工程化学复习要点及习题解答童志平版本.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,工程化学基础,复习要点及习题解答,1,2,几个基本概念,系统：,敞开系统、封闭系统、孤立系统,状态函数：,只与始态和终态有关,广度性质与强度性质状态函数,相：,单相系统与多相系统的判断,3,第一章 物质的聚集状态,分压定律,理想气体状态方程,分体积定律,4,习题解答,5,6,7,第二章 化学反应热效应,内能：,U=Q+W Q,与,W,的符号,热效应,等容热效应,U=Q,v,等压热效应,H=Q,p,H,=,U,+,n,(g),RT,反应进度,=,n,B,/,B,8,盖斯定律：,焓变的计算：,标准摩尔生成焓,f,H,m,(C,石墨,298.15K)=,0,kJ,/,mol,f,H,m,(H,+,298.15K)=,0,kJ,/,mol,标准摩尔焓变,9,1.是非题:(1),-;2(-);(3),-,2.,选择题:,(1),c;(2)d,3.,填空题:(1),m,H2O,;(2),T;(3)C,p,4.,(1),U=150kJ,;(2),U=-250kJ；,(3),U=450kJ,;(4),U=975kJ。,习题解答,10,5.在373.15,K,和101.325,kPa,下，由1,mol,水汽化变成1,mol,水蒸气，此气化过程中体系吸热40.63,kJ。,求：,（1）体系膨胀对外作功,w=?（,液体水体积可忽略不计）,（2）此过程内能改变。,解:,W=-PV=-n RT,=-1,8.314,10,-3,373.15=-3.10 kJ,（,或,V1/V2=T1/T2V2=？W=-PV=-PV=？),U=Q+W=40.63+(-3.10)=37.53 kJ,11,6.计算下列反应（或过程）的,Q,P,与,Q,V,之间的能量差值。(方法:,Q,P,-Q,V,=n RT),(1)2.00,mol NH,4,HS,的分解,NH,4,HS(s)NH,3,(g)H,2,S(g)(n=4 mol),（2）,生成1.00,mol,的,HCl,H,2,(g)Cl,2,(g)2HCl(g)(n=0 mol),（3）5.00 mol CO,2,(s)（,干冰）的升华,CO,2,(s)CO,2,(g)(n=5 mol),（4）,沉淀出2.00,mol AgCl(s)(n=0 mol),AgNO3(aq)NaCl(aq)AgCl(s)NaNO3(aq),12,7.C,6,H,12,O,6,Q,180g/mol -2820kJ/mol,3.8g,H kJ/mol,H=59.53kJ,可获得能量：,59.53,30%=17.86kJ,13,9.(1)-1366.51kJ.mol,-1,;,(2)-429.818,kJ.mol,-1,.,10.(1)-153.89 kJ.mol,-1,;,(2)-81.89 kJ.mol,-1,14,第三章 化学反应的基本原理,化学反应的方向,Gibbs,判据：,G 0,反应不能自发进行,反应方向的定性判断：,G=,H-T,S,影响熵值的因素：温度、聚集状态、结构与分子量,化学反应方向的定性判断,15,r,G,m,的计算：,298.15K,标准状态：,标准状态，非常温：,非标准状态，非常温：,r,G,m,的定量计算：,标准摩尔生成吉布斯函数值,f,G,m,(C,石墨,298.15K)=,0,kJ,/,mol,；,f,G,m,(H,+,298.15K)=,0,转向温度,单位,的一致！