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.第1章思考题与习题参考答案一、选择题1等压下加热5的下列水溶液,最先沸腾的是 A. 蔗糖C12H22O11溶液 B. 葡萄糖C6H12O6溶液C. 丙三醇C 3H8O3溶液D. 尿素 2 CO溶液解：选D。在等压下,最先沸腾就是指溶液的蒸气压最低。根据难挥发非电解质稀溶液的依数性变化规律,溶液质量摩尔浓度增大,溶液的蒸气压下降。这里,相同质量分数下,溶质的摩尔质量越小,质量摩尔浓度越大。选项D中非电解质尿素的摩尔质量最小,尿素溶液的质量摩尔浓度最大,蒸气压最低,在等压下最先沸腾。20.1molkg1下列水溶液中凝固点最低的是 A. NaCl溶液 B. C12H22O11溶液 C.HAc溶液 D. H2SO4溶液解：选D。电解质溶液的依数性虽然不能用拉乌尔定律进行统一的定量计算,但仍然可以参照难挥发非电解质稀溶液的依数性进行定性描述。即溶质的粒子数目增大,会引起溶液的蒸气压降低,沸点升高,凝固点下降和溶液的渗透压增大。此题中,在相同质量摩尔浓度下,溶液中的粒子数目估算出来是H2SO4溶液最多,所以其凝固点最低。3胶体溶液中,决定溶胶电性的物质是 A.胶团 B.电位离子 C.反离子 D.胶粒解：选D。根据胶团结构,胶核和吸附层的整体称为胶粒,胶粒中反离子数比电位离子数少,故胶粒所带电荷与电位离子符号相同。即胶粒带电,溶胶电性由胶粒决定。4溶胶具有聚结不稳定性,但经纯化后的Fe3溶胶可以存放数年而不聚沉,其原因是 A. 胶体的布朗运动 B. 胶体的丁铎尔效应C. 胶团有溶剂化膜 D. 胶粒带电和胶团有溶剂化膜解：选D。溶胶具有动力学稳定性和聚结稳定性,而聚结稳定性是溶胶稳定的根本原因,它包含两个方面,胶粒带有相同电性的电荷,当靠近时会产生静电排斥,阻止胶粒聚结合并；而电位离子和反离子形成的溶剂化膜,也会阻隔胶粒的聚结合并。由于纯化的Fe3溶胶具有这种聚结稳定性,从而可以存放数年而不聚沉。5有浓度同为0.01 molL-1的电解质NaNO3Na2SO4Na3PO4MgCl2,它们对Fe3溶胶的聚沉能力大小顺序为 A. B. C D.解：选D。根据哈迪-叔尔采规则：起聚沉作用的主要是与胶粒带相反电荷的离子。相反电荷离子的价态愈高,聚沉能力愈大。Fe3溶胶中胶粒带正电荷,起聚沉作用的应是电解质中的阴离子,且价态愈高,聚沉能力愈大。所以聚沉能力由大到小的顺序为,其中由于中氯离子数目大于中硝酸根数目,参与聚沉溶胶的粒子数目多,所以聚沉能力比强。二、填空题11 mol H,1 mol H2SO4,1 mol H2SO4所表示的基本单元分别是H、 H2SO4、H2SO4。2丁铎尔效应能够证明溶胶具有光学性质,其动力学性质可以由布朗运动实验证明,电泳和电渗实验证明溶胶具有电学性质。3将等体积的0.003molL1 AgNO3溶液和0.008molL 1KCl溶液混合所得的AgCl溶胶的胶团结构式为 m . n Cl-. K+ x- . x K+,该溶胶在电场中向正极移动。三、简答题1什么叫分散系? 分散系是如何分类的?答：分散系：一种或几种物质分散到另一种物质中形成的混合物叫分散系。被分散的物质叫分散质,分散其他物质的物质叫分散剂。1按分散质或分散剂的状态分：九种,包括气-气分散系、液-气分散系、固-气分散系和气-液分散系、液-液分散系、固-液分散系及气-固分散系、液-固分散系、固-固分散系。2按分散质粒子的大小分：三种。分子离子分散系d1 nm、胶体分散系1 nmd100 nm、粗分散系d100 nm2对稀溶液依数性进行计算的公式是否适用于电解质稀溶液和易挥发溶质的稀溶液? 为什么?答：不适用。当溶质是电解质的时候,拉乌尔定律发生偏离,主要原因电解质溶液由于溶质发生解离,使溶液中溶质粒子数增加,计算时应考虑其解离的因素,否则会使计算得到的p、Tb、Tf 、值比实验测得值小；另一方面,电解质溶液由于离子间的静电引力比非电解质之间的作用力大得多,因此用离子浓度来计算强电解质溶液的p、Tb、Tf 、时,其计算结果与实际值偏离较大,应该用活度代替浓度进行计算。对易挥发溶质的稀溶液,由于其溶质不断挥发,溶液浓度不断变化,所以也无法进行依数性计算。3难挥发溶质的溶液,在不断的沸腾过程中,它的沸点是否恒定？其蒸气在冷却过程中的凝聚温度是否恒定？为什么？答：由于溶剂的挥发,溶液浓度逐渐增大,其沸点是逐渐升高的, 至溶液达到饱和后,沸点恒定；在蒸气冷却过程中,由于溶剂是纯净的,其凝聚温度是恒定的,等于溶剂的沸点。4若渗透现象停止了,是否意味着半透膜两端溶液的浓度也相等了？答：据范特霍夫的渗透压定律,若渗透现象停止了,说明渗透压相等,但其浓度不一定相等。5溶胶稳定的因素有哪些? 