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1 练习题参考答案 第一章 绪 论 练习题（ p.9） 1. （ 1）； （ 2）； （ 3）； （ 4）。 2. （ 1） C、 D；（ 2） C；（ 3） B。 3. 反应进度； ； mol。 4. 两相（不计空气）；食盐溶解，冰熔化，为一相；出现 AgCl，二相；液相分层，共三 相。 5. 两种聚集状态，五个相： Fe（固态，固相 1）， FeO（固态，固相 2）， Fe2O3（固态，固 相 3）， Fe3O4（固态，固相 4）， H2O（ g）和 H2（ g）（同属气态，一个气相 5） 6. n =（ 216.5 180） g / (36.5g mol-1) = 1.0 mol 7. 设最多能得到 x 千克的 CaO 和 y 千克的 CO2，根据化学反应方程式： CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) 摩尔质量 /g mol-1 100.09 56.08 44.01 物质的量 /mol 1000 95%10009 10 3 . x56.08 310 y4401 10 3. 因为 n(CaCO3)=n(CaO)=n(CO2) 即 1000 95%10009 10 3 . = x56.08 310 = y4401 10 3. 得 x =m(CaO) =532.38kg y =m(CO2) =417.72kg 分解时最多能得到 532.28kg 的 CaO 和 417.72kg 的 CO2。 8. 化学反应方程式为 3/2H2+1/2N2 = NH3 时： 2 2 ( H ) 6 m o l 4 m o l3( H ) 2 n 2 2 ( N ) 2 m o l 4 m o l1( N ) 2 n 33( N H ) 4 m o l 4 m o l1( N H )n 化学反应方程式为 3H2+ N2 = 2NH3 时： 22( H ) 6 m o l 2 m o l3( H )n 22( N ) 2 m o l 2 m o l1( N )n 2 33( N H ) 4 m o l 2 m o l2( N H )n 当反应过程中消耗掉 2mol N2 时，化学反应方程式写成 3/2H2+1/2N2 = NH3，该反应的反 应进度为 4 mol；化学方程式改成 3H2+ N2 = 2NH3，该反应的反应进度为 2 mol。 9. n（ H2） = （ H2） =0.5 mol ( 2)= 1 mol n（ H2O） = （ H2O） =0.5 mol 2=1 mol 消耗掉 1 molH2，生成 1 molH2O。 第二章 物质的化学组成和聚集状态 2.1 物质的化学组成 练习题 (p.23) 1 化学式或名称 名称或化学式 配位中 心 配位体 配位原子 配位数 KPt(NH3)C13 三氯一氨合铂 ( )酸 钾 Pt( ) NH3,Cl N,Cl 4 Na2Zn(OH)4 四羟合锌 ( )酸钠 Zn( ) OH O 4 Ni(en)3SO4 硫酸三乙二胺合镍 ( ) Ni( ) H2NCH2CH2NH2 (en) N 6 Co(NH3)5ClC12 二氯化一氯五氨合 钴 ( ) Co( ) NH3,Cl N,Cl 6 Na2CaY 乙二胺四乙酸合钙 ( )酸钠 Ca( ) (-OOCCH2)2NCH2- CH2N(CH2COO-)2 (EDTA 或 Y4-) N,O 6 Ni(CO)4 四羰合镍 (0) Ni(0) CO O 4 氯化二氨合银 (I) Ag(NH3)2C1 Ag(I) NH3 N 2 六氰合铁 ( )酸钾 K4Fe(CN)6 Fe( ) CN N 6 其中，螯合物有：（ 3） Ni(en)3SO4 和（ 5） Na2CaY 2答：金刚石、石墨和碳团簇都是碳的同素异形体。金刚石的 C 原子之间通过共价键形成 原子晶体，是天然产物中硬度最大、熔点最高 (3550 )、不导电的贵重材料；石墨晶体中同 层粒子间以共价键结合，平面结构的层与层之间则以分子间力结合。由于层间的结合力较弱， 容易滑动，所以有导电性和滑动性 , 用于铅笔芯、润滑材料、电极材 料。碳团簇 , 如 C60, 是 由 60 个碳原子以 20 个六边形和 12 个五边形相间组成的 32 面体球形分子，形如足球，具有 3 类似“烯烃”的某些反应性能，也称“足球烯”，球碳团簇及其衍生物在超导电性、半导体、 非线性光学等方面具有奇异性能。碳纳米管是一种由单层或多层石墨卷成的纳米微管，多层 碳管各层之间的间隔为石墨的层间距。碳管两头可以是空的，也可被半个 C60 或更大的球碳 所封闭。碳纳米管可以是不同禁带宽度的半导体，可以用于未来电子工业制造电子器件和超 薄导线，使电子芯片集成度更高，体积更小 , 也是制备高强度轻质材料的理想组元。 3 Sn1 xCnxO2 ，存在于黑漆古铜镜中，是表层耐磨物质； Y2O2S:Eu3+ ，可用作彩色电视的发光材料； GaAs1-xPx，制备发光二极管的材料。 （另外还可以举出许多例子） 4聚苯乙烯 ( CH2-CH )n- 中的链节、重复单元都是 CH2-CH ，聚合度是 n。 