工程化學(xué)基礎(chǔ)參考答案

工程化學(xué)基礎(chǔ)參考答案工程化學(xué)基礎(chǔ)參考答案工程化學(xué)基礎(chǔ)習(xí)題解第一章緒論P(yáng)13、一些基本概念1、判別下列表述的正確與否,正確的在后面括號(hào)內(nèi)用“√”錯(cuò)誤的用“×”表示:1 摩 氧、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、(X)1mol(OH)、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、(√)化學(xué)反應(yīng)通式可表示為Σv B=0、、、、、、、、、、、、、、、、、、B(X)在 宇 宙 中 找 不 到 絕 對(duì) 意 義 上 的 孤 立 系統(tǒng)、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、(√)2、選擇:(要求將正確標(biāo)號(hào)填入括號(hào),多選與單選自己判(1)下列物質(zhì)中屬于微觀粒子的就是 ( CD )分子 (B)原子 (C)高速運(yùn)動(dòng)的電子 (D)光(2)下列說(shuō)法正確的就是 ( C )18.0g原子與分子的空間尺寸分別為1010m10-7m原子與分子的空間尺寸在1010m~10-7m左右我們能同時(shí)瞧到遠(yuǎn)處打雷發(fā)出光與聽(tīng)到打雷發(fā)出的聲音下列表述中錯(cuò)誤的就( BD )18.0g

O物質(zhì)的量就是1mol21、0mol1、0molH2)參加了反應(yīng)“反應(yīng)進(jìn)度”說(shuō)明,認(rèn)識(shí)物質(zhì)變化,必須考慮時(shí)間的變化3、(用恰當(dāng)?shù)奈淖只蚍?hào)填入空格)計(jì)量反應(yīng)進(jìn)行程度的物理量都就是(反應(yīng)進(jìn)度),它的符號(hào)就是(ξ),單位就是(mol),這個(gè)單位還可以方便地計(jì)量介觀粒子與微觀粒子的物質(zhì)的量。4、在0℃時(shí),一只燒杯中盛有水,水上浮著兩塊冰,問(wèn)水與冰組成的系統(tǒng)中有幾相？如果撒入食鹽,保持系統(tǒng)的溫度仍為0℃冰點(diǎn)下降,詳見(jiàn)ξ2、3AgNO3溶液,有什么現(xiàn)象發(fā)生？此時(shí)系統(tǒng)有幾相？如果還加入一些 CCl4象？此時(shí)系統(tǒng)為幾相？答:①兩相(固、液)②一相(液相)

,又將發(fā)生什么現(xiàn)③加入AgNO3

有白色沉淀生成,此時(shí)系統(tǒng)有兩相(液、固)④加入CCl4

發(fā)生分層現(xiàn)象,此時(shí)系統(tǒng)三相(水相、固、油相)5、高溫水蒸氣對(duì)鋼的化學(xué)腐蝕特別嚴(yán)重。其反應(yīng)如下:Fe+H

O(g)=FeO+H2

(g)2Fe3Fe+4H

O(g)=FeO2 2 O(g)=FeO2 3

+3H2+4H2

(g)(g)試問(wèn),如果把上述三個(gè)反應(yīng)作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究,這個(gè)系統(tǒng)一共有幾種聚集狀態(tài)？幾個(gè)相？(用化學(xué)符號(hào)表示出系統(tǒng)內(nèi)各物質(zhì)所屬的聚集狀態(tài)與相。)答:有兩個(gè)聚集狀態(tài):氣態(tài)、固態(tài)5Fe\FeO\FeO2 3

\FeO3 46216.5g,求:運(yùn)算過(guò)程中要寫明單位。)解:由題意得

O為180g,HCl2mHCl

=216、5–180=36.5gnHCl

= 36.5g36.5g mol1

=1mol7、已知化學(xué)反應(yīng)方程:CaCO =CaO+CO(g),求1噸含有95%碳酸鈣的石灰石在3 2完全分解時(shí)最多能得到氧化鈣與二氧化碳多少千克？xkg,ykg,m =950(kg)CaC3oCaCO3

=CaO+CO2

(g)100 56 44950 x yx=56×950(kg)100y=44×950(kg)100

=532(kg)=418(kg)83H2 2

+1N2

=NH3

,試問(wèn):當(dāng)反應(yīng)過(guò)程中消耗掉2molN2時(shí),該反應(yīng)進(jìn)度為多少？分別用H 、2

2

進(jìn)行計(jì)算。如果把上述化學(xué)方程3式改成:3H +N2 2

=2NH3

,其反應(yīng)進(jìn)度又為多少？解:由題意得當(dāng)反應(yīng)方程式為3H2 2

+1N2

=NH3

2molN2

,則剛好消耗掉6molH ,(即Δn(H)= 6mol),同時(shí)生成4molNH 。按反應(yīng)進(jìn)度定義式得:2 2 3ξ =Δn(HH 22

)/ν(H2

)=( 6)mol/( 1.5)=4molξ =Δn(NN 2

)/ν(N2

)=( 2)mol/( 0.5)=4molξ =Δn(NHNH3

)/ν(NH3

)=4mol/1=4mol3當(dāng)反應(yīng)方程式為3H +N2 2

=2NH3

時(shí),同理可得:ξ =ξH N2

=ξ =2molNH39、已知化學(xué)方程式:O2

+2H2

=2H

O,反應(yīng)進(jìn)度ξ=0、5mol時(shí),問(wèn)消耗掉多少2H HO?2 2解:由反應(yīng)進(jìn)度定義式ξ=Δn/ν可得:BΔn(H)2

=ξ?ν(H)2

=0.5mol×( 2)= Δn(NH3

=ξ?

