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一、化学反应热1说明下列符号的含义。 (T) (T) （T） 答：等容反应热； (T)：某温度下，反应的摩尔焓变（数值等于等压反应热）；(T)：某温度下某物质的标准摩尔生成焓； ：反应进度。2盖斯定律的使用条件，下列哪种说法正确？ （1）等压 （2）等容 （3）等温、等容或等温、等压 （4）等温、不做有用功，等容或等压答：正确答案为（4）。3热力学标准态的含义？为什么要确定热力学标准态？答：热力学标准态是指在温度T（但没有限定温度）和标准压力 p(100kPa)下物质所处状态。而对纯理想气体热力学标准态是指该气体处于标准压力 p(100kPa)下的状态。混合理想气体中任一组分的标准态是指该组分气体的分压为p时的状态。因为化学反应中的能量以及状态函数改变是受许多条件（如温度、压力、浓度、聚集状态等）的影响，为了比较方便，国际上规定了物质的热力学标准态。4简述照明弹中的铝、镁、硝酸钠和硝酸钡等物质各起什么作用？ 答：金属铝、镁在燃烧时,可以放出大量热（= - 601.7 kJ/ mol, = - 1675.69 kJ/mol-1）产生千度以上的高温，而反应放出的热量又能使硝酸盐分解产生O2，又加速镁、铝的燃烧反应，使照明弹更加绚丽夺目。在其中铝和镁作为还原剂；氧气、硝酸钠和硝酸钡等作氧化剂。5通过计算说明，氧乙炔焰为什么可以用于金属焊接和切割？答： （5/2）O2 + C2H2 = 2CO2 + H2O(g)/（kJ mol-1） 0 226.7 -393.5 -241.8 rH=f H(生成物)（反应物）rH=2(-393.5) + (-241.82) 226.7 0 = - 1255.5 kJmol-1 因反应放出大量热，可以熔化金属，所以可用于焊接或切割金属。6通过计算说明，为什么称硼的氢化物（硼烷），硅的氢化物（硅烷）是高能燃料 已知B2H6（g）的36.56 kJmol-1，B2O3（s）的-1132.55 kJmol-1；SiH4（g）的34.31 kJmol-1，SiO2（s）的-910.7kJmol-1 。解： B2H6（g） + 3O2(g) = B2O3（s） + 3H2O（g）（kJmol-1） 36.56 0 -1132.55 -241.82rH= -1132.55+3(-241.82) 36.56 0 = - 1894.57 kJmol-1 SiH4（g） + 2O2(g) = SiO2（s） + 2H2O（g）（kJmol-1） 34.31 0 -910.7 -241.82 rH= -910.7 + 2(-241.82) 34.31 0 = - 1428.65 kJmol-1 上述两个反应都放出大量热，因此B2H6（g）和SiH4（g）可以作为高能燃料。7已知下列反应的化学反应热 C（石墨）+ O2（g）= CO2（g） rHm(1) = -393.5 kJmol-1 H2（g）+ (1/2) O2（g）=H2O（l） rHm(2) = -285.8 kJmol-1 C2H6（g）+(7/2)O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l） rHm (3) = -1559.8 kJmol-1不用查表，计算由石墨和氢气化合生成1mol C2H6（g）反应的rHm。解:根据Hess定律 rHm (C2H6) = 2rHm(1) + 3rHm(2) -rHm (3)所以rHm (C2H6) = 2(393.5) + 3(285.8)(1559.8) = 84.6 kJmol-18在用硝石制硝酸时，下列反应同时发生 （1）KNO3（s）+ H2SO4（l）= KHSO4（s）+ HNO3（g） （2）2KNO3（s）+ H2SO4（l）= K2SO4（s）+ 2HNO3（g） 制得的硝酸中80%是由反应（1）产生的，20%是由反应（2）产生的。问在25制取1kgHNO3(g)时将放出多少热量？已知KNO3、H2SO4、KHSO4、HNO3（g）、K2SO4的标准生成焓依次为-494.63、813.99、-1160.6、135.6、-1437.79（kJmol-1）。 