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1、工程化学基础,复习要点及习题解答,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 = Qv 等压热效应 H = Qp H = U + n (g)RT 反应进度 = nB/B,8,盖斯定律： 焓变的计算： 标准摩尔生成焓 f Hm (C,石墨,298.15K) = 0 kJ/mol f Hm (H+,298.15K)
2、= 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)mH2O; (2) T; (3)Cp 4. (1) U=150kJ; (2) U=-250kJ； (3) U=450kJ; (4) U=975kJ。,习题解答,10,5. 在373.15K和101.325kPa下，由1mol水汽化变成1mol水蒸气，此气化过程中体系吸热40.63kJ。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 =-18.31410-3373.15=-3.10
3、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QP与QV之间的能量差值。(方法:QP-QV=n RT) (1)2.00mol NH4HS的分解, NH4HS(s)NH3(g)H2S(g) (n=4 mol) （2）生成1.00mol的HCl H2(g)Cl2(g) 2HCl(g) (n=0 mol) （3）5.00 mol CO2(s)（干冰）的升华 CO2(s)CO2(g) (n=5 mol) （4）沉淀出2.00mol AgCl(s) (n=0 mol) AgNO3(aq)N
4、aCl(aq) AgCl(s)NaNO3(aq),12,7. C6H12O6 Q 180g/mol -2820kJ/mol 3.8g H kJ/mol H=59.53kJ 可获得能量：59.5330%=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
5、性判断,15,r Gm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 Gm的定量计算： 标准摩尔生成吉布斯函数值 f Gm (C,石墨,298.15K) = 0 kJ/mol；f Gm (H+,298.15K) = 0,转向温度,单位 的一致！,16,化学反应平衡,K与r Gm的关系 ：,反应达到平衡时： rGm(T) = 0 Q = K,Q与K的关系与区别,单位的一致,rGm与r Gm的关系与区别,17,化学平衡移动方向的判断 ：,rGm(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
6、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,20,3.填空题: rHm基本不变; rSm
7、基本不变; rGm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)62.52kJ/mol0 逆向。 6. rGm(298.15K)= -95.299 kJ/mol 0 标准熵法: rHm(298.15K)= -92.307kJ/mol, rSm(298.15K)= 10.033Jmol-1K-1 rGm= -95.298 kJ/mol 0 正向自发进行。,22,7. 已知下列反应的rHm符号,不用查表,判断反应自
8、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rGm=rHm T rSm0时的温度条件. (1)C(s)+CO2(g)=2CO(g), rHm 0 rHm0, rSm 0, T值越高越利于rGm0, 高温自发。,23,(2)SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g), rHm 0 rHm0, rSm 0, T值越低越利于rGm0, 低温自发。 (3)C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(g), rHm 0 rHm0, rSm 0, T为任何值时都自发。,24,8. lnK(T)=-rGm(T)/RT (1) rGm(298K)=117.11kJ
9、/mol K(298K)=3.0410-21; (2) rGm(298K)=130.44kJ/mol K(298K)= 1.4010-23。,25,9. 用标准熵法计算反应 C(石墨)+2H2(g)=CH4(g)在398.15K时的rGm(T)和平衡常数K。 解: rHm(298.15k) =-74.85kJ/mol, rSm (298.15k) =-80.62J/mol.k rGm(398.15k)= rHm T rSm = -74.85-398.15 (-80.62) 10-3 =-42.75 kJ/mol,lnK =- rGm(398.15k)/ RT =42.75103/(8.3143
10、98.15)=12.915, K =4.06105,26,10. 查表计算反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) 在298.15k及398.15k时的K值。 解: rGm(298.15k)=(-137.15)-(228.59) =91.44 kJ.mol,rGm(298.15k)= -RTlnK K(298K) =9.5310-17 rHm(298.15k)=131.30 kJmol-1 rSm(298.15k)=133.674 Jmol-1K-1 rGm(398.15k)=78.078 kJmol-1 K(398.15K) =5.7210-11,27,或,28,11.,29,采用
11、第（3）种方法,30,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H2O(g)分压,减少CO(g)、H2(g)分压。 (2) 升温、减小CO(g)、H2(g)分压、催化剂； 升温： K, k(正), k(逆)。 减小CO(g)、H2(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,Tbp = kbp . m,Tfp = kfp . m,35,酸碱平衡,共轭酸碱对 一元弱酸弱碱pH的计算：
12、 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,Ksp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
13、。,习题解答,39,4.(1)(a)CO32- /HCO3-; (b)HS- /H2S; (c)H2O/H3O+; (d)HPO42_/H2PO4-; (e)NH3/NH4+; (f)S2-/HS- (2)(a)H3PO4/H2PO4-; (b)HAc/Ac-; (c)HS-/S2-; (d)HNO2/NO2-; (e)HClO/ClO- (f) H2CO3/HCO3-,40,HA+KOH=KA+H2O 反应前 0.05 0.02 0 反应后 0.03 0 0.02,41,7. 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+
14、x 0.1-x,42,8. BaSO4 = Ba2+ + SO42- 水 s0 s0 H2SO4 s1 s1+0.01,H2SO4适合,43,44,10. 利用公式: Ksp(AgX)= c(Ag+) c(X-) 出现沉淀时Cl-, Br-, I-所需c(Ag+)顺次为1.7710-10, 5.35 10-12, 8.5110-15, 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/ 1.7710-10 =310-310-5,不完全。 c(I-)=8.5110-17/ 1.7710-10=5 10-7 10-5,完全沉
15、淀。,45,11.在烧杯中盛放20.00cm30.100moldm-3氨的水溶液,逐步加入0.1mol.dm-3HCl溶液.试计算: (1)当加入10cm3HCl后混合液的pH值; (2)当加入20cm3HCl后混合液的pH值; (3)当加入30cm3HCl后混合液的pH值。 解: NH3 + H+ = NH4+ (1)平衡 0.1(20-10)/30 0 0.110/30 (2)平衡 0 0 0.120/40 (3)平衡 0 0.1(30-20)/50 0.120/50,46,解:(1)形成缓冲体系， c(NH4+)=(0.110)/30=0.033 moldm-3 c(NH3)=(200.
16、1-0.110)/30=0.033 moldm-3, Kb=1.7710-5, pKb=4.75 pH=14 4.75+lg(0.033/0.033)=9.25 (2)等摩尔反应生成NH4Cl, c(NH4+)=0.05 moldm-3 Ka=Kw/Kb=x2/(0.05-x) 解上式:x=5.31410-6 moldm-3, pH= -lgc(H+) =5.27,47,(3) HCl过量,由于同离子效应, NH4+解离产生的H+很小,忽略不计。 c(H+)=(0.1300.120)/50=0.02 moldm-3, pH=-lgc(H+)=1.70,48,49,50,14. Ag(NH3)2+ = Ag+ + 2NH3 平衡 (0.11)/1.1-x x (11)/1.1 +2x,51,5