(NH)3

=0.5mol×21molH2思考題略。

1molHO。2答:(13、略。4、以人體或燒結(jié)爐為例說(shuō)明系統(tǒng)與環(huán)境的劃分與確定不就是絕對(duì)的,而就是相對(duì)的。答:系統(tǒng)的選擇根據(jù)研究需要而定,不同的方法與不同的角度對(duì)系統(tǒng)的劃分也不同。以燒結(jié)爐為例,在燒結(jié)爐中放置兩塊金屬如鐵片與銀片,其間放有低熔點(diǎn)合金如錫與鉍的合金,在可5、略。6.20答:(1)敞開(kāi)系統(tǒng),物質(zhì)與能量的交換;(2)封閉系統(tǒng),能量的交換;(37、略。8、摩爾(mol)就是物質(zhì)的量的單位,使用時(shí)應(yīng)注意什么？答:在使用物質(zhì)的量的單位時(shí)必須指明基本單元。9、略。10、反應(yīng)進(jìn)度的物理意義就是什么？能不能隨便改動(dòng)化學(xué)反應(yīng)方程式？生成一定量的H2O12O2+H

HO與反應(yīng)O2

+2H2

=2H

O的反應(yīng)進(jìn)度就是否相同？2答:(1)物理意義:反應(yīng)系統(tǒng)中任何一種反應(yīng)物或生成物在反應(yīng)過(guò)程中物質(zhì)的量的c變化與該物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)νcB

的比值。(2)因反應(yīng)進(jìn)度與化學(xué)計(jì)量數(shù)有關(guān),故不能隨便改動(dòng)化學(xué)反應(yīng)方程式。(3)生成物的物質(zhì)的量一定,化學(xué)計(jì)量數(shù)不同,則反應(yīng)進(jìn)度也不同。第二章物質(zhì)的化學(xué)組成與聚集狀態(tài)ξ2、1物質(zhì)的化學(xué)組成。]KPtNH Cl3 3

三氯·一胺合鉑(Ⅱ)酸鉀[( )]Na ZnOH2 4 四羥基合鋅(Ⅱ)酸鈉(3)

[()]Nien SO[]3 4[]( )

硫酸三乙二胺合鎳(Ⅱ)

NH ClCl35 2

氯化一氯·亞胺合鈷(Ⅲ)Na2

[ ]CaY

乙二胺四乙酸合鈣(Ⅱ)酸鉀( )NiCO4

四羥基合鎳[ ( )]

AgNH Cl33

K[Fe(CN)]4 6分類金剛石分類金剛石石墨異同硬度最大、熔點(diǎn)最高、不導(dǎo)電導(dǎo)電性、潤(rùn)滑性超導(dǎo)電性應(yīng)用貴重金屬鉛筆芯、潤(rùn)滑材料、電極材料半導(dǎo)體、非線性光學(xué)等方面的應(yīng)用GdCo 、GdCo 、GdFeSi:H計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存元件的一種非晶態(tài)材料TiNi50信息、電子工業(yè)中經(jīng)常用到的半導(dǎo)體材料鈦鎳形狀記憶合金4、指出聚苯乙烯、聚酰胺-610中的鏈節(jié)、重復(fù)單元與聚合度。聚苯乙烯聚苯乙烯聚酰胺-610鏈節(jié)HCCHONH(CH2)5C重復(fù)單元CHONH(CH2)5C聚合度n2n化學(xué)式聚丙烯化學(xué)式聚丙烯類別碳鏈* CH CH2*nCH3聚丙烯腈雜鏈* CHCH2*nCN尼龍-66O雜鏈O*NH(CH)NHC(CH)C2624n*聚二甲基硅氧烷聚二甲基硅氧烷CH3元素有機(jī)類*SiO*nCH36、略。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一條或多條肽鏈構(gòu)成的生物大分子,相對(duì)分子質(zhì)量可從一萬(wàn)到數(shù)百萬(wàn)組成DNARNA7蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)一條或多條肽鏈構(gòu)成的生物大分子,相對(duì)分子質(zhì)量可從一萬(wàn)到數(shù)百萬(wàn)組成DNARNA8、用恰當(dāng)?shù)奈淖只蚍?hào)填入空格內(nèi)。三丙烷基鋁屬有機(jī)金屬化合物,其中C O

O鍵的鍵能小于

C C M O鍵與 鍵的鍵能,容易在 鍵處斷裂,它被廣泛用于化學(xué)氣相沉淀。從遺傳信息傳遞中心法則可知,在人體中DNA能,RNA具有復(fù)制遺傳信息的功能,蛋白質(zhì)具有執(zhí)行生命的功能。思考題分析配位中心與配體的特征,為什么螯合物特別穩(wěn)定？答:配位中心:處于配合物中心的位置的正離子或中性原子;配體:按一定空間位置排列在配位中心周圍的負(fù)離子或中性分子。由于螯合效應(yīng),所以螯合物的穩(wěn)定性很強(qiáng)。5個(gè)數(shù)量級(jí),就是制備高強(qiáng)度輕質(zhì)材料的理想組元。非整比化合物等在材料中十分重要,可以控制或改善無(wú)機(jī)固體材料的光、電、聲、磁、熱與力學(xué)性質(zhì)。例如,碳化物、氮化物在鋼材中可以有效的提高鋼材的硬度。略。略答:略。……ξ2、2固體B,FDC、DE,DA