解： KNO3（s）+H2SO4（l）= KHSO4（s）+ HNO3（g）方程（1）/(kJmol-1) -494.63 813.99 -1160.6 135.6rH=f H(生成物)（反应物）rH(1) = ( 1160.6 +135.6 ) ( 494.63 + 813.99 ) = 1344.36 kJmol-12KNO3（s）+H2SO4（l）= K2SO4（s）+2HNO3（g）方程（2）/（kJmol-1）-494.63 813.99 -1437.79 135.6rH(2)= -1437.79+ 2(135.6)- 2 (-469.63) +(813.99)=991.32 kJmol-1HNO3的相对分子量为63, 1 kg HNO3的物质的量n =15.9 (mol)制取1 kg HNO3(g)时的反应热为9甘油三油酸脂是一种典型的脂肪，当它在人体内代谢时发生下列反应 C57H104O6（s）+ 80 O2（g）= 57CO2（g）+52H2O（l）该反应的= -3.3510 4 kJmol-1 ，问如以当代男大学生平均每人每日耗能10125.3kJ，且以完全消耗这种脂肪来计算，每天需消耗多少脂肪？解：每天消耗脂肪物质的量该脂肪相对分子量为884； 每天消耗脂肪的质量为：0.302884=267.0 (g)10葡萄糖（C6H12O6）完全燃烧反应的方程式为 C6H12O6（s）+ 6O2（g）= 6CO2（g）+ 6H2O（l） 该反应的= -2820 kJmol-1，反应热的约40%可用于肌肉活动的能量。试计算一匙葡萄糖（以3.8g计）在人体内氧化时，可获得的肌肉活动能量。 解：葡萄糖相对分子量为180；一匙葡萄糖(3.8g)的物质的量为 3.8 / 180 = 0.021(mol) 一匙葡萄糖被氧化放出的热量为 0.021= 0.021 2820 = 59.2 kJ可获得的肌肉活动能量 59.240% = 23.7 kJ11辛烷是汽油的主要成分，据附录的有关数据计算下列两个反应的热效应，并从计算结果比较得出结论（已知：（C8H18，l）=-218.97 kJmol-1）？（1）完全燃烧 C8H18（l）+ O2（g）CO2（g）+ H2O（l） （2）不完全燃烧 C8H18（l）+ O2（g）C（s）+ H2O（l）解：据附录查得下列物质C8H18(l), O2 (g) , CO2 (g),C(s), H2O(l)的标准生成焓变分别为218.97kJ.mol-1, 0, 393.5 kJ.mol-1, 0, 285.83 kJ.mol-1rH=f H(生成物) f H(（反应物） C8H18（l）+（25/2）O2（g）= 8CO2 （g） + 9H2O（l）/（kJmol-1）-218.97 0 - 393.5 - 285.83rH(1)= 8 ( - 393.5) + 9 ( - 285.83) 0 ( -218.97) = -5501.58 kJmol-1 C8H18（l）+（9/2）O2（g）= 16C （s） + 9H2O(l)/（kJmol-1） -218.97 0 0 - 285.83rH(2)= 0 + 9 ( - 285.83 ) 0 ( - 218.97) = 2353.5 kJ.mol-1 rH(1) rH(2)， 结论：完全燃烧放热量大。29二、化学反应进行的方向和限度1下列说法是否正确？如不正确，请说明原因。 （1） 因为QP=H，而H与变化途径无关，是状态函数，所以也是状态函数。答：错, H是状态函数，但是焓变（H）不是状态函数。热量、功以及状态函数的变量“”都不是状态函数。 （2）单质的标准生成焓()和标准生成吉布斯函数变()都为零，因此其标准熵也为零。答：错，因 H 和 G 的绝对值还无法得到，因此采用相对值，根据定义，最稳定单质的和都为零，而S有绝对值，除完美晶体在OK时的熵等于0外，其它条件下的熵（包括标准熵）皆不为零。但离子的熵也是相对值，是以氢离子为相对标准（H+的= 0） （3）对于纯固、液、气态物质而言，100kPa、298K是其标准态。答：对。虽然热力学标准态不指定温度，但是任何温度都有其对应的标准态。 （4）H、S、G都与温度有关，但H，S，G都与温度关系不大。 答：错，一般认为反应的H，S 与温度关系不大，但G =H- TS所以G与温度有关。 （5）等温等压条件下，用就可以判断任何一个化学反应的方向。答：错，等温等压条件下用（0 或 0，反应不能自发进行，但其平衡常数并不等于零。答： 0，只能说明在标准态下，过程不能自发进行。在非标准态下，而且|又不是很大时，不能用于判断反应方向。可逆反应平衡常数都不应为零。2选择题（将正确答案的标号填入空格内）(1)下列物理量属于状态函数的是 。T p V W H H S G 答：正确答案为 。 (2)生产水煤气的反应为 C（s）+ H2O（g）= CO（g）+ H2（g）该反应的= 131.3 kJmol-1，则该反应是 （系统H 0，S 0）。低温下正向不自发，高温下正向自发；低温下正向自发，高温下正向不自发；任何温度下正向都自发；任何温度下正向都不自发 答：正确答案为。