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2.9×103g 。

3．解：一瓶氧气可用天数

33111-1

222()(13.210-1.0110)kPa 32L 9.6d 101.325kPa 400L d n p p V n p V -???===?? ４．解：pV MpV T nR mR

== = 318 K 44.9=℃

５．解：根据道尔顿分压定律

i i n p p n

=

p (N 2) = 7.6?104 Pa

p (O 2) = 2.0?104 Pa

p (Ar) =1?103 Pa ６．解：（1）2(CO )n = 0.114mol; 2(CO )p = 42.87 10 Pa ?

（2）222(N )(O )(CO )p p p p =--43.7910Pa =?

（3）4224(O )(CO ) 2.6710Pa 0.2869.3310Pa

n p n p ?===? 7.解：（1）p (H 2) =95.43 kPa

（2）m (H 2) = pVM RT

= 0.194 g 8.解：（1）ξ = 5.0 mol

（2）ξ = 2.5 mol

结论: 反应进度(ξ)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 = Q p - p ?V = 0.771 kJ

10.解： （1）V 1 = 38.3?10-3 m 3= 38.3L

（2） T 2 = nR

pV 2= 320 K （3）-W = - (-p ?V ) = -502 J

（4） ?U = Q + W = -758 J

（5） ?H = Q p = -1260 J

11.解：NH 3(g) + 45O 2(g) 298.15K ????→标准态NO(g) + 2

3H 2O(g) m r H ?= - 226.2 kJ·mol -1 12.解：m r H ?= Q p = -89.5 kJ

m r U ?= m r H ?- ?nRT

= -96.9 kJ

13.解：（1）C (s) + O 2 (g) → CO 2 (g)

m r H ? = m f H ?(CO 2, g) = -393.509 kJ·mol -1

21CO 2(g) + 2

1C(s) → CO(g) m

r H ? = 86.229 kJ·mol -1 CO(g) + 31Fe 2O 3(s) → 3

2Fe(s) + CO 2(g) m r H ? = -8.3 kJ·mol -1

各反应 m r H ?之和 m r H ?= -315.6 kJ·mol -1。

（2）总反应方程式为

23C(s) + O 2(g) + 31Fe 2O 3(s) → 23CO 2(g) + 3

2Fe(s) m

r H ? = -315.5 kJ·mol -1 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： m r H ?（3）= m r H ?（2）×3-

m r H ?（1）×2=-1266.47 kJ·mol -1 15．解：（1）Q p = m r H ?== 4 m f H ?(Al 2O 3, s) -3 m f H ?(Fe 3O 4, s) =-3347.6 kJ·mol -1

（2）Q = -4141 kJ·mol -1

16．解：（1） m r H ? =151.1 kJ·mol -1 （2） m r H ? = -905.47 kJ·mol -1（3） m

r H ? =-71.7 kJ·mol -1 17.解： m r H ?=2 m f H ?(AgCl, s)+ m f H ?(H 2O, l)- m f H ?(Ag 2O, s)-2 m f H ?(HCl, g)

m f H ?(AgCl, s) = -127.3 kJ·mol -1

18.解：CH 4(g) + 2O 2(g) → CO 2(g) + 2H 2O(l)

m r H ? = m f H ?(CO 2, g) + 2 m f H ?(H 2O, l) - m f H ?(CH 4, g)

= -890.36 kJ·mo -1

Q p = -3.69?104kJ

第2章 化学反应的方向、速率和限度 习题参考答案

1.解： m r H ? = -3347.6 kJ·mol -1;

m r S ? = -216.64 J·mol -1·K -1; m r G ? = -3283.0 kJ·mol -1 ＜ 0

该反应在298.15K 及标准态下可自发向右进行。

2.解： m r G ? = 11

3.4 kJ·mol -1 ＞ 0

该反应在常温(298.15 K)、标准态下不能自发进行。

（2） m r H ? = 146.0 kJ·mol -1;

m r S ? = 110.45 J·mol -1·K -1; m r G ? = 68.7 kJ·mol -1 ＞ 0 该反应在700 K 、标准态下不能自发进行。

3.解： m r H ? = -70.81 kJ·mol -1 ; m r S ? = -43.2 J·mol -1·K -1; m r G ? = -43.9 kJ·mol -1

（2）由以上计算可知：

m r H ?(298.15 K) = -70.81 kJ·mol -1; m r S ?(298.15 K) = -43.2 J·mol -1·K -1

m r G ? = m r H ? - T · m

r S ? ≤ 0 T ≥K) (298.15K)

