发布时间 : 星期三 文章北师大《无机化学》第四版习题答案5更新完毕开始阅读4bdb1f6a25c52cc58bd6beaf
第五章 化学热力学基础
5-1 从手册中查出常用试剂浓硫酸、浓盐酸、浓硝酸、浓氨水的密度和质量分数计算它们的（体积）物质的量浓度和质量摩尔浓度。
解：经查阅: p(HCl)=1.19g/ml w(HCl)=37.23% p(H2SO4)=1.83g/ml w(H2SO4)=98% p(HNO3)=1.42g/ml w(HNO3)=69.80% p(NH3.H2O)=0.9g/ml w(NH3.H2O)=26%
由公式 c=pw/M可得：c(HCl)=12 mol·L–1 c(H2SO4)=18.3mol·L–1 c(HNO3)=15.7 mol·L–1 c (NH3.H2O)=13.8 mol·L–1
设1㎏水中含溶质n mol,则由w=m/(m+1000)（m为溶质质量）可得： m (HCl)=16.2 mol/㎏ m(H2SO4)=500 mol/㎏ m(HNO3)=36.69 mol/㎏ m (NH3.H2O)= 20.67 mol/㎏
5-2 从手册查出常温下的饱和水蒸气压，计算当时相对湿度为40%时，水蒸气压多大。 解：在298K下，P（饱和水蒸气压）=3.167Kpa，P（不饱和）/P（饱和）=40%， 则P（不饱和）/P（饱和）=40%×P（饱和）=0.4×3.167=1.2668 Kpa 答：水蒸气压为1.2668 Kpa.
5-3化学实验中经常用蒸馏水冲洗已用自来水洗净的烧杯。设洗净烧杯内残留“水”为1mL,试计算，用30mL蒸馏水洗1次和2次，烧杯中残留的“自来水的浓度”分别多大？
解：再用自来水洗之后，烧杯中自来水为1ml之后，加入30ml蒸馏水，一共为31ml水，自来水占1/31，倒掉后又倒1ml，故自来水浓度为1/31。
若第一次加入的蒸馏水倒掉之后，1ml中含1/31ml的自来水； 再加入30ml蒸馏水，一共为31ml水，自来水占1/312=1/963 所以倒掉后自来水占1/312=1/963 5-4 计算15℃,97kPa下15g氯气的体积。
5-5 20℃，97kPa下0.842g某气体的体积为0.400L，求气体的摩尔质量。 解：由理想气体状态方程：p×v=n×R×T，n=m /M，得p×v=m/M×R×T M=mpT/pv=0.842×8.314×293/97×103×0.4=52.8 g/mol 该气体的摩尔质量为：52.8 g/mol。
5-6 测得2.96g氯化在407℃的1L容积的真空系统里完全蒸发到的压力为60kPa，求氯化汞蒸气的摩尔质量和化学式。
解：(1)设氯化汞蒸汽的摩尔质量为M，则由n=m /M ,p×v=n×R×T
得 M=m×R×T/p×v =2.96×8.314×680/60=278.9 g/mol (2)设氯化汞的化学式为HgCln ,则 200.6+35.5n=278.9 解得 n=2
答：氯化汞的摩尔质量是278.9g/mol,化学式是HgCl2
5-7 在1000℃和97kPa下测得硫蒸气的密度为0.5977gL-1,求蒸气的摩尔质量和化学式。 解：（1）设硫蒸气的体积为1L，则由p×v=n×R×T得 M=m×R×T/p×v =0.5977×8.314×1273/97×1 = 65g/mol (2)设硫蒸气的化学式为Sn，则32n=65 解得 n=2 所以硫蒸气的摩尔质量是 65g/mol化学式是S2.