3不用查表，将下列物质按标准熵值由大到小的顺序排列。（1）Si（s） （2）Br（l） （3）Br（g）答： （3）（2）（1）4给出下列过程的，的正负号（或零）（1）电解水生成H2和O2； （2）H2O（g）273K H2O（l）； （3）H2O（l） 268K H2O（s）答：各变化量的符号如下表所示 （1）+（2）-（3）-5SiC是耐高温材料，问以硅石（SiO2）为原料，在标准状态和298K时能否制得SiC。解： SiO2 + C = SiC + C /( kJmol-1) -856.67 0 -62.76 0 0。 结论：不能在此条件下制备SiC。6由二氧化锰制备金属锰可采取下列两种方法（1）MnO2（s）+ 2H2（g）= Mn（s）+ 2H2O（g） =37.22 kJmol-1 =94.96Jmol-1K-1 （2）MnO2（s）+2 C（s）= Mn（s）+ 2CO（g） =299.8 kJmol-1； =363.3Jmol-1K-1 试通过计算确定上述两个反应在298K、标态下的反应方向？如果考虑工作温度越低越好，则采用那种方法较好？ 解：（1）MnO2(s) + 2H2 (g) = Mn(s) + 2H2O(g)rG=rHTr S=37.22kJmol-129894.9610 -3=8.922 (kJmol-1) (2) MnO2(s) + 2C(s) = Mn(s) + 2CO(g)rG=rHTrH= 299.8 298 363.3 10 3 = 191.5 kJmol-1上述两个反应的均大于0，所以298K，100 kPa下反应都不能自发正向进行。（K） （K）答：若考虑工作温度越低越好，易采用方程（1）的方法。7汞的冶炼可采用朱砂（HgS）在空气中灼烧 2HgS（s）+ 3O2（g）= 2HgO（s）+ 2SO2（g） 而炉中生成的HgO又将按下式分解 2HgO（s）= 2Hg（g）+ O2（g） 试估算炉内的灼烧温度不得低于多少时，才可以得到Hg（g）？已知HgS（s），HgO（s）的分别是 -58.2 kJmol-1，-90.83 kJmol-1；分别是-50.6，-58.56（kJmol-1）；分别是82.4 Jmol-1K-1和70.29 Jmol-1K-1。 解： 查表得 2HgS（s） + 3O2 = 2HgO + 2SO2/（kJmol-1） -58.2 0 - 90.83 -297.04/（Jmol-1K-1）82.4 205.03 70.29 248.11 ； 0 ， 低温自发，高温非自发。 结论（1）：当升温至T 4607.7K 时, 反应由自发转变为非自发。 2HgO = 2Hg + O2 kJmol-1 90.83 0 0 Jmol-1K-1 70.29 76.02 205.03 ； 0 ， 低温非自发，高温自发。；结论（）当升温至T 839.11K 时, 反应由非自发转变为自发进行。所以，当839.11K T 4607.9K时。才可得到Hg(g)。8汽车尾气中含有CO，能否用热分解的途径消除它？已知热分解反应为CO（g）= C（s）+ O2（g），该反应的= 110.5 kJmol-1，= - 89Jmol-1K-1 。解: rG=rH- TrS， 此反应rH0， rS0 rG永远大于零，说明此反应在任何温度下反应都不能自发进行，又因 0，很小（9.510-25），平衡产率很低，故不能用热解法除CO。9在298K，100kPa条件下，金刚石和石墨的标准熵分别为2.45 Jmol-1K-1和5.71 Jmol-1K-1，它们的燃烧反应热分别为-395.40 kJmol-1和-393.51 kJmol-1，试求： （1）在298K，100kPa条件下，石墨变成金刚石的。 （2）说明在上述条件下，石墨和金刚石那种晶型较为稳定？解: 已知: S(石)=5.71Jmol1K-1, S(金)=2.45 Jmol-1K-1C(石)+O2(g)=CO2(g) rH(1) = - 39351 kJmol-1C(金)+O2(g)=CO2(g) rH(2)= - 395.40 kJmol-1方程(1) 方程 (2) 得方程（3）C(石)C（金） 根据Hess定律该反 rH (3)= rH(1) - rH(2) = -393.51 - (-395.40) = 1.89 kJmol-1rS=2.45 - 5.71= - 3.26 Jmol-1K-1rG=rH-TrS= 1.89 - 298 ( - 3.26) 10-3 = 2.86 kJmol-1rG 0 298K, 100kPa下, 石墨较稳定10计算合成氨反应 N2（g）+ 3H2（g）= 2NH3（g） 在673K时的标准平衡常数，并指出在673K，下列三种情况下反应向何方向进行？ （1）p（NH3）= 304kPa，p（N2）= 171kPa，p（H2）= 2022kPa； （2）p（NH3）= 600kPa，p（N2）= 625kPa，p（H2）= 1875kPa； （3）p（NH3）= 100kPa，p（N2）= 725kPa，p（H2）= 2175kPa；解：首先用热力学数据 求出。 查表得 N2(g) + 3H2(g) = 2 NH3(g)rH/（ kJmol-1） 0 0 46.11S/（Jmol-1K-1）191.50 130.57 192.34rH= 2（- 46.11）= - 92.22 kJmol-1rS= 2192.34 - 3130.57 - 191.50 = - 198.53 Jmol-1K-1rG(673K)= rH- TrS= - 92.22 - 673(- 198.53)10-3 = 41.39kJmol-1K-1= - 7.397 ； K= 6.1310 4， 再求出各条件下的，与进行比较。(1) J1=6.510 - 4 J1 K反应逆向进行在计算压力商（J）时，各项一定要用相对压力，而且注意分子和分母的单位要一致，在此单位用的是kPa，得出的结果J 与K进行比较后，做出判断。(2) J2=8.710 - 4 J2 K逆向进行(3) J3=1.310 -5 J3 K正向进行11试通过计算说明1000K时能否用碳将Fe2O3、Cr2O3和CuO中的金属还原出来？ 解： (1) 2Fe2O3 +3C = 4Fe + 3CO2fH/（kJ mol-1） 824.25 0 0 393.51S/（J mol-1K-1） 87.40 5.74 27.28 213.64rH= 3 (393.51) 2 (824.25) = - 467.97 kJmol-1rS= 3 213.64 + 4 27.28 3 5.74 2 87.40 = 558.02 J mol-1K-1rG=rH- TrS= - 467.97 - 1000558.0210-3= - 1025.99 kJmol-1rG0， 1000K可用C还原出Fe。(2) 2Cr2O3 + 3C = 4Cr + 3CO2fH/（kJ mol-1） 1139.72 0 0 393.51S/（Jmol-1K-1） 81.17 5.74 23.77 213.64rH= 3 (393.51) - 2(1139.72) = -1098.91 kJmol-1rS= 3213.64 + 423.77 - 35.74 - 81.172 = 556.44 Jmol-1K-1rG= rH-TrS=-1098.91-1000556.4410-3 = -1655.35 Jmol-1 rG 0， 不能用C还原出Cu12已知SiF4（g）、SiCl4（g）的标准生成吉布斯函数（）分别为-1506和-569.8（kJmol-1），试用计算说明为什么HF（g）可以腐蚀SiO2，而HCl（g）则不能？解： 4HF(g) + SiO2(g) = SiF4(g) + 2H2O(1)fG/（kJ mol-1） 273.22 856.67 -1506 237.18rG= 2 (237.18)+ (-1506) (856.67) 4 (273.22 ) = 2981.19 kJmol-1 rG 0， 反应可正向进行，HF可被用来腐蚀SiO2。4HCl(g) + SiO2 (g) = SiCl4(g) + 2H2O(l)fG/（kJ mol-1） 95.30 856.67 569.8 237.18rG=2(237.18) + (569.8) -(856.67) - 4(95.30) = 193.71 kJ mol-1 rG 0 不能正向进行，HCl不能被用来腐蚀SiO2。13试通过计算说明，为什么用BaCO3热分解制取BaO，反应温度要在1580K左右，而将BaCO3与碳黑或碎炭混合，按下式反应： BaCO3（s）+ C（s）= BaO（s）+ 2CO（g） 则所需温度可显著降低。已知BaCO3（s）和BaO（s）的分别是-1216 kJ mol-1，-548.1 kJ mol-1；分别是112 Jmol-1K-1和72.09Jmol-1K-1。解 BaCO3 = BaO + CO2fH/（kJ mol-1） 1216 548.1 393.5 S/（Jmol-1K-1）112 72.09 213.64 rH= 393.5 +（548.1）（1216）= 274.4 kJ mol1rS= 213.64 + 72.09 112 = 173.73 Jmol1K1； 0 ， 低温非自发，高温自发。