CaO

MgOMgO > CaO > > k(Qk(QQ )+理由:

(r+r)2+3、試比較下列這些晶體的熔點(diǎn)高低并說(shuō)明理由。SiC、SiF、SiBr4SiC>SiF4

4>SiBr44、已知下列兩類晶體的熔點(diǎn)(℃):(1)NaF(993),NaCl(801),NaBr(747),NaI(601)(2)SiF4(-90、2), SiCl4(-70), SiBr4(5、4), SiI4(1204)為什么鈉鹵化物的熔點(diǎn)總就是比相應(yīng)的硅鹵化物的熔點(diǎn)高,而且遞變規(guī)律不一致？答:鈉鹵化物就是離子晶體,而硅的鹵化物就是分子晶體。比較并說(shuō)明理由

BaCl2 , CCl4

AlCl3

FeCl, 2

的熔點(diǎn)高2低;(2)SiO2,CO,BaO 硬度大小。23答:(1) BaCl2>FeCl2>AlCl>CCl4;`3k(QQ )+=f k(QQ )+=+

Ba

>Fe2+>Al3+>C4+SiO2>BaO>CO26、寫出耐高溫金屬與易熔金屬各兩種,簡(jiǎn)述它們的用途。答:耐高溫金屬:鎢(3410℃)、錸(3180℃),常被用作測(cè)高溫的熱電偶材料。易熔金屬:Bi(231.97℃)、Sn(271.44℃),用于低熔點(diǎn)合金的制備?；瘻囟确謩e有什么要求？答:作為塑料要求在室溫下能保持固定的形狀,因此Tg越高越好;作為橡膠,要求能夠保持高度的彈性,因此TgTg與Tf大,其應(yīng)用范圍就越寬,橡膠的耐熱性耐寒性也越好。下列物質(zhì)的用途分別基于它們的什么特性？高彈性BaCl2作鹽浴劑,使經(jīng)高溫處理的金屬慢慢冷卻保持晶形。金屬有機(jī)化合物用于制備鏡子。金屬有機(jī)化合物熱分解產(chǎn)生金屬的氧化物ξ2、3液體與液晶1．填空:單位質(zhì)量溶劑

1225

C, SO3- C

CH1225 ,O

2CH2OHnH

R, , 油包水型乳液。（4）8W乳化劑（5）熱致液晶,溶劑液晶。3.比較并簡(jiǎn)述原因:（1）pH依次降低（2）純水在依次升高、1mol

1

1

1蔗糖溶液的凝固點(diǎn)高低。依次降低CHO1mol的61261高低。依次降低

NaCl

Na,0、1mol

2SO

4溶于1kg水中構(gòu)成溶液的凝固點(diǎn)0.molkg依次升高

1

1

NaSO1的 2 4溶液的滲透壓高低。ξ2、4氣體與等離子體AA2 2 在251dm3O,和CO2 2 21,078,001,100kPa2dm3CO2的分壓為多少？2p2

=100*0、01=1kPapO2=21kPap =78kPa2p′C2=0、5kPa4.201、001kPa,10℃,相對(duì)濕度又為多少？解:由題意得:①1.001×100%=42.8%①2.339②1.001=81.5%②1.2285、<5、6,CO

、SO2

NO ,2,

SO、H2 4

SO、2 3

、HNO、HCO3 2 2 36.“溫室氣體”有哪些？引起“臭氧層空洞”的物質(zhì)有哪些？CO

O

O、CFC2②

4 3 2、CFCx§2、4 氣體與等離子體思考題略為什么不把H2O(g)稱為溫室氣體？答:溫室效應(yīng):太陽(yáng)輻射透過(guò)大氣,很少一部分被吸收,大部分到達(dá)地面,地表又以紅外輻射的形式向外輻射,被大氣中CO2等溫室氣體吸收,從而阻止了地球的熱量向外空的散發(fā),致使大氣層增溫。臭氧層空洞、光化學(xué)煙霧:NOX、CFC以及一些工業(yè)用劑等,在大氣中能發(fā)生一系列的光化學(xué)反應(yīng)而破壞臭氧層。 危害臭氧層的破,致使過(guò)量的紫外線射到地,引起植物生物、人類病變?cè)黾?加速高分子材料的老化;增加城市光化學(xué)煙霧,加劇環(huán)境的污染;造成高空平流層變冷與地面變暖。因?yàn)镠2O(g)會(huì)在空氣中凝聚放熱。20mg400nmg·cm3那么這些微粒的總表面積就是多少？請(qǐng)從吸附角度分析吸煙的危害。答:由題意得:A=4πr2 =3= 3Ai= V 43

