大学化学第一章（化学工业）.doc

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1、第一章化学反应的基本原理1.某乙醇溶液的质量为196.07g，其中H2O为180g，求所含C2H5OH物质的量。解：由题意可知：n(C2H5OH)=m/M=(196.07-180)/46=0.35mol2.已知化学反应方程式：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)，求1t含95%碳酸钙的石灰石在完全分解时最多能得到氧化钙和二氧化碳各多少千克？解：由题意可知：m(CaO)=(56×1000×95%)/100=532kgm(CO2)=(44×1000×95%)/100=418kg3.已知铝氧化反应方程式：4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s)，试问：当反应过程中消

2、耗掉2molAl时，该反应的反应进度为多少？分别用Al，O2，Al2O3进行计算。解：由题意可知：4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s)ξ(Al)=Δn(Al)/ν(Al)=(-2mol)/(-4)=0.5molξ(O2)=Δn(O2)/ν(O2)=(-1.5mol)/(-3)=0.5molξ(Al2O3)=Δn(Al2O3)/ν(Al2O3)=1mol/2=0.5mol4.水分解反应方程式：H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g)，反应进度ξ=3mol时,问消耗掉多少H2O，生成了多少O2？解：H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g),ξ=3molΔn(H2O

3、)=ξ×ν(H2O)=(-1)×3mol=-3molΔn(O2)=ξ×ν(H2O)=(1/2)×3mol=1.5mol5.甲烷是天然气的主要成分，试利用标准生成焓的数据，计算甲烷完全燃烧时反应的标准焓变ΔrHmθ(298.15K)。1molCH4完全燃烧时能释放多少热能？解：由题意可知：CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔfHmθ/kJ·mol-1-74.850-393.50-241.82ΔrHmθ(298.15K)={ΔfHmθ(CO2)+2ΔfHmθ(H2O)-ΔfHmθ(CH4)-2ΔfHmθ(O2)}=-802.29kJ·mol-16.已知N2

4、H4(l)和N2O4(g)在298.15K时的标准摩尔生成焓分别为50.63kJ·mol-1.和9.66kJ·mol-1。计算火箭燃料联氨和氧化剂四氧化二氮反应2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(l)的标准标准摩尔焓变。计算32g液态联氨完全氧化时所放出的热量。解：由题意可知：2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(l)ΔfHmθ/kJ·mol-150.639.660-285.83ΔrHmθ(298K)={4ΔfHmθ(H2O)+3ΔfHmθ(N2)-2ΔfHmθ(N2H4)-ΔfHmθ(N2O4)}=[4×(-285.83)+3×0

5、-2×50.63-9.66]=-1254.24kJ·mol-1Q=1/2ΔrHmθ=1/2×(-1254.24)=-627.12kJ7.(1)S[He(l)]﹤S[He(l)](2)S[H2O(l)]﹤S[H2O2(l)](3)S(金刚石)﹤S(石墨)8.CaC2与H2O作用生成用于焊接的乙炔气，其反应为CaC2(s)+2H2O(l)=Ca(OH)2(s)+C2H2(g)，利用附录3的热力学数据计算该反应在298.15K时的标准摩尔焓变，标准摩尔熵变，该反应的自发性是否与温度有关？解：由题意可知CaC2(s)+2H2O(l)=Ca(OH)2(s)+C2H2(g)ΔfHmθ/

6、kJ·mol-1-62.76-285.83-986.09266.73Smθ/J·mol-1·K-170.0969.9183.39200.83ΔrHmθ={ΔfHmθ(C2H2)+ΔfHmθ(Ca(OH)2)-2ΔfHmθ(H2O)-ΔfHmθ(CaC2)}=(-986.09+226.73)-[2×(-285.83)+(-62.76)]=-84.94kJ·mol-1ΔrSmθ={Smθ(C2H2)+SmθCa(OH)2)-2Smθ(H2O)-Smθ(CaC2)}=200.83+83.39-2×69.91-70.09=74.3J·mol-1·K-1由于ΔrHmθ<0，ΔrSmθ

7、>0，且ΔrGmθ=ΔrHmθ-TΔrSmθ，所以该反应的自发性与温度无关。9.用两种方法计算反应Cu(s)+H2O(g)=CuO(s)+H2(g)在25℃的标准摩尔吉布斯函数变。如果p(H2O)︰p(H2)=2︰1，判断该反应能否自发进行。解：由题意可知：Cu(s)+H2O(g)=CuO(s)+H2(g)ΔfHmθ/kJ·mol-10-241.82-157.30Smθ/J·mol-1·K-133.15188.7242.63130.574ΔfGmθ/kJ·mol-10-228.59-129.70方法Ⅰ：ΔrGmθ=