转化温度 T = = 1580K BaCO3 + C = BaO + 2COfH/（kJ mol-1）1216 0 548.1 110.53 S/（Jmol-1K-1）112 5.74 72.09 197.56 rH= 2(110.53)+（548.1）0 （1216）= 446.84（kJ mol1）rS= 2197.56 + 72.09 - 5.74 112 = 349.47.0(Jmol1K1)转化温度 T = = = 1278.6（K）三、化学反应速率1 下列说法是否正确？如不正确，请说明原因。（1） 每种分子都具有各自特有的活化能。答：不正确，活化能是活化分子所具有的最低能量与反应物分子平均能量之差。（前提:发生化学反应；特点:活化能是个差值，是对化学反应而言的。）（2） 影响反应速率的几个主要因素对反应速率常数也都有影响。答：温度和催化剂同时影响反应速率和速率常数；浓度和压强只影响反应速率。 （3）如果某反应速率方程中每一反应物的级数，都与相应化学计量方程式中的化学计量数相同，则该反应必是元反应。答：否，例如H2+I2=2HI 速率方程为 v=kc（H2）c（I2），曾经长期被认为是简单反应。但研究表明，此反应经历了两个步骤 （快反应，可逆平衡）； ； ； （慢反应，元反应）；根据质量作用定律； 将带入 得到其速率方程：= 虽然其速率方程看起来是元反应，但此反应是复杂反应。 （4）加催化剂不仅可以加快反应速率，还可影响平衡，也可使热力学认为不能进行的反应自发进行. 答：否，加催化剂只改变反应速率，不能影响化学平衡，也不能改变反应方向。（5）反应级数只能是0或正整数。答：错，反应级数不仅可以为0或正整数，而且可以为小数或负数。 （6）所有化学反应速率都和温度成正比。答：不对，多数化学反应符合Arrhenius公式，但是一部分化学反应速率与温度的关系比较复杂，甚至有些反应（例如NO+O2=NO2）与温度成反比 。 （7）升高温度可以加快所有化学反应的速率。答：错 见(6)。2选择题（将正确答案的标号填入空格内）（1）已知反应A + 2B = 2D的速率方程为v=kc（A）c2（B），则该反应（） 是元反应 是非元反应 应由实验确定 无法确定答：（1）题的正确答案是。（2）升高温度可以增加反应速率，主要原因是（ ） 增加分子总数 增加活化分子总数 降低反应的活化能 使反应向吸热方向进行 答：（2）题的正确答案是。（3）链反应的基本步骤有（ ），在链传递过程中，产生的自由基数目大于消耗掉的自由基数目的链反应是（ ）。 链的引发，链的传递 链的引发，链的传递，链的终止 直链反应 支链反应答：（3）题的正确答案是和。3用锌和稀硫酸制取氢气，该反应的rH为负值，在反应开始后的一段时间内反应速率加快，后来反应速率又变慢，试从浓度、温度等因素来解释此现象。答：开始时，因为反应放热，使体系温度升高，加快反应了速率；随反应物的消耗，其浓度下降，反应速率随之变慢。 4反应 A（g）+ B（g）= 2D（g），rH为负值，当达到化学平衡时，如改变下表中各项条件，试将其他各项发生的变化的情况填入表中： 改变条件增加A的分压增加压力降低温度使用催化剂正反应速率速率常数k正答：改变条件增加A的分压增加压力降低温度使用催化剂正反应速率速率常数k正5化学反应发生爆炸的原因是什么？H2和O2的混合物（2:1）的爆炸半岛图上为什么存在三个爆炸极限？答。通常发生在自由基产生速率大于其销毁速率时，温度、压力和混合气体的组成都是影响爆炸的重要因素。在爆炸半岛图上，当压力处于第一与第二爆炸极限时，支链反应速率加快，自由基产生速率大于销毁速率而发生爆炸；当压力升至第二和第三爆炸区间时，自由基销毁速率大于产生速率，进入慢速反应区，不发生爆炸；当压力达到第三爆炸限以上时，发生的是热爆炸。6在660K时，反应2NO + O2 = 2NO2的有关实验数据如下表c（NO）/（molL-1） c（O2）/（molL-1） v（NO）/（molL-1s-1） 0.010 0.010 2.510-3 0.010 0.020 5.010-3 0.030 0.020 4.510-2 求：（1）反应的速率方程及反应级数 （2）速率常数k （3）c（NO）= 0.035molL-1，c（O2）= 0.025molL-1时的反应速率。解：（1）速率方程通式可写作：将各级浓度及相应反应速率数据代入上式，可得 2.510-3 = k (0.01)x (0.01)y 5.010-3 = k (0.01)x (0.02)y 4.510-2 = k (0.03)x (0.02)y 由（1）、（2）可得y = 1，由（1）、（3）可得x = 2。