化学热力学初步.doc

化学热力学初步【2-1】计算下列系统得热力学能变化：（1）系统吸收了100J能量，并且系统对环境做了540J功。（2）系统放出了100J热量，并且环境对系统做了635J功。解：（1）（2）【2-2】2.0molH2（设为理想气体）在恒温（298K）下，经过下列三种途径，从始态0.015m3膨胀到终态0.040 m3，求各途径中气体所做得功。（1）自始态反抗100kPa的外压到终态。（2）自始态反抗200kPa的外压到中间平衡态，然后反抗100kPa的外压到终态。（3）自始态可逆地膨胀到终态。解：（1）（2），关键是确定中间态在下的体积：（3）【2-3】在和885oC下，分解1.0molCaCO3需耗热量165kJ。试计算此过程得 CaCO3的分解反应方程式为解： 120.69 635.1 393.5系统的标准摩尔焓变：系统对环境做功：等压热效应就是反应的焓变：内能变化值：【2-4】已知（1）（2）（3）试求反应的。解：=+2 【2-5】利用附录二的数据，计算下列反应在298K时的：（1）（2）（3）（4）解：（1）（2）（3）（4）【2-6】阿波罗登月火箭用N2H4(l)作燃料，用N2O4(g)作氧化剂，燃烧后产生N2(g)和H2O(l)。写出配平得化学方程式，并计算1kg N2H4(l)燃烧后得。解：其化学方程式为： 50.6 9.16 0 285.8【2-7】已知：（1）（2）试求NO得标准生成焓。解：由(1)-(2)得： 两边同除以4得：则NO的标准生成焓：【2-8】已知（1）2NH3（g）+3NO2（g）4N2（g）+3H2O（l）1010kJ/mol（2）N2O ( g ) +3H2 ( g )N2H4 ( l ) + H20 ( l ) 317kJ/mol（3）2NH3 ( g ) + O2 ( g )N2H4 ( l ) +H2O ( l ) -143kJ/mol（4）H2 ( g ) + O2 ( g ) H2O ( l ) 286kJ/mol试计算N2H4（l）的标准生成焓。解：3 - 得 9H2 ( g )+4N2( g )3N2H4 ( l )+2NH3 ( g )- 得 2NH3 ( g ) N2H4 ( l )+ H2 ( g )两式相加得 8H2 ( g )+4N2( g )4N2H4( l )由上，rHm=（3-）+ （- ）=50.5 kJmol-1【2-9】利用附录十的键能数据，计算下列反应的：解： =【2-10】下列各反应中反应物和产物都是同分异构体。利用键能估算这些气相异构化反应的。（1）（2）（3）解： (1) 53 kJmol-1；（2） -57 kJmol-1；（3） -53 kJmol-1【2-11】预言下列过程系统的的符号：（1）水变成水蒸气；（2）气体等温膨胀；（3）苯与甲苯相溶；（4）盐从过饱和水溶液中结晶出来；（5）渗透；（6）固体表面吸附气体。解：（1），正。水由液态变成水蒸气，混乱度增加。（2），正。气体等温膨胀，体积增大使气体分子的混乱度增加。（3），正。苯与甲苯相溶，两种分子的混乱度都增大。（4），负。游离态的离子，从过饱和水溶液中结晶析出，混乱度减小。（5），正。渗透溶液由于渗透作用使体积变大，电解质浓度变小，混乱度增加。（6），负。气体分子被固定在吸附剂表面，运动受束缚，混乱度减小。【2-12】不查表，预测下列反应的熵值是增加还是减小？（1）（2）（3）（4）（5）解：（1）熵值减小。全是气体参与的反应，始态到终态气体的总量减小：（2）熵值增加。主要是气体的总量增加：，O3变成O2熵值减小，但作用次要。（3）熵值增加。主要是气体的总量增加：。（4）熵值减小。反应中气体变成化合物固体的成分，气体总量减小：（5）熵值减小。反应前后气体体积总量不变，但两个单质变成化合物，属于熵值减小过程。【2-13】计算下列过程中系统的熵变：（1）1molNaCl在其熔点804oC下熔融。已知NaCl的熔化热为 下标fus代表“熔化”（fusion）（2）2mol液态O2在其沸点-183oC下汽化。已知O2的汽化热为 下标vap代表“汽化”（vaporization）解：熔点的温度就是由非自发向自发方向转化的温度。（1）（2）【2-14】水在0的熔化热是6.02，它在100的汽化热是40.6。1mol水在熔化和汽化时的熵变各是多少？为什么？