聚酰胺 610 有 两 个 链 节 ： ，两个链节组成一个重复单元 , 聚酰胺的聚合度是 2n。 【注意】高分子化合物的重复单元可以 包含不同的链节，聚合度以链节数来计量。特别注意， 在聚酰胺化学式中，名称后的第一个数字指二元胺的碳原子数，第二个数字指二元酸的碳原 子数，所以聚酰胺 610 是由己二胺和癸二酸为单体缩聚而得的。 5 名称 化学式 类型 聚丙烯 CH CH2 n CH 3 碳链高分子 聚丙烯腈 CH CH2 n CN 碳链高分子 尼龙 66 N H ( C H 2 ) 6 N H C ( C H 2 ) 4 C O O n 杂链高分子 聚二甲 基硅氧 烷 Si O n CH3 CH3 元素有机高分子 6 高分子名称 单体化学式 命名 聚乙烯 CH2 CH2 乙烯 聚丙烯 CH3CH CH2 丙烯 聚氯乙烯 ClCH CH2 氯乙烯 聚苯乙烯 CH CH2 苯乙烯 4 聚四氟乙烯 CF2 CF2 四氟乙烯 聚异戊二烯 CH2 C CH CH2 CH3 2-甲基 -1， 3-丁二烯 （异戊二烯） 聚酰胺 H2N(CH2)6NH2 HOOC(CH2)4COOH 己二胺 己二酸 NH(CH2)5C=O 己内酰胺 聚甲基丙烯酸甲酯 CH2 C COOCH3 CH3 2-甲基 -丙烯酸甲酯 聚环氧乙烷 CH2 CH2 O 环氧乙烷 聚丙烯腈 CH2 CHCN 丙烯腈 聚丙烯酰胺 CH2 CH C NH2O 丙烯酰胺 聚对苯二甲酸乙二 (醇 )酯 COOHCHOO HO CH2 CH2OH 1， 4-苯二甲酸（对苯二甲酸） 乙二醇 酚醛树脂 OH ， HCHO 苯酚 甲醛 聚二甲基硅氧烷 Si OHOH CH3 CH3 二甲基二羟基硅烷 ABS CH2 CHCN， CH2 CH CH CH2， CH CH2 丙烯腈， 1， 3-丁二烯，苯乙 烯 7答：蛋白质分子是一条或多条多肽链构成的生物大分子，多肽链由氨基酸通过肽键（酰 胺键， CO NH ）共价连接而成，相对分子质量可从一万 到数百万。各种多肽链都有自 己特定的氨基酸顺序，人体蛋白质由 20 种氨基酸组成，除脯氨酸外，其它 19 种均是 -氨 基酸，结构通式为 R CH(NH2)COOH， R 是每种氨基酸的特征基团。蛋白质有不同层次的 结构，分为一级、二级、三级和四级结构。多肽链中氨基酸的数目、种类和连接顺序称为蛋 白质的一级结构；多肽链中若干肽段在空间的伸张方式，如 -螺旋、 -折叠等称二级结构； 多肽链在二级结构基础上，依靠基团相互作用进一步卷曲、折叠而成的更复杂的三维空间结 构称三级结构；两条或两条以上具有三级结构的多肽链按特定方式结合而成的聚合 体称四级 结构。一级结构又称为基本结构，二级结构以上属高级结构。通常只有那些具有高级结构的 蛋白质才有生物活性。 5 脱氧核糖核酸 (DNA)和核糖核酸 (RNA)由磷酸、脱氧核糖或核糖、有机碱组成，有机碱 分别为腺嘌呤（ Adenine），鸟嘌呤（ Guanine），胞嘧啶（ Cytosine），胸腺嘧啶（ Thymine） 和尿嘧啶（ Uracil），简称 A， G， C， T， U。它们的基本结构单元是单核苷酸，单核苷酸通 过 3， 5-磷酸二酯键互相连接形成多核苷酸链。 DNA 和 RNA 结构之间的主要区别在戊醛 糖和嘧啶碱上。核酸与蛋白质一样 ，也有特殊的空间结构， DNA 通过碱基互补配对原则形 成双螺旋结构。 DNA 和 RNA 的基本化学组成 组成 DNA RNA 酸 H3PO4 H3PO4 戊 醛 糖 CHO C HH C OHH C OHH CH2OH O HOH HH HH OHHOH2C 1234 5 脱氧核糖 CHO C OHH C OHH C OHH CH2OH O OHOH HH HH OHHOH2C 5 4 3 2 1 核糖 有 机 碱 嘌 呤 碱 N NNH N N H 2 N H NNH N O N H 2 腺嘌呤（ A） 鸟嘌呤（ G） N NNH N N H 2 N H NNH N O N H 2 腺嘌呤（ A） 鸟嘌呤（ G） 嘧 啶 碱 N H NH O O H 3CN NH N H2 O 胞嘧啶（ C） 胸腺嘧啶（ T） N NH NH 2 O NH NH O O 胞嘧啶（ C） 尿嘧啶（ U） 单 核 苷 酸 N NN N NH2 O HO HH H CH2 H PO OH HO OH NH O O H 3C N O HO H HH H C H 2 H OPOH O H O 3腺嘌呤脱氧核苷酸 5胸腺 嘧啶脱氧核苷酸 N H N N O N H 2N O O H HH H C H 2 H O PO O H H O O H NH O ON O O HO H HH H C H 2 H OPH O O H O 3 鸟嘌呤核苷酸 5 尿嘧啶 核苷酸 8（ 1）金属有机， C O， C O， 化学气相沉积。 （ 2） DNA， RNA，蛋白质。 6 2.2 固 体 练 习 题 （ p.32） 1（ 1） B， F。 （ 2） D。（ 3） C、 D、 E、 F， D、 F。（ 4） A。 2熔点高低为： MgOCaOCaF2CaCl2。