πr

r 2.0

=1、5×105㎝-15m 203gA=

V= Ai · i

=1.5× =30003ρ 1.0g cm3略為什么不把H2O(g)稱為溫室氣體？答:溫室效應(yīng):太陽(yáng)輻射透過(guò)大氣,很少一部分被吸收,大部分到達(dá)地面,地表又以紅外輻射的形式向外輻射,被大氣中CO2等溫室氣體吸收,從而阻止了地球的熱量向外空的散發(fā),致使大氣層增溫。臭氧層空洞、光化學(xué)煙霧:NOX、CFC以及一些工業(yè)用劑等,在大氣中能發(fā)生一系列的光化學(xué)反應(yīng)而破壞臭氧層。 危害臭氧層的破,致使過(guò)量的紫外線射到地,引起植物生物、人類病變?cè)黾?加速高分子材料的老化;增加城市光化學(xué)煙霧,加劇環(huán)境的污染;造成高空平流層變冷與地面變暖。因?yàn)镠2O(g)會(huì)在空氣中凝聚放熱。20mg400nmg·cm3那么這些微粒的總表面積就是多少？請(qǐng)從吸附角度分析吸煙的危害。答:由題意得:A=4πr2 =3= 3Ai= V 43

πr

r 2.0

=1、5×105㎝-15A=

iiV= Aii·

m 203g=× 105 =3000=× ρ 1.0g cm3第三章物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與材料的性質(zhì)§3、1 原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)1.判別下列對(duì)原子核外電子運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法哪些就是正確的,哪些就是錯(cuò)誤的？（a)×（b)√（c)×2.動(dòng)量位置3.n0,1,2,3共44f7波動(dòng)():組態(tài)1p2s2d3p5f6s就是否存在×√×√√√主量子數(shù)2356角量子數(shù)0130軌道(個(gè)數(shù))1371最多可容納電子數(shù)26142、04×10-19J,試求:使銫產(chǎn)生光效應(yīng)的光的最小頻率極其波長(zhǎng)各就是多少？如果要達(dá)到能量為、4×10-19J,解::(1)

ν=Δε=3.0419

=4、59×1014s-1h 6.63

34J sλ=c=3.0×108m s1ν 4.59s1

=6.547mc hc 3.0×108m s1×6.63

34J s(2) λ== = =8.37mν Δε 2.419J思考題略答:特征光的波粒二象性;微粒:光電效應(yīng)、黑體輻射現(xiàn)象§3、2 元素周期律金屬材料采用表格形式分別列出Ti,Cr,Ni,Cu,Ti4+,Cr3+,Ni2+,Cu2+的外層電子排布式與未成對(duì)電子數(shù)。TiCrNiCuTi4+Cr3+Ni2+Cu2+3d24s23d54s13d84s23d104s13s23p63s23p63d33s23p64s23s23p63d926210321+6,最外層電子數(shù)為1,,(1);(2)外層電子排布式;(3)+3價(jià)離子的外層電子排布式;答:由題意得:該元素為Cr(1)1s22s22p63s23p63d54s1(2) (3)3s23p63d511Na,14Si,17Cl,并解釋其對(duì)元素性質(zhì)的影響。解:11Na:14Si17Cl:

Z=1－(1、00+×085)=、2Z=14－(2×1、00+8×0、85+3×0、35)=4、15Z =17－(2×1、00+8×0、85+6×0、35)=6、1比較Ti,Fe,Ca,Co,Ga,Mn,Br的金屬性強(qiáng)弱。Ca>Ti>Mn >Fe>Co>Ga>Br19K與20Ca4s的金屬性強(qiáng)弱。答:19K:Z=19－(10×1、00+8×0、85)=2、220Ca:Z

=20－(10×1、00+8×0、85+1×0、35)=2、85金屬性:19K>20Ca6.略,它對(duì)金屬材料的性質(zhì)有何影響？答:當(dāng)溶質(zhì)元素溶入溶劑元素后,能使原來(lái)的晶格發(fā)生畸變,它們將阻礙材料因外力作用而引起的形變,因而使固溶體的強(qiáng)度得到提高,但其延展性與導(dǎo)電性將會(huì)下降,這種現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。比較Ti,Gr,Co,Cu答:Ti>Gr>Co>Cud電子數(shù):TiGrCoCu25TiGrCoCu25710則金屬元素與硼、碳、氮結(jié)合強(qiáng)度就越大,穩(wěn)定性也越大。思考題1.p區(qū)零族元素與d區(qū)第Ⅷ族元素的最外層電子組態(tài)就是否相同？試寫出它們的通式。答:p區(qū)零族元素:ns2np1~6d區(qū)第Ⅷ族元素:(n－1)d1~10ns1~22.合金有哪幾種基本類型？置換固溶體與間隙固溶體的晶格結(jié)構(gòu)有何區(qū)別？答:根據(jù)合金中組成元素之間相互作用的情況不同,一般可分為三種結(jié)構(gòu)類型:金屬固溶體型;金屬間化合物型;簡(jiǎn)單機(jī)械混合型。置換固溶體:溶質(zhì)原子占據(jù)了溶劑原子的位置;間隙固溶體:溶質(zhì)原子半徑小,分布在溶劑原子空隙之間?！?、3 化學(xué)鍵分子間力高分子材料練習(xí)題1.用正確的內(nèi)容與標(biāo)號(hào)填入空格內(nèi),使下列說(shuō)法完整無(wú)誤:(1)c,(1)c,f(2)ab,c(3)a,d(4)d(5)b2、乙二胺四乙酸根合鈣 Ca2+

