无机化学习题答案.doc
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第二章物质的状态
习题
2.1什么是理想气体？
实际气体在什么条件下可用理想气体模型处理？
2.2为什么家用加湿器都是在冬天使用，而不在夏天使用？
2.3常温常压下，以气体形式存在的单质、以液体形式存在的金属和以液体形式存在的
非金属单质各有哪些？
2.4平均动能相同而密度不同的两种气体，温度是否相同？
压力是否相同？
为什么？
2.5同温同压下，N2和O2分子的平均速度是否相同？
平均动能是否相同？
2.6试验测得683K、100kPa时气态单质磷的密度是2.64g·dm－3。
求单质磷的分子量。
2.71868年Soret用气体扩散法测定了臭氧的分子式。
测定结果显示，臭氧对氯气的扩散速度之比为1.193。
试推算臭氧的分子量和分子式。
2.8常压298K时，一敞口烧瓶盛满某种气体，若通过加热使其中的气体逸出二分之一，则所需温度为多少？
2.9氟化氙的通式为XeFx（x＝2、4、6…），在353K、1.56×104Pa时，实验测得某气态氟化氙的密度为0.899g·dm－3。
试确定该氟化氙的分子式。
2.10温度为300K、压强为3.0×1.01×105Pa时，某容器含有640g氧气，当此容器被加热至400K恒定后，打开容器出口，问当容器内氧气的压强降到1.01×105Pa时，共放出多少克氧气？
2.11相对湿度是指，在一定温度下空气中水蒸气的分压与同温下水的饱和蒸气压之比。
试计算：
（1）303K、空气的相对湿度为100％时，每升空气中水汽的质量。
（2）323K、空气的相对湿度为80％时，每升空气中水汽的质量。
已知303K时，水的饱和蒸气压为4.23×103Pa；
323K时，水的饱和蒸气压为1.23×104Pa。
2.12在303K，1.01×105Pa时由排水集气法收集到氧气1.00dm3。
问有多少克氯酸钾按
下式分解？
2KClO3===2KCl＋3O2
已知303K时水的饱和蒸气压为4.23×103Pa。
2.13298K，1.23×105Pa气压下，在体积为0.50dm3的烧瓶中充满NO和O2气。
下列反
应进行一段时间后，瓶内总压变为8.3×104Pa，求生成NO2的质量。
2NO＋O2===2NO2
2.14一高压氧气钢瓶，容积为45.0dm3，能承受压强为3×107Pa，问在298K时最多可
装入多少千克氧气而不致发生危险？
2.15将总压强为101.3kPa的氮气和水蒸气的混合物通入盛有足量P2O5干燥剂的玻璃瓶
中，放置一段时间后，瓶内压强恒定为99.3kPa。
（1）求原气体混合物中各组分的物质的量分数；
（2）若温度为298K，实验后干燥剂增重1.50g，求瓶的体积。
（假设干燥剂的体积
可忽略且不吸附氮气）
2.16水的“三相点”温度和压强各是多少？
它与水的正常凝固点有何不同？
2.17国际单位制的热力学温标是以水的三相点为标准，而不用水的冰点或沸点，为什么？
2.18已知苯的临界点为289°C，4.86Mpa，沸点为80°C；三相点为5°C，2.84kPa。
在三相点时液态苯的密度为0.894g·cm－3，固态苯的密度为1.005g·cm－3。
根据上述数据试画出0－300°C范围内苯的相图（参照水的相图，坐标可不按比例制作）。
2.19在下列各组物质中，哪一种最易溶于苯中？
①H2，N2，CO2②CH4，C5H12，C31H64③NaCl，C2H5Cl，CCl4
2.20由C2H4和过量H2组成的混合气体的总压为6930Pa。
