无机及分析化学(第三版)呼世斌 - 答案

内容发布更新时间 : 2024/12/24 10:12:02星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

(1)N2H4(l)+O2(g)===N2(g)+2H2O(l)

1(2)H2O(l)+O2(g)===H2O2(g)

2(3)H2O2(g)===H2O2(l)

θθ不查表,根据上述3个反应的ΔrHm,计算下列反应的ΔrHm。

N2H4(l)+2H2O2(l)===N2(g)+4H2O(l)

解:(1)-(3)×2得(4) (4)-(2)×2即得所求式。

θ,(1)??622.33kJ?mo?l1 查表计算得 ?rHmθ?rHm,(2)?149.74kJ?mol?1 θ?rHm,(3)??51.50kJ?mol?1 θ?rHm,(4)1??818.8kJ?mol?1

2.甘氨酸二肽氧化反应为

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

θθΔfHm(C4H8N2O3,s)??745.25 kJ?mol-1;ΔfHm(H2NCONH2,s)??333.17 kJ?mol-1

计算:(1)298 K时,甘氨酸二肽氧化反应的标准摩尔焓。

(2)298 K及标准状态下,1g固体甘氨酸二肽氧化时放热多少?

θ解:(1)已知?fHm(C4H8N2O3,s)=-745.25kJ?mol-1 θ ?fHm(H2NCONH2,s)=--333.17kJ?mol-1

θ?fHm(CO2,g)=-393.51kJ?mol-1 θ?fHm(H2O,l)=-285.85kJ?mol-1

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

θθθθθ?fHm=[?fHm(H2NCONH2,s)+3×?fHm(CO2,g)+2×?fHm(H2O,l)]- ?fHm(C4H8N2O3,s)

=-1340.15 kJ?mol-1

(2)因为 M(C4H8N2O3)=132g?mol-1,所以1g C4H8N2O3氧化时放热: (1340.15÷13)kJ=10.15 kJ

3.关于生命起源的各种理论中,总要涉及动植物体内的一些复杂的化合物能否自发地由简单化合

θ物转化得来。例如,298 K及标准状态下,计算下列反应的ΔrGm,判断尿素能否由二氧化碳和氨

自发反应得来。反应:

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θCO2(g)+2NH3(g)===(NH2)2CO(s)+H2O(l),((NH2)2CO,s)??197.15 kJ?mol-1) ( 已知 ΔfGm解:

CO2(g)+2NH3(g)===(NH2)2CO(s)+H2O(l)θθθθθΔrGm?[ΔfGm((NH2)2CO,s)+ΔfGm(H2O,l)]?[ΔfGm(CO2,g)+2ΔfGm(NH3,g)]?[(?197.15kJ?mol?1)?(?237.14kJ?mol?1)]?[(?394.38kJ?mol?1)?2?(?16.12kJ?mol?1)] ?(?434.29kJ?mol?1)?(?426.62kJ?mol?1)θΔrGm?0,反应自发进行,说明氨和CO2能合成尿素。4.定压下苯和氧反应:C6H6(l)+15O2(g)===6CO2(g)+3H2O(l)。在25℃和标准状态下,0.25 mo液态2苯与氧反应放热816.91 kJ,求1 mol液态苯和氧反应时焓变和热力学能变。

θ解: ?rHm??816.96kJ?1mol??3267.64kJ?mol-1

0.25mol?1215?θθ?rUm??rHm??nRT??3267.64kJ-???mol?8.341J?K-1?298K?10-3kJ?J-1

2??2=-3263.92kJ

5.已知下列反应的标准摩尔焓

θ(1)C(石墨,s)+O2(g) ==== CO2(g) ΔrHm,1??393.51 kJ?mol-1

1θ(2)H2(g)+O2(g)===H2O(l) ΔrHm,2??285.85 kJ?mol-1

27θ(3)CH3COOCH3(l)+O2(g)===3CO2(g)+3H2O(l) ΔrHm,3??1788.2 kJ?mol-1

2计算乙酸甲酯(CH3COOCH3,l)的标准摩尔生成焓。 解:乙酸甲酯的标准摩尔生成反应为

3C(石墨,s)+O2(g)+3H2(g)=CH3COOCH3(l)

根据盖斯定律,题中所给的反应式(1)×3+(2)×3-(3)即为CH3COOCH3的生成反应,所以

?????fHm(CH3COOCH3,l)?3?rHm,1?3?rHm,2??rHm,3

=3×(-393.51kJ·mol-1)+3×(-285.85kJ·mol-1)-(-1788.2kJ·mol-1) =-249.88kJ·mol-1

6.葡萄糖在酵母菌等的作用下,经过下列发酵反应生成乙醇:

C6H12O6(s)→葡萄糖-6-磷酸→果糖-6-磷酸→甘油醛-3-磷酸→2CH3CH2OH(l)+2CO2(g)。查附录,计

θ算标准状态和298 K时全发酵过程的标准摩尔焓ΔrHm。(各物质的溶解热可忽略,已知葡萄糖的θ?fHm(C6H12O6,s)??1274.4kJ?mol?1)