因为电荷之间作用力为 f = k(Q+Q )/(r+r )2，典 型离子晶体的熔点与其作用力有相同的变化规律，其中以 Q+、 Q 为主， r+、 r 为参考。 3熔点高低为： SiCSiBr4SiF4。因为粒子间作用力大小与晶体的熔点高低规律一致， SiC 是原子晶体， SiF4 和 SiBr4 为分子晶体，原子晶体以共价键结合，分子晶体以分子间力结合， 共价键作用强于分子间力。在同为分子晶体的 SiF4 和 SiBr4 中， SiBr4 的相对分子质量大于 SiF4，前者分子间力大 于后者。 4因为钠卤化物是离子晶体，而所列硅卤化物均为分子晶体。离子晶体以离子键结合，离 子间作用力大，而分子晶体以分子间力结合，分子间力较离子键弱，所以硅卤化物的熔点总 比钠卤化物的低。离子键强弱随电荷数增大而增强，而分子间力随相对分子量的增大而增强， 所以两者间变化规律不一致。 5 (1) 熔点由高到低为： BaCl2FeCl2AlCl3CCl4。因为 BaCl2 为典型的离子晶体，熔点较 高； FeCl2 和 AlCl3 同为过渡型晶体，高价态的倾向于形成共价键为主的分子晶体，熔点、 沸点较低；低价态的倾向于形成以离 子键为主的离子晶体，熔点、沸点较高。正离子价态越 高，吸引负离子的电子云的能力越强；负离子的半径越大，其电子云越易被正离子吸引过去。 结果减弱了正、负离子间作用力。故 AlCl3 比 FeCl3 更偏向于分子晶体，熔点更低； CCl4 则 为典型的分子晶体，熔点更低。 (2) 硬度从大到小为： SiO2BaOCO2。因为 SiO2 是原子晶体，硬度最大； BaO 是典型 的离子晶体，硬度较大； CO2 为典型的分子晶体，硬度最小。 6耐高温金属： W(钨，熔点 3410 )， Re(铼，熔点 3180 ) 。 W 和 Re 用于测高温的热电 偶 材料。 易熔金属： Hg(汞，熔点 38.87 )，用于测体温的温度计。 Sn(锡，熔点 231.9 )，用 于制作自动灭火设备、锅炉安全装置、信号仪器 (表 )、电路中的保险丝等的合金材料。 7非晶态线型高分子聚合物在不同温度下可以呈现出 玻璃态、高弹态和粘流态等三种 不同 的物理状态。低温时处于 玻璃态，此时不仅 高分子的整个分子链不能运动，连个别的链节也 不能运动，变得如同玻璃体一般坚硬。当温度升高到一定程度时，高分子的整个链还不能运 动，但其中的链节已可以自由运动了，此时在外力作用下所产生的形变可能达到一个很大的 数值，表现 出很高的弹性，称为 高弹态 。当温度继续升高，使整条分子链可以自由运动，成 为流动的粘液，此时称为 粘流态 。 由玻璃态向高弹态转变的温度叫做玻璃化温度（ Tg）。由高弹态向粘流态转变的温度叫 做粘流化温度（ Tf）。塑料的 Tg 高于室温，橡胶的 Tg 低于室温。作为塑料，要求在室温下能 保持固定的形状，因此 Tg 越高越好。作为橡胶，要求能够保持高度的弹性，因此 Tg 越低越 7 好。 Tf 是高分子化合物成型加工的下限温度。温度高，流动性大，便于注塑、浇塑和吹塑等 加工。但 Tf 过高可能引起分解，高分子化合物的分解温度是成型加工的上限温度。对高分 子 材料的加工来说， Tf 越低越好；对耐热性来说， Tf 越高越好。 Tg 与 Tf 差值越大，橡胶的 耐寒、耐热性也越好，其应用温度范围越宽。 8（ 1）基于橡皮室温下处于 高弹态这一力学特征。 室温下橡皮塞处于 高弹态， 在外力作用 下能产生形变，表现出很高的弹性，故可以密封容器口使其不漏气。 （ 2）基于 BaCl2 的高温稳定性。 BaCl2 是典型的离子晶体，熔点高，稳定性较好，不易受热 分解，其熔融态可用作高温时某些金属的加热或恒温介质，即 盐浴剂， 使该经高温处理的金 属慢慢冷却保持晶形。 （ 3）基于金属有机化合物中化学键的不同稳定性。过渡 金属有机化合物中， M C 键不是 典型的离子键，键能一般小于 C C 键，容易在 M C 处断裂，用于化学气相沉积（ CVD）， 能沉积成高附着性的金属膜，致密的金属膜附着在玻璃上制得镜子。 2.3 液体和液晶 练 习 题 (p.44) 1（ 1）饱和，方向，降低，氢，氧 （ 2） 1 千克溶剂 （ 3） C 12 H 2 5 S O 3N a， -SO3-， C17H35， O (CH2 CH2 O) ， R ， 油包水型乳状液 （ 4） 8，润湿剂； 16-18，洗涤剂、增溶剂。 （ 5） 热致液晶，溶致液晶 2 (1) pH 大小： 10时 20时 50时，因为 pH= 1gc(H+) c ， Kw =c(H+) c c (OH ) c ， Kw 随温度升高而升高，故 c(H+)随温度升高而升高， pH 随温度升高而减小。 (2) 电导率大小： 10时 0.5molkg 1，因为 *f f f f BT T T K b ， fT 表示溶液的凝固点下降值， *fT 、 fT 分别表示纯溶剂和溶液的凝固点； Bb 是溶质的质量摩尔 浓度，单位为 mol kg-1， fK 为凝固点下降常数，取决于纯溶剂的特性而与溶质特性无关。 (4) 凝固点高低： C6H12O6 的 NaCl 的 Na2SO4 的， 因为 C6H12O6 是非电解质， NaCl 和 Na2SO4 是强电解质，在水溶液中电离出的离子数不同， 0.1 mol kg-l NaCl 和 0.1 mol kg-l Na2SO4 溶液的实际质点的质量摩尔浓度分别为 0.2mol kg-l 和 0.3mol kg-l，根据凝固点下 降公式，凝固点随质点数的增加而降低。 8 (5) 渗透压高低： 0.1molkg 1CoCu。因为 Ti、 Cr、 Co、 Cu 的外层电子结构 依次为 3d24s2、 3d54s1、 3d74s2、 3d104s1， d 电子越多 ,与 C 成键的可能性越小 ,因此形成碳化 物倾向性也越小。 3.3 化学键 分子间力 高分子材料 练习题 (p.86) 1（ 1） c， f （ 2） a、 b， c， d， g (3) a， d (4)d (5)b 12 2乙二胺四乙酸合钙 (II)酸钠 ， Ca2+ ， 乙二胺四乙酸 。 3化学键 氢键 分子 间力。 4聚甲基丙烯酸甲酯是 II 类给电子性高聚物，它的溶度参数 =19.4(J cm 3)1/2;能溶解它的 溶剂必须是弱亲电子溶剂 ,而且其溶度参数要相近，它们是三氯甲烷 =19.0(J cm 3)1/2、二 氯甲烷 =19.8(J cm 3)1/2。 聚氯乙烯是 I 类弱亲电子性高分子化合物， =19.8(J cm 3)1/2；能溶解它的溶剂必须是 给电子性溶剂 ,而且其溶度参数要相近，它们是环己酮 (II 类给电子性溶剂 ) =20.2(J cm 3)1/2、 四氢呋喃 (II 类给电子性溶剂 ) =18.6(J cm 3)1/2。 聚碳酸酯是 II 类给电子性化合物， =19.4(J cm 3)1/2；能溶解它的溶剂必须是弱亲电子 溶剂 ,而且其溶度参数要相近，它们是三氯甲烷 =19.0(J cm 3)1/2、二氯甲烷 =19.8(J cm 3)1/2。 5 9 个 键 ,2 个 键。 6 第 (1)组中的 HF、第 (2) 组中的 H2O 、第 (3) 组中的 CH3CH2OH 、第 (4) 组中的 、 ( O ) C ( C H 2 ) x C ( O ) N ( H ) ( C H 2 ) y N ( H ) n有氢键。 因为它们中有电负性大的 F、 O、 N 等元素，它们将对与其直接相连接的 H 的电子云强 烈吸引，使 H 裸露成质子，它再吸引 F、 O、 N 上的电子云， F、 O、 N 等元素 (用 X 表示 ) 与质子 (用 H 表示 )与另一个分子上的 F、 O、 N 等元素 (用 Y 表示 )形成了 XHY 多中心轨函而 产生了氢键。 7聚二甲基硅氧烷的线型分子的化学式 ： 其性质及产生原因见教材 84 页。 8详见教材 8384 页。注意橡胶和塑 料的原料都是高分子化合物，高分子化合物可有不同 合成工艺，不同工艺、不同配方所得高分子分子量不同，其 Tg、 Tf 也不同。有时同一种高 分子化合物既可作塑料又可作橡胶，聚氨酯类高分子化合物就属这种情况。 3.4 晶体缺陷 陶瓷和复合材料 练习题 (p.97) 1 13 2 陶瓷由晶相、晶界相、玻璃相和气相组成。 晶相是陶瓷的主要组成相，决定陶瓷的主要性质。 晶界相是多晶结合处的缺陷，对晶体功能影响很大，是功能产生的原因。 玻璃相起粘结作用，能降低烧成温度，可填充气孔气相，可使陶瓷的电热绝缘性能大大 提高。 气相不可避免，但可降低到最低程度。气孔可减轻重量，但抗电击穿能力下降，受力时 易产生裂缝，透明度下降。 3 尽管硅酸盐有多种形式的结构，但都是 Si 和氧的共价键结合的硅氧四面体负离子基团， 基团内镶嵌着金属正离子 ,与硅氧四面体负离子基团中的氧以离子键结合，其绝缘性取决于 负离子基团中的氧与金属离子间的结合力。硅氧西面体的框架是确定的，金属离子的电荷与 半径决定了结合力的大小，金属离子的电荷较高 ,半径大 ,结合力大。 Na+电 荷低，半径小，所 以含量越低越好。 4 氮化硅 Si3N4，偏共价键型。 外层电子排布式 14Si1s22s22p63s23p2， 7N 1s22s22p3。 电 负性 Si 1.8 N 3.0。 氮化硅耐高温 ,在 1200下可维持室温时的强度和硬度，在氧化情况不太严重的介质中 最高安全使用温度可到 1600 1750，用作火箭发动机尾管及燃烧室，无冷却汽车发动机。 5铁氧体的化学组成主要是 Fe2O3,此外有二价或三价的 Mn、 Zn、 Cu、 Ni、 Mg、 Ba、 Pb、 Sr、 Li 的氧化物 ,或三价的稀土元素 Y、 Sm、 En、 Gd、 Fb、 Dy、 Ho 和 Er 系的氧化物。 NiMnO3 及 CoMnO3 等虽不含 Fe，但也是铁氧体。 它可用作计算机和自动化装置中的记忆 (贮存 )元件 ,用作隐身材料。 6 BYCO 的化学组成为 Ba、 Y、 Cu 的氧化物 ,但不一定成整数比。它可用作超导材料，制 成电缆输电、发动机的线圈、磁力悬浮高速列车。 7 WC Co 金属陶瓷的简单制备过程如下： WO3 + C W + CO2 W(粉末 ) + C WC(粉末 ) CoO + C Co(粉末 ) WC(粉末 ) + Co(粉末 )(烧结 )WC Co 金属陶瓷 8玻璃钢是一种复合材料，它由合成树脂 ,如酚醛树脂、环氧树脂及玻璃纤维等组成，将玻 璃纤维 (增强相 )浸渍在树脂 (粘结相，基体 )中，再加以固化剂、稀释剂、填充剂、增塑剂等 辅助材料制成。