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(完整word)热化学练习题热化学练习题1. 下列叙述是否正确？试解释之。 H2O(l)的标准摩尔生成焓等于H2（g）的标准摩尔生成焓; Qp = H,H是状态函数，所以Qp也是状态函数;解:(1)f(H2O, l) = 285。8 kJ mol-1 c(H2, g） = -285.8 kJ mol-1 但其含义不同。H2O(l）的标准摩尔生成焓是指在标准状态下H2（g)和O2(g)生成标准状态的1 mol纯H2O时的热效应。而H2(g)的标准摩尔燃烧热焓是指在100 kPa下1 mol H2(g)完全燃烧时的热效应。其中热力学规定H2(g)的燃烧产物是水。而此规定c(H2O ,l） = 0。(2)此说法不正确。H = Qp是指恒压下的热效应，Qp在数值上与状态函数H的改变量H相等。H只取决与反应的始态和终态，与反应途径无关。而Qp和W一样是能量的传递形式,与反应途径有关,所以Qp不是状态函数。2。 已知下列反应的热效应： Fe2O3（s）+ 3 CO（g) 2 Fe（s)+ 3 CO2（g） rHm (1）=24。8 kJ mol-1 3 Fe2O3（s）+ CO(g） 2 Fe3O4（s）+ CO2（g） rHm （2)=47。2 kJ mol-1(3) Fe2O3（s）+ CO(g） 2 FeO（s)+ CO2（g） rHm （3）= 2.8 kJ mol1求下列反应的反应热rHm （4）。（4)FeO（s）+ CO（g） Fe（s）+ CO2(g） 解：由Hess定律得：（4） (1) （3) r(4） = r（1） r(3） = （-24。8 kJmol-1) 2.8 kJ mol-1 = 11.0 kJ mol13. 用fHm数据计算下列反应的rHm。（1）4 Na(s）+O2（g）= 2 Na2O（s）(2)2 Na（s）+ 2 H2O(l）= 2 NaOH（aq）+ H2（g）(3）2 Na(s）+CO2（g）= Na2O(s）+ CO（g)解:（1）4 Na (s) + O2(g） = 2 Na2O(s)r（298 K) = 2f（Na2O,s）4f（Na，s)+ 1f（O2，g)= 2(- 414。2 kJmol1) 0 kJmol-1 0 kJ mol-1 = 828。4 kJ mol-1 (2） 2 Na（s) + 2 H2O = 2 NaOH（aq) + H2（g） r（298 K) = 2f(NaOH，aq）+ 1f（H2,g）2f（Na，s)+ 2f（H2O，l）= 2( 425。6） + 0 20 + 2 (285.8) kJ mol-1= -279。6 kJ mol-1 （3) 2 Na（s） + CO2（g) = Na2O（s) + CO(g)r（298 K) = 1f(Na2O，s）+ 1f（CO,g） 2f（Na，s)+ 1f（CO2，g)= 1( 414.2 kJ mol1） + 1（ 110.53kJ mol1) - 20 + 1（393.51 kJ mol-1)= 131.2 kJ mol1 4. 现有反应2 SO3（g）= 2 SO2（g）+ O2（g）（1)试由附录查得有关数据并计算r.（2）该反应在298 K和105 Pa下是否自发？（3）求逆反应的r。解:（1)r= 2 f（SO2,g) + f(O2，g） 2 f(SO3，g) = 2(-296.8) 2（-395。7） = 197。8 kJ mol-1 (2） r 0，这个反应在298K和105 Pa下非自发进行. (3） r（逆） = 197。8 kJ mol15。 反应NH4NO3（s)= N2O（g）+ 2 H2O(l),已知298K时 NH4NO3（s) f =365. 6 kJ mol-1 = 151。1 J K1 mol-1 N2O（g） f = 81.6 kJ mol1 = 220。0 J K1 mol1 H2O（l） f =285。8 kJ mol-1 = 70。0 JK-1 mol-1（1)该反应是吸热还是放热?（2）在298 K时rGm是多少?(3）在什么温度下对反应有利于从左向右进行？ 解: （1） r= f（N2O，g） + 2 f（H2O,l） f(NH4NO3，s)= 81.6 + 2 (-285.8) (-365。 6） kJ mol-1= 124。4 kJ mol-1该反应是放热反应.(2) r= （N2O，g) + 2 (H2O，l) （NH4NO3，s) = 222。0 +2 （70。0） 151。1 J mol1 K-1 = 210。9 J mol-1 K1r= r Tr = -124。4 kJ mol1 298 K210.9103 kJ mol-1 K-1 = 187.2 kJ mol-1T | = 589。9 K6. 求反应CaCO3（s）= CaO（s)+CO2（g)能够自发进行的最低温度。 解： r= r Tr 达到平衡时r= 0T = = = = 1114。9K能自发进行的最低温度为1114.9 K例31 某一封闭体系，从环境中吸热60kJ,对环境做了20kJ的功，在上述变化过程中，求：(1)U体系；（2)U环境;(3）从中有何启示？