【化學競賽試題】無機化學試題集

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再 版 前 言 　　自2001年7月以來，《無機化學習題》在科大的大學一年級學生中使用已有五個年頭了。許多刻苦鉆研的學生幾乎研究過該習題中的每一道題。我與TA也把該習題都做了參考答案。 　　在五年的使用過程中，學生對該習題提了不少意見和建議，在這次再版中，我們接受了這些意見，改正了該習題中的一些錯誤，去掉了一些重復(fù)性的習題，增添了一些難度較大的習題。另外，我們把原先的《Study Questions and Material Readings》一書中的Study Questions拿出來，合并在該習題中，讓學生使用起來更加方便。在該習題的Study Questions中，我們引入了參考文獻（reference papers）的習題，這主要來自美國著名無機化學教授Cotton編寫的《Basic Inorganic Chemistry》一書。培養(yǎng)大學一年級學生查閱和閱讀參考文獻，并能從文獻中尋找正確答案的能力，對研究型大學的學生是一種非常必要的訓(xùn)練。學生做homework是鞏固知識的一個重要手段，是鍛煉科學思維的重要方式。學生千萬不要盲目追求完成多少道習題，關(guān)鍵在于提高做習題的效益。 　　怎樣才能提高做習題的效率呢？這是大學一年級大學生常常思考的問題，也是許多學生在答疑時，常常問我的問題。在大學，根本不可能允許學生象中學那樣用許多時間搞題海戰(zhàn)術(shù)來鞏固書本知識，學生必須根據(jù)大學授課的特點，調(diào)整自己的學習方法，抓住每門課目的綱，綱舉目張，舉一反三。 　　無機化學習題的內(nèi)容與無機化學授課內(nèi)容一樣，也分成三大部分：化學原理、化學理論與描述化學。不管做哪一類習題，首先要掌握好該部分的基礎(chǔ)知識，必須做到復(fù)習課堂和書本知識在前。不能設(shè)想，寫不出化學平衡表達式或能斯特方程表達式可以解出化學平衡和電化學題目。 　 多年的教學經(jīng)驗告訴我，在解化學原理習題時，始終不要忘記物料平衡和電荷守恒，這是習題中不用告訴的永恒的條件；在解化學理論習題時，抓住元素在周期表的位置，并要善于比較，找出差別；在解描述化學習題時，抓住氧化—還原和酸堿兩大反應(yīng)類型，從理論上弄清楚元素各氧化態(tài)之間的性質(zhì)差別，以及不同的結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生不同性質(zhì)，即結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)的道理。 　　這次再版的《無機化學習題》參考的主要國外教材，除了2001年版列出的書目外， 還有以下幾本主要參考書： 《Basic Inorganic Chemistry》 (3rd edition) (F. Albert Cotton) 《Principles of Modern Chemistry》 (5th edition) (David W. Oxtoby) 《Descriptive Inorganic Chemistry》 (2nd edition) (Geoff Rayner Vanhan) 　　感謝張翠平女士為本習題付出的辛勤勞動，感謝2004級種莎莎和龔曉李同學對以前《無機化學習題》和《Study Questions and Material Readings》的錯誤的更正。 　　殷切希望同學在使用過程中提出寶貴意見和建議。 張祖德 2005年4月于科大 前 言 這本《無機化學習題》是經(jīng)過多屆大學一年級學生試用的基礎(chǔ)上，經(jīng)過修改、充實而成的。通過教學實踐，我們認為在課本的基礎(chǔ)上，要有一本范圍較廣泛、難度較大的習題集，來引導(dǎo)學生刻苦鉆研，發(fā)揮學習的主觀能動性，培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，從而使學生對無機化學的基本理論和基礎(chǔ)知識能更深刻、更全面、更靈活地掌握，提高分析問題和解決問題的能力，為其它化學學科的學習打下扎實的基礎(chǔ)。 