無機及分析化學(xué)(四版)答案第二章

1、第二章2. 2.0mol H2（設(shè)為理想氣體）在恒溫（298K）下，經(jīng)過下列三種途徑，從始態(tài)0.015m3膨脹到終態(tài)0.04 m3，求各途徑中氣體所做的功。（1） 自始態(tài)反抗100Kpa的外壓到終態(tài)。（2） 自始態(tài)反抗200Kpa的外壓到中間平衡態(tài)，然后再反抗100Kpa的外壓到終態(tài)。（3） 自始態(tài)可逆地膨脹到終態(tài)。解：（1）W=-PV=-100Kpa×（0.04-0.015）m3=-2.5 KJ （2）由題意知 PV=nRT 又P1V1=P2V2 W=W1+W2=-200KPa×(0.025-0.015)m3-100KPa×(0.04-0.025)m3=-3.5

2、 KJ（2）第二解法：由題意知 PV=nRT V2(中間態(tài))=(nRT)÷P2=(2.0mol×8.315kpa·L·mol-1·K-1×298K)÷200kP =24.78 L25 L0.025 m3W=W1+W2=-200KPa×(0.025-0.015)m3-100KPa×(0.04-0.025)m3=-3.5 KJ (3) 3. 在P和885下，分解1.0molCaCO3需耗熱量165KJ。試計算此過程的W、U和H。CaCO3的分解反應(yīng)方程式為：CaCO3（s）=CaO(s)+CO2(g)解：等壓

3、過程 H=Qp=165 kJ W=-PV=-ngRT=-1.0mol×8.315J mol-1K-1×（885273）K=-9600J=-9628.8 J-9.6kJU=Q+W=165 KJ-9.6 KJ=155.4 KJ答：此過程的W為-9.6kJ；U為155.4 KJ；H為165 kJ。5. 利用附錄二的數(shù)據(jù)，計算下列反應(yīng)在298 K的rHm:(1) (2) 4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l)解：(1) rHm=fHm(PbO,s)+ fHm(SO2,g)- fHm(PbS,s)- fHm(O2,g) =-215 KJ mol-1-296.8 K

4、J mol-1+100 KJ mol-1-0 =-412 KJ mol-1(2) rHm=4fHm(NO,g)+6fHm(H2O，l)-4fHm(NH3，g)-5fHm(O2，g) =4×90.4 KJ mol-1+6×(-285.8 KJ mol-1)-4×(-46.11 KJ mol-1)-0 =-1169 KJ mol-110. 不查表，預(yù)測下列反應(yīng)的熵值是增加還是減?。?1) 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)(2) 2O3(g)=3O2(3) 2NH3(g)=N2(g)+3H2(g)(4)2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)(5)H2(g)

5、+I2(g)=2HI(g)解：（1）熵值減小。反應(yīng)后，氣體的量減小。 （2）熵值增加。反應(yīng)后，氣體的量增加。 （3）熵值增加。反應(yīng)后，氣體的量增加。 （4） 熵值減小。反應(yīng)后，氣體的量減小。 （5） 熵值增加。雖然反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的量均為2mol，但HI的對稱性比H2和I2差，S是增加的，S0。13. 1mol水在其沸點100下汽化，求該過程的W、Q、U、H、S、和G。已知水汽化熱為2.26 KJ g-1.解：W=-PV=-ngRT=-1mol×8.315 J mol-1K-1×（100273）K-1=3101.5J-3.1 (KJ)在等壓狀態(tài)下，H=Qp=2.26 KJ

6、g-1×1mol×18 g mol-140.7 KJU=Q+W=40.7 KJ-3.1 KJ=37.6 KJG=H-TS=0答：該過程的W為-3.1KJ；Q為40.7 KJ；U為37.6 KJ；H為40.7 KJ；S為109 J mol-1K-1；G為0 。14. 利用附錄二的數(shù)據(jù)，判斷下列反應(yīng)在25和標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下能否自發(fā)進(jìn)行。(1)Ca(OH)2(s)+CO2(g)=CaCO3(s)+H2O(l)(2)CaSO4·2H2O(s)=CaSO4(s)+2H2O(l)(3)PbO(s，黃色)+CO(g)=Pb(s)+CO2(g)解：(1) rGm=fGm(CaCO3,s)

7、+fGm(H2O,l)- fGm(Ca(OH)2,s)- fGm(CO2,g) =-1128.8-237.2+896.8+394.4 =-74.8(KJ mol-1)0 反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行（2）rGm=fGm(CaSO4,s)+2fGm(H2O,l)- fGm(CaSO4·2H2O,s) =-1321.9-2×237.2+1797 =0.7(KJ mol-1)0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 （3）rGm=fGm(Pb,s，黃色)+fGm(CO2,g)- fGm(PbO,s)- fGm(CO,g) =0-394.4+188+137.2 =-69.2(KJ mol-1) 0 反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行

8、20. 如果想在標(biāo)準(zhǔn)壓力P下將CaCO3分解為CaO和CO2，試估計進(jìn)行這個反應(yīng)的最低溫度（設(shè)反應(yīng)的H和S不隨溫度而變）。解：CaCO3 (s)= CaO(s)+ CO2 (g)rHm=fHm(CaO , s)+fHm(CO2，g)-fHm(CaCO3，s) =-635.1-393.5+1206.9 =178.3(KJ mol-1)rSm=Sm(CaO , s)+ Sm(CO2，g)- Sm(CaCO3，s)=397.7+213.6-92.9 =160.4(J K-1 mol-1)H0, S0 高溫時有利于反應(yīng)進(jìn)行，其轉(zhuǎn)向溫度（最低溫度）答：進(jìn)行這個反應(yīng)的最低溫度應(yīng)該高于1112K（即高于83

9、9）。21. 利用附錄二的數(shù)據(jù)，判斷下列反應(yīng) C2H5OH(g)=C2H4(g)+H2O(g)(1) 在25下能否自發(fā)進(jìn)行？(2) 在360下能否自發(fā)進(jìn)行?(3) 求該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最低溫度。解：已知反應(yīng)：C2H5OH(g)=C2H4(g)+H2O(g) rHm=fHm(C2H4 , g)+fHm(H2O，g)-fHm(C2H5OH，g) =52.3-241.8+235.3 =45.8(KJ·mol-1) rSm=Sm(C2H4 , g)+ Sm(H2O，g)- Sm(C2H5OH，g)=219.4+188.7-282 =126.1(J K-1·mol-1)(1) rGm=rHm-TrSm=45.8 KJ·mol-1-（273+25）K×126.1×10-3 KJ·mol-1·K-1 =8.2 KJ mol-10 25下不能自發(fā)進(jìn)行。(2) rGm=rHm-TrSm=45.8 KJ