普通化学例题库1

,*,普通化学例题库,例 题 1-1,已知电子的质量为9.1110,-28,g，若其速度为5.9710,6,ms,-1,，则其德布罗依波长为若干？一枪弹直径大约10,-2,m，质量为10g，以1kms,-1,的速度射出，其德布罗依波长又为若干？,解：普朗克常数,h,= 6.62610,-34,Js，1J = 1kgm,2,s,-2,对于电子：,对于枪弹：,例 题 2-1,求下列过程的,U,（1）体系放出60 kJ的热，并对环境做了40 kJ功；,（2）体系吸收了60 kJ热，环境对体系做了40 kJ功；,（3）体系吸收了40 kJ热，并对环境做了60 kJ功；,（4）体系放出了40 kJ热，环境对体系了60 kJ功,解,（1） ,U =,-,60 kJ,-,40 kJ =,-,100 kJ,（2）,U =,60 kJ + 40 kJ = 100 kJ,（3）,U =,40 kJ 60 kJ =,-,20 kJ,（4）,U =,-,40 kJ + 60 kJ = 20 kJ,例题 2-2,已知在100.0 kPa下，18时1 mol Zn溶于稀盐酸时放出151.5 kJ的热，反应析出1 mol H,2,气。求反应过程的,W,，,U,，,H,。,解：,W,= ,p,(,V,2,V,1,) = ,n,(气),RT,=, 2,42 kJ,H,=,Q,p,= ,151.5 kJ,U,=,Q,W,= 151.5 kJ2.421 kJ =,153.9 kJ,例题 2-3,求下列反应在393 K 的反应的,r,H,m,y,(393 K) ：,C,2,H,5,OH(g) + HCl(g) = C,2,H,5,Cl(g) + H,2,O(g),已知： 物质,f,H,m,y,(298 K) / kJmol,1,C,2,H,5,Cl(g) 105.0,H,2,O(g) 241.84,C,2,H,5,OH(g) 235.3,HCl(g) 92.31,解：,r,H,m,y,(298K),=,-,f,H,m,y,(C,2,H,5,OH , g , 298K) + 4,f,H,m,y,(HCl , g , 298K),+,f,H,m,y,(C,2,H,5,Cl , g , 298K) +,f,H,m,y,(H,2,O , g , 298K),=,-,19.23 kJmol,1,例题 2-4,根据下列数据，求乙烯C,2,H,4,(g)的标准摩尔生成焓,（1）C,2,H,4,(g) + H,2,(g) = C,2,H,6,(g),r,H,m,y, l,= 137 kJmol,1,（2）C,2,H,6,(g) + 7/2O,2,(g) = 2CO,2,(g) + 3H,2,O(l),r,H,m,y, 2,= 1560 kJmol,1,（3）C(石墨) + O,2,(g) = CO,2,(g),r,H,m,y, 3,= 393.5 kJmol,1,（4）H,2,(g) + 1/2O,2,(g) = H,2,O(l),r,H,m,y, 4,= 285.8 kJmol,1,解： (3)式2(4)式3 (1)式 (2)式 得,2H,2,(g) 2C(石墨),C,2,H,4,(g),f,H,m,y,= 2,r,H,m,y,3,3,r,H,m,y,4,r,H,m,y,1,r,H,m,y,2,=,52.6 kJmol,1,例题 2-5,已知各物质在298.15K时的热力学函数数据如下：,物质 C,2,H,5,OH(g) C,2,H,4,(g) H,2,O(g),f,H,m,/ kJmol,1,235.30 52.283,241.80,S,m,/ J mol,1,K,1,282.0 219.45 188.74,对下列反应：,C,2,H,5,OH(g) C,2,H,4,(g) + H,2,O(g),求25时的,r,G,m,(298.15K)。,解：,r,H,m,(298.15 K) = ,B,B,f,H,m,(B, 298.15 K),= 52.28 +(241.8 ) (235.3 ) =,45.78 （kJmol,1,）,r,S,m,(298.15 K) = ,B,B,S,m,(B, 298.15 K),= 219.45 + 188.74 282.0 =,126.19(Jmol,1,K,1,),r,G,m,(298.15 K) =,r,H,m,(B, 298.15 K) ,T,r,S,m,(298.15 K),= 45.7810,3, 298.15 126.19 =,8156 （Jmol,1,）,例题 2-6,试分别计算石灰石（CaCO,3,）热分解反应在的298.15K和1273K两个下的标准摩尔吉布斯焓变 (298.15K)和(1273K)，,并分析该反应的自发性。