解：水在0的熔化和100的汽化，都是其两相状态共存的平衡过程，即。（1）1mol水在熔化时的熵变：（2）1mol水在汽化时的熵变：比较上述结果，。因为气态水比液体水混乱度大得多，所以熵变值大；而液体水比固态水混乱度稍大一些，其熵变值相对来说就小一些。【2-15】1mol水在其沸点100下汽化，求该过程的,和。水的汽化热为2.26。解：水的汽化过程式：由于是平衡状态，所以：【2-16】利用附录二的数据，判断下列反应在25和标准态下能否自发进行？第（4）题为第16题（1）（2）（3）解：（1）（2）（3）从计算结果可知，（2）式不能自发进行，（1）（3）均可自发进行。【2-17】在空气中，Fe3O4(s)还是Fe2O3(s)在热力学上更稳定？试证明你的选择。解：略。提示：计算Fe3O4与O2反应生成Fe2O3的rG【2-18】在100时，水蒸发过程为H2O(l)H2O(g)。若当时水蒸气分压为200kPa，下列说法正确的有哪些？（1） G=0（2）G=0（3）G0（4）G0（6）G0解：(1) (5)。过程略。【2-19】下列三个反应：（1）（2）（3）它们的分别为分别为181kJmol-1和-20kJmol-1; 分别为25Jmol-1K-1, -166Jmol-1K-1和43Jmol-1K-1。问在标准状态下哪些反应在任何温度下都能自发进行？哪些只在高温或只在低温下进行？解：（1），要使0，则必须，即，在高温下反应自发进行。（2），要使0，则必须，即，在低温下反应自发进行。（3），无论在任何温度下上式都成立，即反应在任何温度下都能自发进行。【2-20】CO和NO是汽车尾气的主要污染源。有人设想以加热分解的方法来消除：也有人设想到利用下列反应来净化：试从热力学角度判断该法能否实现。解： 110.5 0 0 197.6 5.73 205.3由于0，0，所以在如何温度下0，反应不能自发进行，上述设想不现实。因此，CO=C+1/2O2 任何温度下均不自发同理，2NO=N2+O2 T7363 K可实现CO+NO=CO2+12N2 T3785 K可实现【2-21】蔗糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可写成如下式，假定有25%的反应热转化为有用功，试计算体重为65kg的人登上3000m高的山，需消耗多少蔗糖？已知(C12H22O11)=2222kJmol-1。解：（1）1mol蔗糖在人体内消化后放出的能量：（2）体重65kg的人登上3000m高山需要的能量：（3）的相对分子质量，需要的蔗糖质量为： 【2-22】如果想在标准压力p下将CaCO3分解为CaO和CO2，试估计进行这个反应的最低温度。解： 120.69 635.1 393.5 92.9 39.7 213.6要使反应自发进行，则必须使：0，即：【2-23】利用附录二的数据，判断下列反应：（1）在25下能否自发进行？（2）在360下能否自发进行？（3）求该反应能自发进行的最低温度。解：查表，将各物质的热化学数据列于热化学方程式的下方： （1）在298K下，可用两种方法计算，反应非自发进行。定义式法：（仅限298K时）标准熵法：（2）在下，计算，所以反应自发进行。0（3）要使反应自发进行，必须使：即：，得【2-24】由锡石（SnO2）炼制金属锡，有人拟定以下3种工艺，试用热力学原理评论这些工艺实现的可能性。（1）（2）（3）解：反应（1）要求T2785 K，难以实现；反应（2）、（3）工艺上都能实现，考虑到还原剂价格和安全生产，反应（2）应该更好些。【2-25】已知冰的融化热为333Jg-1，试计算过程（1） （2）（3）（4）（5）解：（1） 6.0 kJmol-1；（2） rG=0；（3） rS=22 Jmol-1K-1；（4） rG253=0.43 kJmol-1；（5） rG293=-0.45 kJmol-1。计算过程略。【2-26】利用附录二的数据，估算乙醇的沸点。解：这是两个物质聚集状态发生变化的过程，采用标准熵法进行估算。；【2-27】遇热首先失去5个结晶水，如果继续升高温度，还会分解为和。试用热力学原理估算这两步的分解温度。解：（1）遇热失去结晶水的最低温度：则：（2）求遇高温分解的最低温度： 【2-28】某系统在700K时，p(N2)=3.3103kPa，p(H2)=9.9103kPa和p(NH3)=2.0102kPa。