工科大学化学练习习题及解答docxWord格式.docx
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mol-1,
26fm
2
3
fHmΘ=-1132.55kJ·
mol-1;
SiH
4
B
O(s)的
(g)的
kJ·
mol-1,SiO2(s)的
fHmΘ=-910.7kJ·
mol-1]。
解:
B2H6(g)+3O2
(g)=
3H2O(g)
fHm/(kJ·
mol-1)
36.56
fHmΘ=34.31B2O3(s)+-1132.55
-241.82
△rHm=-1132.55+3×
(-241.82)–36.56–0=-1894.57
2H2O(g)
△rHm=-910.7+2
SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+
34.310-910.7
×
(-241.82)–34.31–0=-1428.65
上述两个反应都放出大量热,因此B2H6(g)和SiH4(g)可以作为高能燃料。
7.已知下列反应的化学反应热
C(石墨)+O2(g)=CO2(g)rHm
(1)=-393.5kJ·
H2(g)+(1/2)O2(g)=H2O(l)rHm
(2)=-285.8kJ·
C2H6(g)+(7/2)O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)rHm(3)=-1559.8kJ·
不用查表,计算由石墨和氢气化合生成1molC2H6(g)反应的
rHm。
解:
根据Hess定律r
H
m
6
r
(1)+3
(C
H)=2
H
(2)-
rHm(3)
所以rHm(C2H6)=2×
(-393.5)+3×
(-285.8)-(-1559.8)=
-84.6kJmol·
-1
8.在用硝石制硝酸时,下列反应同时发生
(1)KNO3(s)+H2SO4(l)=KHSO4(s)+HNO3
(g)
(2)2KNO3(s)+H2SO4(l)=K2SO4(s)+2HNO3
制得的硝酸中80%是由反应
(1)产生的,20%是由反应
(2)产生的。
问在25℃制取1kgHNO3(g)时将放出多少热量?
已知KNO3、H2SO4、KHSO4、HNO3(g)、K2SO4的标准生成焓依次
为-494.63、813.99、-1160.6、135.6、-1437.79(kJ·
mol-1)。
KNO3
(s)+H
SO(l)=KHSO(s)+HNO
(g)方程
(1)
fHm/(kJ?
mol-1)-494.63
813.99
-1160.6
135.6
rHm=
fHm(生成物)-
△rHm
(1)=(-1160.6+135.6)-(-494.63+813.99)=-1344.36kJmol·
2KNO3(s)+H2SO4(l)=K2SO4(s)+2HNO3(g)方程
(2)
mol-1)-494.63813.99-1437.79135.6
△rHm
(2)=[-1437.79]+2×
(135.6)]-[2×
(-469.63)+(813.99)]=-991.32kJmol·
HNO3的相对分子量为63,
1kgHNO3的物质的量n
1000
=63=15.9(mol)
制取1kgHNO3(g)时的反应热为
80%15.91344.3620%15.91041.322.04104kJ/kg
9.甘油三油酸脂是一种典型的脂肪,当它在人体内代谢时发生下列反应
C57H104O6(s)+80O2(g)=57CO2(g)+52H2O(l)
该反应的rHm=-3.35×
104kJ·
mol-1,问如以当代男大学生平均每人每日耗能10125.3kJ,且以完全消耗这种脂肪来计算,每天需消耗多少脂肪?
每天消耗脂肪物质的量
10125.3
n
0.302(mol)
rHm
33500
该脂肪相对分子量为884;
每天消耗脂肪的质量为:
0.302×
884=267.0(g)
10.葡萄糖(C6H12O6)完全燃烧反应的方程式为
C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)
该反应的rHmΘ=-2820kJ·
mol-1,反应热的约40%可用于肌
肉活动的能量。
试计算一匙葡萄糖(以
3.8g计)在人体内氧化
时,可获得的肌肉活动能量。
葡萄糖相对分子量为
180;
一匙葡萄糖(3.8g)的物质的
量为3.8/180=0.021(mol)一匙葡萄糖被氧化放出的热量为
0.021
rHm=0.021×
2820
=59.2kJ
可获得的肌肉活动能量
59.2×
40%=23.7kJ
11.辛烷是汽油的主要成分,据附录的有关数据计算下列两
个反应的热效应,并从计算结果比较得出结论(已知:
fHΘm
(C8H18,l)=-218.97kJ·
mol-1)?
