工程化学习题答案

第 1 章 物质的聚集状态思考题与习题1、填空题1.27时，在压力为 30.39kPa 下测定某气体 1dm3 的质量为 0.537g，此气体的摩尔质量是44.1g/mol。2.在 101.325kPa 和 25时，用排水集气法收集到 1 mol H2，其体积 24.46dm23.比较下列气体在 25，101325kPa 时的混合气体的分压：1.00g H2 1.00g Ne 1.00g N2 1.00g CO24.101.325kPa 下，空气中氧气的分压为 21278.25kPa。5.恒温恒压下，混合气体中某组分气体的物质的量 等于 其体积分数。6.下列溶液蒸汽压由低到高的顺序为 BDCA ，沸点由低到高为 ACDB 。A.0.1mol.kg-1 HAc 溶液 B.0.1mol.kg-1 H2SO4 溶液C.0.1mol.kg-1 蔗糖溶液 D.0.1mol.kg-1 NaCl 溶液7.按照范德华的想法，实际气体的分子 本身有体积，分子间有作用力。8.油酸钠 C17H35COONa 的 HLB 值为 18.025 。9.稀溶液依数中的核心性质是 蒸汽压下降 。10.下列水溶液蒸汽压最大的是 A ；沸点最高的是 B；凝固点最低的是 A 。A.0.2mol.kg-1 C11H22O11 溶液 B.0.2mol.kg-1 HAc 溶液C.0.2mol.kg-1 NaCl 溶液 D.0.2mol.kg-1 CaCl2 溶液2、选择题1.真实气体与理想气体的行为较接近的条件是 D 。A.低温和低压 B.高压和低温 C.高温和高压 D.低压和高温2.在压力为 p，温度为 T 时，某理想气体的密度为 ，则它的摩尔质量 M 的表达式为 A 。A.M = (/p) RT B.M = (p/) RT C.M = (n/p) RT D.M = (p/n) RT3.在气体状态方程 pV = nRT 中，如果 R 的数值为 8.314，体积的单位是 m3，则压力的单位为 C 。A.大气压(atm) B.毫米汞柱(mmHg) C.帕(Pa) D.千帕(kPa)4.在 1000和 98.66kPa 下，硫蒸汽的密度为 0.597g/dm3,则此时硫的分子式为 B 。A.S B.S2 C.S4 D.S85.若气体压力降为原来的 1/4，热力学温度是原来的两倍，则气体的现体积变化为原体积的 A 倍。A.8 B.2 C.1/2 D.1/86.质量摩尔浓度为 1mol.kg-1 的溶液是指 C 中含有 1mol 溶质的溶液。A.1L 溶液 B.1L 溶剂 C.1000g 溶剂 D.1000g 溶液7.水溶液的蒸汽压大小的正确的次序为 A 。A.1mol.kg-1 H2SO4 1mol.kg-1 NaCl 1mol.kg-1 C6H12O6 0.1mol.kg-1 NaCl 0.1mol.kg-1 C6H12O6C.1mol.kg-1 H2SO4 1mol.kg-1 NaCl 0.1mol.kg-1 C6H12O6 0.1mol.kg-1 NaCl 0.1mol.kg-1 C6H12O68.将 18.6g 非电解质溶于 250g 水中，若溶液的凝固点降低了 0.744，则该溶质的分子量为 A (假设 Kfp = 1.86)A.186 B.93.0 C.298 D.46.59.12g 尿素 CO(NH2)2 溶于 200g 水，则此溶液的沸点为 D 。A.98.14 B.101.86 C.101.75 D.100.5210.37的人的血液的渗透压 775kPa，与血液具有同样的渗透压的葡萄糖静脉注射液的浓度应为 C 。A.85.0g.dm-3 B.5.41g.dm-3 C.54.1g.dm-3 D.8.50g.dm-33、简答题1.将 32g 氮气和 32 氢气在一容器中混合，设气体的总压力为 P 总 ，试求氮气和氢气的分压。解：n N2 = = = molMm2837nH2 = = 16molH2 分压 PH2 = = 0.933P 总总PnNH22N2 分压 PN2 = = 0.067P 总总222.在一个 10dm3 的容器中盛有 N2、O 2 和 CO2 三种气体，在 30测得混合气体的总压为1.2105Pa。如果已知其中 O2 和 CO2 的质量分别为 8g 和 6g，试计算：(1)容器中混合气体的总物质的量；(2)N 2、O 2 和 CO2 三种气体的物质的量分数；(3)N 2、O 2 和 CO2 三种气体的分压；(4)容器中 N2 质量。解：n N2 = mol，n O2 = mol8165P 总 V = n 总 RT，得 P 总 = 9.76 104PaPN2 = yN2.P 总 = =3.35 104Pa总总N2PO2 = yO2.P 总 = 6.21 105Pa(1)由 PV = nRT 得，n 总 = =0.48molRTV(2)nO2 = =0.25mol，n CO2 = =0.14mol32846nN2 = 0.09mol， XO2 = = 0.52，X CO2 = =0.298.0548.01XN2 = 0.19(3)PO2=XO2 。 P 总 = 6.2 104Pa同理，P CO2 = 3.4 104Pa，P O2 = 6.2 104Pa(4)mN2 = nN2。 MN2 =2.52g4.