(298.15m r m r S H ?? = 1639 K

4.解：（1）c K = {}O)

H ( )(CH )(H (CO) 2432c c c c p K = {}O)H ( )(CH )(H (CO) 2432p p p p K = {}{}{}{}

p p p p p p p p / O)H ( /)(CH / )(H / (CO) 2

432

（2）c K = {}{}

)(NH )(H )(N 3232212c c c p K =

{}{} )(NH )(H )(N 3232212p p p K = {}{} p p p p p p / )(NH /

)(H /)(N 3232212

（3）c K =)(CO 2c p K =)(CO 2p

K = p p /)(CO 2

（4）c K =

{}{}3232 )(H O)(H c c p K = {}{}3232 )(H O)(H p p K = {}{}3232 /)(H

/O)(H p p p p

5.解：设 m r H ?、 m r S ?基本上不随温度变化。

m

r G ? = m r H ? - T · m r S ? m

r G ?(298.15 K) = -233.60 kJ·mol -1 m

r G ?(298.15 K) = -243.03 kJ·mol -1 K lg (298.15 K) = 40.92, 故 K (298.15 K) = 8.3?1040 K lg (373.15 K) = 34.02,故 K (373.15 K) = 1.0?1034

6.解：（1） m r G ?=2 m f G ?(NH 3, g) = -32.90 kJ·mol -1 ＜0

该反应在298.15 K 、标准态下能自发进行。

（2） K lg (298.15 K) = 5.76, K (298.15 K) = 5.8?105

7. 解：（1） m r G ?(l) = 2 m f G ?(NO, g) = 173.1 kJ·mol -1

1lg K = RT

G 303.2)1(m f ?- = -30.32, 故 1K = 4.8?10-31 （2） m r G ?(2) = 2 m f G ?(N 2O, g) =208.4 kJ·mol -1

2lg K = RT

G 303.2)2(m f ?- = -36.50, 故 2K = 3.2?10-37 （3） m r G ?(3) = 2 m f G ?(NH 3, g) = -32.90 kJ·mol -1

3

lg K = 5.76, 故 3K = 5.8?105 由以上计算看出：选择合成氨固氮反应最好。

8.解： m r G ? = m f G ?(CO 2, g) - m f G ?(CO, g)- m f G ?(NO, g)

= -343.94 kJ·mol -1< 0，所以该反应从理论上讲是可行的。

9.解: m r H ?(298.15 K) = m f H ?(NO, g) = 90.25 kJ·mol -1

m r S ?(298.15 K) = 12.39 J·mol -1·K -1

m r G ?(1573.15K)≈ m r H ?(298.15 K) -1573.15 m r S ?(298.15 K)

= 70759 J ·mol -1

K lg (1573.15 K) = -2.349, K (1573.15 K) = 4.48?10-3

10. 解： H 2(g) + I 2(g) 2HI(g)

平衡分压／kPa 2905.74 -χ 2905.74 -χ 2χ

2

2

)74.2905()2(x x -= 55.3 χ= 2290.12

p (HI) = 2χkPa = 4580.24 kPa

n = pV RT

= 3.15 mol 11.解：p (CO) = 1.01?105 Pa, p (H 2O) = 2.02?105 Pa

p (CO 2) = 1.01?105 Pa, p (H 2) = 0.34?105 Pa

CO(g) + H 2O(g) → CO 2(g) + H 2(g)

起始分压／105 Pa 1.01 2.02 1.01 0.34

J = 0.168, p K = 1＞0.168 = J,故反应正向进行。

12.解：（1） NH 4HS(s) → NH 3(g) + H 2S(g)

平衡分压/kPa x x

K ={}{}

/ S)(H / )(NH 23 p p p p = 0.070

则 x = 0.26?100 kPa = 26 kPa

平衡时该气体混合物的总压为52 kPa

（2）T 不变， K 不变。

NH 4HS(s) → NH 3(g) + H 2S(g)

平衡分压/kPa 25.3+y y K ={}{}

/ / ) 25.3 p y p y +（ = 0.070 y = 17 kPa

13.解：（1） PCl 5(g) → PCl 3(g) + Cl 2(g)

平衡浓度／(mol·L -1)

0.250.070.0- 0.250.0 0

.250.0 c K = ) PCl ()Cl ()PCl (523c c c = 0.62mol· L -1， α(PCl 5) = 71% PCl 5(g) → PCl 3(g) + Cl 2(g)