它的主要优点是质轻，电绝缘性好，不受电磁作用，不反射无线电波，微波 透过性能好，耐磨，耐腐蚀，成型简便。可用作汽车、轮船外壳、室内器具等。 14 第四章 化学反应与能源 4.1 热化学与能量转化 1 (1) a、 b； (2) b、 d； (3) c； (4) b 2 C2H2(g) + 5/2O2 (g) = 2CO2 (g) + H2O(g) fHm (298.15)/kJ.mol 1 227.4 0 393.5 241.8 rHm (298.15)=2 ( 393.5) 241.8 227.4 kJmol 1 = 1256.2 kJmol 1 CH4(g) + 2O2 (g) = CO2 (g) + 2H2O(g) fHm (298.15)/kJ.mol 1 74.6 0 393.5 241.8 rHm (298.15)= ( 393.5) +2 ( 241.8) ( 74.6) kJmol 1= 802.5 kJmol 1 C2H4(g) + 3O2 (g) = 2CO2 (g) + 2H2O(g) fHm (298.15)/kJ.mol 1 52.4 0 393.5 241.8 rHm (298.15)=2 ( 393.5) +2 ( 241.8) 52.4 kJmol 1 = 1323 kJmol 1 C2H6(g) + 7/2O2 (g) = 2CO2 (g) + 3H2O(g) fHm (298.15)/kJ.mol 1 84.0 0 393.5 241.8 rHm (298.15)=2 ( 393.5) +3 ( 241.8) ( 84.0) kJmol 1 = 1428.4 kJmol 1 可见，燃烧 1molC2H4 或 C2H6 放出的热量大于 C2H2，因此可以代替，而 CH4 不行。 3 Na2S(s) + 9H2O(g) = Na2S9H2O(s) fHm /kJ.mol 1 372.86 241.8 3079.41 rHm (298.15)=( 3079.41) ( 372.86)+( 241.8) 9kJmol 1 = 530.35 kJmol 1 1kg Na2S的物质的量： n=1000g/(22.99 2 32.07)gmol 1=12.81mol Q= Qp=H= ( 530.35kJmol 1 ) 12.81mol= 6794 kJ 4 2N2H4(l) + N2O4(g) = 3N2(g) + 4H2O(l) fHm /kJ.mol 1 50.63 9.66 0 285.8 rHm (298.15)=( 285.8) 4 (50.63 2+9.66) kJmol 1 = 1254.12 kJmol 1 32 g N2H4的物质的量为： n=32g/(14 2+1 4)gmol 1=1.0 mol 1.0molN2H4完全反应，其反应进度为 12 mol，所以： Q= Qp=H= 1254.12 kJmol 1 12 mol= 627.06 kJ 5 CaO(s) + H2O(l) = Ca2+(aq) + 2OH (aq) fHm (298.15)/kJmol 1 634.9 285.8 542.8 230.0 rHm (298.15)=( 543.20) 2 ( 230.0) ( 634.9)+( 285.8) kJmol 1 = 82.1 kJmol 1 罐头从 25 80需吸收的热量： Q= Qp=H=400 JK 1(80 25)K=22000 J 设需 CaO为 W克，则其物质的量 :n=W/(40.08+16.00) gmol 1=Q/-rHm (298.15) 80% 15 W=22000/(82.1 103 80%) mol 56.08 gmol 1 =18.78 g 6 C6H6(l) + 15/2O2 (g) = 6CO2 (g) + 3H2O(l) 2 0 9 .2 k JVUQ 3 ( 2 0 9 .2 ) ( 5 / 7 8 ) ( 6 7 .5 ) 8 .3 1 4 2 9 8 .1 5 1 0 k J 2 0 9 .4 k JgH U n R T 1mol 液态苯在弹式量热计中完全燃烧放热： 11( 2 0 9 . 2 ) 7 8 / 5 k J m o l 3 2 6 3 . 5 k J m o lVQQ 7恒容反应热 VQU ，恒压反应热 pQH ，当液体、固体相对于气体体积可以忽略 且气体可以看作理想气体时有： gH U n R T 。所以： (1) H2(g)十 21 O2(g)=H2O(g) 0.5gn ， HU ， pVQQ ； (2) H2(g)十 21 O2(g)=H2O(l) 1.5gn ， HU ， pVQQ 。 