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某热机工作于高温热源 T₁=500 K 与低温热源 T₂=300 K 之间。已知该热机每循环对外做功 W=1000 J,向低温热源放热 Q₂=600 J。(1)求该热机的实际热机效率 η;(2)计算相同温度区间卡诺热机的效率 η_c;(3)依据热力学第二定律,判断该热机是否可能实现,并说明理由。
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某试液中 Cu²⁺ 与 Zn²⁺ 的浓度均为 0.010 mol/L。通入 H₂S 至饱和(此时溶液中 [H₂S]=0.10 mol/L),利用硫化物沉淀分离法使 Cu²⁺ 沉淀完全(规定残留 [Cu²⁺]≤1.0×10⁻⁵ mol/L 即为沉淀完全)而 Zn²⁺ 不产生沉淀。已知:Ksp(CuS)=6×10⁻³⁶,Ksp(ZnS)=2×10⁻²⁴,H₂S 的 Ka1×Ka2=1.0×10⁻²¹,且 [S²⁻]=Ka1Ka2[H₂S]/[H⁺]²。试通过计算求:既能使 Cu²⁺ 沉淀完全、又不使 ZnS 开始析出时,溶液中允许的 pH 上限值(结果保留两位小数)。
25℃时,组成如下原电池:Pt | Fe³⁺, Fe²⁺ || 饱和甘汞电极(SCE)。已知条件电位 E°'(Fe³⁺/Fe²⁺) = 0.770 V,饱和甘汞电极电位 E(SCE) = 0.244 V,此时测得电池电动势 E = 0.644 V。试计算:(1) 溶液中 c(Fe³⁺)/c(Fe²⁺) 的比值;(2) 若 c(Fe²⁺) = 0.0100 mol/L,求 c(Fe³⁺)。
用氟离子选择电极作指示电极、饱和甘汞电极(SCE)作参比电极组成原电池测量试液中 F⁻ 的浓度。已知该测量电池的电动势 E 与 pF(pF = −lg c(F⁻))之间的关系为 E = K + 0.0592 pF(V)。当试液 pF = 3.00 时,测得电池电动势 E = 0.3000 V。现测得另一未知试液的电池电动势 E = 0.4184 V,测量条件相同。(1)指出本题中指示电极与参比电极各起什么作用;(2)计算未知试液的 pF 值及 F⁻ 的物质的量浓度。
在 pH=5.5 的缓冲溶液中,用 0.02000 mol/L EDTA 标准溶液滴定 20.00 mL 浓度为 0.02000 mol/L 的 Zn²⁺ 溶液。已知该酸度下 ZnY 的条件稳定常数 lgK'(ZnY)=10.05,选用的金属指示剂在此条件下的变色点 pZn_t=6.05。(1)计算化学计量点时溶液的 pZn;(2)将计量点 pZn 与指示剂变色点 pZn_t 比较,判断该指示剂在此条件下能否被选用,并简述金属指示剂应满足的基本条件。
在 pH=10.0 的氨性缓冲液中,用 EDTA 滴定 Mg²⁺。候选金属指示剂甲、乙与 Mg²⁺ 形成配合物的绝对稳定常数分别为 lgK(MgIn甲)=7.2、lgK(MgIn乙)=8.6;在该 pH 下两指示剂的酸效应系数分别为 lgαIn(H)甲=2.8、lgαIn(H)乙=3.2。设化学计量点附近要求的 pM 突跃区间为 4.0~5.0(指示剂合适的判据:其变色点 pT=lgK(MgIn)−lgαIn(H) 落在突跃区间内,且变色范围 pT±1 不明显偏离)。请分别计算两指示剂在该条件下的 pT 与变色范围,并判断选用哪一种指示剂。
某课题组拟用滴定法测定粗品中氯化钠的含量,考虑以下三种候选反应:(1)NaCl 与 AgNO₃ 沉淀反应,反应迅速、定量完全(K≥10⁸),且有合适指示剂指示终点;(2)NaCl 与 KNO₃ 混合,无化学反应发生;(3)NaCl 与某有机试剂反应,反应可进行但速率极慢,常温下需 72 小时才能反应完全。请判断上述三种反应中哪一种可用于滴定分析,并说明其余两种不符合滴定分析对化学反应要求的理由。
某三元弱酸 H₃A 的解离常数分别为 Ka1=1.0×10⁻²、Ka2=1.0×10⁻⁷、Ka3=1.0×10⁻¹²,用 NaOH 标准溶液滴定浓度均为 0.10 mol/L 的该酸溶液。请依据多元酸碱分步滴定的判据(cKa≥10⁻⁸ 判断各级能否被准确滴定;相邻解离常数之比 Ka(n)/Ka(n+1)≥10⁴ 判断相邻两级能否被分步滴定),逐级判断各级 H⁺ 能否被准确滴定,并指出滴定过程中共出现几个明显的滴定突跃。
某溶液中含 Zn²⁺ 与 Ca²⁺,浓度分别为 0.10 mol/L 和 0.0010 mol/L。已知 lgK(ZnY)=17.0,lgK(CaY)=11.0。设在适宜酸度下酸效应与共存离子以外的副反应可忽略,且允许滴定误差要求满足选择性判据 Δlg(cK′)≥5。试分别计算 lg(c·K′)_Zn 与 lg(c·K′)_Ca,求其差值 Δlg(cK′),并判断能否在不加掩蔽剂的情况下选择性滴定 Zn²⁺ 而 Ca²⁺ 不干扰。