,解：化学方程式为 CaCO,3,（s） CaO（s）CO,2,（g）,方法（I）：利用,f,G,m,(298.15K)的数据计算可得：,方法（II）：, 178.33298.15160.510,3,130.48 （kJmol,-1,）,r,G,m,(298.15K) =,r,H,m,(298.15K),-,T,r,S,m,(298.15K),r,G,m,(298.15K) 的计算,r,G,m,(298.15K) = ,f,G,m,(298.15K, CaO,s) +,f,G,m,(298.15K, CO,2,g), ,f,G,m,(298.15K, CaCO,3,s),= （,-,604.04）+（,-,394.36）（,-,1128.04）,=,129.644,（kJmol,-1,）, ,r,G,m,(1273K)的计算,方法同上面方法（II）：, 反应自发性的分析,根据以上计算可以作出结论，在标准态下，石灰石（CaCO,3,）的分解反应在298.15K时为非自发的，而在1273K时是自发的。, 178.331273160.510,3,（kJmol,-1,）,26.0 kJmol,-1,例题 2-6,r,G,m,(298.15K),r,H,m,(298.15K),-,T,r,S,m,(298.15K),例题 2-7,计算298K时反应：, HI(g，p,) = H,2,(g，p,) + I,2,(g，p,), HI(g，0.4p,) = H,2,(g，0.01p,) + I,2,(g，0.01p,),的,r,G,m,，并判断反应进行的方向。,解：体系处于标准态,r,G,m,=,r,G,m,(298.15 K) = ,B,B,f,G,m,(B, 298.15 K),= (7.6 ) =,7.6（kJmol,1,）0, 反应,逆向,进行, ,r,G,m,=,r,G,m,(298.15 K),+,RT,ln,Q,=7.6 + 8.314298.1510,-3,ln(0.01),1/2,(0.01),1/2,/0.4,=, 1.5（kJmol,1,） 0,反应,正向,进行,例题 2-8,求在标准状况下，石灰石（CaCO,3,）自发分解的最低温度。,解：已知各物质在298.15K时的热力学函数数据如下：,物质 CaCO,3,(s) CO,2,(g) CaO(s),f,H,m,/ kJmol,1,1,206.92,6,35.09,S,m,/ J mol,1,K,1,92.9 213.64 39.75,r,H,m,(298.15 K) = ,B,B,f,H,m,(B, 298.15 K),=,6,35.09 +(393.50 ) (1206.92 ),=,178.33（kJmol,1,）,r,S,m,(298.15 K) = ,B,B,S,m,(B, 298.15 K),= 39.75 + 213.64 92.9 =,160.5（Jmol,1,K,1,）,在标准状态下，欲使反应自发进行，,r,G,m,=,r,G,m,(,T,),r,H,m,(298.15 K) ,T,r,S,m,(298.15 K)0,T, 178.3310,3,/ 160.5 =,1111（K）,例题 2-9,已知SO,2,(g)和O,2,(g)的标准热力学函数数据如下：,物质 SO,2,(g) SO,3,(g) O,2,(g),f,H,m,(298.15K) / kJmol,1,296.9,359.2 0,S,m,(298.15K) / J mol,1,K,1,248.1 256.23 205.03,利用上述数据，求反应：,SO,2,(g) + O,2,SO,3,(g),在25时的,r,G,m,及,K,。,解：,r,H,m,(298.15 K) = ,B,B,f,H,m,(B, 298.15 K) =,kJmol,1,r,S,m,(298.15 K) = ,B,B,S,m,(B, 298.15 K) =,Jmol,1,K,1,r,G,m,(298.15 K) =,r,H,m,(B, 298.15 K) ,T,r,S,m,(298.15 K),=,62.310,3, 298.15 (,94.39),=,-,34158 （Jmol,1,）,r,G,m,=,-,RT,ln,K,K,= 9.7 10,5,例题 2-9,例题 2-10,在一个抽空的密闭容器中，于17时充入光气COCl,2,至压力为94659,Pa 。