在 27，压力为 1.013105Pa 时，取 100cm3 煤气，经分析知道其组成，以摩尔分数计，xco = 60.0%，x H2 =10.0%，其它气体为 30.0%，求煤气中 CO 和 H2 的分压以及 CO 和 H2 的物质的量。解：P co =Xco.P 总 =0.61.013105 = 60.78kPa同理，P H2= 0.1P 总 = 10.13kPaN co= 2.4410-3mol，N H2 =4.06 10-4mol5.今将压力为 9.98104Pa 的 H2150cm3，压力为 4.66104Pa 的 O275.0cm3，压力为3.33104Pa 的氮气 50cm3 压入 250cm3 的真空瓶内，求(1)混合物内各气体的分压；(2) 混合气体的总压；(3)各气体的质量分数解：由 PV=nRT 可得 n= ，n H2 = ，n O2 = RTPV8.1T.0nN2 = ，故 P 总 = = 3.3256 1052.42 = 8.05104PaT42.0(1)P 总 = P 总 =5.99104Pa，同理可得.81PO2 = 1.4 104Pa，P N2 = 0.66 104Pa(2)P 总 = 8.05104Pa(3)XH2 = =0.743，同理 XO2 = 0.1742.XN2 =0.0836.用范德华方程式计算在 300K 下，把 2molNH3(g)装在 5dm3 容器内，其压力是多少。解：由 PV =nRT 得P = = =9.9768105PaVnRT31054.827.在 20时，将 50g 的蔗糖(C 12H22O11)溶于 500g 水中，求溶液的蒸汽压，已知 20时水的饱和蒸汽压为 2.333103Pa。解：P = .P* , =ABn5018.42P = 12Pa，P = P * - P =2321Pa8.甲醇在 30时蒸汽压为 21.3KPa，如果在一定量的甲醇中加入甘油，其蒸汽压降为17.2KPa，求混合溶液中甘油的物质的量分数。解：P = W 甘 .P*得W 甘 = = 0.19mol3.2179.一种难挥发非电解质水溶液，凝固点是-0.930 ，求：(1) 溶液的沸点；(2)20时溶液的蒸汽压，已知 20时水的饱和蒸汽压为 2.333103Pa。解：(1)T f = -0.930Tf =Kfbb = fKT=0.049Tb = Kbb Tb = 0.253Tb = Tb + Tb* =100 + 0.253 = 100.253(2)P =PA.56=21Pa，P = P* - P =2312Pa11.计算 5%的蔗糖(C 12H22O11)溶液的沸点。解：b B = Amn= BM/= 0.1539mol.g-1TB = Kb.bB =0.079沸点 T=100 + 0.079 = 100.07912.将蔗糖(C 12H22O11)1g 制成 100ml 水溶液，在 25时该溶液的渗透压为多少？解：n = 蔗M1= 342PV = nRTP = VRT= 7.25 104Pa13.在 10.0kg 水中要加多少乙二醇(C 2H4(OH)2)才能保证水溶液温度降到-10.0 时不会结冰？该水溶液在 20时的蒸汽压是多少？该水溶液的沸点是多少？解：(1)T f =Kfb,设需要加入 m g 乙醇才不会结冰b = 1062m= ， 620.kf 10m3297g= 3.297kg(2) 水乙 醇n= 2-8PA = PA* .XA =2.333103 5.32 10/8 =2129Pa(3)TB = Kb.bB =0.5125.32= 2.724沸点 T= 100+2.724=102.724第二章 化学反应的基本规律思考题与习题1、判断题1.热的物体比冷的物体含有更多的能量 ( )2.G 0 的反应是不可能发生的 ()3.298K 的标准状态下，最稳定单质的标准摩尔生成焓 (fHm)和标准摩尔熵(Sm )都等于零 （）4.升高温度，反应的标准平衡常数(K )增大，那么，该反应一定是吸热反应 ( )5.在 273K、101.235kPa 下，水凝结成冰；该过程的 S 0,S0,S0 C.H0 D.HNa2CO3(s)Na2CO3(s)Na(s)。9.一定温度下，分解反应 NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)达到平衡时，测得此平衡系统的总压力为 80kPa；那么，该反应的平衡常数为 0.16。10.反应 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的 rHm(298K)=179.2kJ.mol-1、 rSm(298K)=160.2J.K-1.mol-1，那么 CaCO3(s)分解的最低温度约为 1118.6。11.基元反应 2NO(g)+Cl2(g)=2NOCl(g)的速率方程式为 。若将反应物)(2)(2gClNOkvNO(g)的浓度增加到原来的 3 倍，则反应速率变为原来的 9 倍；若将反映容器的体积增加到原来的 2 倍，则反应速率变为原来的 0.125 倍。12.在一定条件下，某反应的转化率为 73.6%；加入催化剂后，该反应的转化率为 73.6%。4、简答题1.