,16,化学反应平衡,K,与,r,G,m,的关系,：,反应达到平衡时：,r,G,m,(T),=0,Q=K,Q,与,K,的关系与区别,单位的一致,r,G,m,与,r,G,m,的关系与区别,17,化学平衡移动方向的判断,：,r,G,m,(T)=,RT,ln(Q/,K,),浓度与压力改变,：,K,不变，,若使,Q,增大，则平衡逆向移动,温度：,K,改变，吸热反应，,T,增大，平衡正向移动,勒夏特列原理,18,化学反应速率,反应速率的表示方法,：,反应速率方程：,基元反应,阿仑尼乌斯公式：,反应速率理论：,活化分子,浓度、压力、温度、催化剂与反应平衡的移动、平衡常数,K,及反应速率,v,、速率常数,k,浓度、压力可能导致平衡移动并改变,v,，但不改变,K,和,k,;,温度升高会导致平衡移动和,v,增加，同时使,K,改变和,k(,正、逆,),增加；催化剂不改变,K,且平衡不移动，但使,k,v(,正、逆,),增加,19,1.是非题 (1),-;(2)-;(3),+;(4)-;(5)-;(6)-。,2.,选择题:,(1),c;(2)b;(3)b;(4)c,习题解答,20,k,正,k,逆,v,正,v,逆,K,移动方向,增加总压力,不变,不变,不变,逆反应方向,升高温度,正反应方向,加催化剂,不变,不移动,3.,填空题:,r,H,m,基本不变;,r,S,m,基本不变;,r,G,m,增大,;K,减小;,v(,正),v(,逆),都增大。,(2),21,4.(1)-549.41,J/mol.k;,(2)222.78 J/mol.k;,(3)141.598 J/mol.k。,5.(1)28.62 kJ/mol0,逆向;,(2)62.52,kJ/mol0,逆向。,6.,r,G,m,(298.15K)=-95.299,kJ/mol,0,标准熵法:,r,H,m,(298.15K)=-92.307kJ/mol,r,S,m,(298.15K)=10.033J,mol,-1,K,-1,r,G,m,=-95.298,kJ/mol,0,正向自发进行。,22,7.已知下列反应的,r,H,m,符号,不用查表,判断反应自发进行的方向.若有转向温度,则指明是高温还是低温反应自发进行。,解:讨论,r,G,m,=,r,H,m,T,r,S,m,0,时的温度条件.,(1),C(s)+CO,2,(g)=2CO(g),r,H,m,0,r,H,m,0,r,S,m,0,T,值越高越利于,r,G,m,0,高温自发。,23,(2)SO,2,(g)+1/2O,2,(g)=SO,3,(g),r,H,m,0,r,H,m,0,r,S,m,0,T,值越低越利于,r,G,m,0,低温自发。,(3)C,2,H,5,OH(,l,)+3O,2,(g)=2CO,2,(g)+3H,2,O(g),r,Hm,0,r,H,m,0,r,S,m,0,T,为任何值时都自发。,24,8.,lnK,(T)=-,r,G,m,(T)/RT,(1),r,G,m,(298K)=117.11kJ/mol K,(298K)=3.04,10,-21,;,(2),r,G,m,(298K)=130.44kJ/mol,K,(298K)=,1.40,10,-23,。,25,9.用标准熵法计算反应,C(,石墨)+2,H,2,(g)=CH,4,(g),在398.15,K,时的,r,G,m,(T),和平衡常数,K,。,解:,r,H,m,(298.15k),=-74.85kJ/mol,r,S,m,(298.15k),=-80.62J/mol.k,r,G,m,(398.15k)=,r,H,m,T,r,S,m,=-74.85-398.15,(-80.62),10,-3,=-42.75 kJ/mol,lnK,=-,r,G,m,(398.15k)/RT,=42.75,10,3,/(8.314,398.15)=12.915,K,=4.06,10,5,26,10,.,查表计算反应,C(s)+H,2,O(g)=CO(g)+H,2,(g),在298.15,k,及398.15,k,时的,K,值。