本習題集的主要參考書有： 《Inorganic Chemistry》 (R. B. Heslop) 《Chem One》 (J. Wasew, etc) 《Chemistry Problems》 (sec. edition) (M. H. seenko) 《General Chemistry》 (R. H. Petrucei) 《Chemistry》 (L. & P. Pauling) 《General College Chemistry》 (5th edition) (L. W. reenan) 《General Chemistry》 (J. E. Brading) 《Modern Inorganic Chemistry》 (G. F. Liptrot) 《普通化學原理》 （北京大學化學系) 《奧林匹克化學競賽輔導(dǎo)》 (安徽教育出版社) 《無機化學──要點、例題、習題》 (中國科技大學出版社) (中科院考研指定參考書) 本習題集一定存在不少缺點，歡迎隨時批評指正。 編者 2001年7月 目 錄 再版前言 Ⅰ 前言 Ⅱ 第一章 氣體、液體和溶液的性質(zhì) 1 第二章 化學熱力學基礎(chǔ)及化學平衡 6 第三章 化學動力學基礎(chǔ) 16 第四章 電離平衡 21 第五章 沉淀平衡 26 第六章 氧化—還原反應(yīng)電化學 31 第七章 原子結(jié)構(gòu)和元素周期表 39 第八章 化學鍵和分子、晶體結(jié)構(gòu) 44 第九章 稀有氣體 51 第十章 堿金屬與堿土金屬 52 第十一章 鹵素 55 第十二章 氧族元素 58 第十三章 氮族元素 61 第十四章 碳族元素 65 第十五章 硼族元素 67 第十六章 配合物 69 第十七章 銅鋅分族 75 第十八章 過渡元素（I） 79 第十九章 過渡元素（II） 87 第二十章 鑭系、錒系元素和核化學 90 Study Questions Chapter 1 The Behavior of Gases, Liquids and Solutins92 Chapter 2 The Basic Chemical Thermodynamics and Chemical Equilibia94 Chapter 3 The Basic Chemical Kinetics99 Chapter 4 Equilibia of Acids and Bases102 Chapter 5 Ionic Equilibia in Aqueous System105 Chapter 6 The Oxidation-Reduction Reactions and Electrochemistry108 Chapter 7 The Atomic Structure111 Chapter 8 The Chemical Bond and Molecular Structures113 Chapter 9 Group VIII s and p Elements119 Chapter 10 Group I and II s Elements121 Chapter 11 Group VII p Elements 124 Chapter 12 Group VI p Elements 127 Chapter 13 Group V p Elements130 Chapter 14 Group IV p Elements133 Chapter 15 Group III p Elements136 Chapter 16 The Coordination Compounds138 Chapter 17 The Transition Elements 141 Chapter 18 The Elements of the First Transition Series 144 Chapter 19 The Elements of the Second Transition Series 146 Chapter 20 Scandium, Yttrium, the Lanthanides and the Actinides 148 附錄 I-1 SI單位制的詞頭 150 I-2 一些非推薦單位、導(dǎo)出單位與SI單位的換算 150 II 一些常用的物理化學常數(shù) 151 III 不同攝氏溫度t下水的蒸氣壓p 152 IV 常見物質(zhì)的DfH ?m、DfG ?m和S ?m 153 V 弱酸、弱堿的電離平衡常數(shù)K 159 VI 常見難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)Ksp(298K) 160 VII-1 酸性溶液中的標準電極電勢φ ?(298K) 161 VII-2 堿性溶液中的標準電極電勢φ ?(298K) 163 VIII 常見配（絡(luò)）合離子的穩(wěn)定常數(shù)K穩(wěn) 165 IX 常見溶劑的Kb和Kf 166 X 常見化學鍵的鍵焓（298K, p ?） 166 XI 在標準狀況下，一些有機物的燃燒熱 167 XII 無機化合物的命名規(guī)則（英文） 168 第一章 氣體、液體和溶液的性質(zhì) 1. 敞口燒瓶在7℃所盛的氣體，必須加熱到什么溫度，才能使1/3氣體逸出燒瓶？ 