8 Fe2O3(s) + 3CO(g) = 2Fe(s) + 3CO2(g) fHm (298.15)/kJmol 1 824.2 110.5 0 393.5 rHm (298.15)=3 ( 393.5) ( 824.2)+3 ( 110.5) kJmol 1= 24.8 kJmol 1 9 C5H12(l) + 8O2 (g) = 5CO2 (g) + 6H2O(g) fHm (298.15)/kJ.mol 1 149.9 0 393.5 285.8 rHm (298.15)=5 ( 393.5) +6 ( 285.8) ( 149.9) kJmol 1= 3532.4kJmol 1 燃烧 1 克汽油所放出的热量： 1 1 13 5 3 2 . 4 k J m o l 7 2 g m o l 4 9 . 0 6 k J gQ 4.2 化学反应的方向和限度 1（ 1） X；（ 2）；（ 3） X；（ 4） X；（ 5） X；（ 6）。 2（ 1） SmH2O（ s） SmH2O（ l） SmH2O（ g） （ 2） Sm(298.15K) Sm(398.15K) Sm(498.15K) （ 3）同一温度下： Sm（ Fe） Sm（ FeO） Sm（ Fe2O3）。 3 C（ s） +CO2（ g） =2CO（ g） fGm (298.15)/kJmol 1 0 394.4 137.2 rGm (298.15)= 2 ( 137.2) ( 394.4) kJmol =120.0 kJmol 1 4 CaCO3（ s） = CaO（ s） + CO2（ g） fHm (298.15)/kJmol 1 1207.6 634.9 393.5 Sm (298.15)/Jmol 1K 1 91.7 38.1 213.8 rHm (298.15)=( 634.9) ( 393.5) ( 1207.6) kJmol 1=179.2 kJmol 1 rSm (298.15)=(38.1+213.8 91.7) Jmol 1K 1 =160.2 Jmol 1K 1 16 rGm(1222K) rHm (298.15) TrSm (298.15) = 179.2 kJmol 1 1222K 160.2 Jmol 1K 1 = 16.56 kJmol 1 rGm(1222K) 0，能自发进行。 5 SiO2(s) + 2C(s) = Si(s) + 2CO(g) 0fmH (298.15K)/kJ mol-1 -910.7 0 0 -110.5 0mS (298.15K)/J mol-1 K-1 41.5 5.7 18.8 -197.7 0fmG (298.15K)/kJ mol-1 -856.3 0 0 -137.2 (1) 0rmH 11( 2 9 8 . 1 5 K ) 2 ( 1 1 0 . 5 ) ( 9 1 0 . 7 ) k J m o l 6 8 9 . 7 k J m o l 0rmS 1 1 1 1( 2 9 8 . 1 5 K ) 2 1 9 7 . 7 1 8 . 8 ( 4 1 . 5 2 5 . 7 ) J m o l K 3 6 1 . 3 J m o l K (2) 0rmG 11( 2 9 8 . 1 5 K ) 2 ( 1 3 7 . 2 ) ( 8 5 6 . 3 ) k J m o l 5 8 1 . 9 k J m o l 或 0rmG 0rm( 2 9 8 . 1 5 K ) H 0rmTS 3 1 1 6 8 9 . 7 2 9 8 . 1 5 3 6 1 . 3 1 0 k J m o l 5 8 2 . 0 k J m o l (3) 0rmG 3 1 1( 1 0 0 0 K ) 6 8 9 . 7 1 0 0 0 3 6 1 . 3 1 0 k J m o l 3 2 8 . 4 k J m o l 0 不能自发。 (4) 0rmG 0rmH 0rmTS 0，自发，所以： 0rmTH 0rm/ S 3( 6 8 9 . 7 1 0 / 3 6 1 . 3 ) K 1 9 0 9 K 6（ 1）大于零；（ 2）大于零；（ 3）小于零；（ 4）小于零。 7 C(s) + H2O (g) = CO(s) + H2(g) 0fmH (298.15K)/kJ mol-1 0 -241.8 -110.5 0 0mS (298.15K)/J mol-1 K-1 5.7 188.8 197.7 130.7 0fmG (298.15K)/kJ mol-1 0 -228.6 -137.2 0 (1) 0rmG 11( 2 9 8 . 1 5 K ) ( 1 3 7 . 2 ) ( 2 2 8 . 6 ) k J m o l 9 1 . 4 k J m o l 0 不能向正方向进行。 (2) 0rmH 11 ( 1 1 0 . 5 ) ( 2 4 1 . 8 ) k J m o l 1 3 1 . 3 k J m o l 0 0rmS 1 1 1 1 1 9 7 . 7 1 3 0 . 7 ( 1 8 8 . 8 5 . 7 ) J m o l K 1 3 3 . 9 J m o l K 0 0rmG 0rmH 0rmTS 因此，升高温度能向正方向进行。 (3) 0rmG 0rmH 0rmTS 0 0rmTH 0rm/ S 3( 1 3 1 . 3 1 0 / 1 3 3 . 9 ) K 9 8 0 . 