促使溶胶聚沉的办法有哪些? 用电解质聚沉溶胶时有何规律?答：溶胶稳定的因素有两个,一是溶胶具有动力学稳定性,另一个是聚结稳定性。溶胶的动力学稳定性系指在重力的作用下,分散质粒子不会从分散剂中沉淀出来,从而保持系统的相对稳定的性质。溶胶的聚结稳定性是指溶胶在放置过程中不发生分散质粒子的相互聚结,从而保持系统一定的分散度的性质。促使溶胶聚沉的办法有加入电解质、将两种带相反电荷的胶体按一定的比例混合及加热等。电解质对溶胶的聚沉作用取决于与胶粒所带电荷符号相反的离子,而且与其所带电荷的多少有关,一般来说,离子电荷越高,对溶胶的聚沉能力就越强,这个规律称为哈迪叔尔采规则。6什么叫表面活性剂? 其分子结构有何特点?答： 溶于水后能显著降低水的表面自由能的物质称为表面活性物质或表面活性剂。表面活性剂的特性取决于其分子结构。它的分子都是由极性基团和非极性基团两部分组成,极性基团如-OH,COOH,NH：,SO3：H等对水的亲和力很强,称为亲水基；非极性基因如脂肪烃基R,芳香基Ar等对油的亲和力较强,称为亲油基或疏水基。在表面活性剂溶于水后,分子中的亲水基进入水相,疏水基则进入油相,这样表面活性剂分子就浓集在两相界面上,形成了定向排列的分子膜,使相界面上的分子受力不均匀情况得到改善,从而降低了水的表面自由能。7乳浊液的类型与所选用的乳化剂的类型有何关系? 举例说明。答：乳化剂不仅能提高乳浊液的稳定性,还能决定乳浊液的类型。一般来说,亲水性乳化剂有利于形成OW型乳浊液,亲油性乳化剂有利于形成WO型乳浊液。8解释如下现象：1为何江河入海处常会形成三角洲？答： 三角洲的形成过程体现了胶体的性质：当河水和海水混合时,由于它们所含的胶体微粒所带电荷的性质不同,由于静电作用,异性电荷相互吸引,导致胶体的颗粒变大,最终沉淀了出来,日积月累的堆积,就形成了三角洲。2加明矾为什么能够净水？答： 由于天然水中含有带负电荷的悬浮物黏土等,使天然水比较浑浊,而明矾的水解产物Al3胶粒却带正电荷,当将明矾加入天然水中时,两种电性相反的胶体相互吸引而聚沉,从而达到净水的效果。3不慎发生重金属离子中毒,为什么服用大量牛奶可以减轻病状？答： 由于可溶性重金属离子强电解质可使胶体聚沉,人体组织中的蛋白质作为一种胶体,遇到可溶性重金属盐会凝结而变性,误服重金属盐会使人中毒。如果立即服用大量鲜牛奶这类胶体溶液,可促使重金属与牛奶中的蛋白质发生聚沉作用,从而减轻重金属离子对机体的危害。4肉食品加工厂排出的含血浆蛋白的污水,为什么加入高分子絮凝剂可起净化作用？答： 因为含有血浆蛋白的污水具有胶体溶液的性质,加入高分子絮凝剂会对胶体溶液起到敏化作用,促进胶体的凝聚,从而净化了污水。四、计算题110.00 mL 饱和 NaCl 溶液质量为12.003 g,将其蒸干后得到 NaCl 3.173 g,求：1NaCl 的质量分数；2NaCl 的质量摩尔浓度；3NaCl 的物质的量浓度；4各组分的摩尔分数。解：1234 2今有两种溶液,其一为1.50g尿素2CO 溶于200g水中；另一为42.8g未知物溶于1000g水中,这两种溶液在同一温度开始沸腾,计算这种未知物的摩尔质量。解：由于都是水溶液,所以溶剂的沸点升高常数Kb相同,又知,由稀溶液的依数性公式：,可得两种溶液的质量摩尔浓度相等：设未知物的摩尔质量为,代入上式得解之得：=342.7 gmol-13将1.00 g硫溶于20.0 g萘中,使萘的凝固点降低1.30,萘的Kf为6.8kg mol-1,求硫的摩尔质量和分子式。解：设未知物的摩尔质量为,根据溶液的凝固点降低公式：,将数据代入得：解之得=261.5 g mol-1由于单个硫元素的摩尔质量为M = 32.065gmol-1, 则M/ M= 261.5/32.0658.155,即约8个S原子形成一个硫分子。所以该单质硫的分子式为：S84从某种植物中分离出一种未知结构的有特殊功能的生物碱,为了测定其相对分子质量,将19g该物质溶于100g水中,测得溶液的沸点升高了0.060K ,凝固点降低了0.220K 。计算该生物碱的相对分子质量。解：利用沸点升高和凝固点降低都能够测量未知物的摩尔质量,但一般选取相对较大的数据来计算较准确,这里我们选取凝固点降低来计算。设未知物的摩尔质量为,由公式知,解之得 M=1606.4gmol-15 101 mg胰岛素溶于 10.0mL 水,该溶液在25.0时的渗透压是 4.34kPa,计算胰岛素的摩尔质量和该溶液的蒸气压下降p。解：1设胰岛素的摩尔质量为,则由渗透压公式知：因而, g mol-12由拉乌尔定律知,6人体血浆的凝固点为272.59K,计算在正常体温下血浆的渗透压。解：由于人体血浆为水溶液,因而其溶质的质量摩尔浓度可由其凝固点降低值求得。