2. 已知一氣筒在27℃，30.0atm時，含480g的氧氣。若此筒被加熱到100℃，然后啟開閥門（溫度保持在100℃），一直到氣體壓力降到1.00atm時，共放出多少克氧氣？ 3. 在30℃時，把8.0gCO2、6.0gO2和未知量的N2放入10dm3的容器中，總壓力達800 mmHg。 試求： (1) 容器中氣體的總摩爾數(shù)為多少？ (2) 每種氣體的摩爾分數(shù)為多少？ (3) 每種氣體的分壓為多少？ (4) 容器中氮氣為多少克？ 4. CO和CO2的混合密度為1.82gdm－3(在STP下）。問CO的重量百分數(shù)為多少？ 5. 已知某混合氣體組成為：20份氦氣，20份氮氣，50份一氧化氮，50份二氧化氮。問：在0℃，760mmHg下200dm3此混合氣體中，氮氣為多少克？ 6. S2F10的沸點為29℃，問：在此溫度和1atm下，該氣體的密度為多少？ 7. 體積為8.2dm3的長頸瓶中，含有4.0g氫氣，0.50mol氧氣和分壓為2atm 的氬氣。這時的溫度為127℃。問： (1) 此長頸瓶中混合氣體的混合密度為多少？ (2) 此長頸瓶內(nèi)的總壓多大？ (3) 氫的摩爾分數(shù)為多少？ (4) 假設(shè)在長頸瓶中點火花，使之發(fā)生如下反應(yīng)，直到反應(yīng)完全： 2H2(g) + O2(g) ＝ 2H2O(g) 當溫度仍然保持在127℃時，此長頸瓶中的總壓又為多大？ 8. 在通常的條件下，二氧化氮實際上是二氧化氮和四氧化二氮的兩種混合氣體。在45℃，總壓為1atm時，混合氣體的密度為2.56gdm－3。計算： (1) 這兩種氣體的分壓。 (2) 這兩種氣體的重量百分比。 9. 在1.00atm和100℃時，混合300cm3H2和100 cm3O2，并使之反應(yīng)。反應(yīng)后溫度和壓力回到原來的狀態(tài)。問此時混合氣體的體積為多少毫升？若反應(yīng)完成后把溫度降低到27℃，壓力仍為1.00atm，則混合氣體的體積為多少毫升？ (已知27℃時水的飽和蒸汽壓為26.7mmHg) 10. 當0.75mol的“A4”固體與2mol的氣態(tài)O2在一密閉的容器中加熱，若反應(yīng)物完全消耗僅能生成一種化合物，已知當溫度降回到初溫時，容器內(nèi)所施的壓力等于原來的一半，從這些數(shù)據(jù)，你對反應(yīng)生成物如何下結(jié)論？ 11. 有兩個容器A和B，各裝有氧氣和氮氣。在25℃時： 容器A： O2 體積500 cm3，壓力1atm。 容器B： N2 體積500 cm3，壓力0.5atm。 現(xiàn)將A和B容器相連，讓氣體互相混合，計算： (1) 混合后的總壓。 (2) 每一種氣體的分壓。 (3) 在此混合物中氧氣所占的摩爾分數(shù)。 12. 在1dm3的玻璃瓶中，裝有100 cm3含HCl 10%的鹽酸溶液(1.19gcm－3)，在溫度為27℃時，加入0.327g鋅(原子量為65.4)并立即用塞子塞緊。反應(yīng)完全后，如瓶內(nèi)溫度和反應(yīng)前相同，問：瓶中的壓力是多少？(假設(shè)反應(yīng)前瓶中的壓力為1atm，包括空氣、水蒸氣和氯化氫三種氣體的分壓，并假設(shè)反應(yīng)前后此三種分壓相同。) 13. 將未知量的氬氣和氦氣相混合，其混合物的重量為5.00g，并且知道此混合氣體在25℃，1atm時占有10dm3體積，求此混合氣體各組分的重量百分組成？ 14. 現(xiàn)有5.00gFeCl3(固體)，放入事先抽空的1dm3容器中氣化成在427℃時，該氣體的壓力為0.89atm。試證明氣體的分子組成是Fe2Cl6，而不是FeCl3。 15. 一氣態(tài)化合物的分子式為CxHyClz，它與足量的氧氣完全燃燒，燃燒8體積該化合物，產(chǎn)生16體積的CO2，16體積的H2O蒸汽和8體積的Cl2(反應(yīng)前后都在相同的溫度和壓力下)。問：此化合物的分子式如何？ 16. 100cm3的O2加入50cm3的CO和C2H6的混合氣體中，點燃后，CO和C2H6完全變成CO2和H2O，然后再回到原來的溫度和壓力(此時水已不算體積了)。剩下的氣體體積為85cm3，求原來混合物中，CO和C2H6的體積百分數(shù)。 17. 在臭氧的分析中，把2.0104dm3的空氣(在STP下)通入NaI的溶液中，發(fā)生如下反應(yīng)： O3 + 2I－ + H2O ＝ O2 + I2 + 2OH－ 生成的I2用0.0106moldm－3的硫代硫酸鈉溶液滴定，反應(yīng)如下： I2 + 2Na2S2O3 ＝ 2NaI + Na2S4O6 為了使所有的I2和Na2S2O3完全反應(yīng)，必須用此硫代硫酸鈉溶液4.2dm3，試計算： (1) 與Na2S2O3完全反應(yīng)的I2的摩爾數(shù)？ (2) 在20000dm3空氣中，含有多少摩爾O3？ (3) 在STP下，這些O3占多大體積？ (4) 空氣中O3占的體積為空氣的百分之幾？ 18. 某兩種氣態(tài)混合烴，在常溫下體積為20cm3，與足量的氧氣反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體被濃硫酸吸收后，體積減少了30 cm3；被石灰水吸收后，體積減少了40 cm3(這些體積都已換算成與初始狀態(tài)在相同的溫度和壓力下)。問此混合物有幾種？每種可能情況下，各烴的體積百分數(shù)為多少？ 19. 有一種未知氣體，測得它的擴散速度是NH3擴散速度的2.92倍，求這種未知氣體的近似分子量？ 20. 在第二次世界大戰(zhàn)期間，發(fā)明了分離鈾同位素的方法。把六氟化鈾(UF6，分子量為352)通過幾千層多孔的障礙，利用擴散速度的不同來分離。試比較氟甲烷(氘碳－14甲基) (CD3F，分子量為39)和UF6的擴散速率比。 21. 在50atm和50℃時，10.0gCO2的體積為85cm3。試求：此實際氣體與理想氣體定律的體積百分偏差為多少？ 22. 在18℃和760mmHg氣壓下，將含飽和水蒸汽的空氣2.70dm3通過CaCl2干燥管。吸去水汽后，稱重得3.21g，求：18℃時飽和水蒸汽壓。(已知空氣的平均分子量為29.0)。 23. 在16℃和747mmHg氣壓力下，在水面上收集1dm3CO2氣體，經(jīng)干燥后，還有多少立方分米CO2？重多少克？ 24. 液體A和B形成理想溶液。純A和純B的蒸汽壓(在100℃時)分別為300mmHg和100mmHg。假設(shè)100℃時此溶液是由1molA和1molB組成。收集此液體上方的蒸汽，然后冷凝，再把此冷凝液體加熱到100℃，然后再使此冷凝液體上方的蒸汽冷凝，形成液體X，問在液體X中，A的摩爾分數(shù)為多少？ 25. 在80℃時苯的蒸汽壓為753mmHg，甲苯的蒸汽壓為290mmHg。若有1/3 mol的苯和2/3mol的甲苯混合溶液，問： (1) 此溶液的蒸汽壓為多少？ (2) 溶液上面蒸汽的組成如何？ (假設(shè)此溶液中的兩個成分都服從拉烏爾定律) 26. 在25℃時，某液體上方的氧氣體積為4dm3，壓強為750mmHg。用適當?shù)姆椒ǔパ鯕庵械哪骋后w蒸汽。再測量氧氣的體積(在STP下)為3dm3，計算此液體的蒸汽壓。(假設(shè)開始時氧氣的液態(tài)蒸汽是飽和的)。 27. 4g某物質(zhì)溶于156g的苯中，苯的蒸汽壓從200mmHg減到196.4mmHg。計算： (1) 此物質(zhì)的摩爾分數(shù)。 (2) 此物質(zhì)的分子量。 28. 在25℃時3%的阿拉伯膠水溶液(最簡單的化學式為C6H10O5)的滲透壓為0.0272atm。求此阿拉伯膠的分子量和聚合度？ 29. 在30℃時，在水面上收集N2，此溫度下水的蒸汽壓為32mmHg。水上方氣體的總壓力為656mmHg，體積為606cm3。問：此混合氣體中，氮氣的摩爾數(shù)為多少？ 30. 某酚的正常沸點為455.1K，蒸發(fā)熱為48.139kJmol－1 。欲使沸點為400K，問真空度應(yīng)為多少kPa？ 31. 三氯甲烷在40℃時蒸汽壓為370mmHg，在此溫度和740mmHg氣壓下，有4.00dm3干燥空氣緩緩?fù)ㄟ^三氯甲烷（即每個氣泡都為三氯甲烷所飽和)，求： (1) 空氣和三氯甲烷混合氣體的體積是多少？ (2) 被空氣帶走的三氯甲烷質(zhì)量是多少克？ 32. 在青藏高原某山地,測得水的沸點為93℃，估計該地大氣壓是多少？ (DHevap=43kJmol－1) 33. 向某液態(tài)有機物(分子量為148.4)緩慢通人5dm3，1atmN2。當溫度為110℃時，失重32g，140℃時失重1215g。試求此有機物在110℃及140℃的飽和蒸汽壓、摩爾汽化熱和正常沸點。 34. 10g非揮發(fā)性未知樣品溶解在100g苯中，然后將空氣在此溶液內(nèi)鼓泡，流出的空氣被苯的蒸汽所飽和，這時溶液重量損失了1.205g(溶液的濃度在此過程中假定為不變)；在同樣的溫度下，空氣通過純苯鼓泡，流出的氣體體積與前者相同時，苯的蒸汽也達到了飽和，引起的重量損失為1.273g，求未知樣品的分子量。 35. 在25℃時，固體碘的蒸汽壓為0.31mmHg，氯仿(液態(tài))的蒸汽壓為199.1mmHg，碘的氯仿飽和溶液中碘的摩爾分數(shù)為0.0147，計算： (1) 在這樣的飽和溶液中，平衡時碘的分壓， (2) 此溶液的蒸汽壓(假定服從拉烏爾定律)。 36. 