在体积为 1.2dm3 的容器中装入某气体，在 973kPa 下，气体从环境吸热 800J 后，容器的体积膨胀 1.5dm3，计算再次过程中气体内能的变化。解：U = Q + W = 800 - 973 (1.5-1.2) = 508J2.辛烷是汽油的主要成分，其燃烧反应方程式为：C8H18(l) + 25/2 O2(g) = 8CO2(g) + 9H2O(l)解：M C8H18 = 812 +18 = 114,nC8H18 = 140rH C8H18(298k) = -(9285.83 + 8393.5)-208=-5512.55kJ100g 辛烷燃烧放出的热 H = n rH C8H18 =-4835.5kJ3.铝粉与 Fe2O3 组成的铝热剂发生的铝热反应为： 2Al(s) + Fe2O3(s) = Al2O3(s) + 2Fe(s)。计算铝粉完全发生铝热反应可以放出多少热量？ 解：Al(s) + 1/2Fe2O3(s) = 1/2Al2O3(s) + Fe(s)MAl = 27g/mol， nAl =5/27 molrH Al(298k) = -(1/2 1676 + 0 -1/2 824.2 - 0) = -425.8kJ5.0g 的铝粉 H = nAl rH Al(s) (298K) = 78.9J4.根据下列热化学方程式：(1)Fe2O3(s) + 3CO(g) = 2Fe(s) + 3CO2(g)，rH m,1(T) = -27.6kJ/mol(2)3Fe2O3(s) + CO(g) = 2Fe3O4(s) + 3CO2(g)，rH m,2(T) = -58.6kJ/mol(3)Fe3O4(s) + CO(g) = 3FeO(s) + CO2(g)，rH m,3(T) = 38.1kJ/mol不用查表，计算反应 FeO(s) + CO(g) = Fe(s) + CO2(g)的 rHm(T)解：rH m(T) = rHm,3 （T） 2 - rHm,1 （T ） 3 + rHm,2（T）= -238.1 - 3(-27.6) + (-58.6) = -16.7kJ/mol5.已知 HCl(g)、NH 3(g)和 NH4Cl(s)的 fHm 分别为-92.3kJ/mol 、-46.1 kJ/mol 和-314.4kJ/mol，且有:HCl(g) = HCl(aq) rHm,1 =-72.3kJ/molNH3(g) = NH3(aq) rHm,2 =-35.2kJ/molHCl(aq) + NH3(aq) = NH4Cl(aq) rHm,3 =-60.2kJ/mol求：(1)2.0molHCl(g)和 2.0molNH3(g)反应生成 2.0molNH4Cl(s)放出的热量；(2)1.0molHCl(g)和1.0molNH3(g)同时溶于水的热效应；(3)NH 4Cl(aq)的标准摩尔生成焓；(4)1.0mol 的 NH4Cl(s)溶解于水中生成 NH4Cl(aq)的热效应，并说明该过程为吸热还是放热。解：fH HCl (aq) = -(73.2 + 92.3) = -165.5KJ/molfHNH3 (aq)=-(35.2 + 46.1) = -81.3KJ/molfHNH4Cl (aq)=-(165.5 + 81.3 + 60.2) = -307KJ/mol(1)H = rHm,1 + rHm,2 + rHm,3 + (fHNH4Cl (s) - fHNH4Cl (aq)= -73.2-35.2-60.2+(-314.4 +307) = -175.6kJ2molHCl(g) + 2NH3 (g) = 2NH4Cl(s)的 H=-2175.6 = -351.2kJ故反应放热量为 351.2kJ(2)H = rHm,1 + rHm,2 = -73.2 - 35.2 = -108.4kJ故放热量为 108.4kJ(3)NH4Cl(s) = NH4Cl(aq)的 HH = fHNH4Cl (aq) - fHNH4Cl (s) = -307 - (-314.4) = 7.4KJ故 1mol 的 NH4Cl(s)溶解于水中生成 NH4Cl(aq)需要吸收 7.4KJ 的能量6.在 101.325kPa、338K(甲醇的沸点 )时，将 1mol 的甲醇蒸发变成气体，吸收了 35.2kJ 的热量，求此变化过程的 Q、W、U、H 、G。解：H = Q 恒压反应热等于系统的焓变H = Q = 35.2KJW = -P.V = -P.VCH3OH = -nCH3OH RT = -18.314338=-2.8kJU = Q + W = 35.2 - 2.8 = 32.4kJG = 07.计算下列反应的 rS m(298k)。(1)2H2S(g) + 3O2(g) = 2SO2(g) + 2H2O(l)(2)CaO(s) + H2O(l) = Ca2+(aq) + 2OH-(aq)解：(1)2H 2S(g) + 3O2(g) = 2SO2(g) + 2H2O(l)S m 205.7 205.03 248.1 69.91rS m(298k) = (269.91 + 2248.1) - (2205.7 + 3205.03)=-390.47J/mol.k(2) CaO(s) + H2O(l) = Ca2+(aq) + 2OH-(aq)S m 40 69.91 -53.1 -107.5rS m(298k) = (-53.1 - 10.75) - (40 + 69.91) = 184.5J/mol.k8.