凝固点降低值：由公式知,血浆的质量摩尔浓度为人体血浆的渗透压为7硫化砷溶胶是由下列反应而制得的2H3AsO3 + 3H2S = As2S3 + 6H2O试写出硫化砷胶体的胶团结构式电位离子为HS-。并比较NaCl、 MgCl2、 AlCl3三种电解质对该溶胶的聚沉能力,并说明原因。解：硫化砷胶体的胶团结构式为由于硫化砷溶胶带负电荷,所以根据哈迪-叔尔采规则,电解质阳离子对其起聚沉作用,且电荷越高,聚沉能力越强,所以NaCl、MgCl2、AlCl3三种电解质中NaCl的聚沉能力最小,AlCl3的聚沉能力最大,MgCl2的聚沉能力居中。8反渗透法是淡化海水制备饮用水的一种方法。若25时用密度为1021 kg m-3的海水提取淡水,应在海水一侧加多大的压力？假设海水中盐的总浓度以NaCl的质量分数计为3,其中的NaCl完全离子化。解：依题意,每升海水的质量为1021g,其中NaCl的物质的量每升海水NaCl的物质的量浓度：因为题意假定NaCl完全离子化,所以溶液中粒子数应扩大一倍,根据渗透压定律：第二章思考题与习题参考答案一选择题1一化学反应系统在等温定容条件下发生一变化,可通过两条不同的途径完成：1放热10 kJ,做电功50 kJ；2放热Q, 不做功,则 A.Q = 60kJ B.Q = 10 kJ C.Q = 40kJ D.反应的QV =10kJ 解：选A。2在298 K,下列反应中与最接近的是 A. CCl4 +2H2O =CO2 + 4HCl B. CaO +CO2 =CaCO3 C. Cu2+ + Zn =Cu + Zn2+ D. Na +H2O =Na+H2 +OH解：选C。反应C中反应物和生成物中无气体物质、物态也无变化,。3已知反应 2H2 +O2 = 2H2O 的DrHm=-483.63 kJmol1,下列叙述正确的是 A. DfHm =-483.63 kJmol1B. DrHm=-483.63 kJmol1 表示 = 1 mol时系统的焓变C. DrHm=-483.63 kJmol1表示生成1 mol H2O 时系统的焓变D. DrHm=-483.63 kJmol1 表示该反应为吸热反应解：选B。A 错,根据fHm定义,H2O 的系数应为1。C 错,该方程为表示生成2 mol H2O 时系统的焓变。D 错,rHm 0时表示该系统能量的增加,该反应为吸热反应,rHm 0时表示该系统能量的减少,该反应为放热反应。4下列反应可以表示的是 A. C石墨,s+O2 = CO2B. C金刚石,s+O2 = CO2C. C石墨,s+O2 = CO2D. C石墨,s+O2 = CO2解：选A。B 错,C金刚石,s非参考状态单质,不符合标准状态下摩尔完全生成反应定义；C 错,O2 非参考状态单质,不符合标准状态下摩尔完全生成反应定义；CO2 不符rGm 的定义所指定的产物；D 错,CO2 不符rGm 的定义所指定的产物。5反应 MgO+CO2在高温下正向反应自发进行, 其逆反应在298K时自发, 近似判断逆反应的与是 A. 0, 0 B.0,0C. 0, 0 D.0, 0 解：选A。该反应有气体物质产生,故0。且高温自发,低温非自发,根据判断结果应选A。二、填空题1解：用下列热力学函数判断反应自发性的条件是12342系统状态函数的特点是：状态函数仅决定于系统的状态；状态函数的变化只与系统的变化的过程有关,而与变化的途径无关。3反应进度的单位是 mol ；反应计量式中反应物B的化学计量数vB的值规定为负值。4正、逆反应的DrHm,其绝对值相等,符号相反；反应的DrHm与反应式的写法有关。5所谓标准状态是在指温度T和标准压力下该物质的状态。其中标准压力Pq= 100 kPa ；标准状态虽然没有指定温度,但是为了便于比较,IUPAC推荐选择 298 K 作为参考温度。6根据吉布斯亥姆霍兹方程：rGqmT= rHqmTT rSqmT。若忽略温度对DrH和DrS的影响,则可得到该式的近似式：三、简答题1区别下列符号的意义。H：系统的状态函数,焓,定义为H=U+pV,无具体物理意义。H：系统焓的改变值,物理意义为在定压,只做体积功的情况下,系统与环境交换的热。：标准条件下,当产物与反应物温度相同时,化学反应过程中系统只做体积功,且反应在定压条件下按照所给定的方程式完全反应,此时的反应热。：在温度T时,由参考状态的单质完全生成1mol物质B时的标准摩尔焓变。S：系统的状态函数,熵,代表系统的混乱度。：标准状态下,物质B的摩尔熵。：反应的标准摩尔熵,标准状态下,化学反应按照给定方程式完全反应系统的熵变。G：系统的状态函数,吉布斯自由能,定义为G=H-TS,无具体物理意义。：化学反应的吉布斯自由能变,即该反应能对外所的最大非体积功。：标准状态下,化学反应的吉布斯自由能变。：标准摩尔生成反应的吉布斯自由能变。