平衡分压 0.20

V RT 0.5V RT 0.5V

RT K ={}{}{}

p p p p p p / )(PCl /) (Cl /)(PCl 52

3 = 27.2

（2） PCl 5(g) → PCl 3(g) + Cl 2(g)

新平衡浓度／(mol·L -1) 0.10 + y 0.25 -y 0.25 +y -2

10.0 c K = )

10.0()30.0)(25.0(y y y +--mol·L -1 = 0.62mol· L -1 (T 不变，c K 不变) y =0.01 mol·L -1，α(PCl 5) = 68%

（3） PCl 5(g) → PCl 3(g) + Cl 2(g)

平衡浓度／(mol·L -1) z -35.0 z 0.050 +z

c K = z

z z -+35.0)050.0(= 0.62 mol·L -1 z = 0.24 mol·

L -1，α(PCl 5) = 68% 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： N 2(g) + 3H 2(g) → 2NH 3(g)

平衡浓度／(mol·L -1) 1.0 0.50 0.50

c K = {}{}3222

3)H ()N ()NH (c c c

=21)L ·

mol (0.2-- 若使N 2的平衡浓度增加到1.2mol· L -1，设需从容器中取走x 摩尔的H 2。

N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g)

新平衡浓度／(mol·L -1) 1.2 0.50+(3?0.2) -x 0.50-2?0.20

c K =2132)L · mol ()

02350.0(2.1)20.0250.0(---?+??-x =21)L · mol (0.2-- x =0.94

15. 解：（1）α（CO ）=61.5%;（2）α（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) + O 2(g) 2NO 2(g)

平衡分压／kPa 101-79.2 = 21.8 286 - 79.2／2 = 246 79.2

K （673K ）={}{}{} p p p p p p /)(O /(NO)/)(NO 222

2= 5.36

m r G ?= K RT lg 303.2-， m r G ?(673 K) = - 9.39 kJ·mol -1

17.解： m r G ?(298.15 K) = -95278.54 J·mol -1

m r G ?(298.15 K) = m r H ?(298.15 K) - 298.15 K· m

r S ?(298.15 K) m

r S ?(298.15 K) = 9.97 J·mol -1·K -1， m r G ?(500 K) ≈-97292 J·mol -1 K lg (500 K) = 0.16， 故 )K 500( K =1.4?1010

或者 12

ln K K ≈ R H )K 15.298(m r ????

? ??-2112T T T T ， K (500 K) = 1.4?1010 18.解：因 m r G ?(298.15 K ) = m r G ?(1) + m r G ?(2) = -213.0 kJ·mol -1 <0, 说明该耦合反

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）0.050mol·L -1HOAc 溶液中，

HOAc H + + OAc -

c 平/(mol·L -1) 0.050-x x x

5108.1x

0.050x x )HOAc ()OAc ()H (K --+?=-?==c c c a θ c (H +) = 9.5×10-4mol·L -1

pH = -lg c (H +) = 3.02

2．解：（1）pH = 1.00 c (H +) = 0.10mol·L -1

pH = 2.00 c (H +) = 0.010mol·L -1

等体积混合后：c (H +) =（0.10mol·L -1+0.010mol·L -1）/2 = 0.055 mol·L -1

pH = -lg c (H +) = 1.26

（2）pH = 2.00 c (H +) = 0.010mol·L -1

pH = 13.00 pOH = 14.00-13.00 = 1.00, c (OH -) = 0.10mol·L -1 等体积混合后：-1-10.010mol L (H )0.0050mol L 2

c +?==? -1

-

-10.10mol L (OH )0.050mol L 2c ?==? 酸碱中和后：H + + OH - → H 2O

c (OH -) = 0.045mol·L -1

pH =12.65

3．解：正常状态时

pH = 7.35 c (H +) = 4.5×10-8mol·L -1

pH = 7.45 c (H +) = 3.5×10-8mol·L -1

患病时

pH = 5.90 c (H +) = 1.2×10-6mol·L -1

27L m ol 105.4L m ol 101.21-8--1

-6=???? 34L m ol 105.3L m ol 101.21-8--1

-6=????

患此种疾病的人血液中c (H +)为正常状态的27～34倍。

4．解：一元弱酸HA ，pH ＝2.77 c (H +)=1.7×10-3mol·L -1

HA H + + A -

c 平/(mol·L -1) 0.10-1.7×10-3 1.7×10-3 1.7×10-3

32

53(H )(A )(1.710) 2.910(HA)0.10 1.710a c c K c θ

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