无机化学天津大学第四版答案

第 1章 化学反应中的质量关系和能量关系 习题参考答案1解：1.00 吨氨气可制取 2.47 吨硝酸。2解：氯气质量为 2.9103g。3解：一瓶氧气可用天数3311 -122()(.10-.)kPa2L9.6d254 npV 解： MTRm= 318 K 4.9解：根据道尔顿分压定律 iinpp(N2) = 7.6104 Pap(O2) = 2.0104 Pap(Ar) =1103 Pa解：（1） 0.114mol; 2(CO)n2(CO)p4.87 10Pa（2） 2N()p39（3） 4().6710Pa.697.解：（1）p(H 2) =95.43 kPa（2）m(H2) = = 0.194 gVMRT8.解：（1） = 5.0 mol（2） = 2.5 mol结论: 反应进度( )的值与选用反应式中的哪个物质的量的变化来进行计算无关，但与反应式的写法有关。9.解： U = Qp p V = 0.771 kJ10.解： （1）V1 = 38.3 10-3 m3= 38.3L（2） T2 = = 320 KnR（3）W = (pV) = 502 J（4） U = Q + W = -758 J（5） H = Qp = -1260 J11.解：NH 3(g) + O2(g) NO(g) + H2O(g) = 226.2 kJmol198.15K 标 准 态 3mr12.解： = Qp = 89.5 kJmr= nRTUr= 96.9 kJ13.解：（1）C (s) + O 2 (g) CO 2 (g)= (CO2, g) = 393.509 kJmol1mrHfCO2(g) + C(s) CO(g)1= 86.229 kJmol1rCO(g) + Fe2O3(s) Fe(s) + CO2(g)= 8.3 kJmol1mrH各反应 之和 = 315.6 kJmol1。 r（2）总反应方程式为C(s) + O2(g) + Fe2O3(s) CO2(g) + Fe(s)313= 315.5 kJmol1mr由上看出：(1)与(2) 计算结果基本相等。所以可得出如下 结论 ：反应的热效应只与反应的始、终态有关，而与反应的途径无关。14解： （3）= （2）3- （1）2=1266.47 kJmol 1mrHmr mrH15解：（1）Q p = = 4 (Al2O3, s) -3 (Fe3O4, s) =3347.6 kJmol1rf f（2）Q = 4141 kJmol116解：（1） =151.1 kJmol1 （2） = 905.47 kJmol1（3） =71.7 mr mrmrHkJmol117.解： =2 (AgCl, s)+ (H2O, l) (Ag2O, s)2 (HCl, g)rHf fHf f(AgCl, s) = 127.3 kJmol1mf18.解：CH 4(g) + 2O2(g) CO 2(g) + 2H2O(l)= (CO2, g) + 2 (H2O, l) (CH4, g)rf mfmfH= 890.36 kJmo 1Qp = 3.69104kJ第 2章 化学反应的方向、速率和限度 习题参考答案1.解： = 3347.6 kJmol1; = 216.64 Jmol1K1; = 3283.0 kJmol1 mrHmrSmrG 0该反应在 298.15K 及标准态下可自 发向右进行。2.解： = 113.4 kJmol1 0rG该反应在常温(298.15 K)、 标准态下不能自发进行。（2） = 146.0 kJmol1; = 110.45 Jmol1K1; = 68.7 kJmol1 0mrHmrSmrG该反应在 700 K、标准态下不能自发进行。3.解： = 70.81 kJmol1 ; = 43.2 Jmol1K1; = 43.9 kJmol1mrHmrSmrG（2）由以上计算可知：(298.15 K) = 70.81 kJmol1; (298.15 K) = 43.2 Jmol1K1r r= T 0mGrmrT = 1639 K)(298.15rS4.解：（1） = = cKO)H( C243cpO)H( )(C243p= pp / /)(243（2） = = cK )(N 321cpK )(N 3221p= p/ )(H /323212（3） = =c)(CO)(CO=K/2（4） = = c32)( pK32 )(= 32 /)(HOp5.解：设 、 基本上不随温度 变化。mrrS= T mrGrHmrS(298.15 K) = 233.60 kJmol1rG(298.15 K) = 243.03 kJmol1m(298.15 K) = 40.92, 故 (298.15 K) = 8.31040KlgK(373.15 K) = 34.02,故 (373.15 K) = 1.01034 6.解：（1） =2 (NH3, g) = 32.90 kJmol1 0mrGf该反应在 298.15 K、标准态下能自发进行。（2） (298.15 K) = 5.76, (298.15 K) = 5.8105lg7. 解：（1） (l) = 2 (NO, g) = 173.1 kJmol1mrf= = 30.32, 故 = 4.81031lRT30.)1(K（2） (2) = 2 (N2O, g) =208.4 kJmol1mrGmf= = 36.50, 故 = 3.21037lgKRT30.)(f2K（3） (3) = 2 (NH3, g) = 32.90 kJmol1rf= 5.76, 故 = 5.8105l K由以上计算看出：选择合成氨固氮反应最好。8.解： = (CO2, g) (CO, g) (NO, g)mrGf mfGmf= 343.94 kJmol1 0，所以该反应从理论上讲是可行的。9.