2若将合成氨反应的化学计量方程式分别写成 N2 +3H2=2NH3 和N2+H2=NH3 ,二者的rHm和rGm是否相同？两者间有何关系？答：不相同,这些符号都与热力学方程式的写法有关。四、计算题1由附录查出298 K时有关的数值,计算下列反应的已知：。123不查表,根据上述3个反应的,计算下列反应的。解：132得4422即得所求式。查表计算得 2甘氨酸二肽氧化反应为计算：1298 K时,甘氨酸二肽氧化反应的标准摩尔焓。2298 K及标准状态下,1g固体甘氨酸二肽氧化时放热多少？解：1已知=-745.25kJmol-1=-333.17kJmol-1=-393.51kJmol-1=-285.85kJmol-1所以 3O2+C4H8N2O3=H2NCONH2+3CO2 +2H2O=+3+2- =-1340.15kJmol-12因为 M132gmol-1,所以1gC4H8N2O3氧化时放热： kJ10.15kJ3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物转化得来。例如,298 K及标准状态下,计算下列反应的,判断尿素能否由二氧化碳和氨自发反应得来。反应：,已知解：4定压下苯和氧反应：。在25和标准状态下,0.25 mo液态苯与氧反应放热816.91 kJ,求1 mol液态苯和氧反应时焓变和热力学能变。解：=3263.92kJ5已知下列反应的标准摩尔焓1C石墨,s+O2 = CO2 23计算乙酸甲酯的标准摩尔生成焓。解：乙酸甲酯的标准摩尔生成反应为3C石墨,s+O2g+3H2g=CH3COOCH3l根据盖斯定律,题中所给的反应式33即为CH3COOCH3的生成反应,所以=3393.51kJmol1+3285.85kJmol11788.2kJmol1=249.88kJmol16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葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸甘油醛-3-磷酸2CH3CH2OH+2CO2。查附录,计算标准状态和298 K时全发酵过程的标准摩尔焓。各物质的溶解热可忽略,已知葡萄糖的解：因为葡萄糖的全发酵过程的方程式可写为C6H12O6 = 2CH3CH2OH + 2CO2 所以=2276.98 kJmol-1+2393.51 kJmol-11274.4kJmol-1=2615.38 kJmol-17液态乙醇的燃烧反应：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C2H5OH3O2g=2CO23H2Ol是乙醇的完全燃烧反应 kJmol1M = 46 gmol-1,则,=2mol1366.75kJmol1=2733.5kJ8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。反应为利用有关数据,计算反应在298 K时的标准摩尔焓。若该反应的热能完全转变为使100 kg重物垂直升高的位能,试求此重物可达到的高度已知：。解：根据反应2N2H4 N2O4 = 3N2 + 4H2O 计算其反应的标准摩尔焓。= 0+ 4241.84kJmol1250.63 kJmol19.66 kJmol1= 1078.28 kJmol1设重物可达到的高度为h,则它的位能为mgh = 100 kg9.8 ms2h=980 Nh根据能量守恒定律980Nh=1078.3103J,h=1100m9植物体在光合作用中合成葡萄糖的反应可近似表示为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已知葡萄糖的。解：6CO2 6H2Ol=C6H12O6 +6O= -910.5 kJmol-1+06394.38kJmol-16237.14kJmol-1= 2878.62 kJmol-110查教材附录数据计算25时反应的,指出该反应在25和100KPa下的反应方向。解：C2H4 H2g=C2H6 =32.86kJmol1068.15kJmol1=101.01kJmol1在25和100kPa下,乙烯的加氢反应可以正向进行。11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。查教材附表根据数值计算下列三种固氮反应的,从热力学角度判断选择哪个反应最好。123解：1 N2 O2g=2NO =286.69 kJmol1-0-0 =173.38 kJmol12 2N2 O2g=2N2O = 2103.66 kJmol1=207.32 kJmol13 N2 3H2g=2NH3 =216.12 kJmol1= 32.24 kJmol1因为00只有0,所以选择312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。