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第一章习题解答

rGmBfHm1573BSm

2 . 11390.251573(210.761191.61205.138)1070.77kJ/mol22

rGmRTlnK

70.778.3141031573lnK

K4.46103

3. 蔗糖(C12H22O11)在人体内的代谢反应为：

C12H22O11(s) + 12O2(g)  12CO2(g) + 11H2O(l)

假设其反应热有30%可转化为有用功，试计算体重为70kg的人登上3000m

高的山(按有效功计算)，若其能量完全由蔗糖转换，需消耗多少蔗糖？

解： A=70kg3000m

= 2.1105 kgm

=2.11059.8J

=2.1103kJ

rH=2.1103kJ/30%

=7.0103kJ

 rHm=11(285.830 kJmol1)+12(393.509 kJmol1) (2222 kJmol1)

= 5644kJmol1

 = rH/ rHm

=7.0103kJ/5644kJmol1

=1.24mol

m(C12H22O11)=1.24342.3

= 425g

5.已知下列化学反应的反应热：

（1）C2H2(g) + 5/2O2(g)  2CO2(g) + H2O(g)；  r Hm= 1246.2 kJmol1

（2） C(s) + 2H2O(g)  CO2(g) + 2H2(g)；  r Hm = +90.9 kJmol1

（3）2H2O(g)  2H2(g) + O2(g)；  r Hm = +483.6 kJmol1

求乙炔(C2H2,g)的生成热  fHm。

解：反应2(2)(1)2.5(3)为：

2C(s)+H2(g)C2H2(g)

 fHm=2 rHm(2) rHm(1) 2.5 rHm(3)

=[290.9(1246.2) 2.5483.6] kJmol1

=219.0 kJmol1

10. 糖在人体中的新陈代谢过程如下：

C12H22O11(s) + 12O2(g)  12CO2(g) + 11H2O(l)

若反应的吉布斯函数变 r Gm只有30%能转化为有用功，则一匙糖(3.8g)在体温37℃时进行新陈代

谢，可得多少有用功？(已知C12H22O11的fHm=2222kJmol1 Sm=360.2Jmol1K1) 解： C12H22O11(s) + 12O2(g)  12CO2(g) + 11H2O(l)

fHm/kJmol1 2222 0 393.509 285.830

Sm/Jmol1K1 360.2 205.138 213.74 69.91

rHm=[11(285.830)+12(393.509) ( 2222)] kJmol1

= 5645kJmol1

rSm=[1169.91+12213.7412205.138360.2] Jmol1K1

=512.03 Jmol1K1

 rGm=rHmTrSm

= 5645kJmol1310.15K512.03103kJmol1K1

= 5803kJmol1

 = nB/B

= 3.8g/342gmol1

=1.11102mol

W有用功=30% rG

=30% rGm

=30%(5803kJmol1) 1.11102mol

= 19kJ 负号表示系统对环境做功。

12. 某基元反应 A + B C，在1.20L溶液中，当A为4.0 mol，B为3.0mol时，v为0.0042molL1s1，计 算该反应的速率常数，并写出该反应的速率方程式。

解： v = kcAcB

k=0.0042moldm3s1/[(4.0 mol/1.20dm3)(3.0mol)/1.20dm3]

=5.0104 mol1dm3s1

14. 某病人发烧至40℃时，使体内某一酶催化反应的速率常数增大为正常体温(37℃)的1.25倍，求该酶催化反应的活化能？

解： lnEa111 -3111.25310K313K8.31410kJmolK

Ea=60.0 kJmol1

16. 写出下列各化学反应的平衡常数K表达式:

1)HAc(aq)

3)C(s) + H2O(g)

5)CaCO3(s) H+(aq) + Ac(aq) 2)Cu2+(aq)+4NH3(aq) CO(g) + H2(g) 4)AgCl(s) CaO(s) + CO2(g)

2Mn2(aq) + 5SO42(aq) + 3H2O(l) Cu(NH3)4(aq) Ag(aq) + Cl(aq) 6)2MnO4(aq) + 5SO32(aq) + 6H(aq)

解：1) K = (c (H+)/c)(c(Ac)/ c)(c(HAc) / c)1

2) K =(c( Cu(NH3)4/c(c(Cu2+) / c)1(c(NH3) / c)4

3)K = (p (CO)/p)(p(H2)/ p)(p(H2O) / p)1

4) K = (c (Ag+)/c)(c(Cl)/ c)