,解:,r,G,m,(298.15k)=(-137.15)-(228.59),=91.44,kJ.mol,r,G,m,(298.15k)=-RTlnK,K,(298K)=9.53,10,-17,r,H,m,(298.15k)=131.30 kJ,mol,-1,r,S,m,(298.15k)=133.674 J,mol,-1,K,-1,r,G,m,(398.15k)=78.078 kJ,mol,-1,K,(398.15K)=5.72,10,-11,27,或,28,11.,29,采用第（,3,）种方法,30,T,r,G,m,1,(T),r,G,m,2,(T),r,G,m,3,(T),K,3,973,-3.12,-7.01,3.89,0.62,1073,-5.29,-6.18,0.89,0.91,1173,-7.46,-5.00,-2.46,1.29,1273,-9.61,-4.22,-5.39,1.66,平衡常数随温度升高而增大，因而该反应为吸热反应。,31,14.,(1),升温,减压;增加,H,2,O(g),分压,减少,CO(g)、H,2,(,g),分压。,(2)升温、减小,CO(g),、,H,2,(g),分压、催化剂；,升温：,K,k,(,正),k,(,逆)。,减小,CO(g),、,H,2,(g),分压：,K,不变,k,(,正)不变,k,(,逆)不变。,催化剂：,K,不变,k,(,正),k,(,逆)。,32,33,34,第四章 溶液与离子平衡,稀溶液的通性,拉乌尔定律,:,蒸气压下降,沸点上升,凝固点下降,渗透压,T,bp,=,k,bp,.,m,T,fp,=,k,fp,.,m,35,酸碱平衡,共轭酸碱对,一,元弱酸弱碱,pH,的计算：,缓冲溶液,缓冲溶液对酸碱的抵抗作用,缓冲溶液,pH,计算,缓冲溶液的配制,外加酸碱后溶液,pH,酸,H,+,+,碱,36,配离子的解离平衡,配合物的命名,配离子解离平衡的移动：,溶剂影响,不同稳定性配离子间的转变,配离子与难溶电解质间的转变,37,难溶电解质的沉淀,-,溶解平衡,K,sp,与,s,溶度积规则：,判断是否有沉淀生成,判断沉淀是否完全,分布沉淀,沉淀的转化,沉淀的溶解,(,生成配合物,),38,1.是非题 (1),-;(2)+;(3),-;(4)-;(5)-,2.,选择题:,(1),c;(2)c;(3)c;(4)b;(5)c,3.,填空题:(1)无影响;(2)减小;(3)降低;(4)降低。,习题解答,39,4.(1)(a)CO,3,2-,/HCO,3,-,;(b)HS,-,/H,2,S;,(c)H,2,O/H,3,O,+,;(d)HPO,4,2_,/H,2,PO,4,-,;,(e)NH,3,/NH,4,+,;(f)S,2-/,HS,-,(2)(a)H,3,PO,4,/H,2,PO,4,-,;(b)HAc/Ac,-,;,(c)HS,-,/S,2-,;(d)HNO,2,/NO,2,-,;,(e)HClO/ClO,-,(f)H,2,CO,3,/HCO,3,-,40,HA+KOH=KA+H,2,O,反应前,0.05 0.02 0,反应后,0.03 0 0.02,2025/1/13 周一,41,42,7.Ag,+,+2Py=Ag(Py),2,+,反应前,0.1 1 0,反应后,0 1-0.2 0.1,平衡后,x,0.8+,x,0.1-,x,43,8.BaSO,4,=Ba,2+,+SO,4,2-,水,s,0,s,0,H,2,SO,4,s,1,s,1,+0.01,H,2,SO,4,适合,44,45,10.,利用公式:,K,sp,(AgX)=c(Ag,+,),c(X,-,),出现沉淀时,Cl,-,Br,-,I,-,所需,c(Ag,+,),顺次为,1.77,10,-10,5.35,10,-12,8.51,10,-15,I,-,先沉淀.,Cl,-,最后沉淀。,当,Cl,-,沉淀时,溶液中,c(Br,-,),和,c(I,-,),分别为:,c(Br,-,)=5.35,10,-13,/1.77,10,-10,=3,10,-3,10,-5,不完全。,c(I,-,)=8.51,10,-17,/1.77,10,-10,=5,10,-7,10,-5,完全沉淀。,46,11.在烧杯中盛放20.00,cm,3,0.100mol,dm,-3,氨的水溶液,逐步加入0.1,mol.dm,-3,HCl,溶液.