化学课后题 答案(4)

??rGm?91.44kJ?mol-1>0; 在298K时不能自发.

??rSm?133.67J?mol-1?K-1

?rG??rH?T?rS?m?m?m

??rHmT??982K ??rSm

19. 已知2CH3OH(l)→2CH4(g)+O2(g)在298K，100kPa下不能自发，试计算该反应自发进行的温度条件（假定反应中各物质均处于标准态）。

解： 2CH3OH(l)→2CH4(g)+O2(g)

?/ kJ?mol-1 -239.03 -74.81 0 ?fHm?Sm/J?mol-1?K-1 127.24 186.15 205.03

??rHm?328.44kJ?mol-1

??rSm?322.85J?mol-1?K-1

?rG??rH?T?rS?m?m?m

??rHmT??1017K ??rSm

20. 已知反应：N2H4(l)+2O2(g) → N2(g)+2H2O(g)，ΔrG? m??616.53KJ/moL（1）试计算N2H4(l)的标准生成Gibbs函数变ΔfG?m； （2）N2H4(l)在298K、100kPa下能否分解？

16

??? ΔrG?m?2ΔfGm(H2O,g)?ΔfGm(N2,g)?ΔfGm(N2H4,l)???解： ?ΔfG?m(N2H4,l)?2ΔfGm(H2O,g)?ΔfGm(N2,g)?ΔrGm

?2?(?228.59)?0?(?616.53)?159.35KJ/moLN2H4(l) → N2(g)+2H2(g)，ΔrG? < 0; 在298K时能自发. 故N2H4(l)m??159.35KJ/moL在298K、100kPa下能分解。

21. 查附录二，计算反应SiO2(s)+2Cl2 (g)→SiCl4(g)+ O2(g)的标准Gibbs函数变，并判断它们在标准状态、298K时能否自发?将上述反应与2C(s)+O2 (g)→2CO(g)相耦合，计算说明此时耦合反应2C(s)+SiO2(s)+2Cl2 (g)→SiCl4(g)+ 2CO(g)在298K时能否自发?

解： SiO2(s)+2Cl2 (g)→SiCl4(g)+ O2(g)

?/ kJ? mol-1 ?fGm -856.67 0 -621.7 0

??rGm?234.97kJ?mol-1>0; 在298K时不能自发.

2C(s)+O2 (g)→2CO(g)

?/ kJ? mol-1 ?fGm 0 0 -137.15

??rGm??274.30kJ?mol-1<0; 在298K时能自发.

两式相耦合，(1)+(2)

2C(s)+SiO2(s)+2Cl2 (g)→SiCl4(g)+ 2CO(g)

??rGm??39.33kJ?mol-1<0; 在298K时能自发.