5-8 在25℃时将相同压力的5.0L氮气和15L氧气压缩到一个10.0L的真空容器中，测得混合气体的总压为150kPa，（1）求两种气体的初始压力；（2）求混合气体中氮和氧的分压；（3）将温度上升到210℃，容器的总压。
解：方法1：1）假设压缩两种气体的总压力为P, 分压为P1、P2 ，则由玻意耳定律得:P1V1=P2V2
P= P2V2/ V1=75 kPa P1=75×5/(5+15)=18.75kPa P2=75× 15(5+15)=56025kPa
（ 2）假设混合气体的分压分别为P3、P4,则有: P3=150×5/(5+15)=18.75 kPa P4=150×15(5+15)=112.5 kPa
（3）假设210℃时，容器的总压为P5，则由盖吕莎克定律得：P/T=P5/T5 P5=P× T5/T=243kPa
方法2：（1）两种气体的初始压力为p ，则由p1v1=p1v1 得 p(VN2+VO2)=p混V混 则p=p混×v混/(vN2+vO2) =150×10/(5+15) =75 Kp
（2）同温同压下,n(N2):n(O2)=V(N2):V(O2)=1:3 P(O2)=P×X(O2)=1/4×150kPa=37.5kPa P(N2)=P×X(N2)=3/4×150kPa=122.5kPa (3) P2V2=nRT2 ①
PV=nRT ② 两式相比,得P2/P=T2/T 150kPa/P=298K/483K P=243kPa
5-9 在25℃，1.47MPa下把氨气通入容积为1.00刚性壁密闭容器中，在350℃下用催化剂使部分氨分解为氮气和氢气，测得总压为5MPa，求氨的解离度和各组分的摩尔分数和分压。
解:P1V1=n（NH3）RT1 →n（NH3）=0.5933mol P2V2=n（混）RT →n（混）=0.9653mol
设有2x mol的NH3在1123K下分解,则有x molN2和3x molH2生成,则 nNH3-2x+x+3x=n
总
x=0.186mol
X(NH3)=(nNH3-2x)/n总=0.229mol X(N2)=X/n总=0.193mol X(H2)=3x/n总=0.578mol P(NH3)=P×X(NH3)=1.146MPa P(N2)=P×X(N2)=1.965MPa P(H2)=P×X(H2)=2.89MPa
NH3的解离度=(n(NH3)-2x)/n(NH3)=0.627％。
5-10 某乙烯和足量的氢气的混合气体的总压为6930Pa，在铂催化剂催化下发生如下反
应：
C2H4(g)+H2(g)＝C2H6(g) 反应结束时温度降至原温度后测得总压为4530 Pa。求原混合气体中乙烯的摩尔分数。
解：由等温变化得：P1V1/n1=P2V2/n2
原混合气体中乙烯的摩尔分数为Ni；设气体总体积为1 6930*1/n=4530*1/（1-Ni）n 得=0.346
答：原混合气体中乙烯的摩尔分数为0.34
5—11以下哪些关系式是正确的（p、V、n表示混合气体的总压、总体积和总物质的量）? 说明理由。
pVB=nBRT pBV=nBRT pBVB=nRT pV=nRT 答: PVB=nBRT 错误
PBV=nBRT正确,它表示B物质的分压力 PBVB=nRT 错误
PV=nRT 正确,它就是气体的状态方程. 5-12 以下系统内各有几个相？
（1）水溶性蛋白质的水溶液； （2）氢氧混合气体； （3）盐酸与铁块发生反应的系统； （4）超临界状态的水。 解（1）一个相，因为溶液均匀分布的；
（2）一个相，因为混合气体均匀分布的；
（3）三个相，因为反映系统中有未反映的铁固体，生成H2气体以及溶液液体。 （4） 一个相，因为超临界状态的水，既有水固体，又有水液体和水蒸汽。 5-13 10 g水在373k和100kPa下气化，所做的功多大？ 解: 系统接受环境所给的功：
W=P×△V=RT△n=0.008314×373×10/18=1.723kJ
5—14 反应CaC2(s)+2H2O(l)=Ca(OH)2(s)+C2H2(g)在298K下的标准摩尔热力学能变化量为-128.0Kjmol–1，求该反应的标准摩尔焓变。
解 ：该反应是在恒温恒压条件下进行，反应的标准摩尔生成焓： △rHm=U+P△V =-128.0+0.008314×298×(1-0)= -125.5kJ?mol–1
5-15 人类登月使用的阿波罗的第一级火箭使用了550吨煤油在2.5min内与氧发生燃烧反应产生巨大推力。以C12H26(l)为煤油的平均分子式的燃烧热为-7513KJmol-1，试计算这个燃烧反应的功率。
解：设这个燃烧反应的功率为P，在2.5min内产生的热量为WkJ;则由： C6H12O6+18.5O2=12CO2+13H2O; H= –7513kJ/moL 170g 7513kJ 550 1000 1000g WkJ W=2.43 10 10kJ P=W/t=1.62 10 8kW
5—16 已知Al2O3(s)和MnO2(s)的标准摩尔生成焓为-1676 KJmol-1和-521 KJmol-1，计算1g铝与MnO2(s)足量反应（铝热法）产生的热量。
解: n(Al)=1/27mol 4Al+3MnO2 = 2Al2O3+3Mn
Qp=△H=(-1676+521)×1/27=16.6kJ mol–1
5-17 已知Cl-1(aq)的标准摩尔生成焓为–167.5 kJ mol–1，计算1molHCl(g)溶于足量的水释放多少热？[注]计算得到的值为氯化氢的溶解热；HCl(g)的标准摩尔生成焓可从本书附表中查获。假设水量的多少与程度无关（事实上是有关的，因此溶解热的数值通常设定为无限稀释。）
解: 假设溶于定量的水释放的热量为△H，则有： HCl(g)=H(∞aq)+Claq–
+
因规定△fHmO(H(∞aq))=0 △H(Cl–)= –167.5kJ/mol 又可查表得：H(HCl) = –92.307kJ/mol
△rHmO=△fHmO(H(∞aq))+ △fHmO(Claq–) –△fHmO(HCl(g)) =0+（–167.5）–（–92.307）= 75.2 kJ?mol–1