将x =2, y = 1代入速率方程，可得k c（NO）2 c (O2)；反应级数为3级（2）将y =1，x =2代入中任意式， 可得 k = 2.510 3 moll-1s-1（3）将k值及浓度数据代入速率方程， v = 2.5 103 (0.035)2 0.025 = 7.6 10-2 moll-1s-17放射性所产生的强辐射，广泛用于癌症治疗。放射性物质的强度以“居里”表示。某医院一个20居里的钴源，经一定时间后钴源的剩余量只有5.3居里。问这一钴源已有多少时间了。已知的半衰期为5.26a。解：此反应为一级反应，将k = 0.132a-1 、c0 = 20居里、ct = 5.3居里， 代入ln， 则ln= - 0.132 t； t = 10.06a 8 某药物分解反应为一级反应，在37时，反应速率常数k为0.46h-1，若服用该药0.16g，问该药在胃中停留多长时间方可分解90%。解：将ct = ( 1- 90%) 0.16 = 0.016g代入一级反应速率方程为ln，得 ln= 0.46t ； t = 5h9 在500K时，硝基甲烷（CH3NO2）的半衰期是650s。试求该一级反应的 （1）速率常数。 （2）硝基甲烷的浓度由0.05molL-1减至0.0125molL-1所需时间。 （3）继（2）之后1h硝基甲烷的浓度。解：（1）一级反应； （s -1）（2）ct = 0.0125molL- 1, co = 0.05molL1代入一级反应速率方程，可得lnln= 1.07103 t ； t = 1300s（或推论，反应由0.05molL-1 减至0.0125molL1经历两个半衰期，因此t = 2=1300s）（3）继（2）以后，反应时间为t = 1300 +3600 = 4900（s）， 代入速率方程表达式，得ln= - 1.0710 - 34900 ； ct = 2.6410 410在稀的蔗糖溶液中（即水大量存在）发生下列反应： C12H22O11（aq）+ H2O（l） 2C6H12O6（aq） 该反应为一级反应，若该反应的速率常数k为0.034h-1，且蔗糖溶液的起始浓度为0.010 molL-1，试求：（1）蔗糖水解反应的起始速率；（2）5h后蔗糖的浓度。解：（1）该一级反应的速率方程可写作v = k c（C12H22O11）起始速率v = 0.034 0.010 = 3.410 - 4molL-1s-1 （2）ln= - k t ct = 0.0084 molL-111某病人发烧至40，使体内某一酶催化反应的速率常数增大为正常体温（37）时的1.23倍。试求该催化反应的活化能。解：由阿氏公式k = AeEa/RT ， 可得将T1 = 273 + 37 = 310K, T2 = 273 + 40 = 313K, k2 = 1.23k1 代入公式，有； ln Ea = 55.70 kJmol -112反应2NOCl（g）= 2NO（g）+ Cl2（g）的活化能为101kJmol-1，300K时，速率常数k1为2.8010-5 Lmol-1s-1，试求400K时的速率常数k2。解：由 ；有 ； k2 = 0.698 Lmol-1s-1 13；已知青霉素G的分解反应是一级反应，37时其活化能为84.8 kJmol-1，指前因子A为4.21012h-1，试求37时该反应的速率常数k。解：代入阿氏公式 k = Ae - Ea/RT得 =7.210 3 h-1 14300K时，下列反应 H2O2（aq）= H2O（l）+ （1/2）O2（g） 的活化能为75.3kJmol-1。若用I -催化，活化能降为56.5kJmol-1；若用酶催化，活化能降为25.1kJmol-1。试计算在相同温度下，该反应用I催化及酶催化时，其反应速率分别是无催化剂时的多少倍？解： 由Arrhenius公式，有k = Ae - Ea/RT用I- 催化时，=1.9103倍有酶催化时，=5.5108倍四、溶液及溶液中的离子平衡1下列说法是否正确？如不正确，请说明原因。（1） 物质的量浓度的优点是与温度无关，而质量摩尔浓度和物质的量分数与温度有关。答：否，（体积）物质的量浓度与温度有关，而质量摩尔浓度和物质的量分数浓度都与温度无关。（2） 直链羧酸通式为CH3(CH2)nCOOH，当n值增大时，羧酸在极性溶剂水中的溶解度变小，而在非极性溶剂如CCl4中的溶解度将增大。答：对。（3） 溶液的蒸气压随着溶解的质量的增加而增加。答：错，溶液的蒸气压随所溶解的难挥发溶质的质量增加而降低，从而引起溶液的沸点上升和凝固点降低。对难挥发、非电解质的稀溶液，其蒸气压下降满足下式p = p：蒸气压下降值； Kp：凝固点降低常数，与溶剂的性质有关；b：质量摩尔浓度。若溶质是易挥发的，则蒸气压上升。