解: (298.15 K) = (NO, g) = 90.25 kJmol1rHfH(298.15 K) = 12.39 Jmol1K1mS(1573.15K) (298.15 K) 1573.15 (298.15 K)rmrmrS= 70759 J mol1(1573.15 K) = 2.349, (1573.15 K) = 4.48103KlgK10. 解： H2(g) + I2(g) 2HI(g)平衡分压kPa 2905.74 2905.74 2= 55.32)74.905(x= 2290.12p (HI) = 2kPa = 4580.24 kPan = = 3.15 molVRT11.解：p (CO) = 1.01105 Pa, p (H2O) = 2.02105 Pap (CO2) = 1.01105 Pa, p (H2) = 0.34105 PaCO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)起始分压10 5 Pa 1.01 2.02 1.01 0.34J = 0.168, = 10.168 = J,故反应正向进行。pK12.解：（1） NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g)平衡分压/kPa x= = 0.070 /S)(/)(N pp则 = 0.26100 kPa = 26 kPax平衡时该气体混合物的总压为 52 kPa（2）T 不变， 不变。KNH4HS(s) NH3(g) + H2S(g)平衡分压/kPa 25.3+ y= = 0.070 /) 25. p（= 17 kPa13.解：（1） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)平衡浓度(molL 1) 0.270.5= = 0.62mol L1， (PCl5) = 71%cK)PCl(53cPCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)平衡分压 0.20 0.5 0.5VRTVRT=K pp/ )(PCl /l 523= 27.2（2） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)新平衡浓度(molL 1) 0.10 + 0.25 0.25 +yyy10.= molL1 = 0.62mol L1 (T 不变， 不变)cK)0.(325y cK=0.01 molL1， (PCl5) = 68%（3） PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)平衡浓度(molL 1) 0.050 +z3.zz= = 0.62 molL1cK.0)(= 0.24 molL1， (PCl5) = 68%z比较(2)、(3)结果，说明最终浓度及转化率只与始、终态有关，与加入过程无关。14.解： N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)平衡浓度(molL 1) 1.0 0.50 0.50= cK32)H(= 1L mol0.若使 N2 的平衡浓度增加到 1.2mol L1，设需从容器中取走 摩尔的 H2。xN2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)新平衡浓度(molL 1) 1.2 0.50+(30.2) 0.5020.20= =cK13)ol(05.(21.x1)Lol(0.=0.9415. 解：（1）（CO）=61.5%;（2） （CO）=86.5%; (3)说明增加反应物中某一物质浓度可提高另一物质的转化率;增加反应物 浓度，平衡向生成物方向移 动。16.解： 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)平衡分压kPa 10179.2 = 21.8 286 79.22 = 246 79.2（673K）= = 5.36K pp/)(O/(N)2= ， (673 K) = 9.39 kJmol1mrGKRTlg30.2mrG17.解： (298.15 K) = 95278.54 Jmol1r(298.15 K) = (298.15 K) 298.15 K (298.15 K)r rHmrS(298.15 K) = 9.97 Jmol1K1， (500 K) 97292 Jmol 1mSr(500 K) = 0.16， 故 =1.41010Klg)K50(或者 ， (500 K) = 1.4101012nR.298(mr21T18.解：因 (298.15 K) = (1) + (2) = 213.0 kJmol1 0, 说明该耦合反rGrGmr应在上述条件可自发进行。第 3章 酸碱反应和沉淀反应 习题参考答案解：（1）pH=-lg c(H +)=12.00（2）0.050molL-1HOAc 溶液中，HOAc H+ + OAc-c 平 /(molL-1) 0.050-x x x 5108.0.5)OAc(HKcac(H+) = 9.510-4molL-1pH = -lg c(H+) = 3.022解：（1）pH = 1.00 c(H+) = 0.10molL-1pH = 2.00 c(H+) = 0.010molL-1等体积混合后：c(H +) =（0.10molL-1+0.010molL-1）/2 = 0.055 molL-1pH = -lgc(H+) = 1.26（2）pH = 2.00 c(H+) = 0.010molL-1pH = 13.00 pOH = 14.00-13.00 = 1.00, c(OH-) = 0.10molL-1等体积混合后： -110.molL(H0.5olL2- -O)c酸碱中和后：H + + OH- H 2O c(OH-) = 0.045molL-1pH =12.653解：正常状态时pH = 7.35 c(H+) = 4.510-8molL-1pH = 7.45 c(H+) = 3.510-8molL-1患病时pH = 5.90 c(H+) = 1.210-6molL-127Lmol105.421-8-6 34Lmol105.321-8-6患此种疾病的人血液中 c(H+)为正常状态的 2734 倍。