5） K =(pB/ p)B= p(CO2)/p

B

6) K = (c (Mn+2)/c)2(c(SO42)/ c)5(c(MnO41) / c)2(c(SO32) / c)5(c(H+) / c)6

18.已知下列反应在298.15K的平衡常数：

1) SnO2(s) + 2H2(g)

2 ) H2O(g) + CO (g) 2H2O(g) + Sn(s)； K1 = 21 H2(g) + CO2(g)； K2 = 0.034

Sn(s) + 2CO2 (g) 在298.15K时的平衡常数K。 计算反应 2CO(g) + SnO2(s)

解：页：3

反应 (1) +2 (2)为所求反应：

K= K1  (K2)2

=210.0342

=2.4102

19. 密闭容器中反应 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) 在1500K条件下达到平衡。若始态

p(NO) =150kPa，p(O2) = 450kPa，p(NO2) = 0；平衡时p(NO2) = 25kPa。试计算 平衡时p(NO)，p(O2)的分压及平衡常数K。 解：V、T不变，p  n，各平衡分压为：

p(NO) =15025=125kPa ； p(O2) =45025/2=437.5kPa

K = (p(NO2)/p)2(p(NO)/ p)2(p(O2)/ p)1

= (25/100) 2(125/100) 2(437.5/100) 1

=9.1103

20. 密闭容器中的反应 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) 在750K时其K = 2.6，求：

(1)当原料气中H2O(g)和CO(g)的物质的量之比为11时，CO(g)的转化率为多少？

(2)当原料气中H2O(g)CO(g)为41时，CO(g)的转化率为多少？说明什么问题？ 解：(1) V、T不变 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)

起始n/mol 1 1 0 0

平衡n/mol 1x 1x x x n=2(1x)+2x=2 平衡分压 1xp总 1xp总 xp总 xp总 2222

K = (p(H2)/p) (p(CO2)/ p) (p(H2O)/ p)1 (p(CO)/ p)1 2.6 = (x)2 (1x)2 22

x=0.617

 (CO)= 61.7%

(2) x2/[(1x)(5x)]=2.6

x=0.92

 (CO)= 92%

H2O(g)浓度增大，CO转化率增大。

25. 在一定温度下Ag2O的分解反应为 Ag2O(s) 2Ag(s) + 1/2O2(g)

假定反应的rHm，rSm不随温度的变化而改变，估算Ag2O的最低分解温度和在该温度下的p(O2)分压是多少？

解： rHm= 31.05kJmol1

rSm=[242.5+205.138/2121.3]Jmol1K1

=66.269Jmol1K1

T= rHm/rSm

=31.05kJmol1/66.269103kJmol1K1

= 468.5 K

此时，rGm=0 kJmol1 ， K =1 ， K =(p(O2)/p)1/2 ， p(O2)=100kPa 。

27. 已知反应 2SO2(g) + O2(g)  2SO3(g) 在427℃和527℃时的K值分别为1.0105和

1.1102，求该温度范围内反应的rHm。

解： lnKΔH11 K2RT1T2

ΔrHm1.010511ln 1.11028.314103427273.15527273.15

rHm= 317 kJmol1

29.

rGmBfHm1573BSm

393.509(110.525241.818)800(213.74130.684188.825197.674)1037.506kJ/mol

rGmRTlnK

7.5068.314103800lnK

K3.09

假设是CO的转化率为90%，假设 nCO1nH2Oa

CO + H2O = CO2 + H2

1 a

0.9 0.9 0.9 0.9

平衡 0.1 a-0.9 0.9 0.9

0.92

K a=3.52 0.1(a0.9)

nCO2 nH2O7

40. Calculate the value of the thermodynamic decomposition temperature (Td)

reaction NH4Cl(s).= NH3(g) + HCl(g) at the standard state.

Solution: rHm=[ 46.11 92.307+314.43] kJmol1

=176.01 kJmol1

rSm=[192.45+186.90894.6] Jmol1K1

=284.758Jmol1K1

T = rHm/rSm

=176.01 kJmol1/284.758103kJmol1K1

=618.12K 6.91107Ea11lg()2.3038.314392.2341.23.03107

41.

Ea17.9kJ/mol

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