在此温度下光气不离解。将此密闭容器加热至500，容器中,压力增高至267 578 Pa。设光气等气体服从理想气体方程，试计算,（1）500时光气的解离度,；,（2）500解离反应的标准平衡常数,K,。（,p,=100 kPa）,解：（1） COCl,2,（g）= CO（g）+ Cl,2,（g）,n,0,0 0,n,0,（1-,）,n,0,n,0,（2）,K,=,p/ p,=,0.00983,例题 2-11,压力变化的类型,平衡移动的方向,增大H,2,O(g)的分压或减小CO(g)和H,2,(g)的分压,减小H,2,O(g)的分压或增大CO(g)和H,2,(g)的分压,压缩体积增大总压,增大体积减小总压,引入无关气体（保持总压不变）,C(s) + H,2,O(g) CO(g) + H,2,(g),对于上述反应，填下面的空格。,例题 2-11,压力变化的类型,平衡移动的方向,增大H,2,O(g)的分压或减小CO(g)和H,2,(g)的分压,右移,减小H,2,O(g)的分压或增大CO(g)和H,2,(g)的分压,左移,压缩体积增大总压,左移,增大体积减小总压,右移,引入无关气体（保持总压不变）,右移,C(s) + H,2,O(g) CO(g) + H,2,(g),对于上述反应，填下面的空格。,例题 2-12,反应C(s) + H,2,O(g) = H,2,(g) +CO(g) 在1000 K及1200 K时的,K,分别为2.472和37.55 ， 试计算在此温度范围内反应的平均标准摩尔焓及1100 K时的,K,。,ln ,K,(1100K) / 2.472 =,解：ln ,K,(,T,2,) /,K,(,T,1,)= ,r,H,m,/ R ,r,H,m,则,r,H,m,= 135.8 kJmol,1,当,T,= 1100K时，,故,K,(1100K) =,10.91,例题,2-13,1.当在图中所示的放在静止水面上的两张纸条中间滴加一滴肥皂水，会有何现象发生？,2.当在图中所示的放在静止水面上的小纸船的右端涂上肥皂，会有何现象发生？,解释现象,0,解释现象 1,例题,2-13,解释现象 2,例题,2-13,例题,3-1,吸烟对人体有害，香烟中的尼古丁是致癌物质。现将0.6克尼古丁溶于12.0克水中，所得溶液在101.1kPa下的凝固点为,-,0.62，试确定尼古丁的相对分子量。,解：已知水的凝固点为 0 ，,K,f,=,1.86 Kkgmol,-1,T,f,= 0(,-,式中,M,B,为溶质的摩尔质量（gmol,-1,），,m,B,为溶质的质量（g），,m,A,为溶剂的质量（g）,尼古丁的摩尔质量,M,为,则尼古丁的相对分子量,M,r,=,150,计算0.10 mol dm,-3,HAc 溶液的pH值,例题,3-2,解：,pH =,已知,K,a,(HAc)= 1.7610,5,，,c,（HA）/,K,a,10,5,10,3, 400,计算0.10 mol dm,3,NaAc溶液的pH值,解：,例题,3-3,pOH =,-,lg c(OH,-,pH = 14,-,pOH= 14,-,5.1 =,Ac,-,+ H,2,O,HAc,+ OH,-,HAc,H,+,+ Ac,-, Ac,-,的,K,b,= 1.010,-14,/ 1.76 10,-5,= 5.6810,-10,c,（Ac,-,）/,K,b,= 0.10/ 5.7310,10,= 1.710,8,400,K,a,K,b,=,c,(H,+,) ,c,(OH,-,) =,K,w,=,1.010,-14,计算0.10 mol dm,3,Na,2,CO,3,溶液的pH值,解：,例题,3-4,pOH =,-,lg (4.210,-3,pH = 14,-,pOH= 14,-,=,CO,3,2-,+ H,2,O,HCO,3,-,+ OH,-,计算将 10.0 ml 0.2000 moldm,-,3,HAc 和 5.5ml 0.2000moldm,-,3,NaOH溶液混合后溶液的pH值 (p,K,a,= 4.75),例题 3-5,解：,c,b,= 0.2005.5 / 15.5 = 0.071（,moldm,-,3,）,c,a,=( 10.00.200,-,5.5 0.200）/ 15.5 = 0.058（,mol dm,-,3,）,需要pH = 4.1的缓冲溶液，分别以HAc + NaAc和苯甲酸+苯甲酸钠（HB + NaB）配制。