第四章 溶液 习题解答

1．答 ：结论正确的是（1），烧杯A中的水全部转移到烧杯B中。 2．解: 查表得水的Kf=0.512 K?kg? mol-1 根据 ?Tf =Kf m

得: m= ? Tf/Kf=10/1.86 = 5.38

查表得: 乙二醇的物质的量为62 ，设需乙二醇x kg,

则： (x/62/20-x)?1000=5.38 解得x=5 kg, 需加水为20-5=15 kg

17

3．解：根据 ?=RcT

得：c=?/RT=0.500?1000/8.314?298=0.218 mol ? m-3

设：聚丙烯酰胺相对分子量为 M ，则有 （0.4/ M）?1000=0.218 解得M=1834.86

-1 +-1

4. 解：0.1mol·L的盐酸溶液中 c(H)=0.1 mol·L pH=1

- +-1

稀释到0.01mol·L时, c(H)=0.01 mol·L pH=2

-1 +-5-3

0.1 mol·L 醋酸溶液中 c(H)＝?cKΘ a =?0.1?1.76?10 = 1.33?10 pH=2.88

- +-5-4

稀释到0.01mol·L时, c(H)＝?cKΘ a =?0.01?1.76?10 = 4.20?10 pH=3.38 可见弱酸与强酸相比,具有一定的缓冲作用。

-1

5. 解：在水中0.2 mol·L 醋酸溶液

+-5?＝c(H)／c(HA)＝?K Θa／c=?1.76?10/0.2 =0.94%

-1-1

在0.1 mol·L 盐酸溶液中,0.2 mol·L 醋酸溶液存在下列平衡：

HA H + + A -

起 始 0.2 0.1 0 平 衡 0.2-x 0.1+x x

则

K

Θa =

≈ 解得x =3.52?10-5

0.2-x

0.2

X+0.1x

2

0.1x

由于弱酸的KΘ a很小，x远小于0.2，故.x2也远小于0.1x,上式可近似计算。

+

?＝c(H)／c(HA)=x/0.2=3.52?10-5/0.2=0.0176%

-5

6. 解: 查表可知KΘ b(NH3?H2O)= 1.77?10

－ -5

c(OH)＝?cKΘ b ＝?0.5? 1.77?10 ≈3.00?10-3 pOH=2.53,则pH=14-2.53=11.47

+

7. 解：根据公式?＝c(H)／c(HA)＝?K Θa／c 得

KΘa (HAc)= c(HA) ?2=0.1? 0.01342 ≈1.8?10-5 8. 解 由表4.7可知,选用NH3?H2O-NH4Cl缓冲体系较为合适。

NH+4 H+ ＋ NH3

c(H+ ) c(NH3 )

KΘa = = 5.61?10-10

c(NH+4)

c(NH+4)

则 pH= p（KΘa ）+ p[ ] =9.0 c(NH3)

c(NH+4) c(NH+4)

P[ ]=9.0 - p（KΘa ）= -0.25 得 ≈0.56

c(NH3) c(NH3)

-5

9.解 (1)缓冲溶液的pH= p（KΘa ）=p（1.76?10）≈4.75

-1 -1

（2）溶液中加入NaOH固体后，c(HAc)=0.99 mol·L≈1.0 mol·L

c(Ac-)=1.01 mol·L-1 ≈1.0 mol·L-1 故，溶液的pH基本不 变。

10.解: 查表得则 KΘa1 (H2S)= 9.1? 10-8 , KΘa2 (H2S)= 1.1? 10-12 将H2S近似看作一元弱酸，有

c(H +)＝?cKΘ a = ?0.1?9.1? 10-8 ≈ 9.5? 10-5 mol·L-1 H2S的总解离方程式为：

18

对于多元弱酸H3A,若总的解离常数为K,则有

Θ

H2S 2H + + S2 -

标准平衡常数简式为

c(H+ )2 c(S2- )

(9.5?10-5) c(S)

2

2-

KΘ

= = = KΘa1 ?KΘa2 = 1.001? 10-19

c(H2S)

0.1

c(S2- )= 1.108?10-12 mol·L-1

11.解：PbF2的相对分子量为245.2。其溶解度为

-1

S=（0.04655/245.2）?（1000/100）= 1.90? 10-3 mol·L

3

KΘsp =4S3 = 4?（1.90? 10-3）= 2.74? 10-9 12.解：设溶解度为，根据题意可知，KΘsp = S2 则

-1

硫酸钙的溶解度为 S=?7.1? 10-5 = 8.43? 10-3 mol·L

-1

碳酸钙的溶解度为S=?4.96? 10-9 = 7.04? 10-5 mol·L 13.解：查表可知KΘa1 (H2CO3) = 4.30? 10-7 在此缓冲溶液中

c(H2CO3)

Θ

pH= p（Ka ）+ p[ ] = P(4.30? 10-7) + p(1.25? 10-3/2.5? 10-2)=7.67

c(HCO3-)

14.解:设Mg(OH)2的溶解度为s ，

-1

（1）在0.1 mol·L Mg(NO3)2溶液存在下列平衡

Mg(OH)2 Mg2＋ + 2OH-

平衡时 s +0.1 2s

-1

则 KΘsp = c(Mg2+). C(OH-)2=(S+0.1)(2s)2 ≈0.4s2 = 1.2 ? 10-11 解得s = 5.48? 10-4 mol·L

-1

（2）在0.1 mol·LNaOH溶液存在下列平衡

Mg(OH)2 Mg2＋ + 2OH-

平衡时 s 2s+0.1

-1

则 KΘsp = c(Mg2+). C(OH-)2= s (2s+0.1) 2 ≈0.01s = 1.2 ? 10-11 解得s = 1.2? 10-9 mol·L

-5

15．解：查表可知KΘ b(NH3?H2O)= 1.77?10 ，KΘsp[Mg (OH)2] = 5.61 ? 10-12

-1-1

两溶液混合后c(Mg2+)=0.20 mol·L ，c(NH3?H2O) = 0.10 mol·L

－ -5

则 c(OH)＝?cKΘ b ＝?0.1? 1.77?10 ≈1.33?10-3

－ 2

KΘsp[Mg (OH)2] = c(Mg2+) c(OH) =0.2 ?（1.33?10-3）2=3.54? 10-7 >> 5.61 ? 10-12 故有[Mg (OH)2 沉淀生成。