(1)完全燃烧C8H18(l)+O2(g)→CO2(g)+H2O
(l)
(2)不完全燃烧C8H18(l)+O2(g)→C(s)+H2O
据附录查得下列物质C8H18(l),O2(g),CO2(g),C(s),H2O(l)
的标准生成
焓变分别为218.97kJ.mol-1,0,-393.5kJ.mol-1,
0,-
285.83kJ.molrHm=
9H2O(l)
-1
fHm(生成物)-fHm((反应物)
C8H18(l)+(25/2)O2(g)=8CO2
(g)+
fHm(/kJ?
mol-1)-218.970-393.5-285.83
△rHm
(1)=8(-393.5)+9(-285.83)-0-(-218.97)=-5501.58kJ·
mol-1
C8H18(l)+(9/2)O2(g)=
16C(s)+
9H2O(l)
fHm/(kJ?
mol-1)-218.97
-285.83
△rHm
(2)=0+9(-285.83)-0-(-218.97)=2353.5kJ.·
mol-1
△rHm
(1)>
>
△rHm
(2),结论:
完全燃烧放热量大。
第二章化学反应进行的方向和限度
习题与解答
1.下列说法是否正确?
如不正确,请说明原因。
(1)因为QP=H,而H与变化途径无关,是状态函数,
所以qV也是
状态函数。
错,H是状态函数,但是焓变(
H)不是状态函数。
热
量、功以及状
态函数的变量“Δ”都不是状态函数。
(2)单质的标准生成焓
(fHmΘ)和标准生成吉布斯函数变
(fGmΘ)都为零,
因此其标准熵也为零。
错,因H和G的绝对值还无法得到,因此采用相对值,根据定义,
最稳定单质的fHmΘ
和fGmΘ都为零,而S有绝对值,除完美晶体
在OK时的熵等于
0外,其它条件下的熵(包括标准熵)皆不为
零。
但离子的熵也是相对值,是以氢离子为相对标准(
H+的Sm=
0)
(3)对于纯固、液、气态物质而言,
100kPa、298K是其标
准态。
对。
虽然热力学标准态不指定温度,但是任何温度都有其对应的标准态。
(4)H、S、G都与温度有关,但
关系不大。
错,一般认为反应的H,
H,S,G都与温度
S与温度关系不大,但G
=H-TS
所以G与温度有关。
(5)等温等压条件下,用rGΘm就可以判断任何一个化学反应的方向。
错,等温等压条件下用rGm(>
0或<
0)判断反应方向,
而不是用rGΘm。
(6)化学反应进度可以度量化学反应进行的程度,所谓1mol反应是指各物质按化学计反应方程式进行的完全反应。
对
(7)KΘ与KC、KP在数值上是相等的,但量纲不一定相同,
νB
(有关数值)KC与KΘ的数值相等;
当B
时,KP与KΘ的
数
值也相等。
(有关量纲)KΘ没有量纲;
当B
时,KC与KP也
B0
都没有量纲;
但是
时,KC与KP有量纲;
例如合成氨反应N2(g)
3H2(g)2NH3(g)
设平衡时
p(NH3)=247kPa;
p(N2)=1kPa;
p(H2)=10kPa。
PNH2
(Pa)2
247000(Pa)
-
Kp=PN2PH2Pa(Pa)=
10000(Pa)
=6.1×
105(Pa)
假如单位用atm,Kp
=6.1×
105atm2;
或用mmHg,Kp
=1.06mmHg2。
(pNH3
p
)2
θ
p)(pH2
p)
K=(pN2
=
(247000/100000)
36.1
105
(1000/100000)(10000/100000)
Kθ不等。
可以看出B
时,Kp有量纲,且数值与
(8)rGΘm>
0,反应不能自发进行,但其平衡常数并不等于
rGΘm>
0,只能说明在标准态下,过程不能自发进行。
在非标准态下,
而且|rGΘm|又不是很大时,不能用于判断反应方向。
可逆反应平衡常数都
不应为零。
2.选择题(将正确答案的标号填入空格内)
(1)下列物理量属于状态函数的是①②③⑤⑦⑧。
①T②p③V④W⑤H⑥ΔH⑦S⑧G
正确答案为①②③⑤⑦⑧。
(2)生产水煤气的反应为C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
该反应的rHΘm=131.3kJ·
mol-1,则该反应是①(∵系统H>
0,S>
0)。
①低温下正向不自发,高温下正向自发;
②低温下正向自发,高温下正向不自发;
③任何温度下正向都自发;
④任何温度下正向都不自发
正确答案为①。
3.不用查表,将下列物质按标准熵SΘm值由大到小的顺序排
列。
(1)Si(s)
(2)Br(l)(3)Br(g)
ΘΘΘ
Sm(3)>
Sm
(2)>
Sm
(1)
ΘΘ
4.给出下列过程的rGm,rHm,
(1)电解水生成H2和O2;
(l);
(3)H2O(l)268KH2O(s)
各变化量的符号如下表所示
rSΘm的正负号(或零)
273K
(2)H2O(g)H2O
rGmΘ
rHmΘ
rSmΘ
(1)
+
(2)
-
(3)---
5.SiC是耐高温材料,问以硅石(SiO2)为原料,在标准状态和298K时能否制得SiC。
SiO2
C=
SiC
+C
fGm/(
mol-1)
-856.67
-62.76
856.67)793.91kJmol-1
rGm
62.76(
>0。
结论:
不能在此条件下制备SiC。
6.由二氧化锰制备金属锰可采取下列两种方法
(1)MnO2(s)+2H2(g)=Mn(s)+2H2O(g)
rHmΘ=37.22kJ·
rSmΘ=94.96J·
mol-1·
K-1
(2)MnO2(s)+2C(s)=Mn(s)+2CO(g)
rHmΘ=299.8kJ·
rSmΘ=363.3J·
试通过计算确定上述两个反应在298K、标态下的反应方向?