试求,c,(NaAc),/ c,(HAc),和,c,(HB),/ c,(NaB)的值。若相关组分的浓度都为0.1 moldm,-3,，哪种缓冲溶液更好？,例题 3-6,解：欲配制pH = 4.1的缓冲溶液，应选用p,K,a,与pH 接近的缓冲体系，,即,c,a,/ c,b,的比值更接近1的体系。,已知p,K,a,(HAc) = 4.76, 苯甲酸的p,K,a,因苯甲酸的p,K,a,所以应选苯甲酸和苯甲酸钠的缓冲溶液为好。,例题 3-7,往NaCl溶液中滴加AgNO,3,溶液，现象如何？当达到平衡后，如继续滴加沉淀剂AgNO,3,，沉淀溶解平衡朝哪一个方向移动？在上述两种情况下，AgCl的溶解度有何变化？,解：,溶解度 s =,K,sp,/c,(Ag,+,),结论：同离子效应将会使难溶化合物的溶解度降低，,沉淀时为使沉淀完全，必须加入,适当过量,的沉淀剂，,离子被沉淀完全的标准：,110,-5,mol dm,3,AgCl（s）,Ag,+,+ Cl,-,s,例题 3-8,取5ml 0.002mol dm,3,NaSO,4,溶液，加入5ml 0.02mol dm,3,BaCl,2,溶液，计算SO,4,2-,的沉淀是否完全？,解：,已知,K,sp,(BaSO,4,),=,1.08 10,-,10,当溶液混合后，,c,(SO,4,2-,),=,0. 001mol dm,3,c,(Ba,2+,),=,0. 01mol dm,3,Q,=,c,(SO,4,2-,),c,(Ba,2+,),=,0.0010.01 =,1.010,- 5,K,sp, 有BaSO,4,沉淀析出。,当析出沉淀后达到平衡状态时，,c,eq,(Ba,2+,),=,0.010.001 =0.009（mol dm,3,）,c,eq,(SO,4,2-,),=,K,sp,/,c,eq,(Ba,2+,10,-10,/0.009,=,1.210,-8,（mol dm,3,）, 110,-5,mol dm,3,即,沉淀完全,。,例题 3-9,一种混合溶液中含有3.010,-2,moldm,-3,Pb,2+,和2.010,2,moldm,-3,Cr,3+,，若向其中逐滴加入浓NaOH溶液（忽略溶液体积的变化)，Pb,2+,和Cr,3+,均有可能形成氢氧化物沉淀。问：,（1）,哪种离子先被沉淀？,() 若要分离这两种离子，溶液的pH值应控制在什么范围。,解：(1) 已知,K,sp,Pb(OH),2,=,1.210,-15,、,K,sp,Cr(OH),3,=,6.010,-31,根据溶度积规则，先分别计算出生成Pb(OH),2,、Cr(OH),3,沉淀所,需OH,的最低浓度。,Pb(OH),2,（s） Pb,2+,(aq) + 2OH,-,(aq),K,sp,Pb(OH),2, =,c,(Pb,2+,) ,c,(OH,),2,例题 3-9,K,sp,Cr(OH),3, =,c,(Cr,3+,) ,c,(OH,),3,Cr(OH),3,沉淀先析出,（2）当Cr,3+,完全沉淀时所需的,c,(OH,)为,c,(H,+,) = 2.510,-6,moldm,-3,由(1)知Pb,2+,开始沉淀时的,c,(OH,) = 2.010,-7,mol dm,-3, 要分离这两种离子，应将溶液的pH值控制在范围,之内。,Consider a solution of 0.10 moldm,-3,Zn,2+,and 0.10 moldm,-3,Pb,2+,saturated with H,2,S. What range of H,+,ion concentration will give a precipitate of one of the metal sulfides, leaving the other metal ion in solution? The concentration of H,2,S in a saturated solution is 0.10 moldm,-3,.,例题 3-10,K,sp,(ZnS),=,1.110,-21,、,K,sp,(PbS),=,2.510,-27,The