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大学基础化学课后习题解答

第一章 溶液和胶体溶液 第二章 化学热力学基础

2-1 什么是状态函数？它有什么重要特点？

?fHm、?cHm、?fGm、2-2 什么叫热力学能、焓、熵和自由能？符号H、S、G、?H、?S、?G、

θθθθ?rHm、Sm、?rSm、?rGm各代表什么意义？

θθθ2-3 什么是自由能判据？其应用条件是什么？ 2-4 判断下列说法是否正确，并说明理由。 （1）指定单质的?fGm、?fHm、Sm皆为零。

θθθ?rHm、?rSm分别等于SO2(g)的?fGm、（2）298.15K时，反应 O2(g) +S(g) = SO2(g) 的?rGm、

θθ?fHm、Sm。

θθθθ（3）?rGm＜0的反应必能自发进行。

2-5 298.15K和标准状态下，HgO在开口容器中加热分解，若吸热22.7kJ可形成Hg（l）50.10g，求该反应的?rHm。若在密闭的容器中反应，生成同样量的Hg（l）需吸热多少？ 解：HgO= Hg(l)+1/2O2(g)

θ?rHm=22.7×200.6/50.1=90.89 kJ·mol-1 Qv=Qp-nRT=89.65 kJ·mol-1

θθ2-6 随温度升高，反应（1）：2M(s)+O2(g) =2MO(s)和反应（2）：2C(s) +O2(g) =2CO(g)的摩尔吉布斯自由能升高的为 (1) ，降低的为 (2) ，因此，金属氧化物MO被硫还原反应2MO(s)+ C(s) ＝M(s)+ CO(g)在高温条件下 正 向自发。

2-7 热力学第一定律说明热力学能变化与热和功的关系。此关系只适用于：

A.理想气体； B.封闭系统； C.孤立系统； D.敞开系统 2-8 纯液体在其正常沸点时气化，该过程中增大的量是：

A.蒸气压； B.汽化热； C.熵； D.吉布斯自由能 2-9 在298K时，反应N2(g)+3H2(g) = 2NH3(g)，?rHm＜0则标准状态下该反应

A.任何温度下均自发进行； B.任何温度下均不能自发进行； C.高温自发； D.低温自发

2-10 298K，标准状态下，1.00g金属镁在定压条件下完全燃烧生成MgO(s),放热24.7kJ。则?fHm（MgO，298K）等于 600.21 kJ·mol-1 。已知M(Mg)=24.3g﹒mol-1。 2-11 已知298.15K和标准状态下

θθ(1) Cu2O(s) +1/2O2(g)2CuO(s)??rHm= -146.02kJ·mol-1

(2)CuO(s)+Cu(s)Cu2O(s)??rHm= -11.30kJ·mol-1

求(3) CuO(s)θ?Cu(s) +1/2O2(g)的?rHm

解：?rHm=-[(1)+(2)]=157.32 kJ·mol-1 2-12 已知298.15K和标准状态下

θ （1）Fe2O3(s) +3CO(g) =2 Fe(s) +3CO2(g) ?rHm= -24.77 kJ·mol-1 θ (2 ) 3Fe2O3(s) + CO(g) = 2 Fe3O4(s) + CO2(g) ?rHm= -52.19 kJ·mol-1 θ (3 ) Fe3O4(s) + CO(g) = FeO(s) + CO2(g) ?rHm= -39.01 kJ·mol-1

求（4）Fe(s) + CO2(g) = FeO(s) + CO(g) 的?rHm。 解：?rHm=[(3)×2+(2)-(1)×3]÷6=-9.32kJ·mol-1

2-13 甘氨酸二肽的氧化反应为

C4H8N2O3(s) + 3O2(g) = H2NCONH2 (s) +3CO2(g) +2 H2O(l)