试计算:,(1)当加入10,cm,3,HCl,后混合液的,pH,值;,(2)当加入20,cm,3,HCl,后混合液的,pH,值;,(3)当加入30,cm,3,HCl,后混合液的,pH,值。,解:,NH,3,+H,+,=NH,4,+,(1),平衡,0.1,(20-10)/30 0,0.1,10/30,(2),平衡,0 0,0.1,20/40,(3),平衡,0,0.1,(30-20)/50,0.1,20/50,47,解:(1)形成缓冲体系，,c(NH,4,+,)=(0.1,10)/30=0.033 mol,dm,-3,c(NH,3,)=(20,0.1-0.1,10)/30=0.033 mol,dm,-3,K,b,=1.77,10,-5,pK,b,=4.75,pH=14 4.75+lg(0.033/0.033)=9.25,(2),等摩尔反应生成,NH,4,Cl,c(NH,4,+,)=0.05 mol,dm,-3,K,a,=K,w,/K,b,=x,2,/(0.05-x),解上式:,x=5.314,10,-6,mol,dm,-3,pH=-lgc(H,+,)=5.27,48,(3)HCl,过量,由于同离子效应,NH,4,+,解离产生的,H,+,很小,忽略不计。,c(H,+,)=(0.1,300.1,20)/50=0.02 mol,dm,-3,pH=-lgc(H,+,)=1.70,49,50,51,14.Ag(NH,3,),2,+,=Ag,+,+2NH,3,平衡,(0.1,1)/1.1-,x,x (1,1)/1.1+2,x,52,53,17.AgBr+2S,2,O,3,2-,=Ag(S,2,O,3,),2,3-,+Br,-,平衡前,2 0 0,平衡后,2-2/V 1/V 1/V,54,Ag(S,2,O,3,),2,3-,=Ag,+,+2S,2,O,3,2-,平衡前,1/1.127 0 0,平衡后,0.887 y 2y,55,第五章 电化学与金属腐蚀,原电池的表示符号、电极反应、电池反应,电极电势,标准电极与参比电极,能斯特方程,电动势计算,电动势与,r,G,m,电极电势与氧化还原能力比较,原电池,G,=,n F E,56,能斯特方程,氧,-,还反应进行的方向,氧,-,还反应进行的程度,电解池,电解池阴阳极的反应,电解产物的判断,判断依据,影响电解产物的因素,当溶液中存在多种离子时,阴极,:,大的氧化态物质优先得,e,阳极,:,小的还原态物质优先失,e,(1),离子的标准电极电势,(2),离子浓度,:,Nerst,方程,(3),电解产物的超电势,(4),电极材料,57,金属腐蚀及防护,58,1.是非题,:(1)(-);(2)(+);(3)();(4)(-);(5)(-);(6)(-);(7)(+);(8)(-);(9)(+)。,2.选择题,:(1)(,c);(2)(a);(3)(d);(4)(d);(5)(b);(6)(b);(7)(b);(8)(c);(9)(c);(10)(c)。,习题解答,59,3.(1)(-)AlAl,3+,(c,1,)Ni,2+,(c,2,)Ni(+),(2)(-)Pt Fe,3+,(c,1,),Fe,2+,(c,2,)Br,-,(c,3,),Br,2,(c,4,)Pt(+),(3)(-)Pt H,2,(p)H,+,(c,1,)Ag,+,(c,2,)Ag(+),(4)(-)Pt Fe,3+,(c,1,),Fe,2+,(c,2,)MnO,4,-,(c,3,),Mn,2+,(c,4,),H,+,(c,5,)Pt(+),60,4.(,a)(-)Fe Fe,2+,(1mol.dm,-3,)H,+,(1mol.dm,-3,)H,2,(1atm),Pt(+),(-)Fe=Fe,2+,+2e;,(+)H,+,+e=1/2H,2,2,H,+,+Fe=H,2,+Fe,2,(b)(-)Pt,H,2,(1atm)H,+,(1mol.dm,-3,)Cr,2,O,7,2-,(1mol.dm,-3,),Cr,3+,(1mol.dm,-3,),H,+,(1mol.dm,-3,)Pt(+),(-)1/2H,2,=,H,+,+e;,(+)Cr,2,O,7,2-,+14 H,+,+6e=2Cr,3+,+7H,2,O,Cr,2,O,7,2-,+8 H,+,+3H,2,=2Cr,3+,+7H,2,O,61,5.