无机化学习题答案

?S?40580?108.8(J?mol?1?K?1) 373??3.3 不相等。?rHm是进行一摩尔反应的反应热,它与反应式的书写有关;而?fHm是指

某温度下,由处于标准态的各种元素最稳定的单质生成标准状态下1mol该纯物质

??的反应热,它与反应式的书写无关。对本题?rHm=2?fHm

3.4

3.5 不相等

???0;金刚石?fHm?0;而石墨与金刚C的同素异形体中,石墨最为稳定,即?fHm石燃烧的产物完全相同,因此可得两者的燃烧热不同。

3.6 焓变为+;熵变亦为+。 3.7 Zn(s)+S(s)+2O2(g)===ZnSO4(s)可由

因此ZnSO4(s) 标准生成热?fHm?=?rHm?(4)=

11?(1)?(2)??(3)?(4)得到 2211??rHm?(1)+ ?rHm?(2)+×?rHm?(3)-

22?696.01-

?(-296.9)+?(?196.6)?235.4=-978.6 kJ·mol1 223.8 ?H?352?76?2.68?104J

?H2.68?104-1

?S???83.9J·K

T319.3?U??H??nRT?2.68?104?1?8.314?319.3?2.41?104J·mol

-1

3.9 由给定反应式可得

C(s) + H2O(g) === CO(g) + H2(g)-------------------- 1 C(s) + 2H2O(g) === CO2(g) +2H2(g)----------------- 2 1dm3水煤气的物质的量为n?pV101.3?1??0.041(mol) RT8.314?298设转化为水煤气的炭的物质的量为x,则有

95%x+95%x+5%x+2×5%x=0.041 得到x=0.02mol 水煤气的燃烧反应为: CO(g)+ H2(g)+

1O2(g)=== CO2(g)---------- 3 21O2(g)===H2O(g)------------ 4 213

则燃烧热为?H?0.95?0.02?[(?393.5)?(?110.5)]?(0.95?2?0.05)?0.02?(?241.8)?10.45kJ 3.10 反应在溶液中进行,反应式可写为离子式 H+(aq)+NH3(aq) NH4+(aq)

?????H???H?f(NH4)-?Hf(NH3(aq))-?Hf(H)?-132.59-(-80.76)-0?-51.83(kJ)

3.11反应方程式为:2 N2H4(l) + N2O4(g) === 3 N2 + 4 H2O(l)

??rHm?4?(?285.8)?2?50.6?9.16??1253.56kJ·mol-1

10001??8.314?103?300nRT2燃烧1.0kg N2H4(l)需N2O4(g)的体积为V??32?384.7dm3 5p1.013?10放出的热量为Q?10001253.56??1.96?104kJ 3223.12 (1) 2NH3(g)+3Cl2(g)===N2(g)+6HCl(g)

??rHm?2?3E(N?H)?3E(Cl?Cl)?E(N?N)?6E(Cl?H)

?6?389?3?243?945?6?431??468kJ?mol?1

(2)

1313N2(g)+Cl2(g)===NCl3(g) N2(g)+H2(g)===NH3(g) 2222??rHm(NCl3,g)?3131E(N≡N)+E(Cl-Cl)-3E(N-Cl)=×945+×243-3×201=234

2222kJ·mol-1

??rHm(NH3,g)?31E(N≡N)+E(H-H)-3E(H-

2232Cl)=×945+×436-3×389=-40.5kJ·mol-1

从计算结果表明:NH3稳定而NCl3不稳定。 3.13 银在空气中可能发生的反应有:

(1)2Ag(s) + H2S(g) === Ag2S(s) + H2(g) (2)4Ag(s) + O2(g) === 2Ag2O(s)

(3)4Ag(s) + 2H2S(g) + O2(g) === 2Ag2S(s) + 2H2O(g) 三反应的标准自由焓变化分别为

??G(?1)=?G?mol f(Ag2S)-?Gf(H2S)=-40.25-(-33.02)=-7.23 kJ·

12-1

?G(?2)=?G?molf(Ag2O)=-10.82kJ·

-1

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???G(?3)=?G?f(Ag2S)+?Gf(H2O(g))-?Gf(H2S)=-40.25+(-228.59)-(-33.02)