minimum S,2-,ion concentration needed to precipitate ZnS is,c,(S,2-,) = 1.110,-21,/ 0.10 = 1.110,-20,(,moldm,-3,),The minimum S,2-,ion concentration needed to precipitate PbS is,c,(S,2-,) = 2.510,-27,/ 0.10 = 2.510,-26,(,moldm,-3,),例题 3-10,For ZnS:,c,(H,+,),2,= 1.010,-19,c,(H,2,S)/,c,(S,2-,),= 1.010,-19,10,-20,= 0.91(,moldm,-3,),c,(H,+,) =,0.95,moldm,-3,So when,c,(H,+,),greater than,0.95 moldm,-3, the Zn,2+,ion will remain in solution,For,PbS:,c,(H,+,),2,=1.010,-19,10,-26,= 4.010,5,(,moldm,-3,),c,(H,+,),=,6.3 10,2,moldm,-3,So when,c,(H,+,),equal to or less than,6.3 10,2,moldm,-3, PbS will precipitate.,例题 3-11,25,时，在,0.005 moldm,-3,的,AgNO,3,溶液中通入氨气，使平衡溶液中氨浓度为,1 moldm,-3,，求溶液中,Ag,+,离子的浓度。,解：,已知,K,稳,Ag(NH,3,),2,+,=,10,7,，氨气通入溶液中后，会和,AgNO,3,反应生成,Ag(NH,3,),2,+,配离子,因为氨过量，且,Ag(NH,3,),2,+,较稳定，,所以达平衡时未配位的,Ag,+,的浓度很小,。,设平衡时,c,(Ag,+,) =,x,moldm,-,3,Ag,+,(aq) + 2NH,3,(aq),Ag(NH,3,),2,+,(aq),平衡浓度,/,moldm,-,3,x,1,x,K,稳, Ag (NH,3,),2,+,=,由于,K,稳,较大，,x,很小，,x,x,10,-10,例题 3-12,试求下列配离子转化反应的平衡常数。,Ag(NH,3,),2,+,+ 2CN,Ag(CN),2,+ 2NH,3,已知：,K,稳,Ag(NH,3,),2,+,10,7,、,K,稳,Ag(CN),2,10,21,解,：反应,Ag(NH,3,),2,+,+ 2CN,Ag(CN),2,+2NH,3,由如下两个反应加和而成：,Ag(NH,3,),2,+,Ag,+,+2NH,3,K,不稳,Ag(NH,3,),2,+,Ag,+,+ 2CN,Ag(CN),2,K,稳,Ag(CN),2,所以由多重平衡规则：,K,=,K,不稳,Ag(NH,3,),2,+,K,稳,Ag(CN),2,=,K,稳,Ag(CN),2, /,K,稳,Ag(NH,3,),2,+,= 10,21,/ 1.610,7,=,8.110,13,例题 3-13,在,1,dm,-3,的,1.0,moldm,-3,氨水溶液中，能溶解多少摩尔,AgCl,？,解：,AgCl(s) + 2NH,3,(aq),Ag(NH,3,),2,+,(aq)+ Cl,(aq),起始浓度,/mol,dm,-3,1.0 0 0,平衡浓度,/mol,dm,-3,2,x,x,x,根据多重平衡规则，该溶解反应的平衡常数为：,K,=,K,1,K,2,=,K,sp,(AgCl),K,稳,(Ag(NH,3,),2,+,),=(1.7710,-10,) (1.610,7,)=,10,-3,所以,K,解得,：,x,=,10,-2,mol,dm,-3,即在1,dm,-3,1.0,moldm,-3,氨水溶液中，能溶解,4.810,-2,mol,AgCl,。,例题 4-1,将FeSO,4,溶液加入到酸化后的KMnO,4,溶液中，KMnO,4,的紫色褪去，完成并配平该化学反应方程式。,解： 第一步,Fe,2+,+ MnO,4, Fe,3+,+ Mn,2+,第二步,MnO,4, Mn,2+,（还原反应）,Fe,2+, Fe,3+,（氧化反应）,第三步,配平两个半反应,MnO,4,+8H,+,+ 5e,= Mn,2+,+ 4H,2,O,Fe,2+,= Fe,3+,+ e,第四步,总的反应方程式。