在0℃時, 1大氣壓下，水溶解純N2為23.54cm3dm－3，溶解O2為48.89cm3dm－3，空氣中含N279%和O2 21%(體積百分數(shù))，問溶解空氣時，水中空氣的N2和O2的體積百分數(shù)為多少？ 37. 當20℃、氮氣的壓力為730mmHg時，1000g水中可溶解9.3cm3氮氣，試求氮氣的亨利常數(shù)？ 38. 氧在1atm下，20℃時的溶解度是3.1cm3/100cm3水，問100dm3雨水中最多含多少溶解了的氧氣？ 39. 由0.550g樟腦和0.045g有機溶質(zhì)所組成的溶液的凝固點為157.0℃。若溶質(zhì)中含93.46%的碳及6.54%的氫(重量百分比)，試求溶質(zhì)的分子式。(已知樟腦的熔點為178.4℃) 40. 現(xiàn)有25mg的未知有機物溶在1.00g的樟腦中，樟腦的熔點下降2.0K，問此未知有機物的分子量為多少？(樟腦C10H16O的Kf =40) 41. 今有兩種溶液：一種為1.5g尿素溶在200g水內(nèi)，另一種為42.72g未知物溶在1000g水內(nèi)。這兩種溶液在同一溫度時結(jié)冰。問這個未知物的分子量為多少？ 42. 某6g溶質(zhì)，溶解于100g水中，冰點降低了1.02K，計算此溶質(zhì)的分子量。 43. 用0.244g的苯甲酸溶在20g苯中，冰點為5.232℃，純苯的冰點為5.478℃，計算在此溶液中苯甲酸的分子量。寫出在此溶液中苯甲酸的分子式。 44. 在0℃時，1大氣壓的氮氣在水中的溶解度為23.54cm3dm－3，1大氣壓的氧氣在水中的溶解度為48.89cm3dm－3，空氣中的水和無空氣水的冰點差為多少？ 45. 在100cm3含有2.30g甘油，這時冰點為－0.465℃。計算：溶解在水中的甘油的近似分子量。 46. 當CO2的壓力為760mmHg，每100g水中能溶解335mg的CO2(0℃)，試計算：當CO2的壓力為5atm，溫度為0℃時，1kg水能溶解多少毫克CO2？此溶質(zhì)的冰點是多少？ 47. 水溶液中含5%尿素(M=60.05)和10%的葡萄糖(M=180.02)。試求此溶液的凝固點。 48. 乙二醇(CH2OHCH2OH)通常與水混合，在汽車水箱中作為抗凍液體。 (1) 如果要求溶液在－20℃才能結(jié)凍，問此水溶液的質(zhì)量摩爾濃度為多少？ (2) 需多大體積的乙二醇(密度為1.11gcm－3 )加到30dm3水中，才能配成(1)中所要求的濃度？ (3) 在1atm下，此溶液的沸點為多少？ 49. 把5g未知有機物溶解在100g的苯中，苯的沸點升高了0.65K。求此未知有機物的分子量？ (Kb=2.64) 50. 把5.12g萘(C10H8)溶在100g的CCl4中，CCl4的沸點升高了2.00K。求CCl4的摩爾沸點升高常數(shù)是多少？ 51. 一水溶液，凝固點為－1.50℃，試求： (1) 該溶液的沸點， (2) 25℃時的蒸汽壓， (3) 25℃時的滲透壓。 52. 在40℃下人類的血液的滲透壓為7.7atm，試求： (1) 人類血液的濃度， (2) 若c = m，求血液的凝固點。 53. 馬的血紅素是血液中紅細胞的一種蛋白質(zhì)。分析此血紅素的無水化合物，發(fā)現(xiàn)有0.328%的鐵。問此馬的血紅素的最小分子量為多少？有人在一個實驗中發(fā)現(xiàn)每升含80g血紅素的溶液，在4℃，滲透壓為0.026atm。問： (1) 此血紅素的正確分子量為多少？ (2) 比較兩個結(jié)果，可以得到一個血紅素分子中有幾個鐵原子？ 54. 在100ml水中含有1.35g的蛋白質(zhì)溶液，在25℃時它的滲透壓為9.910－3atm。問：此蛋白質(zhì)的分子量為多少？ 55. 在25℃時，5.0g聚苯乙烯溶于1dm3苯中，其滲透壓為7.6mmHg，求：聚苯乙烯的分子量。 56. 試求17℃、含17.5g蔗糖的150cm3蔗糖水溶液的滲透壓。 57. 計算冰點為－0.035℃的水溶液，在25℃時它的滲透壓是多少？ 58. 葡萄糖(C6H12O6)、蔗糖(C12H22O11)和氯化鈉三種溶液,它們的濃度都是1%(gcm－3)，試比較三者滲透壓的大小。 59. 在0℃時每升溶液含有45.0g蔗糖的水溶液的滲透壓為2.97atm，試求氣體常數(shù)。 60. 近年來，在超臨界CO2（臨界溫度Tc = 304.3K；臨界壓力pc = 72.8105 Pa）中的反應(yīng)引起廣泛關(guān)注。該流體的密度在臨界點附近很容易調(diào)制，可認為是一種替代有機溶劑的綠色溶劑。該溶劑早已用于萃取咖啡因。然而，利用超臨界CO2的缺點之一是二氧化碳必須壓縮。 (1) 計算將二氧化碳從1bar壓縮到50bar所需的能量，其最終體積為50ml，溫度為298K，設(shè)為理想氣體。