（4） 由于海水和淡水的渗透压不同，所以海水和淡水鱼不能调换生活环境，否则将会引起鱼体细胞的肿胀和萎缩，使其难以生存。答：对。（5） 在氢硫酸（H2S）中，H+(aq)和S2-（aq）浓度之比应为2:1。答：否，H2S溶液中c（H+） c（S2-）, 这是因为氢离子浓度主要来自于一级解离，而S2-离子浓度近似等于其二级解离常数，而且Ka1 Ka2。（6） 缓冲溶液是指在一定范围内溶液的pH不因稀释或外加酸（或碱）而发生明显改变的溶液。答：不确切，缓冲溶液是指在一定范围内,溶液的pH不因稀释、浓缩或外加少量酸（或碱）而发生明显改变的溶液。2选择题（将正确答案的标号填入空格内，正确答案可以不止一个）:（1） 通常加热可以使固体在液体中的溶解度增大是由于_。 固体在液体中溶解多为吸热过程， 固体在液体中溶解多为放热过程 固体的熵值增加 液体的熵值增加正确答案为。（2） 要提高萃取分离的效率，可_。 多加萃取剂 升高温度 多次萃取 降低温正确答案为。（3） 在两只烧杯中分别装上纯水和饱和的糖水，并用钟罩将其罩住，将发现_。 装有纯水的烧杯中的纯水逐渐增加 装有纯水的烧杯中的纯水逐渐减少 装有饱和糖水的烧杯中的水逐渐增加 装有饱和糖水的烧杯中的水逐渐减少正确答案为和。3试用溶度积规则解释下列事实:（1） Mg(OH)2溶于NH4Cl溶液中。答：NH4Cl为强酸弱碱盐，显酸性，可中和部分OH -， Mg(OH)2 = Mg2+ + 2OH-使Mg(OH)2的离子积小于溶度积而溶解。（2） ZnS能溶于盐酸和稀硫酸，而CuS却不能溶于盐酸和稀硫酸，但能溶于硝酸中。答：由式可知，c(S2 - )与溶液中c(H+)2有关，当溶液中c(H+)增加时，c(S2)c减小，在盐酸和稀硫酸溶液中的c（H+）足以使c (Zn2+)与c (S2) 的离子积小于ZnS的溶度积 （KspZnS = 1.610-24），而KspCuS = 6.310-37, 非氧化性酸不足以使 c (Cu2+) 与c (S2)的离子积小于CuS的溶度积， 只有氧化性酸（HNO3等）可以将S2-氧化，而大大降低c (S2) ,使CuS溶解.（3） BaSO4不溶于稀盐酸中。答：盐酸中的H+ 或Cl- 不能与BaSO4中解离出来的离子（Ba2+ 或 SO42）反应，即盐酸不能降低溶液中c(Ba2+) 或c(SO42)，所以BaSO4不溶于稀盐酸。4填充题:（1） 热电厂废水排放造成热污染的原因是_热的废水使天然水体的温度升高，溶解氧的浓度降低，厌氧菌和水藻增加，水体质量恶化_。（2） 水中加乙二醇可以防冻的原因是水中溶解溶质后使水的凝固点降低。（3） 氯化钙和五氧化二磷可用作干燥剂的原因是_在它们的表面所形成的溶液的蒸气压显著下降，可不断地吸收水蒸气，使体系中的水分降低。（4） 人体输液用的生理盐水及葡萄糖溶液的浓度不能随意改的原因是 _保证所输入的液体与人体血液的渗透压相近或相等_。5盐酸含HCl 37.0%(质量分数)，密度为1.19g/cm3。计算:（1） 盐酸的物质的量浓度(c)。（2） 盐酸的质量摩尔浓度(bB)。（3） HCl和H2O的物质的量分数(x2 和x1)。 解：(1)盐酸的分子量为36.5, c = = 12.06 molL-1 (2) bB = = 16.09 molkg-1 (3) x2 = ；x1 = 1-x2 =0.7756 由于食盐对草地有损伤，因此有人建议用化肥如硝酸铵或硫酸铵代替食盐来融化人行道旁的冰雪。下列化合物各100g溶于1kg水中，问哪一种冰点下降的多？若各0.1mol溶于1kg水中，又问哪一种冰点下降的多？（1） NaCl (2) NH4NO3 (3) (NH4)2SO4答: 根据依数性定律，答案分别为（1）；（3）NaClNH4NO3(NH4)2SO4100g物质含离子数（mol）1002/58.51002/801003/1320.1mol 物质含离子数（mol）0.20.20.37 3.62g尼古丁溶于73.4g水中，其凝固点降低了0.563。求尼古丁的相对分子质量。解：由公式可得 bB = 0.563/ 1.86 = 0.303 molkg-1 尼古丁的分子量为 8树干内部树汁上升是渗透压所致.设树汁是浓度为0.20molL-1的溶液,在树汁的半透膜外部水中非电解质浓度为0.02molL-1.试估计在25时,树汁能够上升多高。解：根据求渗透压公式=cRT =(0.20-0.02)8.314298 =446kPa48m9. 25时,0.1mol l-1甲胺（CH3NH2）溶液的解离为6.9%CH3NH2(aq) + H2O(l) = CH3NH+3(aq) + OH-(aq)试问:相同浓度的甲胺与氨水哪个碱性强? 