16. 解：查表可知KΘsp[Cd (OH)2] = 4.0 ? 10-15

－ 2－ 2

Qsp[Cd (OH)2] = c(Cd2+) c(OH) = 0.01 c(OH) > 4.0 ? 10-15

－ 2-1

解得： c(OH) > 6.3 ? 10-7 mol·L ,即 pOH<6.2,则pH=14-6.2>7.8

-1-1

17.解：两溶液混合后c(Ag+)=0.045 mol·L ，c(Cl-) = 2.14? 10-3 mol·L

可见该系统中Ag+过量，制得的AgCl胶粒带正电荷，电泳时移向负极，水相移向正极。

第5章电化学基础………习题

1. 用半反应式法配平下列氧化还原反应方程式： （1）I + H + NO2 → NO(g) + H2O + I2(s)

+2- 3+

（2）Al(s) + H + SO4 → Al + SO2(g) + H2O

19

-+

-

（3）H2S(aq) + Cr2O7 + H → Cr+ S(s) + H2O

--+- （4）ClO + I2(s) + H2O → Cl + H +IO3

（5）Mn(OH)2(s) + H2O2 → MnO2(s) + H2O

-+2++

（6）Zn(s) + NO3 + H → Zn + NH4 + H2O

-+

（7）P(s) + NO3 + H → H3PO4 + NO(g)

-+

（8）H2S(aq) + NO3 + H → S(s) + NO(g) + H2O

-+-[解]：（1）I + H + NO2 → NO(g) + H2O + I2(s) 写出两个半反应式并配平：

氧化反应： 2I-－2 e- ＝ I2 （a） 还原反应： NO2-＋ e- ＋2H+ ＝ NO（g）＋H2O (b)

(a) + (b)×2得：2 I + 4 H + 2NO2 ＝ 2NO(g) +2 H2O + I2(s) 写成分子反应方程式：2HI + 2HNO2 ＝ 2NO(g) +2 H2O + I2(s)

+2- 3+

（2）Al(s) + H + SO4 → Al + SO2(g) + H2O

写出两个半反应式并配平：

氧化反应： Al －3 e- ＝ Al （a） 还原反应：SO42-＋2 e-＋4H+ ＝ SO2（g）＋ 2H2O (b)

+2- 3+

(a)×2＋（b ）×3得：2Al(s) +12 H + 3SO4 ＝ 2Al + 3SO2(g) + 6H2O

写成分子反应方程式：2Al(s) + 6H2SO4 ＝ Al2（SO4）3+ 3SO2(g) + 6H2O

2-+3+

（3）H2S(aq) + Cr2O7 + H → Cr+ S(s) + H2O

写出两个半反应式并配平：

氧化反应：H2S(aq) － 2 e- ＝ S(s) + 2H+

2-+3+

-+-

(a)

还原反应： Cr2O7 + 6e- ＋14H ＝ 2Cr+ 7H2O (b)

2-+3+

(a)×3＋（b）得：3H2S(aq) + Cr2O7 + 8 H ＝ 2Cr+ 3 S(s) + 7H2O

写成分子反应方程式：3H2S(aq) + K2Cr2O7 + 4 H2SO4 ＝ Cr2（SO4）3+

K2SO4 ＋3 S(s) + 7H2O

--+-

（4）ClO + I2(s) + H2O → Cl + H +IO3

写出两个半反应式：

-+

氧化反应： I2(s) －10e-+ 6H2O ＝ 2IO3 + 12H (a)

- + -还原反应： ClO + 2e- + 2H＝ Cl + H2O (b)

--+-

(a)＋（b）×5得：5ClO + I2(s) + H2O ＝ 5Cl + 2H +2IO3

写成分子反应方程式：5NaClO + I2(s) + H2O ＝ 5NaCl + 2H IO3

（5）Mn(OH)2(s) + H2O2 → MnO2(s) + H2O

写出两个半反应式：

氧化反应： Mn(OH)2(s) －2e- ＝ MnO2(s) + 2H+ (a)

还原反应： H2O2 ＋2e-＝ 2 OH- (b) (a)＋（b）得：Mn(OH)2(s) + H2O2 ＝ MnO2(s) + 2H2O

-+2++

（6）Zn(s) + NO3 + H → Zn + NH4 + H2O

写出两个半反应式：

2+

氧化反应： Zn（s） － 2e-＝ Zn (a)

- ++

还原反应： NO3 + 8e-＋ 10H ＝ NH4 + 3H2O (b)

-+2++

(a) ×4＋（b ）得：4Zn(s) + NO3 +10 H ＝ 4Zn + NH4 + 3H2O

写成分子反应方程式：4Zn(s) + 10H NO3 ＝ 4Zn（NO3）2 + NH4 NO3 +

2-+3+

20

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