计算下列可逆反应的 rG m(298k)和 K (298k)。(1)N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)(2)1/2N2(g) + 3/2H2(g) = NH3(g)(3)2NH3(g)=N2(g) + 3H2(g)解：(1)N 2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)fG m 0 0 -16.5rG m(298k) = 2(-16.5) = -33kJ.mol,故 K =6.31052)43.(1(2)rG m(298k) = -16.5kJ/mol K =7.9102RTrGKm0.2)5()50(lg(3)rG m(298k) = 33kJ/molrm3.)98()98(lK =4.010119.已知反应 2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)的 rH m(298k) = -198.2kJ/mol、rS m(298K) =-190.1kJ/mol.k，求：(1) 该反应在 298k 时的 rG m(298k)；(2)该反应在 500k 时的rG m(500k)和 K (500k)。解：(1)rG m = rH m - TrS m=-198.2-298 109= -141.5kJ/mol(2)rG m(500k) = rH m(298K) - 500rS m(298K) = -198.2 - 500 109=-103.2kJ/mol RTKrGKm30.2)5()50(lgK =6.3101011.用两种方法计算下列反应在 298k 时的 rG m(298k)，并判断反应在 298k 的标准状态下可否自发进行。2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g)解： 2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g)fH m 90.25 -110.52 0 -393.51fG m 86.57 -137.15 0 -394.36S m 210.65 197.56 191.5 213.6rG m(298k)= 2-394.36-86.57-(-137.15) = -687.6kJ/mol298K 时，rG m 40kJ/mol故该反应在 298K 下不可自发进行rH m(298K) = 3(-110.52) + 20 - 03 -(-824.2) = 492.64kJ/molrS m = 3197.56 + 227.3 - 35.74 -87.4 = 542.66J/molrG m = rH m - TrS m 908K故其自发温度 T 908K13.煤里总存在一些含硫杂质，因此在燃烧时会产生 SO3 气体。请问能否用 CaO 固体来吸收 SO3 气体以减少烟道气体对空气的污染？若能，请估计该方法适用的温度条件，涉及的化学反应方程式为：CaO(s) + SO3(g) = CaSO4(s)解： CaO(s) + SO3(g) = CaSO4(s)fG m -604.2 -371.1fH m -653.09 -395.7S m 40 256.6rG m(298k)= -328.7kJ/mol 2029K14.密闭容器中发生可逆反应 CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)，在 749k 时的标准平衡常数为 2.6，求：(1)当反应的压力比 PH2O ：P CO = 1:1 时，CO 的转化率为多少？(2) 当反应物的压力比 PH2O ：P CO = 3:1 时，CO 的转化率为多少？(1) CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)反应前 a b 0 0反应变化 x x x x反应后 a -x b-x x xK = )(2b= 2.6，a-x = b-x ,x = a3.18CO 转化率 = x/a = 0.8/1.3 = 62%(2)由 K = )(2xa， -ba= 1/3所以 CO 的转化率 = x/a = 2.8/3.7 =87%15. 一定温度下，可逆反应 H2(g) + I2(g) = 2HI(g)在密闭容器中达到平衡时，H 2(g) 、 I2(g) 和 HI(g) 的浓度分别为 0.5 mol/dm3、0.5 mol/dm 3、1.23mol/dm 3；此时，若从容器中迅速抽出 HI(g)，使得容器中 HI(g)的浓度变为 0.63mol/dm3，那么，该化学平衡会怎样移动?再次达到平衡时各物质的浓度又为多少?解： H2(g) + I2(g) = 2HI(g) K = 6.05反应前 0.5 0.5 0.63变化 x x 2x反应后 0.5-x 0.5-x 0.63+2x2)x-5.0(63K=6.05x = 0.13mol该化学反应平衡正向移动再次平衡时，C H2 = CI2 = 0.37mol/d