=-235.82 kJ·mol-1

在题示条件下,反应的ΔG为:

?G(1)=?G(?1)+RTlnQP(1)= -7.23+8.314×298÷1000×ln

PH2PH2S1

= -7.23+8.314×298÷1000×ln1=-7.23 kJ·mol-1

?G(2)=?G(?2)+RTlnQP(2)= -10.82+8.314×298÷1000×ln

PO2

=-10.82+8.314×298÷1000×ln

10.2=-8.83 kJ·mol-1

PH2O12PH2S?PO2?G(3)=?G(?3)+RTlnQP(3)= -235.28+8.314×298÷1000×ln

= -235.28+8.314×298÷1000×ln

0.031910?6?0.2 =-208.13kJ·mol-1

由此可见,在题示条件下,反应(3)进行的程度最大,即纯银在常温及题示条件下能生成Ag2S。实际空气中H2S含量常大于百万分之一,所以银制品在空气中久置会生成Ag2S而变黑。 3.14 (1) Na2O(s)→2Na(s)+O2(g)

(2)HgO(s) → Hg(l)+O2(g)

3.15 ?rHm?=-42.98kJ·mol-1 ?rUm?=?rHm?-ΔnRT=?rHm?=-42.98kJ·mol-1

进行一摩尔反应,Q=-2.98kJ

由?U=Q -W得 W=-2.98-(-42.98)=-45.96 kJ ?rGm?=Wf(max)=-45.96kJ·mol-1

?rSm?=

Q?2980???10J·K-1·mol-1 T29812123.16 反应式为SO3(g)+CaO(s)→CaSO4(s)

?G=?H-T?S= -1433-(-635.1)-(-395.7)-298×(107.0-39.7-256.6) ×10-3=-345.8kJ

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反应可在常温下自发进行。

3.17 (1)?fHm?(HF(g))=E(H-H)+E(F-F)-E(H-F)

=×432.0+×154.8-565=-271.6(kJ·mol-1)

查表得HF(g)的标准生成热为-271.1 kJ·mol-1,与计算数值相近 (2)?fHm?(HCl(g))=

1211E(H-H)+E(Cl-Cl)-E(H-Cl) 221212121212=×432.0+×239.7-428=-92.2(kJ·mol-1)

查表得HCl(g)的标准生成热为-92.31 kJ·mol-1,与计算数值相近 (3)?fHm?(H2O(l))= E(H-H)+E(O=O)-2E(H-O)

=432.0+×493.6-2×458.8=-238.8(kJ·mol-1)

查表得H2O(l)的标准生成热为-285.83 kJ·mol-1,与计算数值有差距

(4)对CH4(g),由石墨与氢气这两种最稳定的单质生成,反应式为

C(s)+2H2(g)→CH4(g)

每个碳原子周围有三条C-C键、层间作用相当于一条键,即1个碳原子与四个碳原子相连,而每条键被两个碳原子占有,故反应断裂的C-C的数目为4?=2

?fHm?(CH4(g))= 2E(H-H)+2 E(C-C)-4E(H-C)

=2×432.0+2×345.6-4×411=-88.8 (kJ·mol-1)

查表得CH4(g)的标准生成热为-74.81 kJ·mol-1,与计算数值有差距

3.18 反应式为:

2Fe2O3(s) + 3C(s) === 4Fe(s) + 3CO2(g) 1 Fe2O3(s) + 3CO(g) === 2Fe(s) + 3CO2(g) 2

???rGm?(1)=??fGm(产物)-??fGm(反应物)

121212=-394.36×3-(-741.0)×2=298.92kJ·mol-1

???rGm?(2)=??fGm(产物)-??fGm(反应物)

=-394.36×3-(-741.0)-(-137.15) ×3=-30.63kJ·mol-1

可看出反应(1)在常温下不能自动进行,而(2)可自发进行。故还原剂主要

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