试预测在此温度下下列反应的方向：。解：rG700=-45.7 kJmol-10正向进行。【2-29】含结晶水的盐暴露在大气中逐渐失去结晶水的过程称为风化。的风化过程可用如下反应式来表示：试判断：（1）在298K和标准态下是否会风化？（2）在298K和空气相对湿度为60%时，是否会风化？已知：的；的。解：标准态下直接计算，非标准状态下采用范托夫等温方程计算，然后进行判断。查表，将各物质的热化学数据列于热化学方程式的下方： （1）在标准状态下：。由于0，反应不能正向进行，所以不会风化。（2）查教材表1-1（第1章的第4页）知298K时水蒸气的饱和蒸汽压为：3.17kPa，水蒸气相对湿度60%时的蒸气压为：。在非标准状态下：由于0，反应正向进行，所以会风化。【2-30】下列说法是否正确？若不正确应如何改正？（1）放热反应都能自发进行。（2）熵值变大的反应都能自发进行。（3）0的反应都能自发进行。（4）指定单质规定它的，。（5）生成物的分子数比反应物多，该反应的必是正值。解：（1）错，放热反应不一定都自发进行，只有才自发进行。（2）错，熵值变大的反应不一定都自发进行，只有才自发进行。（3）错，在标准状态下成立，但在非标准状态下，只有0时反应才会自发进行。（4）错，指定单质的，规定只有在0K时，纯物质的完整晶体的熵值才等于0。（5）错，对于有气体参与的反应，气体生成物的分子数比反应物多，则必是正值。 3、通过活动，使学生养成博览群书的好习惯。B比率分析法和比较分析法不能测算出各因素的影响程度。C采用约当产量比例法，分配原材料费用与分配加工费用所用的完工率都是一致的。C采用直接分配法分配辅助生产费用时，应考虑各辅助生产车间之间相互提供产品或劳务的情况。错 C产品的实际生产成本包括废品损失和停工损失。C成本报表是对外报告的会计报表。C成本分析的首要程序是发现问题、分析原因。C成本会计的对象是指成本核算。C成本计算的辅助方法一般应与基本方法结合使用而不单独使用。C成本计算方法中的最基本的方法是分步法。XD当车间生产多种产品时，“废品损失”、“停工损失”的借方余额，月末均直接记入该产品的产品成本 中。D定额法是为了简化成本计算而采用的一种成本计算方法。F“废品损失”账户月末没有余额。F废品损失是指在生产过程中发现和入库后发现的不可修复废品的生产成本和可修复废品的修复费用。F分步法的一个重要特点是各步骤之间要进行成本结转。()G各月末在产品数量变化不大的产品，可不计算月末在产品成本。错G工资费用就是成本项目。()G归集在基本生产车间的制造费用最后均应分配计入产品成本中。对J计算计时工资费用，应以考勤记录中的工作时间记录为依据。()J简化的分批法就是不计算在产品成本的分批法。()J简化分批法是不分批计算在产品成本的方法。对 J加班加点工资既可能是直接计人费用，又可能是间接计人费用。J接生产工艺过程的特点，工业企业的生产可分为大量生产、成批生产和单件生产三种，XK可修复废品是指技术上可以修复使用的废品。错K可修复废品是指经过修理可以使用，而不管修复费用在经济上是否合算的废品。P品种法只适用于大量大批的单步骤生产的企业。Q企业的制造费用一定要通过“制造费用”科目核算。Q企业职工的医药费、医务部门、职工浴室等部门职工的工资，均应通过“应付工资”科目核算。 S生产车间耗用的材料，全部计入“直接材料”成本项目。 S适应生产特点和管理要求，采用适当的成本计算方法，是成本核算的基础工作。()W完工产品费用等于月初在产品费用加本月生产费用减月末在产品费用。对Y“预提费用”可能出现借方余额，其性质属于资产，实际上是待摊费用。对 Y引起资产和负债同时减少的支出是费用性支出。XY以应付票据去偿付购买材料的费用，是成本性支出。XY原材料分工序一次投入与原材料在每道工序陆续投入，其完工率的计算方法是完全一致的。Y运用连环替代法进行分析，即使随意改变各构成因素的替换顺序，各因素的影响结果加总后仍等于指标的总差异，因此更换各因索替换顺序，不会影响分析的结果。()Z在产品品种规格繁多的情况下，应该采用分类法计算产品成本。对Z直接生产费用就是直接计人费用。XZ逐步结转分步法也称为计列半成品分步法。A按年度计划分配率分配制造费用，“制造费用”账户月末(可能有月末余额/可能有借方余额/可能有贷方余额/可能无月末余额)。A按年度计划分配率分配制造费用的方法适用于(季节性生产企业)