(1)(-)Pt H,2,(p,1,)H,+,(c,1,)H,2,O,H,+,(c,2,)O,2,(p,2,)Pt(+),(-)H,2,=H,+,+e;,(+)O,2,+4 H,+,+4e=2H,2,O,O,2,+2 H,2,=2H,2,O,(2)(-)Pt I,2,(s)I,-,(c,1,)H,+,(c,2,),Mn,2+,(c,3,)MnO,2,(s)Pt(+),(-)2I,-,=I,2,+2e;,(+)MnO,2,+4 H,+,+2e=Mn,2+,+2H,2,O,MnO,2,+4 H,+,+2I,-,=Mn,2+,+2H,2,O+I,2,6.C 7.D,8.(1)逆方向;(2)正方向;(3)逆方向;(4)逆方向。,62,63,11.用电对,MnO,4,-,/Mn,2+,Cl,2,/Cl,-,组成原电池,(1)写出原电池的电极反应和电池反应.,(2)计算298.15,k,时的反应平衡常数.,(3)当,c,H+,=5.0mol/l,其它离子浓度均为1.0,mol/l,P,Cl2,=1atm,时,该电池反应的,G,K,各为多少?,解:(1),Cl,2,/Cl,-,=1.35827V,MnO,4-,/Mn,2+,=1.507V,负极:2,Cl,-,=Cl,2,+2e,正极:,MnO,4,-,+8H,+,+5e=Mn,2+,+4H,2,O,2MnO,4,-,+16H,+,+10Cl,-,=2Mn,2+,+8H,2,O+5Cl,2,64,(2),E,=,MnO,4-,/Mn,2+,Cl,2,/Cl,-,=0.14873V,lgK,=n E,/0.05917,=10,0.14873/0.05917=25.136,K,=1.37,10,25,(3),65,E=,+,-,=1.573-1.35827=0.21493V,G=-n F E=-10,96485,0.21493,10,-3,=-207.375 kJ/mol,K,不变,K=,K,=1.37,10,25,12.,(Br,2,/Br,-,)(Fe,3+,/Fe,2+,)(I,2,/I,-,)。,66,13.将锡和铅的金属片分别插入含有该金属离子的盐溶液中并组成原电池,(1),C,Sn2+,=0.010mol.dm,-3,C,Pb2+,=1.0mol.dm,-3,(2)C,Sn2+,=1.0mol.dm,-3,C,Pb2+,=0.10mol.dm,-3,分别用符号表示上述原电池,注明正负极;写出原电池的两电极反应和总反应方程式,并计算原电池的电动势。,解:(1)用能斯特方程计算:,(,Sn,2+,/,Sn)=-0.19667 (,负极);,(,Pb,2+,/,Pb,)=-0.1262 (,正极)。,67,E=,(,Pb,2+,/,Pb,),(,Sn,2+,/,Sn)=0.07047V,(-),Sn,Sn,2+,(0.01,mol.dm,-3,),Pb,2+,(,1.0mol.dm,-3,),Pb(+),总反应:,Sn+Pb,2+,=,Sn,2+,+,Pb,(2),(,Sn,2+,/,Sn)=-0.1375 (,正极);,(,Pb,2+,/,Pb,)=-0.155785 (,负极),E=,(,Sn,2+,/,Sn),(,Pb,2+,/,Pb,)=0.018285V,(-)Pb,Pb,2+,(,0,.1mol.dm,-3,),Sn,2+,(1.0,mol.dm,-3,),Sn,(+),总反应:,Sn,2+,+,Pb=Sn+Pb,2+,68,15(1)(Br,2,/Br,-,)=1.066;(Cr,2,O,7,-,/Cr,3+,)=0.26,正向不能自发。,(2),(Cl,2,/Cl,-,)=1.3582;(MnO,4,-,/Mn,2+,)=0.84,正向不能自发。,(3),(O,2,/H,2,O)=0.81;(F,2,/F,-,)=2.866,能自发。