使混合气体通过铂催化剂进行下列反应：
C2H4（g）＋H2（g）===C2H6（g）
待完全反应后，在相同温度和体积下，压强降为4530Pa。
求原混合气体中C2H4的
物质的量分数。
2.21某反应要求缓慢加入乙醇（C2H5OH），现采用将空气通过液体乙醇带入乙醇气体的方法进行。
在293K，1.01×105Pa时，为引入2.3g乙醇，求所需空气的体积。
已知293K时乙醇的饱和蒸气压为5866.2Pa。
2.22计算下列几种市售试剂的物质的量浓度
（1）浓盐酸，HCl的质量分数为37%，密度为1.18g·cm－3；
（2）浓硫酸，H2SO4的质量分数为98%，密度为1.84g·cm－3；
（3）浓硝酸，HNO3的质量分数为69%，密度为1.42g·cm－3；
（4）浓氨水，NH3的质量分数为28%，密度为0.90g·cm－3。
2.23303K时，丙酮（C3H6O）的饱和蒸气压是37330Pa，当6g某非挥发性有机物溶于120g丙酮时，丙酮的饱和蒸气压下降至35570Pa。
试求此有机物的相对分子质量。
2.24尿素（CON2H4）溶液可用作防冻液，欲使水的冰点下降10K，问应在5kg水中溶解多少千克尿素？
已知水的凝固点下降常数Kf＝1.86K·mol－1·kg。
2.25298K时，含5.0g聚苯乙烯的1dm3苯溶液的渗透压为1013Pa。
求该聚苯乙烯的相对分子质量。
2.26人体血液的凝固点为－0.56℃，求36.5℃时人体血液的渗透压。
已知水的凝固点下降常数Kf＝1.86K·mol－1·kg。
2.27一密闭容器放有一杯纯水和一杯蔗糖水溶液，问经过足够长的时间会有什么现象发生？
2.28已知金（Au）的晶胞属面心立方，晶胞边长为0.409nm，试求：
（1）金的原子半径；
（2）晶胞体积；
（3）一个晶胞中金的原子个数；
（4）金的密度。
2.29下面说法是否正确，为什么？
（1）凡有规则外形的固体都是晶体；
（2）晶体一定具有各向异性；
（3）晶胞就是晶格；
（4）每个面心立方晶胞中有14个质点。
2.30已知石墨为层状结构，每个碳原子与同一个平面的三个碳原子相连，相互间的键
角均为120°。
试画出石墨的一个晶胞结构图，每个石墨晶胞中含有几个碳原子？
习题解答
2.1凡是在任何温度和压力下都严格遵守理想气体状态方程的气体即为理想气体
在压力不太大、温度不太低的情况下，实际气体可视为理想气体
2.2冬天天气干燥，空气中水蒸气含量低于相应温度下水蒸气的饱和蒸汽压，故可采用加湿器调节室内湿度；而在夏天，空气中水蒸气含量与相应温度下水蒸气的饱和蒸汽压相差不多，采用加湿器会使得空气中水汽过饱和，从而凝结成水，起不到加湿效果。
2.3常温常压下，以气体形式存在的单质：
氢气、氮气、氧气、臭氧、氟、氯气、惰性气体；以液体形式存在的金属：
汞；以液体形式存在的非金属：
溴
2.4 温度相同，因为；但压力不一定相同，由，已知ρ不同，但M未知，故压力是否相等是不可判定的。
2.5 平均速度不同，平均动能相同
2.6由公式得，g×mol-
2.7由公式得g×mol-，分子式为O3
2.8本题可理解为T温度时体积为298K时体积的2倍，根据PV=nRT得，此时温度即T=298×2=596K
2.9由公式得，g×mol-,又，所以分子式为XeF2
2.10由公式得：
，此质量为瓶中氧气所剩质量，所以放出的氧气质量为：
640-160=480g
2.11
（1）303K时空气中水汽分压为4.23×103×100%=4.23×103Pa