6 K 8已知 rHm (298.15)= 402.0kJmol 1， rGm = 345.7kJ.mol 1，则 298.15K 时的 rSm (298.15)值可以从下式求出： rHm (298.15) 298.15K rSm (298.15)=rGm (298.15) 17 rSm (298.15)=rHm (298.15) rGm (298.15)/298.15K = 402.0 ( 345.7)kJmol 1/298.15K=0.1888 kJ.mol 1.K 1 当 rGm (T)=0时的温度可用下式表示： rHm (298.15) TrSm (298.15)0 算得： TrHm (298.15)/rSm (298.15)= 402.0kJ.mol 1/( 0.1888kJ.mol 1.K 1)=2129 K 当温度在 2129K 以下时，该反应均向正向进行，即 CaO 和 SO3 的结合是可能的，所以 高温下除去 SO3 也是可能的。 4.3 化学平衡和反应速率 1 (1) 0K 2 0O(/pp 2 0NO) ( /pp 25 4 0NO )(/pp 2) （ 2） 0K 2 0Zn(/cc 2 0HS) ( /pp + 0H )(/cc 2) 2降低温度，增加总压力 3此反应随温度 T升高，平衡常数 0K 增大，从关系式： 0ln K 0rmG 0rmH RT 0rmSRT R 可看出： 0rmH 必须是正值才能满足 T增大 0K 也增大，所以是吸热反应。 4 FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) 开始 0.05 0.05 平衡 0.05-x 0.05+x (0.05+x)/(0.05-x)=0.5 x=-0.017mol L-1 平衡时： c(CO2)=0.033mol L-1， c(CO)=0.067 mol L-1 5 a1 2 1 2 11ln ( )Ekk R T T a1 1 1l n ( )1 0 3 0 3 3 1 0ER Ea=256.9kJ mol-1 6 C2H4（ g） + H2O（ g） C2H5OH（ g） fH m（ 298.15K） /kJmol-1 52.4 -241.8 -277.6 0rmH 11 ( 2 7 7 . 6 ) ( 5 2 . 4 2 4 1 . 8 ) k J m o l 8 8 . 4 k J m o l 该反应为放热、总体积减小的反应，所以增大压力和采用适当较低温度有利于反应正向 进行，可以采用适当催化剂，加速反应速度（弥补温度降低带来的不利）。 7 2NO2（ g） 2NO（ g） +O2（ g） （ 1）因为该反应速率方程符合质量作用定律，所以正反应的速 率方程式为： 2 2NO()v k c 。 0rmH 11 2 9 0 . 4 2 3 3 . 9 k J m o l 1 1 3 k J m o l 0a a r mE E H正逆 111 1 4 1 1 3 k J m o l 1 k J m o l（ ） （ 2） a1 2 1 2 11ln ( )Ekk R T T 正反应： 31 2 1 1 4 1 0 1 1l n ( ) 3 .2 68 .3 1 4 6 0 0 7 0 0kk 2 1 26.05 kk 18 逆反应： 31 2 1 1 0 1 1l n ( ) 0 .0 2 9 8 .3 1 4 6 0 0 7 0 0kk 2 1 1.03kk 可见，温度升高，正、逆反应速率增加的倍数不同，这里显然正反应增 加的倍数远远大于逆 反应增加的倍数，说明温度升高使平衡向正反应方向，即吸热反应方向移动。 8 2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 0fmH (298.15K)/kJ mol-1 91.3 -110.5 0 -393.5 0mS (298.15K)/J mol-1 K-1 210.8 197.7 191.6 213.8 fGm (298.15)/kJ.mol 1 87.6 137.2 0 394.4 (1) 298.15 K 时： 0rmH 11 ( 2 ( 3 9 3 . 5 ) 2 9 1 . 3 2 ( 1 1 0 . 5 ) k J m o l 7 4 8 . 6 k J m o l 0rmS 1 1 1 1 1 9 1 . 6 2 2 1 3 . 8 2 2 1 0 . 8 2 1 9 7 . 7 J m o l K 1 9 7 . 8 J m o l K 0rmG 0rmH 0rmTS 3 1 1 7 4 8 . 6 2 9 8 . 1 5 ( 1 9 7 . 8 ) 1 0 k J m o l 6 8 9 . 