解:因为葡萄糖的全发酵过程的方程式可写为 C6H12O6 (s) = 2CH3CH2OH (l) + 2CO2 (g)

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θθθθ?2?fHm(CH3CH2OH,l)?2ΔfHm(CO2,g)?ΔfHm(C6H12O6,s) 所以?rHm=2×(-276.98 kJ·mol-1)+2×(-393.51 kJ·mol-1)-(-1274.4kJ·mol-1) =2615.38 kJ·mol-1

7.液态乙醇的燃烧反应:C2H5OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+3H2O(l)

利用教材附录提供的数据,计算298 K和标准状态时,92g液态乙醇完全燃烧放出的热量。 解:反应C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)是乙醇的完全燃烧反应

θθ则:ΔrHm?ΔcHm(C2H5OH,l)??1366.75 kJ·mol1

M (C2H5OH) = 46 g·mol-1,则

92g-1

?2mol ,=2mol×(-1366.75kJ·mol)=-2733.5kJ ?H?146g?mol8.大力神火箭发动机采用液态N2H4和气体N2O4作燃料,反应产生的大量热量和气体推动火箭升高。反应为

2N2H4(l)+N2O4(g)===3N2(g)+4H2O(g)

θ利用有关数据,计算反应在298 K时的标准摩尔焓ΔrHm。若该反应的热能完全转变为使100 θ(N2H4,l)?50.63 kJ?mol-1) kg重物垂直升高的位能,试求此重物可达到的高度(已知:ΔfHm。

θ解:根据反应2N2H4 (l) +N2O4 (g) = 3N2 (g) + 4H2O(g) 计算其反应的标准摩尔焓ΔrHm。

θθθθθΔrHm?3ΔfHm(N2,g)?4ΔfHm(H2O,g)?2ΔfHm(N2H4,l)?ΔfHm(N2O4,g)

= 0+ 4×(-241.84kJ·mol-1)-2×50.63 kJ·mol-1-9.66 kJ·mol-1 = -1078.28 kJ·mol-1

设重物可达到的高度为h,则它的位能为mgh = 100 kg×9.8 m·s-2·h=980 Nh 根据能量守恒定律

980Nh=1078.3×103J , h=1100m

9.植物体在光合作用中合成葡萄糖的反应可近似表示为

6CO2(g)+6H2O(l)===C6H12O6(s)+6O2(g)

计算该反应的标准摩尔吉布斯自由能,并判断反应在298 K及标准状态下能否自发进行

θ(C6H12O6,s)?-910.5kJ?mol-1)(已知葡萄糖的ΔfGm。

解 :6CO2 (g)+6H2O(l)=C6H12O6 (g)+6O(g)

θθθθθΔrGm?ΔfGm(C6H12O6,s)?6ΔfGm(O2,g)?6ΔfGm(CO2,g)?6ΔfGm(H2O,l)

= -910.5 kJ·mol-1+0-6×(-394.38kJ·mol-1)-6×(-237.14kJ·mol-1) = 2878.62 kJ·mol-1

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?10.查教材附录数据计算25℃时反应 C2H4(g)+H2(g)=C2H6(g)的?rGm,指出该反应在25℃和100KPa

下的反应方向。

解 :C2H4 (g)+H2(g)=C2H6 (g)

θθθθΔrGm?ΔfGm(C2H6,g)?ΔfGm(H2,g)?ΔfGm(C2H4,g)

=-32.86kJ·mol1-0-68.15kJ·mol

-1

=-101.01kJ·mol-1

在25℃和100kPa下,乙烯的加氢反应可以正向进行。

θ11.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。查教材附表根据ΔfGm数值计算下列

θ三种固氮反应的ΔrGm,从热力学角度判断选择哪个反应最好。

(1)N2(g)+O2(g)===2NO(g) (2)2N2(g)+O2(g)===2N2O(g) (3)N2(g)+3H2(g)===2NH3(g) 解:(1) N2 (g)+O2(g)=2NO (g)

θθθθ?rGm,1?2??fGm(NO,g)??fGm(N2,g)??fGm(O2,g)

=2×86.69 kJ·mol-1-0-0 =173.38 kJ·mol-1

(2) 2N2 (g)+O2(g)=2N2O (g)

θθθθ?rGm,2?2??fGm(N2O,g)?2??fGm(N2,g)??fGm(O2,g)

= 2×103.66 kJ·mol-1 =207.32 kJ·mol-1

(3) N2 (g)+3H2(g)=2NH3 (g)

θθΔrGm,3?2ΔfGm(NH3,g)

=2×(-16.12 kJ·mol-1) = -32.24 kJ·mol-1

θθθ因为ΔrGm,1>0 ΔrGm,2>0 只有ΔrGm,3<0,所以选择(3)

12.查教材附录数据计算说明在标准状态时,下述反应自发进行的温度。 (1)N2(g)+O2(g)===2NO(g)

(2)NH4HCO3(s)===NH3(g)+CO2(g)+H2O(g) (3)2NH3(g)+3O2(g)===NO2(g)+NO(g)+3H2O(g)

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