實際氣體用范德瓦爾斯方程描述（盡管仍是近似的）： 對于CO2： a = 3.59105Padm6mol-2 b = 0.0427 dm3 mol-1 (2) 分別計算在溫度為305K和350K下為達到密度220gdm-3，330 gdm-3，and 440 gdm-3所需的壓力。超臨界流體的性質(zhì)，如二氧化碳的溶解能力和反應(yīng)物的擴散性與液體的密度關(guān)系密切。上問的計算表明，通過改變壓力可調(diào)制密度。 (3) 在哪一區(qū)域——近臨界點還是在較高壓力/溫度下更容易調(diào)制流體的密度（利用臨界常數(shù)和5.2問的計算結(jié)果）? 在超臨界二氧化碳中氧化醇類，如將芐醇氧化為苯甲醛，是一種超臨界工藝。反應(yīng)在催化選擇性效率為95％的Pd/Al2O3催化劑作用下進行。 （4） (a) 寫出主要反應(yīng)過程的配平的反應(yīng)式。 (b) 除完全氧化外，進一步氧化時還發(fā)生哪些反應(yīng)？ 在另一超流體工藝——合成有機碳酸酯和甲酰胺的例子中，二氧化碳既是溶劑，又可作為反應(yīng)物替代光氣或一氧化碳。 (5) ( a) 寫出甲醇和二氧化碳反應(yīng)得到碳酸二甲酯的配平的方程式。如以光氣為反應(yīng)物如何得到碳酸二甲酯？ (b) 用適當?shù)拇呋瘎┛捎脝徇投趸己铣杉柞；鶈徇?。該反?yīng)還需添加什么反應(yīng)物？寫出反應(yīng)式。若用一氧化碳替代，反應(yīng)式將如何改變？ (6) 用綠色化學的觀念給出用CO2代替一氧化碳和光氣的2個理由。與以CO或COCl2為反應(yīng)物對比，再給出用CO2為反應(yīng)物的1個主要障礙（除必須對二氧化碳進行壓縮外）。 第二章 化學熱力學基礎(chǔ)及化學平衡 1. 有一活塞，其面積為60cm2，抵抗3atm的外壓，移動了20cm，求所作的功。 (1)用焦耳； (2)用卡來表示。 2. 1dm3氣體在絕熱箱中抵抗1atm的外壓膨脹到10dm3。計算： (1)此氣體所作的功；(2)內(nèi)能的變化量；(3)環(huán)境的內(nèi)能變化量。 3. 壓力為5.1atm，體積為566dm3的流體，在恒壓過程中，體積減少到1/2， (1)求對流體所作的功 (2)求流體的內(nèi)能減少365.75kJ時，流體失去的熱量？ 4. 在一汽缸中，放入100g的氣體。此氣體由于壓縮，接受了2940kJ的功，向外界放出了2.09kJ的熱量。試計算每千克這樣的氣體內(nèi)能的增加量。 5. 在1atm、100℃時，水的摩爾汽化熱為40.67kJmol－1，求：1mol水蒸汽和水的內(nèi)能差？(在此溫度和壓力下，水蒸汽的摩爾體積取作29.7dm3) 6. 某體系吸收了3.71kJ的熱量，向外部作了1.2kJ的功，求體系內(nèi)部能量的變化。 7. 某體系作絕熱變化，向外部作了41.16kJ的功， 求此體系內(nèi)能的變化量。 8. 有一氣體，抵抗2atm的外壓從10dm3膨脹到20dm3，吸收了1254J的熱量，求此氣體的內(nèi)能變化？ 9. 一理想氣體在恒定的一大氣壓下，從10dm3膨脹到16dm3，同時吸熱125.4J的熱量,計算此過程的DU和DH。 10. 在300K時3mol的理想氣體等溫膨脹，它的內(nèi)壓為8atm，抵抗2atm的恒壓力作功，體積增加到4倍，試求W、Q、DU和DH。 11. 現(xiàn)有2dm3氮氣在0℃及5atm下抵抗1atm的恒外壓作等溫膨脹，其最后的壓力為1atm，假設(shè)氮氣為理想氣體，求此過程的W、DU、DH及Q。 12. 在1atm下，2molH2和1molO2反應(yīng)，在100℃和1atm下生成2mol水蒸汽，總共放出了115.8kJmol－1熱量。求生成每摩爾H2O(g)時的DH和DU。 13. 在25℃和恒壓下(1atm)，1/2molOF2同水蒸氣反應(yīng)，反應(yīng)式如下： OF2(g) + H2O(g) O2(g) + 2HF(g) 放出161.35kJmol－1的熱量，試計算每摩爾OF2同水蒸氣反應(yīng)的DH和DU。 14. 當反應(yīng): N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在恒容的彈式量熱計內(nèi)進行，放出熱量87.2kJmol－1， 計算：此反應(yīng)的DH和DU是多少？(25℃時) 15. 已知A + B C + D DH ? = －41.8kJmol－1 C + D E DH ? = 20.9 kJmol－1 試計算下列各反應(yīng)的DH ? (1) C + D A + B (2) 2C + 2D 2A + 2B (3) A + B E 16. 