θθ已知?fHm（H2NCONH2, s）=-333.17 kJ·mol-1, ?fHm（C4H8N2O3, s）=-745.25 kJ·mol-1。

θθ计算：

（1）298.15K时，甘氨酸二肽氧化反应的标准摩尔焓变?rHm= -1340.15 kJ·mol-1。

θ（2）298.15K和标准状态下，1g固体甘氨酸二肽氧化时放热多少？10.15 kJ·g-1 2-14 由?fHm的数据计算下列反应在298.15K和标准状态下的?rHm。

θθ （1） 4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) +6H2O(l) ?rHm= -1169.78 kJ·mol-1

θ (2 ) 8Al(s) + 3Fe3O4(s) = 4Al2O3(s) +9Fe(s) ?rHm= -6327.86kJ·mol-1

θ(3) CO(g) +H2O(l) = CO2(g) + H2(g) ?rHm= 2.88kJ·mol-1

θ2-15 液态乙醇的燃烧反应：

C2H5OH(l) +3O2(g) = 2 CO2(g) +3 H2O(l)

利用附录提供的数据，计算298K和标准状态时，92g液态乙醇完全燃烧放出的热量。 解：?rHm=-393.51×2-285.85×3-(-276.98)=-1367.59 kJ·mol-1 -2735.18 kJ·mol-1

θ2-16 由葡萄糖的?cHm和水及二氧化碳的?fHm数据，求298K和标准状态下葡萄糖的

θ?fHm。

θθ解：?rHm=-393.51×6+(-285.85)×6-(-2815.8)=-1260.36kJ·mol-1

θ2-17 已知298K时，下列反应

BaCO3(s) = BaO(s) + CO2(g)

θθ?fHm (kJ·mol-1) -1216.29 -548.10 -393.51 ?rHm=274.68 θθSm (J·mol-1·K-1) 112.13 72.09 213.64 Sm=173.60

求298.15K时该反应的?rHm，?rSm和?rGm，以及该反应可自发进行的最低温度。 解：?rGm=222.95kJ·mol-1 T≥274680/173.6=1582K

2-18 将空气中的单质氮变成各种含氮化合物的反应叫固氮反应。利用附录提供的?fGm数据计算下列三种固氮反应的?rGm，从热力学角度判断选择哪个反应最好？

θ（1）N2 (g) + O2 (g) = 2NO (g) ?rGm=173.38kJ·mol-1 θ(2) 2 N2 (g) + O2 (g) = 2N2O (g) ?rGm=207.32kJ·mol-1 θ(3) N2 (g) + 3H2(g) = 2NH3(g) ?rGm=-32.24kJ·mol-1

θθθθθθθθ2-19 已知298.15K时和标准状态下，Sm (S,单斜)=32.6 J·mol-1·K-1，Sm (S,正交)=31.8 J·mol-1·K-1。

θS(S,单斜) + O2 (g) = SO2(g) ?rHm=-297.2 kJ·mol-1 θS(S,正交) + O2 (g) = SO2(g) ?rHm=-296.9 kJ·mol-1

计算说明在标准状态下，温度分别为25℃和95℃时两种晶型硫的稳定性。

θθ解：S(s,单斜)= S(s,正交) ?rHm=-0.3kJ·mol-1 Sm=-0.8 J·mol-1·K-1

25℃时?rGm=-0.3-298.15×(-0.8)/1000=-0.06 kJ·mol-1 正交硫稳定。 95℃时?rGm=-0.3-368.15×(-0.8)/1000=-0.0kJ·mol-1 2-20 已知 2NO(g)+O2(g) = 2 NO2(g)

θ-1

?fGm/kJ﹒mol 86.57 51.30

θθ计算298K时，上述反应的?rGm，并说明NO2气体的稳定性。 解：?rGm=（51.30-86.57）×2=-70.54kJ·mol-1

第三章 化学反应速率和化学平衡

3-1 什么是反应的速率常数？它的大小与浓度、温度、催化剂等因素有什么关系？ 3-2 什么是活化能？

3-3 在1073K时，测得反应2NO（g）+2H2（g）=N2（g）+2H2O（g）的反应物的初始浓

度和N2的生成速率如下表：

θθ