已知某元弱酸HA在水溶液中的解离常数Ka=2.0×10⁻⁹,另一元弱酸HB的Ka=1.0×10⁻⁷,二者的分析浓度均可配制成0.1000 mol/L。根据滴定分析对化学反应的要求(反应须定量进行完全、无副反应等,通常以c·Ka≥10⁻⁸作为弱酸能被强碱准确滴定的判据),分别计算0.1000 mol/L NaOH标准溶液滴定0.1000 mol/L的HA和HB时的c·Ka值,并判断这两种弱酸能否用NaOH标准溶液准确滴定,说明理由。
在 pH=10.00 的氨性缓冲溶液中,用 0.01000 mol/L EDTA 标准溶液滴定 50.00 mL 浓度为 0.01000 mol/L 的 Ca²⁺ 溶液。已知在此条件下 lgK'(CaY)=10.24,且可不考虑其他副反应。试计算化学计量点时溶液的 pCa 值(保留两位小数)。
写出 0.10 mol/L Na₂HPO₄ 水溶液的质子条件式(PBE),要求以 HPO₄²⁻ 和 H₂O 为零水准(参考水平),并指出式中每一项所代表的得失质子物种及其来源(得质子或失质子)。
用 0.1000 mol/L NaOH 标准溶液滴定 20.00 mL 0.1000 mol/L HCl 溶液,以酚酞为指示剂,终点 pH = 9.00。请计算该滴定的终点误差 TE%(保留两位有效数字),并说明终点在化学计量点之前还是之后。
某温度下,0.10 mol/L 的 HCl 溶液中,H⁺ 与 Cl⁻ 的平均活度系数 γ± = 0.78。已知标准浓度 c° = 1.0 mol/L,离子活度 a± = γ±·(c/c°)。求该溶液中 HCl 的平均离子活度 a± 及电解质的整体活度 a(按 a = a±² 计算)。
乙酸乙酯可由乙酸与乙醇在浓硫酸催化下发生酯化反应制备。取乙酸 60.0 g 与乙醇 46.0 g 混合,充分反应后(乙醇完全转化,乙酸过量),经分离提纯得到乙酸乙酯 66.0 g。已知摩尔质量:乙酸 60 g/mol,乙醇 46 g/mol,乙酸乙酯 88 g/mol。计算:(1) 理论上生成乙酸乙酯的质量;(2) 本实验中乙酸乙酯的产率(结果保留三位有效数字)。
取5.8 g丙酮(CH₃COCH₃,摩尔质量58 g/mol)与足量碘的氢氧化钠溶液(I₂/NaOH均过量)充分反应,发生碘仿反应:RCOCH₃ + 3I₂ + 4NaOH → RCOO⁻ + CHI₃↓ + 3I⁻ + 3H₂O。已知CHI₃摩尔质量为393.7 g/mol,I₂摩尔质量为253.8 g/mol。求:(1) 理论上生成碘仿沉淀的质量;(2) 反应至少消耗I₂的质量(结果保留两位小数)。
2-溴丁烷在某碱性条件下同时发生 E1 与 E2 消除。已知该反应条件下:E1 速率常数 k₁=1.0×10⁻⁴ s⁻¹,E2 速率常数 k₂=0.40 L·mol⁻¹·s⁻¹,碱(OH⁻)的浓度为 0.25 mol/L,且两机理速率均符合 v₁=k₁[卤代烃]、v₂=k₂[卤代烃][OH⁻]。在 E2 消除中,产物丁-2-烯(Zaitsev 产物)与丁-1-烯的摩尔比为 3:1;E1 消除产物不计入烯烃异构体分布。求:产物中丁-2-烯占全部消除产物的摩尔百分数(结果保留一位小数)。
将 0.50 mol 乙酸乙酯在乙醇钠催化下发生自身 Claisen 酯缩合反应,经酸化后得到乙酰乙酸乙酯(分子量 130.14 g/mol)。已知该反应由两分子乙酸乙酯缩合生成一分子乙酰乙酸乙酯,产物实际产率为 80%。假设乙醇钠只起催化作用、不参与计量消耗,请计算理论上最多可生成乙酰乙酸乙酯的物质的量,以及实际得到产物的质量(g)。
在密闭容器中加入 0.5 mol 乙酸与 0.5 mol 乙醇(无其他溶剂),在浓硫酸催化下于恒温进行酯化反应:CH3COOH + C2H5OH ⇌ CH3COOC2H5 + H2O。反应达到平衡时,测得混合物中乙酸的物质的量为 0.1 mol。视反应体系体积恒定,乙酸、乙醇、乙酸乙酯、水的活度均可用物质的量近似代替。求:(1) 该温度下此酯化反应的平衡常数 K;(2) 平衡时乙酸乙酯的质量(g)。
已知判断规则:醇或醚分子中,每个羟基氢(O−H 上的 H)算作 1 个氢键给体位点,记入 a;每个氧原子(可接受氢键)算作 1 个氢键受体位点,记入 b。现有三种物质:A.乙二醇,B.2-丁醇,C.甲乙醚。(1)写出 A、B 的系统命名;(2)分别计算三种分子的 a 与 b;(3)求 a+b 最大的分子与 a+b 最小的分子的差值。