123已知：；。解：1N2 O2g=2NO 2210.77kJmol-1191.60 Jmol-1K-1205.14 Jmol-1K-1=24.8Jmol-1K-12NH4HCO3s=NH3+CO2+H2O168.09kJmol1474.34 Jmol1K1T转=354.4K32NH3g3O2g=NO2g+NOg+3H2Og509.38kJmol116.76 Jmol1K1因为0标准状态及任何温度下反应均自发。13固体AgNO3的分解反应为查教材附表并计算标准状态下AgNO3分解的温度。若要防止AgNO3分解,保存时应采取什么措施。解： AgNO3分解的温度即为反应AgNO3=Ag+NO2+O2的转化温度。根据公式：=33.85kJmol1=156.99 kJmol1=205.14Jmol-1K-1+240.06Jmol-1K-1+ 42.72 Jmol-1K-1140.92 Jmol-1K-1=244.43 Jmol-1K-1=369分解温度T369若要防止AgNO3分解,应低温避光保存。第三章思考题与习题参考答案一、选择题 1对反应2SO2+O2 2SO3 下列几种速率表达式之间关系正确的是。A. B. C. D. 解：选D。依据化学反应的瞬时速率的表达通式,对于一般化学反应,速率表达可写出通式如下：2由实验测定,反应H2+Cl2=2HCl 的速率方程为vkcc1/2 ,在其他条件不变的情况下,将每一反应物浓度加倍,此时反应速率为。A. 2vB. 4vC. 2.8vD. 2.5v解：选C。依据化学反应的速率方程kcc1/2,H2和Cl2浓度增大都增大一倍时,速率应该增大倍,即相当于2.8a。3测得某反应正反应的活化能Ea.正=70 kJmol-1,逆反应的活化能Ea.逆=20 kJmol-1,此反应的反应热为A. 50 kJmol-1B. -50 kJmol-1C. 90 kJmol-1D. -45 kJmol-1解：选A。依据过渡态理论,反应热可以这样计算：Q = Ea,正Ea,逆。4在298K时,反应2H2O2=2H2O+O2,未加催化剂前活化能Ea=71 kJmol-1,加入Fe3+作催化剂后,活化能降到42 kJmol-1,加入催化剂后反应速率为原来的 。A. 29倍B. 1103倍C. 1.2105倍D.5102倍解：选C。依据阿仑尼乌斯指数式k = Ae,可得5某反应的速率常数为2.15 L2mol-2min-1,该反应为。A. 零级反应B. 一级反应C. 二级反应D. 三级反应解：选D。对于一个基元反应,aA + bB = cC + dD,有反应速率为则其速率常数k的单位的通式可写成：1-a-b s-1,反推可以得到为三级反应。6已知反应2NO+Cl2=2NOCl 的速率方程为vkc2c。故该反应A. 一定是复杂反应B. 一定是基元反应C. 无法判断解：选C。基元反应符合质量作用定律,但符合质量作用定律的不一定都是基元反应。反应是基元反应还是复杂反应,要通过实验来确定。7已知反应N2+O2=2NO rHm0,当升高温度时,K将。A. 减小B. 增大C. 不变D. 无法判断解：选B。根据吕查德里原理,对吸热反应,当升高温度时,平衡就向能降低温度即能吸热的方向移动；即反应正向进行,平衡常数将增大。8已知反应2SO2+O2 2SO3平衡常数为K1,反应SO2+O2 SO3 平衡常数为K2。则K1和K2的关系为A. K1K2B. K1C. K2D. 2K1K2解：选C。根据平衡常数的表达式,平衡常数与化学反应的化学计量数是有关的。化学反应的化学计量数的变化影响着平衡常数的指数项。9反应 2MnO4-+5C2O42-+16H+=2Mn2+10CO2+8H2O rHm 0,欲使KMnO4褪色加快,可采取的措施最好不是。A. 升高温度B. 降低温度C. 加酸D. 增加C2O42-浓度解：选B。欲使KMnO4褪色加快,即增大反应的速率,只能通过升高温度,增大反应物的浓度,加入催化剂等来考虑。所以这里降低温度不利于加快反应速率。10设有可逆反应aA + bBdD + eE0,且a+bd+e,要提高A和B的转化率,应采取的措施是。A. 高温低压B. 高温高压C. 低温低压D. 低温高压解：选B。根据吕查德里原理,对吸热反应,当升高温度时,平衡就向能降低温度即能吸热的方向移动；当增大压力时,平衡就向能减小压力即分子化学计量数之和小的方向移动；所以为提高反应物A和B的转化率,应采取的措施是高温高压。二、填空题1已知反应2NO+2H2=N2+2H2O 的反应历程为2NO+H2=N2+H2O2慢反应H2O2+H2=2H2O快反应则该反应称为复杂反应反应。