（2）323K时空气中水汽分压为1.23×104×80%=9.84×103Pa
2.12 P（O2）=10.1×104-0.423×104=9.7×104（Pa）
由理想气体状态方程得：
由反应式：
2KClO3―3O2
分解的KClO3的质量为：
0.0385××122.6＝3.15g
2.13反应前后总的物质的量的改变值为
－0.0081mol
2NO＋O2===2NO2
92－1
所以生成的NO2的质量m=g
2.14已知P≦3×107Pa，由理气状态方程得
g=17.4kg
因此瓶内装入的氧气只要不超过17.4kg就不会发生危险
2.15
（1）混合气体中的水蒸气最后全部被干燥剂吸收，则混合气体中氮气的分压为p（N2）=99.3kPa；混合气体中水蒸气的分压为p（H2O）=101.3-99.3=2.0kPa
由公式pi=xip（总）得：
x（N2）=，故x（H2O）=1-0.98=0.02
（2）根据题意，混合气体中水蒸气的质量等于干燥剂增加的质量，则水蒸气中水的物质的量为mol
由理想气体状态方程得到瓶的体积为V（瓶）=V（H2O）=m3
2.16水的“三相点”温度和压强各是多少？
它与水的正常凝固点有何不同？
在水的“三相点”时，温度为273.0098K、压强为0.61kPa
三相点是对纯水而言的，是单组分体系，是指水在它的蒸汽压（0.61kPa）下的凝固点；水的正常凝固点是指被空气饱和了的水在101.3kPa条件下结冰的温度。
2.17水的三相点是一固定常数，不随任何条件的改变而改变；而水的冰点或沸点随外界条件（如压力）的改变而改变的。
2.18
2.19②组物质最易溶于苯：
1、相似相溶原理2、液态较气态、固态更溶于液态
2.20反应前后温度与体积不变，由理想气体状态方程可得
C2H4（g）＋H2（g）===C2H6（g）
1-1
p（C2H4）4530-6930=-2400Pa
p（C2H4）=2400Pa可得x（C2H4）=
2.21理想气体状态方程，2.3g乙醇气体所占的体积为
（m3）
在0.0207m3气体中，空气的会压为p（空）=1.013×105-5866=9.54×104（Pa）
通入1.013×105Pa的空气的体积为V（空）=m3
2.22
（1）[HCl]=
（2）[H2SO4]=
（3）[HNO3]=
（4）[NH3]=
2.23由得丙酮的物质的量分数为x（丙酮）=
设非挥发性有机物的摩尔质量为M
由x（丙酮）=得M=58.2
2.24由公式得方程10=1.86×解得m=5580（g）=5.58（kg）
2.25 得
（g·mol－1）
2.26由公式得
对于稀溶液，则Pa
2.27纯水杯的水全部转移入蔗糖溶液杯中
2.28
（1）面心立方晶胞的一个正方形面上，处于对角线上的三个质点相互接触，所以对角线的长为4r（r为质点半径）。
所以r=（nm）
（2）
（3）一个晶胞中八个顶点处各有一个质点、六个面上各一个质点，因此独立的金原子数为：
（4）
2.29
（1）错
（2）错（3）错（4）错
2.30一个晶胞中有四个碳原子
第三章化学热力学初步
习题
3.1什么类型的化学反应QP等于QV？
什么类型的化学反应QP大于QV？
什么类型的化
学反应QP小于QV？
3.2在373K时，水的蒸发热为40.58kJ·mol－1。
计算在373K，1.013×105Pa下，1mol
水气化过程的△U和△S（假定水蒸气为理想气体，液态水的体积可忽略不计）。
3.3反应H2（g）＋I2（g）===2HI（g）的DrHm°是否等于HI（g）的标准生成焓DfHm°?