6 k J m o l 或 rGm (298.15)=2 ( 394.4) 2 ( 137.2) 2 87.6kJ.mol 1 = 689.6kJ.mol 1 lnK = rGm /RT= ( 689.6 103J.mol 1)/( 8.314 J.mol 1.K 1 298.15K) =278 K =5.01 10120 （ 2） 773.15K 时： 0rmG 0rmH 0rm( 298 .15 K ) TS 3 1 1 ( 298 .15 K ) 748 .6 773 .15 ( 197 .8 ) 10 kJ m ol 595 .67 kJ m ol lnK = rGm /RT = ( 595.67 103J.mol 1)/( 8.314 J.mol 1.K 1 773.15K) =92.67 K =1.76 1040 4.4 氧化还原反应和能源的开发和利用 1 (1) x； (2) ； (3) x； (4) 2（ 1） c；（ 2） b。 3反应 (1) 正向进行： 0E 3 2 0( F e / F e ) E 2( C u / C u ) 反应 (2) 正向进行： 0E 20( C u / C u ) E 2( F e / F e ) 所以： 0E 3 2 0( F e / F e ) E 2( C u / C u )0E 2(Fe / Fe) 4 MnO4 + 8H+5e=Mn2+4H2O E=E + 0 0595 0 01. lg( . ) (10 5)8=(1.507 0.496) V=1.01V Cl2 +2e=2Cl E=E =1.36V Cr2O72 +14H+6e=2Cr3+7H2O E=E + 0 0596 0 01. lg( . ) (10 5)14 =(1.232 0.708) V=0.524V 从计算结果知道，此时的氧化性从大到小的顺序是 :Cl2、 KMnO4溶液、 K2Cr2O7溶液。 19 5（ 1）已知 0E ( A g / A g ) 0 .7 9 9 6 V ， 0E 32( F e / F e ) 0 .7 7 1 V 0rmG 0lnR T K 0nE F 0E 0E 0( A g / A g ) E 32( F e / F e ) 0K 0e x p ( nE /) e x p 1 ( 0 .7 9 9 6 0 .7 7 1 ) 9 6 5 0 0 / 8 .3 1 4 / 2 9 8 .1 5 3 .0 4F R T （ 2） 0K 3 .0 4 (1 .0 ) (0 .1 )xxx ， 10.073 mol Lx 6已知 0E ( A g / A g ) 0 .7 9 9 6 V ， 0E 32( F e / F e ) 0 .7 7 1 V ，所以 32Fe /Fe为负极。 电池图式： (-)Pt | Fe3+( l mol dm-3), Fe2+( l mol dm-3) | Ag+( lmo1 dm-3) | Ag (+) 电极反应： 负极 Fe2+ = Fe3+ +e 正极 Ag+ +e = Ag(s) 电池反应： Ag+ + Fe2+ = Ag + Fe3+ 电池电动势： (1) 0E 0E 0( A g / A g ) E 32( F e / F e ) ( 0 . 7 9 9 6 0 . 7 7 1 ) V 0 . 0 2 8 6 V (2) 0E 0E 3 2 Fe F e A g 10 . 0 5 9 l g ( 0 . 0 2 8 6 0 . 0 5 9 l g ) V 0 . 0 8 9 4 V1 0 . 0 1ccc 7 (1) 0 ()EE 2+ 4 Mn() 88 M n O H 0 . 0 5 9 0 . 0 5 9 0 . 0 1l g 1 . 5 0 7 l g 1 . 4 2 4 V5 ( ) 5 0 . 1 ( 0 . 1 )ccc (2) 0E (1 . 5 0 7 0 . 7 7 1 ) V 0 . 7 3 6 V 0rmG 0nE 0lnF R T K 0K 0e x p ( nE 62/ ) e x p 5 0 . 7 3 6 9 6 5 0 0 / 8 . 3 1 4 / 2 9 8 . 1 5 1 . 6 5 1 0F R T 0rmG 0nE 11( 5 0 . 7 3 6 9 6 5 0 0 ) J m o l 3 5 5 k J m o lF (3) 0()EE 2+ 4 Mn() 88 M n O H 0 . 0 5 9 0 . 0 5 9 0 . 0 1l g 1 . 5 0 7 l g 1 . 4 2 4 V5 ( ) 5 0 . 1 ( 0 . 1 )ccc 0()EE 2+ 3+ Fe() Fe 0.05 9 0.05 9 0.1l g 0.77 1 l g 0.71 2 V1 1 0.01cc (1 . 4 2 4 0 . 7 1 2 ) V 0 . 7 1 2 V 0E 所以反应为： MnO4-+8H+5Fe2+=Mn2+4H2O+5Fe3+。 11rm ( 5 0 . 7 1 2 9 6 5 0 0 ) J m o l 3 4 4 k J m o lG n E F 8电池反应： Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag 0E 0E 0( A g / A g ) E 2( C u / C u ) ( 0 . 7 9 9 6 0 . 3 4 1 9 ) V 0 .
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