此两步反应均称为基元反应反应,而反应称为总反应的定速步骤,总反应的速率方程近似为v=kcc2,此反应为3 级反应。2已知基元反应 CO+NO2=CO2+NO ,该反应的速率方程为v=kcc；此速率方程为质量作用定律的数学表达式,此反应对NO2是1级反应,总反应是2级反应。3催化剂加快反应速率主要是因为催化剂参与了反应,改变反应途径,降低了活化能。4增加反应物浓度,反应速率加快的主要原因是活化分子总数增加,提高温度,反应速率加快的主要原因是活化分子百分数增加。5增加反应物的量或降低生成物的量,QK,所以平衡向逆反应方向移动。6对于气相反应,当n=0时,增加压力时,平衡不移动；当n0时,增加压力时,平衡向逆反应方向移动。7在气相平衡PCl5 PCl3+Cl2 系统中,如果保持温度、体积不变,充入惰性气体,平衡将不移动；如果保持温度,压力不变,充入惰性气体,平衡将向右移动。8化学平衡状态的主要特征是v正=v逆；温度一定时,改变浓度、压力可使平衡发生移动,但K值不变,如温度改变使化学平衡发生移动,此时K值改变。 9某化学反应在298 K时的速率常数为1.110 - 4s-1,在323 K时的速率常数为5.510 -2s-1。则该反应的活化能是,303 K时的速率常数为。 三、简答题：1根据阿仑尼乌斯指数式k = Ae,对一切化学反应,升高温度,反应速率均加快吗？反应速率常数的大小与浓度、温度、催化剂等因素有什么关系？ 解：根据阿仑尼乌斯指数式k = Ae,温度与速率常数成正比,而速率常数又与反应速率成正比,所以对一切化学反应,升高温度,反应速率均加快。反应速率常数大小由反应物性质决定,与反应物的浓度无关,与温度成正比。加入催化剂,降低了反应的活化能,增大了反应速率常数,从而使化学反应速率加快。2反应速率方程和反应级数能否根据化学反应方程式直接得出？次氯酸根和碘离子在碱性介质中发生下述反应：ClO- + I- IO- + Cl- 其反应历程为1ClO- + H2O = HClO + OH- 快反应2I- + HClO = HIO + Cl- 慢反应3HIO + OH- = H2O + IO- 快反应试证明vkccc-1解：反应速率方程式和反应级数不能根据化学反应方程式直接得出,因为质量作用定律只适用于基元反应,且用于定速步骤。对于复杂反应的速率方程,只能通过实验获得。因为反应2为定速步骤,所以 由反应1可得平衡常数K=所以 代入速率方程得：整理得： 令k2K=k所以3写出下列反应的平衡常数K的表示式。1CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O2MgCO3 MgO + CO23NO + O2 NO242MnO4- + 5H2O2 + 6H+ 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O解：1 23 4四、计算题：1A B 为二级反应。当A的浓度为0.050molL-1时,其反应速率为1.2 molL-1min-1。1写出该反应的速率方程。2计算速率常数。3在温度不变时欲使反应速率加倍,A的浓度应为多大？解：1依题意有：2依据,代入数据计算： 得到 =3依据 代入数据计算： 得到-12在1073K时,测得反应2NO+2H2=N2+2H2O的反应物的初始浓度和N2的生成速率如下表实验序号初始浓度/molL-1cc12.0010-36.0010-31.9210-321.0010-36.0010-30.4810-332.0010-33.0010-30.9610-31写出该反应的速率方程并指出反应级数；2计算该反应在1073K时的速率常数；3当c=4.0010-3 molL-1,c=4.0010-3 molL-1时,计算该反应在1073K时的反应速率。解：1设速率方程为： v=kcxcy 代入实验数据得： 1.9210-3=kxy 0.4810-3=kxy 0.9610-3=kxy 得 4 = 2xx=2 ； 得 2 = 2y,y = 1 所以v=kc2c 2k=8104 L2mol-2s-13v=5.1210-3 molL-13已知反应N2O5= N2O4+O2 在298K时的速率常数为3.46105s-1,在338K时的速率常数为4.87107s-1,求该反应的活化能和反应在318K时的速率常数。解：则：Ea=103.56 kJ.mol-1代入公式得k3= 4.79106 s-14在301K时,鲜牛奶大约4h变酸,但在278K的冰箱中可保持48h,假定反应速率与牛奶变酸的时间成反比,求牛奶变酸的活化能。