为什么？
3.4乙烯加氢反应和丙烯加氢反应的热效应几乎相等，为什么？
3.5金刚石和石墨的燃烧热是否相等？
为什么？
3.6试估计单质碘升华过程焓变和熵变的正负号。
3.7已知下列数据
（1）2Zn（s）＋O2（g）===2ZnO（s）DrHm°
（1）＝－696.0kJ·mol－1
（2）S（斜方）＋O2（g）===SO2（g）DrHm°
（2）＝－296.9kJ·mol－1
（3）2SO2（g）＋O2（g）===2SO3（g）DrHm°（3）＝－196.6kJ·mol－1
（4）ZnSO4（s）===ZnO（s）＋SO3（g）DrHm°（4）＝235.4kJ·mol－1
求ZnSO4（s）的标准生成热。
3.8已知CS2
（1）在101.3kPa和沸点温度（319.3K）时气化吸热352J·g－1。
求1molCS2
（1）在
沸点温度时气化过程的DU、DH、DS。
3.9水煤气是将水蒸气通过红热的碳发生下列反应而制得
C（s）＋H2O（g）===CO（g）＋H2（g）
CO（g）＋H2O（g）===CO2（g）＋H2（g）
将反应后的混合气体冷至室温即得水煤气，其中含有CO、H2及少量CO2（水汽可
忽略不计）。
若C有95%转化为CO，5%转化为CO2，则1dm3此种水煤气燃烧产生
的热量是多少（假设燃烧产物都是气体）？
已知CO（g）CO2（g）H2O（g）
DfHm°（kJ·mol－1）：
－110.5－393.5－241.8
3.10计算下列反应的中和热
HCl（aq）＋NH3（aq）===NH4Cl（aq）
3.11阿波罗登月火箭用联氨N2H4
（1）作燃料，用N2O4（g）作氧化剂，燃烧产物为N2（g）和
H2O
（1）。
若反应在300K，101.3kPa下进行，试计算燃烧1.0kg联氨所需N2O4（g）的
体积，反应共放出多少热量?
已知N2H4（l）N2O4（g）H2O（g）
DfHm°（kJ·mol－1）：
50.69.16－285.8
3.12已知下列键能数据
键N＝NN－ClN－HCl－ClCl－HH－H
E（kJ·mol－1）：
945201389243431436
（1）求反应2NH3（g）＋3Cl2（g）===N2（g）＋6HCl（g）的DrHm°；
（2）由标准生成热判断NCl3（g）和NH3（g）相对稳定性高低。
3.13假设空气中含有百万分之一的H2S和百万分之一的H2，根据下列反应判断，通常
条件下纯银能否和H2S作用生成Ag2S?
2Ag（s）＋H2S（g）===Ag2S（s）＋H2（g）
4Ag（s）＋O2（g）===2Ag2O（s）
4Ag（s）＋2H2S（g）＋O2（g）===2Ag2S（s）＋2H2O（g）
3.14通过计算说明，常温常压下固体Na2O和固体HgO的热稳定性高低。
3.15反应A（g）＋B（s）===C（g）的DrHm°＝－42.98kJ·mol－1，设A、C均为理想气体。
298K，标准状况下，反应经过某一过程做了最大非体积功，并防热2.98kJ·mol－1。
试求体系在此过程中的Q、W、DrUm°、DrHm°、DrSm°、DrGm°。
3.16炼铁高炉尾气中含有大量的SO3，对环境造成极大污染。
人们设想用生石灰CaO
吸收SO3生成CaSO4的方法消除其污染。
已知下列数据
CaSO4（s）CaO（s）SO3（g）
△fHm°/kJ·mol－1－1433－635.1－395.7
Sm°/J·mol－1·K－1107.039.7256.6
通过计算说明这一设想能否实现。
3.17由键焓能否直接求算HF（g）、HCl（g）、H2O（l）和CH4（g）的标准生成焓？
如能计算，
请与附录中的数据进行比较。
3.18高炉炼铁是用焦炭将Fe2O3还原为单质铁。
试通过热力学计算说明还原剂主要是CO
而非焦炭。
相关反应为
2Fe2O3（s）＋3C（s）===4Fe（s）＋3CO2（g）
Fe2O3（s）＋3CO（g）===2Fe（s）＋3CO2（g）
3.19通过热力学计算说明为什么人们用氟化氢气体刻蚀玻璃，而不选用氯化氢气体。
相关反应如下：
SiO2（石英）＋4HF（g）===SiF4（g）＋2H2O（l）
SiO2（石英）＋4HCl（g）===SiCl4（g）＋2H2O（l）
3.20根据热力学计算说明，常温下石墨和金刚石的相对有序程度高低。
已知Sm°（石
墨）＝5.740J·mol－1·K－1，△fHm°（金刚石）＝1.897kJ·mol－1，△fGm°（金刚
石）＝2.900kJ·mol－1。
3.21NO和CO是汽车尾气的主要污染物，人们设想利用下列反应消除其污染：
2CO（g）＋2NO（g）===2CO2（g）＋N2（g）
试通过热力学计算说明这种设想的可能性。
