CO2(g), ΔrH2o=-283 kJ·mol-1;
则反应C(石墨) +1/2O2(g)= CO (g)在298K时的ΔrHo为__________。 10、体系的性质有___ ______和__ _______。 二、选择题:
1、下列物质中混乱度最大的是( )。
A、Br2(l) B、Br2(g) C、Cl2(l) D、Cl2(g)
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2、下列物质中混乱度最大的是( )。
A、Ar(0.1kPa,300K) B、Ar(0.01kPa,1000K) C、Ar(0.1kPa,1000K) D、Ar(0.01kPa,300K) 3、下列物质中混乱度最大的是( )。
A、CH4(g) B、C2H6(g) C、C3H8(g) D、C4H10(g) 4、关于Q和W的符号,下列叙述错误的是( )。
A、体系从环境吸热Q为+; B、体系向环境放热Q为-;
C、体系对环境做功(膨胀) W为+; D、环境对体系做功(压缩) W为+。 5、下列各反应一定为自发过程的是( )。
A、ΔrH<0且ΔrS>0 B、ΔrH > 0 且ΔrS <0 C、ΔrH<0且ΔrS <0 D、ΔrH > 0且ΔrS>0 6、按通常规定,标准生成焓为零的物质为( ) A、Cl2(l) B、Br2(g) C、N2(g) D、I2(g) 7、H2(g)燃烧生成水蒸气的热化学方程式正确的是( ) A、2H2(g) +O2(g)=2H2O(l) ΔrHo= -242kJ·mol-1 B、2H2+O2=2H2O ΔrHo= -242kJ·mol-1 C、H2+1/2O2=H2O ΔrHo= -242kJ·mol-1 D、2H2(g) +O2(g)=2H2O(g) ΔrHo= -242k·mol-1
8、化学反应在任何温度下都不能自发进行时,其 ( )
A、焓变和熵变两者都是负的; B、焓变和熵变两者都是正的; C、焓变是正的,熵变是负的; D、焓变是负的,熵变是正的。 9、下列各项与变化途径有关的是( )
A、内能 B、 焓 C、 自由能 D、功 10、对于封闭体系,体系与环境间( )。
A、既有物质交换,又有能量交换; B、没有物质交换,只有能量交换; C、既没物质交换,又没能量交换; D、没有能量交换,只有物质交换。 三、判断对错题:
1、熵是衡量物质混乱度的物理量,同一种物质 S气> S液 > S固。( ) 2、同一种物态的物质分子中原子或电子数目多熵值大。( ) 3、温度升高熵值大。( )
4、对气体,压力增大,熵值减小。( ) 5、0K时,任何纯物质完整晶体的熵值等于0。( ) 6、室温下,稳定状态的单质的标准熵大于零。( ) 7、NH4I比NH4Cl的熵值大。( )
8、环境对系统作10kJ的功,且系统又从环境获得5kJ的热量,则系统内能增加了15kJ。( )
9、内能、焓、温度、熵等性质都属于广度性质。( )
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