計算下列三個反應(yīng)的DH ?、DG ?298和DS ?，從中選擇制備丁二烯的反應(yīng)。 (1) C4H10(g) C4H6(g)＋2H2(g) (2) C4H8(g) C4H6(g)＋H2(g) (3) C4H8(g)＋1/2O2(g) C4H6(g)＋H2O(g) 17. 利用附表中燃燒熱的數(shù)據(jù)，計算下列反應(yīng)的反應(yīng)熱DH ?298： (1) C2H4(g) + H2(g) = C2H6(g) (2) 3C2H2(g) = C6H6(l) (3) C2H5OH(l) = C2H4(g) + H2O(l) 18. 已知反應(yīng)： C(金鋼石) + O2(g) = CO2(g) DH ?298= －395.01kJmol－1 C(石墨) + O2(g) = CO2(g) DH ?298= －393.13kJmol－1 求：C(石墨)＝C(金剛石)的DH ?298=？ 19. 從下列熱反應(yīng)方程式求出PCl5(s)的標準摩爾生成熱(溫度為25℃) 2P(s) + 3Cl2(g) = 2PCl3(l) DH ?= －634.5kJmol－1 PCl3(l) + Cl2(g) = PCl5(s) DH ?= －137.1kJmol－1 20. 從下列數(shù)據(jù)計算AgCl在25℃時標準生成熱。 Ag2O(s) + 2HCl(g) = 2AgCl(s) + H2O(l) DH ?1= －324.4kJmol－1 2Ag(s) + 1/2O2(g) = Ag2O DH ?2= －30.56kJmol－1 1/2H2(g) + 1/2Cl2 = HCl(g) DH ?3 = －92.21kJmol－1 H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) DH ?4 = －285.6kJmol－1 21. 根據(jù)硫生成SO2，SO2在鉑的催化下，被氧化生成SO3，SO3溶于H2O生成H2SO4(l)等反應(yīng)，利用下面的數(shù)據(jù)；計算H2SO4(l)的生成熱。已知： SO2(g)的DHf ?= －296.6kJmol－1 SO2(g)＋1/2O2=SO3(g)的DH ?= －98.19kJmol－1 H2O(l)的DHf ?= －285.6kJmol－1 SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)的DH ?= －130.2kJmol－1 22. 利用附表中生成焓(DHf ?)數(shù)據(jù)，計算下列反應(yīng)的DH ? (1) 2Al(s) + Fe2O3(s) Al2O3(s) + 2Fe(s) (2) SiH4(g) + 2O2(g) SiO2(s) + 2H2O(g) (3) CaO(s) + SO3(g) CaSO4(s) (4) CuO(s) + H2(g) Cu(s) + H2O(g) (5) C2H4(g) + H2(g) C2H6(g) 23. 已知下列熱化學方程式 Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g) DH ?1= －27.59kJmol－1 3Fe2O3(s) + CO(g) 2Fe3O4(s) + CO2(g) DH ?2= －58.52kJmol－1 Fe3O4(s) + CO(g) 3FeO(s) + CO2(g) DH ?3= + 38.04kJmol－1 不用查表，計算下列反應(yīng)的DH ? FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g) 24. 水蒸汽與石墨反應(yīng)得到CO和H2O(水煤氣)，此反應(yīng)為 H2O(g) + C(石墨) CO(g) + H2(g)， 求此反應(yīng)的DH ?。 25. 從乙醇、石墨和氫氣的燃燒熱來計算下列反應(yīng)的DH ? 2C(石墨) + 2H2(g) + H2O(l) C2H5OH(l) 若把反應(yīng)物H2O(l)換成H2O(g)，試求上述反應(yīng)的DH ?。 26. 已知某溫度下，下列反應(yīng)的焓變化： (1) 3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) DH= －92.4kJmol－1 (2) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) DH= －483.7kJmol－1 計算：反應(yīng)4NH3(g) + 3O2(g) 2N2(g) + 6H2O(g)的焓變化。