,MnO,4,+8H,+,+ 5e,= Mn,2+,+ 4H,2,O,1,+,）,Fe,2+,= Fe,3+,+ e,5,MnO,4,+8H,+,+ 5Fe,2+,= Mn,2+,+ 5Fe,3+,+ 4H,2,O,例题 4-2,配平 ClO,+ Cr(OH),4, Cl,+ CrO,4,2,碱性介质,解：,第一步,ClO,+ Cr(OH),4, Cl,+ CrO,4,2,第二步,ClO, Cl,（还原反应）,Cr(OH),4, CrO,4,2,（氧化反应）,第三步,ClO,+ H,2,O +2e,= Cl,+ 2OH,Cr(OH),4,+ 4OH,= CrO,4,2,+ 4H,2,O + 3e,第四步,ClO,+ H,2,O +2e,= Cl,+ 2OH,3,+,）,Cr(OH),4,+ 4OH,= CrO,4,2,+ 4H,2,O + 3e,2,3ClO,+2Cr(OH),4,+2OH,= 3Cl,+ 2CrO,4,2,+ 5H,2,O,例题 4-3,利用标准电极电势计算反应,2Ag,+,（aq）+ Zn（s） 2Ag（s）+ Zn,2+,（aq）,在25时的标准吉布斯函数变，并判断在标准态时反应的方向。,解：将该氧化还原反应设计为原电池：,（）Zn | Zn,2+,（aq）| Ag,+,（aq）|Ag（+）,电极反应为：,正极 2Ag,+,（aq）+ 2e,2Ag（s）,E,= 0.7996V,负极 Zn（s） Zn,2+,（aq）+ 2e,E,= 0.7618V,所以电池电动势为,E,=,E,正,E,负,= 0.7996V（0.7618V）=,r,G,m,= ,nFE,=296485 C1.5614 V,= 3.013010,5,Jmol,1,0,所以在标准态下，反应朝正向进行。,例题 4-4,已知,E,(AgCl/Ag) = 0.2223V，利用电化学方法求反应,Ag,+,+ Cl,AgCl在25时的平衡常数,K,解：,Ag,+,+ Cl,+Ag,AgCl+Ag,正极,+) Ag,+,+ e,Ag,E,(Ag,+,/Ag) = 0.7996V,电池总反应为 Ag,+,+ Cl,AgCl,所以该电池反应的标准电池电动势,E,为,E,=,E,(Ag,+,/Ag) ,E,(AgCl/Ag),=,K,=5.6210,9,负极,Ag +,Cl,AgCl+ e,E,(AgCl/Ag) = 0.2223V,例题 5-1,A的起始浓度,/moldm,3,B的起始浓度,/moldm,3,初速率,/ moldm,3,s,1,1.0,1.0,1.210,2,2.0,1.0,2.310,2,4.0,1.0,4.810,2,1.0,1.0,1.210,2,1.0,2.0,4.810,2,1.0,4.0,1.910,1,有一化学反应：a A + b B = C，在298.15K时，将A、B溶液按不同浓度混合，有以下实验数据：,求该反应的速率方程式和速率常数。,解,速率方程式可写为：,例题 5-2,298K时N,2,O,5,（g）分解作用半衰期为5小时42分，此值与N,2,O,5,的起始压力无关。试求：（1）速率常数。（2）作用完成90%所需的时间（以小时为单位）。,解：,（,1,）因为半衰期与起始压力无关。,所以是一级反应。,作用完成90%所需的时间,t,= 18.9 (h),（2）,实验测得下列反应 2NOCl（g）,2 NO（g） + Cl,2,（g）,在300,K,时的,k,= 2.810,-5,dm,3,mol,-1,s,-1,，在400,K,时为7.010,-1,dm,3,mol,-1,s,-1,，求反应的活化能与A值。,解：,例题 5-3,E,a,= 101（kJ mol,-1,）,A,= 1.0810,13,讨论 ：,a. 同一温度下，,E,a,越小，,v,越快,；,b.（,T,2,T,1,）一定时，,E,a,越大，两温度下速率变化就越大,即,升温对,E,a,大的反应影响大,；,c. （,T,2,T,1,）一定时，,T,1,、T,2,越高，两温度下速率变化就越小,即,在低温区速率随温度的变化比高温区敏感,。,对于反应 N,2,O,5,2N,2,O,4,+ 1/2O,2,=12400,K，,计算当温度自298K升到308K时，和自383K升到393K时， 反应速率的变化。,解：,例题 5-4,