解： 甲胺中 c(OH - )=c（CH3NH2）= 0.1 6.9% = 0.0069 molL-10.1moll1氨水中c(OH - ) = 0.00133 mol L-1结论：相同浓度时，甲胺的碱性更强10在1 L 0.1mol L-1 HAc 溶液中,需加入多少克的NaAc3H2O才能使溶液的pH 为5.5？（假设NaAc3H2O的加入不改变HAc的体积）。解：该系统为缓冲溶液 c（H+）= ； 10-5.5 = 1.7410 -5 ； cs = 0.055 molL-1。需加醋酸 0.55136 = 74.8g11某一元弱碱（MOH）的相对分子量为125，在25时将1g此碱溶于0.1 L水中,所得溶液的pH为11.0,求该弱碱的解离常数。 解：为弱碱电离体系统，此弱碱的浓度， c， 求出1.2510 -5。12Pb(NO3)2溶液与BaCl2溶液混合，设混合液中Pb(NO3)2的浓度为0.20molL-1，问(1) 在混合溶液中Cl- 的浓度等于5.010-4 molL-1 时，是否有沉淀生成?(2) 混合溶液中Cl-的浓度多大时，开始生成沉淀? (3) 混合溶液中Cl-的平衡浓度为6.010-2 molL-1时，残留于溶液中的Pb2+的浓度为多少? 解：（1）离子积c(Pb2+)c(Cl-1)2 = 0.2(5.010-4)2 =510-8 =1.610-5 无沉淀； （2）开始生成沉淀时 c（Cl） = = ； （3）残留的铅离子浓度c（Pb2+）= / c (Cl)2 = 1.610-5/(6.010 2 ) 2 = 4.4410 - 3。五、氧化还原反应与电化学1下列说法是否正确？如不正确，请说明原因。 （1）氧化数就是某元素的一个原子在化合态时的电荷数。答：不确切，氧化数是某元素的一个原子在化合态时的形式电荷数。 （2）所有参比电极的电极电势皆为零。答：错，只有氢标准氢电极的电极电势为零，其它不为零。 （3）因为rGm的值与化学反应计量方程式的写法（即参与反应物质的化学计量数）有关，因此也是如此。答：错，因电极电势的数值反映物种得失电子的倾向，这种性质应当与物质的量无关，因此与电极反应式的写法无关。对电极反应a氧化态 + z e- = b还原态则有；如果电极反应为 na氧化态 + nze- = nb还原态，则有 = ，与上式相同。而是指氧化态与还原态都是单位浓度（或标准态压力）时的，因此与电极反应方程式写法无关，也是如此。因rGm = ，而，所以rGm与化学计量数有关，故也是如此，与化学反应方程式写法有关。 （4）插入水中的铁棒，易被腐蚀的部位是水面以下较深部位。答：错，水面下的接近水线处的铁棒容易被腐蚀。 （5）凡是电极电势偏离平衡电极电势的现象，都称之为极化现象。答：对。 2选择题（将正确答案的标号填入空格内，正确答案可以不止一个） （1）为了提高Fe2(SO4)3的氧化能力，可采用下列那些措施（ ）。 增加Fe3+的浓度，降低Fe2+的浓度； 增加Fe2+的浓度，降低Fe3+的浓度； 增加溶液的pH值； 降低溶液的pH值。 （1）的正确答案是。 （2）极化的结果总是使（ ）。 正极的电势升高，负极的电势降低； 原电池的实际工作电压小于其电动势； 电解池的实际分解电压大于其理论分解电压。（2）的正确答案是 。3试比较下列情况下铜电极电位的高低，并说明依据。 （1）铜在0.01molL-1CuSO4溶液中；（2）铜在加有Na2S的0.01molL-1CuSO4溶液中。解：,S2+Cu2+ =CuS，使Cu2+降低，降低。所以（2）中的电极电势较低。4试说明下列现象产生的原因。 （1）硝酸能将铜氧化，而盐酸却不能；答：因为（V）说明：由Nernst方程 可以看出，浓度的影响在对数项中；影响不太大，一般情况下（除非象或这些电对），时即可以根据的相对大小判断反应方向。 （2）Sn2+与Fe3+不能在同一溶液中共存； 答：因为 ，Fe3+Sn2+= Fe2+Sn4+，所以Sn2+与Fe3+不能在同一溶液中共存。 （3）氟不能用电解含氟化合物的水溶液制得。答：很高，氟的氧化性非常强，能将水分解，释放氧气，同时生成氟化氢。 5利用电极电势的概念解释下列现象。 （1）配好的Fe2+溶液要加入一些铁钉；答：（；）因发生归一反应，既，加入铁钉可以减缓Fe2+被氧化为Fe3+的速度，（即使加入铁钉也不能完全防止Fe2+被氧化为Fe3+。） （2）H2SO3溶液不易保存，只能在使用时临时配制；答：由V可以看出，很容易被空气中的氧气所氧化，难以保存。 （3）海上船舰常镶嵌镁块、锌块或铝合金块，防止船壳体的腐蚀。答：被镶嵌的镁、锌、铝合金都比较活泼，电势都较低
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