說明在此溫度下，此正反應(yīng)是吸熱還是放熱的。 27. 由下面的熱化學方程式，計算CH4的標準生成焓。 (1) CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O(l) DH ?= －890.3kJmol－1 (2) 2H2 + O2 2H2O(l) DH ?= －572.7kJmol－1 (3) C(石墨) + O2 CO2 DH ?= －392.9kJmol－1 28. 丙酮CH3COCH3的DHf ?為－256.7kJmol－1，溫度為25℃，計算： (1)在一定壓力下的燃燒熱； (2) 2g丙酮燃燒所放出的熱量。 29. 預(yù)言下列從左到右的過程，熵是增加的還是減少的？ (1) H2O(s) H2O(l) (2) C(s) + 2H2(g) CH4(g) (3) 2CO2(g) 2CO(g) + O2(g) (4) N2(g,1atm) N2(g,2atm) (5) CaCO3(s) + 2H+(aq) Ca2+(aq) + CO2(g) + H2O(l) (6) NaCl(s) Na+(aq) + Cl－(aq) 30. 在1atm及146.5℃下，AgI(a)=AgI(b)是一個可逆轉(zhuǎn)變。其轉(zhuǎn)換能是6.395kJmol－1。問2mol的AgI(b)變?yōu)锳gI(a)，其熵的變化量DS是多少？ 31. 指出下列(1)、(2)、(3)中各對過程中，哪一個熵變更大？試解釋。 (1) 0℃的冰變0℃的水蒸汽與0℃的水變成0℃的水蒸汽； (2) 一液體在比已知溫度下的蒸汽壓要低的外壓情況下變成氣體與一液體在與已知溫度下的蒸汽壓相等的外壓情況下變成氣體； (3) 一氣體從30℃可逆地加熱到70℃與一同樣的氣體從30℃不可逆地加熱到80℃。 32. 計算25℃由氧及氫生成水蒸汽的熵變化，已知O2的S ?是204.8Jmol－1K－1，H2的S ?是130.5Jmol－1K－1，H2O的S ?是188.5Jmol－1k－1。 33. 正己烷的沸點為68.7℃，在沸點時，汽化熱為28.83kJmol－1，若1mol該液體完全汽化成飽和蒸汽時，其熵變化若干？ 34. 在一個很大的室內(nèi)，保持空氣在294K，室外的空氣在250K時，一小時由壁向外傳5058kJ的熱量。求： (1)室內(nèi)的空氣， (2)室外的空氣， (3)宇宙三者的熵變化？ 35. (1)求1g 0℃的冰熔化成同溫度的水時，熵的增量？(其中冰的溶解熱為334.4Jg－1) (2)求1atm下，100℃時1g水蒸發(fā)成同溫度的水蒸氣時熵的增量？(其中水的汽化熱為2.253kJg－1) 36. 一定量的理想氣體，在一獨立的體系中，溫度為400K時，作等溫可逆膨脹。在此過程中，從熱源吸入836J熱量，求： (1)氣體的熵變化， (2)熱源的熵變化， (3)宇宙的熵變化。 37. 判斷下列說法是否正確？為什么？ (1) 自發(fā)過程是體系的熵減少的過程； (2) 在溫度、壓力不變時，自發(fā)過程為只作pV功時的自由能增加的過程； (3) 自發(fā)過程是吸熱反應(yīng)的過程。 38. 下列反應(yīng)是放熱反應(yīng)：CH4(g) + Cl2(g) CH3Cl(g) + HCl(g) 試判斷哪一個反應(yīng)方向是自發(fā)進行的方向。 39. (1)甲烷和硫化氫的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)：CH4(g) + 2H2S(g) CS2(g) + 4H2(g) 升高溫度，對反應(yīng)有什么影響？ (2)氯氣和氧氣之間的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)：2Cl2(g) + O2(g) 2Cl2O(g) 升高溫度，對反應(yīng)有什么影響？ 40. 對于298K時的CO2和石墨的反應(yīng)：CO2(g) + C(石墨)2CO(g) DH ?= +172.3kJmol－1 DS ?= +175.3Jmol－1K－1 試說明： (1)此反應(yīng)的DS為正值的理由。 (2)問此反應(yīng)能否自發(fā)進行(用計算來說明)。 (3)試求在什么溫度以上，此反應(yīng)能自發(fā)進行。 41. 已知反應(yīng)(1)、(2)的DG ?298分別為DG ?1＝ －142.0kJmol－1，DG ?2= －113.6kJmol－1 (1) 16H+ + 2MnO4－ + 10Cl－ 5Cl2(g) + 2Mn2+ + 8H2O(l) (2) Cl2(g) + 2Fe2+ 2Fe3+ + 2Cl－ 試求下面反應(yīng)的DG ? 8H+ + MnO4