3.22白云石的主要成分是CaCO3·MgCO3，欲使MgCO3分解而CaCO3不分解，加热温
度应控制在什么范围？
3.23如3.18题所示，高炉炼铁是用焦炭将Fe2O3还原为单质铁。
试通过热力学计算说明，
采用同样的方法能否用焦炭将铝土矿还原为金属铝？
相关反应为
2Al2O3（s）＋3C（s）===4Al（s）＋3CO2（g）
Al2O3（s）＋3CO（g）===2Al（s）＋3CO2（g）
3.24臭化肥NH4HCO3在常温下极易分解，从而限制了它的使用。
通过热力学计算说明，
在实际应用中能否通过控制温度来阻止NH4HCO3的分解？
3.25比较下列各组物质熵值的大小
（1）1molO2（298K，1×105Pa）1molO2（303K，1×105Pa）
（2）1molH2O（s，273K，10×105Pa）1molH2O（l，273K，10×105Pa）
（3）1gH2（298K，1×105Pa）1molH2（298K，1×105Pa）
（4）nmolC2H4（298K，1×105Pa）2mol－（CH2）n－（298K，1×105Pa）
（5）1molNa（s，298K，1×105Pa）1molMg（s，298K，1×105Pa）
3.26试判断下列过程熵变的正负号
（1）溶解少量食盐于水中；
（2）水蒸气和炽热的碳反应生成CO和H2；
（3）冰熔化变为水；
（4）石灰水吸收CO2；
（5）石灰石高温分解。
习题解答
3.1当反应物中气体的物质的量比生成物中气体的量小时，；反之则；当反应物与生成物气体的物质的量相等时，或反应物与生成物全是固体或液体时，。
3.2由公式
液体水的体积不计，水蒸气为理想气体，则
37479（J）
蒸发过程是在373K、1atm下进行的，故该过程为可逆过程，可采用进行计算
3.3不相等。
是进行一摩尔反应的反应热，它与反应式的书写有关；而是指某温度下，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=2
3.4
3.5不相等
C的同素异形体中，石墨最为稳定，即；金刚石；而石墨与金刚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＋。
3.7Zn（s）+S（s）+2O2（g）===ZnSO4（s）可由得到
因此ZnSO4（s）标准生成热DfHm°=DrHm°
（1）+DrHm°
（2）+×DrHm°（3）-DrHm°（4）=（-296.9）+=-978.6kJ·mol－1
3.8J
J·K－1
J·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
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）+O2（g）===CO2（g）----------3
H2（g）+O2（g）===H2O（g）------------4
则燃烧热为
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）
3.11反应方程式为：
2N2H4（l）+N2O4（g）===3N2+4H2O（l）
kJ·mol-1
燃烧1.0kgN2H4（l）需N2O4（g）的体积为
放出的热量为
3.12
（1）2NH3（g）+3Cl2（g）===N2（g）+6HCl（g）
（2）N2（g）+Cl2（g）===NCl3（g）N2（g）+H2（g）===NH3（g）
E（N≡N）+E（Cl－Cl）－3E（N－Cl）=×945+×243-3×201=234kJ·mol-1
E（N≡N）+E（H－H）－3E（H－Cl）=×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
＝－＝－40.25－（－33.02）＝－7.23kJ·mol-1
==－10.82kJ·mol-1
＝+－＝－40.25＋（－228.59）－（－33.02）
＝－235.82kJ·mol-1
在题示条件下，反应的ΔG为：
＝＋RTlnQP
（1）=－7.23＋8.314×298÷1000×ln
=－7.23＋8.314×298÷1000×ln1＝－7.23kJ·mol-1
＝＋RTlnQP
（2）=－10.82＋8.314×298÷1000×ln
＝－10.82＋8.314×298÷1000×ln=－8.83kJ·mol-1
＝＋RTlnQP（3）=－235.28＋8.314×298÷1000×ln
＝－235.28＋8.314×298÷1000×ln=-208.13kJ·mol-1
由此可见，在题示条件下，反应（3）进
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