解：所以,则：Ea=75.16 kJ.mol-15已知反应2H2O2=2H2O+O2的活化能Ea=71kJmol-1,在过氧化氢酶的催化下,活化能降为8.4 kJmol-1。试计算298K时在酶的催化下,H2O2的分解速率为原来的多少倍？解： ; = =25.27 所以9.41010 即v2/v1=9.410106在791K时,反应 CH3CHO=CH4+CO 的活化能为190 kJmol-1,加入I2作催化剂约使反应速率增大4103倍,计算反应在有I2存在时的活化能。解： ; 因为 ,所以 则=135.4 kJ.mol-17已知下列反应在1362K时的平衡常数：1H2 + S2 H2S K1=0.8023H2 + SO2 H2S + 2H2O K2=1.8104计算反应34H2 + 2SO2 S2 + 4H2O 在1362K时的平衡常数K。解：目标方程式3可以这样重合得到： = 2-2 K=5.061088在800K下,某体积为1L的密闭容器中进行如下反应2SO2 + O2 2SO3 SO2的起始量为0.4 molL-1, O2的起始量为1.0 molL-1,当80%的SO2转化为SO3时反应达平衡,求平衡时三种气体的浓度及平衡常数。解： 2SO2 + O2 = 2SO3起始浓度/ 0.4 1 0平衡浓度/ 0.4 1- 0.480% =0.08 =0.84 =0.32 所以,Kc= 19.05 L.mol-1 因为压力平衡常数：Kp= Kc-1=19.05/8.314800kPa-1= 0.00286kPa-1所以标准平衡常数 K=Kp=Kc-1= 0.00286kPa-1 100 kPa = 0.2869在523K下PCl5按下式分解PCl5 PCl3+C12将0.7mol的PCl5置于2L密闭容器中,当有0.5mol PCl5 分解时,体系达到平衡,计算523K时反应的K及PCl5分解率。解： PCl5 = PCl3 + Cl2起始浓度/=0.35 0 0平衡浓度/ =0.1 0.25 0.25 因为pV=nRT所以p=cRT= 71.43%10反应C + CO2 2CO在1773K时K2.1103,1273K时K1.6102,计算:1反应的rHm,并说明是吸热反应还是放热反应；2计算1773K时反应的rGm3计算反应的rSm。解： 1 由 ln= 96.62 kJmol-1 2 = -2.303RT lgK = -2.3038.3141773Klg2100 = -112.78 kJmol-1 3 11在763K时反应H2 + I2 2HI K=45.9,H2、I2、HI按下列起始浓度混合,反应将向何方向进行？实验序号c / c /c / 10.0600.4002.0020.0960.3000.500030.0860.2631.02解：K = 45.9 Q1 = =166.7 K = 45.9 反应逆向自发Q2 = =8.68 K = 45.9, 正向自发 Q3 = 45.9 = K = 45.9, 平衡状态12Ag2O遇热分解2Ag2O4Ag + O2, 已知298K时Ag2O的fHm=-30.59kJmol-1,fGm= -10.82 kJmol-1。求:1298K时Ag2O-Ag体系的p；2Ag2O的热分解温度在分解温度时p100kPa。解：由题意可得Ag2O分解的化学反应吉布斯自由能变、焓变分别为=21.64 kJmol-1 ；=61.18 kJmol-11p=0.0161 kPa2因为当恰好分解,处于平衡状态时,p=100 kPa 所以K=1 ,T1=298 K 则,T2 = 470 K第四章思考题与习题参考答案一选择题1. 下列说法不正确的是 A.氢原子中,电子的能量只取决于主量子数nB.多电子原子中,电子的能量不仅与n有关,还与l有关C.波函数由四个量子数确定D.Y是薛定格方程的合理解,称为波函数解：选C. 波函数是由三个量子数n,l,m确定的,与自旋量子数ms无关。2下列波函数符号错误的是 A. B. C. D. 解：选C.n,l,m三个量子数的取值必须符合波函数的取值原则,即nlm,所以是错误的,应改为。32p轨道的磁量子数取值正确的是 A. 1,2 B. 0,1,2 C. 1,2,3 D. 0,+1,-1解：选D。只有D符合磁量子数的取值原则。因为m取值受角量子数l取值的限制,对于给定的l值,m=0,1,2,l,共2l+1个值。2p轨道的角量子数l=1,所以磁量子数m=0,1。4基态某原子中能量最高的电子是 A. 3,2,+1,+1/2 B. 3,0,0,+1/2 C. 3,1,0,+1/2 D. 2,1,0,-1/2解：选A。对于多电子的原子,其能量高低由n,l共同决定,二者数值较大且均符合四个量子数取值原则的就是能量最高的电子。