Y4-3、比較化學(xué)鍵、氫鍵、分子間作用力的大小。答:分子間作用力<氫鍵<化學(xué)鍵4.分別指出能溶解聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚碳酸脂的溶劑。答:聚甲基丙烯酸甲酯——環(huán)己酮聚氯乙烯——丙酮聚碳酸脂——乙醛5、丁二烯分子中的σ鍵與π鍵各就是多少答:9 ,26、指出下列四組物質(zhì)中有氫鍵的物,并用電負(fù)性及化學(xué)的觀點(diǎn)解釋之(a)HF,HCl, HI(b),

,(c)

CHCHOH3 2

CH4 O

CH2O

CH2nH Hn(d)

* C(CH2)4

N (CH2)6 N *,C*Cln* HC * * H2C HC*ClnCNn ,7、寫出聚二甲基硅氧烷線型分子的化學(xué)式,簡(jiǎn)述它的性質(zhì)與產(chǎn)生這些性質(zhì)的原因。CH3* Si O *n答: 性質(zhì)及產(chǎn)生的原因:(1)耐熱性。這就是由于Si鍵、C O鍵。

O鍵的鍵(452kJmol1 )大于C C(2)耐寒性。線型有機(jī)硅氧烷的分子較對(duì)稱,硅氧烷的極性不大,因此耐寒性較好。呈憎水性。電絕緣性。聚有機(jī)硅氧烷具有不隨外電場(chǎng)而取向極化的非極性側(cè)基與分子的對(duì)稱性,因此有高度的絕緣性與介電性能。8、略。思考題1、化學(xué)鍵就是什么？一般可分成幾類？各類化學(xué)鍵中原子、電子的關(guān)系就是怎樣？原子在分子中對(duì)電子吸引力的大小用什么來(lái)衡量？答:①化學(xué)鍵:原子結(jié)合態(tài)(比如分子)中相鄰原子間較強(qiáng)烈的相互作用。②一般可分為離子鍵、共價(jià)鍵兩類。③離子鍵就是由正負(fù)離子痛過(guò)強(qiáng)烈的靜電作用而形成的化學(xué)鍵,沒(méi)有自由電子。共價(jià)鍵就是由共享電子對(duì)形成的化學(xué)鍵。④電負(fù)性來(lái)衡量。2.兩個(gè)氫原子就是怎樣結(jié)合成分子的？?jī)蓚€(gè)氦原子為什么不能結(jié)合成He2分子？答:(1),H1s1個(gè)H221s,,因此,H2定存在。(2)下面我做不來(lái)了~~~§3、4 晶體缺陷陶瓷與復(fù)合材料略。答:陶瓷由晶相、玻璃相、晶界相與氣相組成。晶相決定了陶瓷的剛性、導(dǎo)熱性等物理性質(zhì);制品提供了一定的韌性。晶界的結(jié)構(gòu)對(duì)陶瓷的性能影響很大;氣孔的存在可以提高陶瓷的絕熱性能,但氣孔也能使陶瓷的抗擊穿能力下降,受力時(shí)容易產(chǎn)生裂紋,透明度下降。為什么硅酸鹽陶瓷做絕緣材料時(shí)要求Na+()為什么一般情況下不用它們做絕緣材料？答:在陶瓷材料中,K2O2NaO35,2離子的電荷數(shù),離子半徑,則與硅氧四面體負(fù)離子的結(jié)構(gòu)也牢,絕緣性能好。 高AlO和MgO鋁瓷、鎂質(zhì)瓷中, 2 3 的含量很高,價(jià)格昂貴,所以一般情況下不用不用它們做絕緣材料。,指出它的特性與用途。答:

氮化硅就是通過(guò)共價(jià)鍵結(jié)合而形成的原子晶體。它在1200℃下可維持室溫時(shí)的強(qiáng)度與硬度,在氧化性不太強(qiáng)的介質(zhì)中最高安全使用溫度可達(dá)1650℃~1750℃,因此氮化硅陶瓷可用于火箭發(fā)動(dòng)機(jī)尾管及燃燒室,也可用于無(wú)冷卻汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。第四章 化學(xué)反應(yīng)與能源§4、1 熱化學(xué)與能量轉(zhuǎn)化,:a bb dcbH在下列反應(yīng)過(guò)程: 與 就是否有區(qū)別？為什么？請(qǐng)計(jì)算說(shuō)明。其(1)與1molCaCO31molCH4,(2)2molH2O,(4)以析出1molCu計(jì)算。CaCO(s) 810℃+CO(g)(1) 3 22H(g)+O(g)（2） 2 2

25℃

→2HO(l)2CH（3）

(g)4

(g)

25℃2

(g)+2H

O(g)2CuSO(aq)+Zn （4） 4ΔH=ΔU+RT解:(1)

(aq)+Cu4ΔH=179.2kJ mol1 ΔU=170.2kJ mol1=ΔU 3RT(2)ΔH=571.6kJ mol1 ΔU=564.2kJ mol1(3)

ΔH=ΔU+RTΔH=802.5kJ mol1 ΔU=805.0kJ

mol1(4)