,69,70,(3),阳极:,Cu=Cu,2+,+2e;,阴极:,H,+,+e=1/2H,2,反应式：,Cu+2H,+,=,Cu,2+,+H,2,17,.(1),阳极:2,Cl,-,=Cl,2,+2e;,阴极:,Mg,2+,+2e=Mg,反应式：,MgCl,2,(,熔融）=,Mg+Cl,2,(2)阳极:2,OH,-,=H,2,O+1/2 O,2,+2e;,阴极:,H,+,+e=1/2H,2,反应式：,2 H,2,O=2H,2,+O,2,71,第六章 物质结构基础,四个量子数,n,l,m,m,s,的取值,(,n,1,l,=0,n,-1,m,=0,l,m,s,=,1/2),n,l,m,ms,的意义,(,n,l,:,能级高低,;,l,:,轨道形状,;,m,:,轨道伸展方向,;,m,s,:,电子自旋方向,),有效核电荷数,Z,*,的计算,多电子原子核外排布,排布原则,(,能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则,),核外电子排布式,电子结构式,轨道表示式,量子数表示式,72,元素周期系,根据某元素的核外电子结构式判断其在周期表中的位置,(,区、周期、族,),电负性的变化规律,电离能随周期、族的变化规律,电子亲和能的变化规律,73,化学键,共价键,键和,键的形成方式,(,头碰头，肩并肩,),偶极钜与键极性和分子极性,杂化轨道理论,分子中心原子杂化类型,:sp,sp,2,sp,3,(,等性、不等性,),分子空间构型,分子轨道理论,成键与反键轨道,74,分子间作用力,三种分子间力分别主要存在于什么类型的分子间？,(,取向力、诱导力、色散力,),分子间力对物质性质的影响,氢键,氢键主要存在于什么类型的分子间？,(,原子电负性差值大,),氢键对物质性质的影响,(,分子内、分子键氢键,),75,1.是非题,:(1)(-);(2)(-);(3)(-)。,2.选择题:(1)(,c);(2)(a,c);(3)(b,c);(4)(a,e);,(5)(b,d,e);(6)(e);(7)(b,c);(8)(c,e)。,习题解答,76,19,4s,1,1,S,区,34,3,d,10,4s,2,4p,4,2,p,区,48,4,d,10,5s,2,0,ds,区,75,4f,14,5d,5,6s,2,5,d,区,3.,填空题:,(1),填充下表,(2)(,a,c,d)，(b,e)。,77,4.(1)(2,p6,3p6,12);,(2)(2p,3p,3d,中各有一对,6);,(3)(30个电子的一半，15),(4)(3d,中有一对,2);,(5)(,当,n=4,时，无,f,电子，0)。,6.,(1)Na,Z*=2.20;Mg,Z*=2.85；Al,Z*=3.50,(2)Mn,Z*=3.60;Fe,Z*=3.75;Co,Z*=3.90。,Cr,Z*=2.95,。,规律：短周期每增加一个元素增加,0.65,个有效核电荷,长周期每增加一个元素增加,0.15,个有效核电荷,短周期的有效核电荷数增加更快。,78,7.BCl,3,SP,2,杂化,平面三角形;,NCl,3,SP,3,不等性杂化,三角锥形。,8.,BeCl,2,、,CS,2,sp,杂化,型直线,=0;,PCl,3,sp,3,不等性杂化,三角锥形,0,;,BBr,3,sp,2,杂化,平面三角形,=0;,SiH,4,sp,3,杂化,正四面体,=0。,79,9.H,2,S、OF,2,sp,3,不等性杂化,V,字形,0；,PH,3,sp,3,不等性杂化,三角锥形,0；,SiCl,4,sp,3,杂化,正四面体,=0；,CHCl,3,sp,3,杂化,四面体,0。,10.Li F Ba S,同一周期从左到右,I,1,增大，同一主族，从上到下,I,1,减小,11.(1)LiCl,最大，,BCl,3,最小；,(2)SiF,4,最大，,SiH,4,最小,12.(1)SAsSe (3)SSeAs,2025/1/13 周一,80,