4解：一元弱酸 HA，pH2.77 c(H+)=1.710-3molL-1HA H+ + A-c 平 /(molL-1) 0.10-1.710-3 1.710-3 1.710-3325()(1.70).910aKc = %.10.7135解：溶液的 pH = 9.00, c(H+) = 1.010-9molL-1故 c(OH-) = 1.010-5molL-1假设在 1.0 L 0.10 molL-1 氨水中加入 x mol NH4Cl(s)。NH3H2O NH4+ + OH-c 平 /(molL-1) 0.10-1.010-5 x+1.010-5 1.010-5(NH)()4(NHO)3232Kbc 55108.10.0)1( xx = 0.18应加入 NH4Cl 固体的质量为: 0.18molL-11L53.5gmol-1 = 9.6g6解：设解离产生的 H+浓度为 x molL-1，则HOAc H+ + OAc-c 平 /(molL-1) 0.078-x x 0.74+x()(OAc)(OAc)HKa，x = 1.910-6 ，pH = -lg c(H+) = 5.725108.07.4x向此溶液通入 0.10molHCl 气体，则发生如下反应：NaOAc + HCl NaCl + HOAc反应后：c(HOAc) = 0.18 molL-1，c(OAc -) = 0.64 molL-1设产生的 H+变为 xmolL-1，则HOAc H+ + OAc-c 平 /(molL-1) 0.18-x x 0.64+x5(0.64x)1.80x = 5.110-6，pH =5.30(pH) = 5.30-5.72 = -0.427. 解：（1）设 NH4Cl 水解产生的 H+为 x molL-1，则NH4+ + H2O NH3H2O + H+c 平 /(molL-1) 0.010-x x x1032432(NHO)(5.6NHO)wh bcKK （106.501. xx = 2.410-6，pH = 5.62（2）设 NaCN 水解生成的 H+为 xmolL-1，则CN- + H2O HCN + OH-c 平 /(molL-1) 0.10-x x x(CN)-cKhx = 1.310-3，pH = 11.118解：（1）K ai(HClO)= 2.910-8；（2）Ksp(AgI) = 8.5110-179解：（1）设 CaF2 在纯水中的溶解度 (s)为 x molL-1。因为 CaF2为难溶强电解质，且基本上不水解，所以在 CaF2饱和溶液中：CaF2 （s） Ca2+ + 2F-c 平 /(molL-1) x 2xc(Ca2+)c(F-)2 = Ksp(CaF2)x = 1.110-3（2）设 CaF2 在 1.010-2molL-1NaF 溶液中的溶解度( s)为 y molL-1。CaF2 （s） Ca2+ + 2F-c 平 /(molL-1) y 2y+1.010-2c(Ca2+)c(F-)2 = Ksp(CaF2)y(2y+1.010-2)2 = 5.210-9y = 5.210-5（3）设 CaF2 在 1.010-2 molL-1CaCl2 溶液中的溶解度(s) 为 z molL-1。CaF2（s） Ca2+ + 2F-c 平 /(molL-1) 1.010-2+z 2zc(Ca2+)c(F-)2 = Ksp(CaF2)(z+1.010-2)(2z)2 = 5.210-9z = 3.610-47解：溶液混合后有关物质的浓度为：HA + OH- A- + H2Oc/(molL-1) 0.11.2.50 0.12设 c(H+) = xmolL-1，则弱酸 HA，弱酸根 A-及氢离子 H+的平衡浓度表示为：HA A- + H+c 平 /(molL-1) xx0.11.2.50 0.12pH = 5.00 = -lg x，x = 1.0010-5 molL-1代入弱酸 HA 的解离平衡常数表示式：（近似计算） 20.1()(A)(H)(H) 5.0( )120.1()(.0)3.()16.70xcaK 10解：（1）由题意可知：c(Mg 2+) = 0.050 molL-1当 c(Mg2+)c(OH-)2K sp(Mg(OH)2)时开始有 Mg(OH)2 沉淀出。-+125-(MgOH().60molLspc（2）c(Al3+)c(OH-)3 = 4.010-22K sp(Al(OH)3)，所以 还有 Al3+可被沉淀出。c(Fe3+)c(OH-)3 = 2.010-22K sp(Fe(OH)3)，所以 还有 Fe3+可被沉淀出。11解： Cd2+ + Ca(OH)2 Ca2+ + Cd(OH)2Cd(OH)2(s) Cd2+ + 2OH- Ksp=7.210-15若使 c(Cd2+) 0.10mgL-1 = =8.910-7molL-141-1.0gLmolA152-+75-1(CdOH).0()/899.0lspKcpH(14.00-pOH) = 10.012解：（1）混合后：c(Mn 2+) = 0.0010molL-1c(NH3H2O) = 0.050 molL-1设 OH-浓度为 x molL-1NH3H2O NH4+ + OH-c 平 /(molL-1) 0.050-x