ΔU=ΔH=218.7kJ mol1NaS(s)+9HO(g)=NaS?9HO(s)某公司已根據(jù)反應(yīng): 2 2 2 2 制成化學(xué)儲(chǔ)能裝置。已知NaS(s)NaS?9HO(s)2 2 2

在298、15K 時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓分別就是—372、kJ mol1 kJ mol1 NaS86 與—3079、41 ,試求1kg干燥的 2 吸收水蒸氣變成NaS?9HO2 2 時(shí)所放出的熱量。解:從附錄中查得ΔHθ(B)/(kJr m

mol1)

NaS(s)+9HO(g)=NaS?9HO(s)2 2 2 2—372、86 —2418 —3079、41ΔHθr

=ΣυΔB B

Hθ(B)m=ΔHθ(Naf m 2

S?9H

s) Δ2

Hθ(Nam

S,s) f

Hθ(Hm

O,g)2=[3079.41 (372.86) 9×(

mol1=530 35kJ mol1M(NaS)=78g mol1又知: 2

1000g530.35kJ mol1所以放出的熱量=

78g mol

=6799.36kJN2H4(l)和N2O4(g298、15K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓分別就是50.63kJmol1與9.66kJmol

, 計(jì)算火箭燃料聯(lián)氨與氧化劑四氧化二氮反2NH(l)+NO(g)=3N(g)+4HO(l)應(yīng): 2 4 2 4 2 2 的標(biāo)準(zhǔn)焓變計(jì)算32g液態(tài)聯(lián)氨完全氧化時(shí)所放出的熱量。解:從附錄中查得ΔHθ(B)/(kJr m

mol1)

2NH(l)+NO(g)=3N(g)+4HO(l)2 4 2 4 2 250、63 9、66 0 —285、8ΔHθr

=ΣυΔB B

Hθ(B)m=4Δf

Hθ(Hm

O,l)2

Hθ(Nm 2

,g) Δf

Hθ(NOm 2

,g) f

Hθ(NHm 2

,l)=[4×(285.8)+3×0 9.66=1254.12kJ mol1M(NH )=32g mol又知: 2 4

2×50.63]kJ mol1Q=MmυΔHθr m=32g32gmol1×2×(1254.12)kJmol1=627.06kJ所以:N2H4CaO(s)+HO(l)=Ca+(aq)+2OH (aq)計(jì)算298、15K時(shí)反應(yīng): 2 的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變?chǔ)θ(298.15K)r m

400J K1、設(shè)某罐頭的熱容為 ,反應(yīng)放出的熱有80%被吸,要將其從2580℃,需CaO解:從附錄中查得ΔHθ(B)/(kJr m

mol1)

CaO(s)+HO(l)=Ca2+(aq)+2OH (aq)2—634、9 —285、8 —542、8 -2300ΔHθr

=ΣυΔB B

Hθ(B)m=2Δf

Hθ,aq)+Δm

Hθ(Ca2+,g) Δm

Hθ(Hm

O,l) Δ2

Hθs)m=[2×(230)+(542.8) (285.8) (634.9)]kJ=82.1kJ mol1設(shè)需要CaO x克則:

mol1x×(×80%=C56

ΔT=0.4×(80 25)x=18.76(g)29815K時(shí),5.0g液態(tài)苯完全燃燒生成CO2(g)H2O(l),209、2kJ,H。1mol解:由題意得:CH(l)+15O6 6 2

→6CO2

(g)+3H

O(l)2ΔU=Q=209.2kJΔH=ΔU+ΔnRT=209.2 1.5RT=212.92kJ1000∴Q =78υ 5

×(209.2kJ)=3263.52kJ

mol1,Qp與Qv??？為什么？H (g)+1O2 2

(g)=

O(g)2H (g)+1O2 2

(g)=

O(l)2Q =ΔU=240.56kJ mol1解:(1) v1Q =ΔU+ΔnRT=ΔU RT=241.8kJ mol1p 2Q =ΔU=282.08kJv

mol13Q =ΔU+ΔnRT=ΔUp

RT=285.8kJ mol12FeO(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO(g)估算煉鐵爐中主要反: 2 3 2 的熱效應(yīng)。解:從附錄中查得ΔHθ(B)/(kJr m

mol1)

FeO(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO(g)2 3 2—824、2 、5 0 —393、5ΔHθr m

=ΣυΔB B

Hθ(B)m=[3×(393.5) 3×(110.5) (824.2)]kJ=24.8kJ mol1

mol1設(shè)輕汽油的組成就是C5H12,估算燃燒1g解::ΔHθ(B)/(kJr m

mol1)

CH (l)(g)→(g)+6HO(g)5 12 2 2 2—17928 0 —393、5 -2418ΔHθr m

=ΣυΔB B

Hθ(B)m=[6×(241.8)+5×(393.5) (179.28)]kJ mol1= 3239.02kJ

mol11Q= 3239.02kJ 172g mol1

=44.99kJ g1§4、2化學(xué)反應(yīng)的方向與限度表示,“×”:(1)×(2) √(3) ×(4) ×(5) ×(6) √不查表試比較下列物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵值的大?。?）H2O(s),H2O(l),H2O(g);H2O(s)<H2O(l)<(2)298、15K,39815K,49815K時(shí)的H2O(g);298、15K<15K<498、15K [3同一溫度下的Fe,FeO,Fe2O、3Fe<FeO<Fe2O3理由:,同樣的原子或原子結(jié)合態(tài)單元在氣態(tài)時(shí)的熵值S;越多,;,所以熵S越大。C(s)+CO(g)=2CO(g)計(jì)算反: 2 在298、15K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變。解:由附錄查得:ΔGθ(B)/(kJ

mol1)