如果考虑工作温度越低越好,则采用那种方法较好?
(1)MnO2(s)+2H2(g)=Mn(s)+2H2O(g)
△rGm=△rHm-T△rSm=37.22kJ·
mol-1-298×
94.96×
10
-3=8.922(kJ·
mol-1)
(2)MnO2(s)+2C(s)=Mn(s)+2CO(g)
△rGm=△rHm-T△rHm=299.8―298×
363.310×
–3=191.5
上述两个反应的
rGm均大于0,所以298K,100kPa下反应
都不能自发正向进行。
T转1
37.22
391.95
rSm
94.96103
(K)
T转2
299.8
825.2(K)
363.3
103
若考虑工作温度越低越好,易采用方程
(1)的方法。
7.汞的冶炼可采用朱砂(HgS)在空气中灼烧
2HgS(s)+3O2(g)=2HgO(s)+2SO2(g)
而炉中生成的HgO又将按下式分解
2HgO(s)=2Hg(g)+O2(g)
试估算炉内的灼烧温度不得低于多少时,才可以得到Hg(g)?
已知HgS(s),HgO(s)的fHΘm分别是-58.2kJ·
mol-1,-90.83kJ·
fGΘm分别是-50.6,-58.56(kJ·
mol-1);
SΘm分
别是82.4J·
mol-1·
K-1和70.29J·
K-1。
查表得
2HgS(s)+3O2=
2HgO
+2SO
fHm
/(kJ·
mol-1)-58.2
-90.83
-297.04
Sm/(J·
mol-1·
K-1)82.4
205.03
70.29
248.11
659.34kJmol-1
(297.04)
2(
90.83)
(58.2)0
3205.03
282.4
143.09Jmol1K1
rHm<0;
rSm<0
,低温自发,高温非自发。
T转
659.34
4607.9K
143.09
结论
(1):
当升温至T
>4607.7K
时,反应由自发转变为
非自发。
2Hg
+O2
90.83
Sm
J·
mol-1·
K-1
76.02
02
181.66kJ
76.02205.03
270.29
216.49J
mol1K1
rHm>0;
rSm>
0,低温非自发,高温自发。
181.66
839.11K
216.49
;
结论(2)当升温至
T>839.11K
时,反应由非自发转变为自
发进行。
所以,当
839.11K<T<4607.9K
时。
才可得到Hg(g)。
8.汽车尾气中含有
CO,能否用热分解的途径消除它?
1
已知热分解反应为
CO(g)=C(s)+
2O2(g),该反应
的rHmΘ=110.5kJ·
mol-1,rSmΘ=-
89J·
mol-1·
K-1。
∵△rGm=△rHm-T△rSm,此反应△rHm>0,△rSm<
1∴△rGm永远大于零,说明此反应在任何温度下反应都不能自
发进行,又因rGm(298K)173.0kJmol1
0,K
很小(9.5×
10-25),平衡产率很低,故不能用热解法除
CO。
9.在298K,100kPa条件下,金刚石和石墨的标准熵分别为
----
为-395.40kJ·
mol-1和-393.51kJ·
mol-1,试求:
(1)在298K,100kPa条件下,石墨变成金刚石的rGΘm。
(2)说明在上述条件下,石墨和金刚石那种晶型较为稳定?
已知:
Sm(石)=5.71Jmol·
1·
K-1,Sm(金)=2.45Jmol·
-1·
K-1
C(石)+O2
(g)=CO
△rH
(1)=-39351kJmol·
C(金)+O2
△rHm
(2)=-395.40kJmol·
方程
(1)
—方程
(2)得方程(3)C(石)→C(金)
根据Hess
定律
该反△rH
m(3)=△rHm
(1)
-△rHm
(2)
=
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