5某元素原子激发态的电子结构式为Ar3d34s24p2,则该元素在周期表中位于 A.d区B族 B. p区A族 C. s区A族 D. p区B族解：选A。某元素原子激发态的电子结构式为Ar3d34s24p2,由此可知其基态原子的电子结构为Ar3d54s2,由分区及族的划分原则可知A是正确的。6下列分子中,中心原子采用sp3不等性杂化的是 A. BeCl2 B. H2S C. CCl4 D. BF3解：选B。可用排除法进行选择。BeCl2的中心原子采用sp等性杂化；CCl4的中心原子采用sp3等性杂化；BF3的中心原子采用sp2等性杂化。7下列说法不正确的是 A. 所有不同类原子间的键至少具有弱极性B. 色散力不仅存在于非极性分子中C. 原子形成共价键数目等于游离的气态原子的未成对电子数D. 共价键的极性是由成键元素的电负性差造成的解：选C。原子形成共价键数目等于游离的气态原子的未成对电子数的这种说法是价键理论的观点,有缺陷；后来发展的杂化轨道理论认为,在形成化学键的过程中,中心原子的成对电子可以激发到能量相近的原子轨道而杂化成键。8下列各物质化学键中只存在s 键的是 A. CH2O B. PH3 C. C2H4 D. N2解：选B。判断某物质化学键中只存在s键就是说该物质不含有双键或三键。PH3分子中,中心原子采用sp3不等性杂化,只存在s单键,而CH2O 、C2H4 含有双键,N2含有三键。9下列各物质化学键中同时存在s 键和p 键的是 A. SiO2B. H2S C. H2 D. C2H2解：选D。判断某物质化学键中同时存在s键和p键的,简单的讲就是该物质既含有单键,又含有双键或三键。C2H2中C-C原子间含有一个s键和两个p键；A、B、C则只存在s单键。10下列元素电离能、电子亲和能及电负性大小的比较中不正确的是 A. 第一电离能：OSSeTe B. 第一电子亲和能：OSSeTeC. 电负性：ZnCdHg D. 电负性：SiAlMgNa解：选B。元素的电子亲和能越大,表示元素由气态原子得到电子生成负离子的倾向越大,该元素非金属性越强。但是因为第二周期原子半径较小,电子间斥力较大造成第二周期元素的电子亲和能小于第三周期,所以B是错误的。A. 选项中O、S、Se、Te为同一主族元素从上到下电离能由大变小,元素的金属性逐渐增强,所以第一电离能：OSSeTe正确。C、D考查的是电负性,其递变规律同一周期主族元素从左到右电负性逐渐增加,过渡元素的电负性变化不大。同一主族元素从上到下电负性逐渐减小,副族元素则从上到下电负性逐渐增强。Zn、Cd、Hg为同一副族元素 ZnCdHg；Si、Al、Mg、Na 为同一周期主族元素,所以电负性SiAlMgNa是正确的。11下列物质的分子间只存在色散力的是 A. SiH4 B. NH3 C. H2S D. CH3OH解：选A。判断物质的分子间只存在色散力的原则即判断分子是否为非极性分子。SiH4是非极性分子,其他均为极性分子。12下列晶体熔化时只需克服色散力的是 A. CH3COOHB. CH3CH2OCH2CH3 C. SiO2 D. CS2解：选D。因为只有非极性分子间只存在色散力,晶体熔化时只需克服色散力即是说只要判断出哪种晶体是非极性分子晶体即可。CS2晶体是非极性分子晶体,熔化时只需克服色散力,而SiO2晶体是原子晶体,CH3COOH 、CH3CH2OCH2CH3的晶体是极性分子晶体。二、填空题1下列各电子结构式中,表示基态原子的是1,表示激发态原子的是346,表示错误的是25。11s22s1 21s22s22d1 31s22s12p2 41s22s22p13s1 51s22s42p261s22s22p63s23p63d12下列各组量子数中,4组代表基态Al原子最易失去的电子,1组代表Al原子最难失去的电子。11,0,0,1/2 22,1,1,1/2 33,0,0,+1/243,1,1,1/2 52,0,0,+1/23符合下列每一种情况的各是哪一族或哪一元素？1最外层有6个p电子A族, 稀有气体元素He除外；2n=4,l=0轨道上的两个电子和n=3、l=2轨道上的5个电子是价电子3d54s2B族 Mn；33d轨道全充满,4s轨道只有一个电子3d104s1 IB族 Cu；4+3价离子的电子构型与氩原子实Ar相同Ar3d14s2 B族 Sc；5在前六周期元素稀有气体元素除外中,原子半径最大Cs；6在各周期中,第一电离能I1最高的一族元素A 族；7电负性相差最大的两个元素Cs Ne ；8+1价离子最外层有18个电子IB族。4指出下列各能级对应的n 和l 值,每一能级包含的轨道各有多少？12p n= 2 ,l= 1 ,有3条轨道；24fn= 4 ,l=3 ,有7条轨道；3
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