C(s)+CO2

(g)=2CO(g)rΔGθr

m=ΣυB B

Gθ(B)r m

—3944 —1372=[2×(137.2) (394.4)]kJ=120kJ mol1

mol1CaCO

(s)=2CaO(s)

(g)

G

p(CO)4、近似計(jì)算反: 3

2 1222K

r m值,若此時(shí)的

2100kPa,否自發(fā)進(jìn)行。解:由題意得:ΔHθ(298.15K)=ΣυΔHθ(B)r m B B r m=[(634.9)+(393.5) (

mol1=179.2kJ

mol1ΔSθ(298.15K)=ΣυΔSθ(B)r m B B r m=(38.1+213.8 91.7)J

mol1 K1=160.2J mol1 K1ΔGθ(1222K)≈Δr m

Hθ(298.15) TΔm

Sθ(298.15)m=179.2J=16.56kJ p(CO)=100kPa2∴Q=1

mol1

1 1222K×160.2J mol1 K∴ΔGr

K)=

GθK)=16.56kJ mol1r m∴反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。:SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)Δ估算上述反應(yīng)的

Hθ(298.15K)m

ΔSθ(298.15K)及r m ;Δ估算上述反應(yīng)的Δ

Gθ(298.15Kr mGθ(1000K)

,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)298、15K下正反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？估算上述反應(yīng)的r m ,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)1000K下正反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？解::ΔHθ(298.15K)=ΣυΔHθ(B)r m

B B r m=[0+2×(110.5) 2×0 (910.7)]kJ mol1=689.7kJ mol1ΔSθ(298.15K)=ΣυΔSθ(B)r m B B r m=[18.8+2=361.3J mol1

2×5.7K1

41.5]J mol1 K1(2)

ΔGθ(T)≈Δr m

Hθ(298.15) TΔm

Sθ(298.15)m=689.7kJ mol1 298.15K×361.3J

mol1 K1=581.98kJ mol1（3）

ΔGθr

≈ΔHθ(298.15) TΔr m

Sθ(298.15)m=689.7kJ mol1 1000K×361.3J mol1 K1=328.4kJ mol1>0所以不能自發(fā)進(jìn)行（4）要使反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,則

ΔGθ)≈Δr m

Hθ(298.15) TΔm

Sθ(298.15)<0m689.7kJ mol1 T×361.3J mol1 K1<0即?T>1908.94KS試判斷下列反應(yīng)的r m就是大于零還就是小于:Zn(s)+2HCl(aq)→ZnCl(aq)+H(g)（1） 2ΔSθr

=23J

mol1

K1<0CaCO(s)→CaO(s)+CO(g)（2） 3 2ΔSθr

=160.2J

mol1

K1>0NH（3）

(g)+HCl(g)→3

Cl(s)4ΔSθr m

=285.1J

mol1

K1<0CuO(s)+H(g)→Cu(s)+HO(l)（4） 2 2ΔSθr m

=70.1J

mol1

K1<0水煤氣反: C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)問(wèn):29815K時(shí),H2O(g),CO(g)及H2(g)100kPa下能否向正方向進(jìn)行？若升高溫度能否向正方向進(jìn)行？100kPa此體系才能處在平衡狀態(tài)？ΔHθ(298.15K)=ΣυΔHθ(B)解:(1) r m

B B r m=[0+(110.5) 0 (241.8)]kJ

mol1=131.3kJ

mol1ΔSθ(298.15K)=ΣυΔSθ(B)r m B B r m+130.7 5.7

mol1 K1=133.9J mol1 K1ΔGθr m

≈ΔHθ(298.15) TΔr m

Sθ(298.15)m=131.3kJ

mol

1 298.15K×133.9J

mol1 K1=91.38kJ

mol

1>0所以不能自發(fā)進(jìn)行,

ΔGθ)≈Δr m

Hθ(298.15) TΔm

Sθ(298.15)<0m131.3kJ mol1 T×133.9J mol1 K1<0即?T>980.58K（3）當(dāng)T=980、58K時(shí)

ΔGθr

=0,此時(shí)體系處于平衡狀態(tài)。ΔHθ=402.0kJ mol1ΔGθ=345.7kJ mol1已知反:CaO(s)+SO(g)=CaSO(s)在29815K時(shí)r m , r m ,3 4ΔGθ)=0算這個(gè)反應(yīng)在100kPa壓力,當(dāng)r m 時(shí)的溫度并簡(jiǎn)述向燃燒高含硫量煤的爐中投入生石(CaO)可除去SO3,減少大氣污染的理由。ΔGθ解: r

≈ΔHθ(298.15) TΔr m

Sθ(298.15)mSθr m

HθΔ=r mΔT

ΔGθr

=(402+345.7)kJ mol1298.15K=188.83J mol1 K1ΔGθ

=0 T

ΔHθr

= 402.0kJ mol1

=2128.9K當(dāng) r m

時(shí),則 ΔSθr m

188.83J mol1 K1§4、3 化學(xué)平衡與反應(yīng)速率(1)2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)(2)ZnS(s)+2H+(aq)=Zn2++H2S(g)Kθ=

(p /pθ) (pNO2

/pθ)解:(1)

(p /pθ)2NO25Kθ=

[c(Zn2+)/cθ] [p(H

S)/pθ]2(2) [c(H+)/cθ]2在什么條件下儲(chǔ)存CO2(g),才能使如下吸熱反應(yīng)的CO2分解最少？CO2解:恒壓、降溫吸熱反應(yīng)。

(g) CO(g)+1O2 2

(g)2在1000℃時(shí),反應(yīng)FeO(s)+CO(g)→Fe(s)+CO(g)的平衡常數(shù)等于0、5,如果CO與CO的初始濃度均為0、2205mol/dm3,求它們平衡時(shí)的濃度。c c設(shè)平衡時(shí)C2為x則C為(—x):Kθ=

p /pθCO2 = x =0.5p /pθ 1 xCO?x=0.033mol L1

=0.033mol L1,CCO

=0.067mol L13037,10倍,試估算反應(yīng)的活化能。lnk2=Ea(1 1)解: k1

R T T1 2E 1 1= a ( )8.3145303.15 310.15略略略

?E =257.15kJa

mol1§4、4 氧化還原反應(yīng)與能源的開(kāi)發(fā)與利用1.(1)×(2)√(3)×(4)√2.(1) C(2) bFe3+/Fe2+>Cu2+/Cu>Fe2+/Fe3.0.01mol dm3在PH=5時(shí),比較 的KMnO4,100kPa的Cl2與、01mol/dm-3K2Cr2O7的氧化性強(qiáng)[假定反時(shí)c(Mn2+)=c(Cr3+)=c(Cl-)=1、0mol/dm-3]MnO +8H++5e 2++4HO解:已知: 4 20.059 [c(MnO )/cθ][c(H+)/cθ]8E(MnO

/Mn2+)=Eθ(MnO

/Mn2+)+ lg 44=1.587+

40.0595

5 [c(Hlg[0.01×(105)8

O)/cθ]42=1.0114VCl +2e =2Cl 2 ,:0.059 p(Cl

/Cl )E(Cl /Cl )=Eθ(Cl /Cl )+ lg 22 2 2 [c(Cl )/cθ]2=1.3827+0.059lg12=1.3827CrO2 2 7

+14H++6e =Cr3++7HO20.059 [c(CrO2)/cθ][c(H+)/cθE(CrO2

/Cr3+)=Eθ(CrO2

/Cr3+)+ lg 2 72 7 2=1.232=0.524

70.0596

6 [c(Hlg[0.01×(105)14]

O)/cθ]72Cl＞KMnO＞KCrO2 4 2 2 7Ag+(aq)+Fe2+(aq)=Ag(s)+Fe3+(aq):K298、15K時(shí)的平衡常數(shù)c(Ag+)=1.0mol dm3,c(Fe2+)=0.10mol dm3 Fe3如果反應(yīng)開(kāi)始, ,求達(dá)到平衡時(shí)的 濃度。解:由題意得:lgKθ

Eθ Eθ(Ag+/Ag) (Fe3+/Fe2+)

=0.7996

=0.485(1)

0.059

0.059?Kθ=3.05Fe3(2)令平衡時(shí)的 濃度為c,則:Kθ= cc)(0.10 c)

=3.05

=0.075mol L1AgNO FeSO和Fe(SO)3溶液中,將鉑片插入含有 4 2 43的溶液中,并用鹽橋連接,組成原電池。已c(Ag+)=c(Fe2+)=c(Fe3+)知:(1)

dm3c(Ag+)=(2)

dm3,c(Fe2+)=c(Fe3+)dm3試分別寫出電池符號(hào)表示式、電極反應(yīng)與總反應(yīng)式,并計(jì)算其電動(dòng)勢(shì)。( )PtFe3+,Fe2+Ag+Ag解:由題意得:E（1）

=Eθ(Ag+/Ag

+0.059lg(Ag+) [Eθ(Fe3+/Fe2+)

+0.059lg

(Fe3+)(Fe2+)=0.7996 0.771=0.0286E =0.7996+0.059lg(0.01) 0.771=0.6816(2) 2

0.771= 0.0894E =1.507V,Fe3++e Fe2+E =0.77V,求已知正 負(fù) (1)MnO +8H++5e 2++4HO反應(yīng) 4 2 ,c(MnO )=c(H+)=0.10mol4

dm3和c(Mn2+)=0.010mol dm3時(shí)的電極電勢(shì)值。

MnO4

+8H++5Fe2+2++4H

O+5Fe2

和ΔGθθ r m()

c(MnO )=c(Fe2+)=c(H+)=0.10mol dm3和c(Mn2+)=c(Fe3+)=0.010mol dm34 時(shí),Gr m并判斷(2)題給出反應(yīng)進(jìn)行的方向。0.059 c(MnO) c(H+)解:(1)

E=1.507+ lg5

4c(Mn2+)

=1.4244

lgKθ=0.77)×50.059

=62.46 θ=2.88×1062

ΔGθr

= nF