解：（1)因：Q = 60kJ，W = 20kJ，则：U体系 = 60 + （20) = 40 (kJ)（2）对环境:Q = 60kJ，W = +20kJ，则：U环境 = Q + W = -60 + 20 = -40 (kJ）（3）U环境 + U体系 = 04。某体系由状态1沿途径A变到状态2时从环境吸热314.0J，同时对环境作功117。0J。当体系由状态2沿另一途径B变到状态1时体系对环境作功44。0J,问此时体系吸收热量为多少?解：(1) 状态1状态2,因：Q1 = 314.0J，W1 = -117.0J则 U体系1 = 314.0 + （117.0） （2) 状态2状态1,因：W2 = 44。0J，U体系2=-U体系1则 U体系2 = Q2 + (-44。0) = - 314.0 + (-117。0） Q2 = 153。0J6.已知下列热化学反应：Fe2O3(s) + 3CO(g） = 2Fe（s) + 3CO2(g)= 27。61 kJmol13Fe2O3(s） + CO（g) = 2Fe3O4（s） + CO2(g)= 58。58 kJmol1Fe3O4（s）+CO（g） = 3FeO(s) + CO2(g）= +38。07 kJmol1则反应FeO（s） + CO（g） = Fe(s） + CO2（g)的为多少?解：设以上4个反应分别为反应1、2、3、4，则有（4） = 3（1)（2)- 2（3)/6例3.4 已知CO2（g)和Fe2O3(s)的下列数据 CO2(g） Fe2O3（s） -393.509 -824.2 394。359 -742。2求反应在什么温度下能自发进行。解：上述反应自发进行的温度为：例32 在298。15K和100kPa下，2 mol H2完全燃烧放出483。64kJ的热量.假设均为理想气体,求该反应的H和U。反应为2H2(g） + O2(g) = 2H2O(g)解：该反应在恒温恒压下进行，所以H = QP = 483。64 kJU = H n（g)RT= （-483.64) (-1） 8。314 103 298。15 = 481.16 （kJ）例34 计算下列反应的 2Na2O2（s) + 2H2O(l) = 4NaOH（s） + O2（g）解:查附录五得各物质的如下： Na2O2（s) H2O（l） NaOH（s） O2(g)（kJmol1） 510。9 285。83 -425。61 0例35 甲烷在298。15K，100kPa下与O2（g）的燃烧反应如下。求甲烷的标准摩尔燃烧焓(CH4，g)。CH4（g） + 2O2（g） = CO2(g) + 2H2O(l）解:查附录得各物质的如下： CH4（g） O2(g） CO2(g) H2O(l）(kJmol1) -74。81 0 -393.51 -285.83由标准摩尔燃烧焓的定义得例36 试计算石灰石（CaCO3）热分解反应的和，并初步分析该反应的自发性。解：写出化学反应方程式，从附录查出反应物和生成物的和的值，并在各物质下标出。CaCO3(s) = CaO（s) + CO2(g)（kJmol1） -1206。92 -635。09 -393。509(Jmol1K1） 92。9 39。75 213.74根据式（315）得根据式(319）得反应的为正值，表明此反应是吸热反应。例37 试计算石灰石(CaCO3)热分解反应的及转变温度Tc,并分析该反应在标准态时的自发性.解:写出化学反应方程式，从附录中查出各物质的值，并写在相关分子式下面： CaCO3（s) CaO(s） + CO2(g) -1128。79 604。03 394.359（1)的计算方法：利用的数据计算方法:利用和的数据计算。由例36的结果有（2）的计算(3）反应自发性的分析和Tc的估算在298.15K的标准态时,由，所以石灰石热分解反应非自发。在1273K的标准态时，因，所以石灰石热分解反应能自发进行。石灰石分解反应,属低温非自发、高温自发的吸热的熵增大的反应，在标准态时自发分解的最低温度即转变温度可按式（327）求得: 例4-2 求下列反应：（COOH）2（s） + 2 CH3OH（l） (COOCH3)2(l） + 2 H2O(l)的rHm。已知298.15 K下，反应： （COOH)2(s） + O2(g） 2 CO2 + H2O(l） cHm = 251.5 kJmol-1 CH3OH(l） + O2（g) CO2(g) + 2 H20（l） cHm = 726.5 kJmol-1 (COOCH3）2(l） + O2(g） 4 CO2(g) + 3 H20（l) cHm = 1677.8 kJmol-1解 将热化学方程式 + 2 - 得总反应，故rHm = cHm （COOH)2(S） + 2cHm （CH3OH）（l） cHm （COOCH3）2（l）= ( - 251.3） + 2( 726.5) （ - 1677.8) = - 26.0 (kJmol1）例43 298.15 K下反应：CaCO3(s) CaO（s） + CO2（g) rHm = 178.32 kJmol-1，求算该反应的rSm值。解：下列各反应物和生成物在298.15 K的标准摩尔熵为：Sm(CaCO3，s）= 92.9 JK1mol1Sm （CaO,s） = 38。1 JK-1mol1Sm（CO2，g)= 213。7 JK1mol-1根据式（ 4.14 )，298。15K下rSm= (CaO）Sm（CaO,s）+(CO2）Sm(CO2，g） （CaCO3)Sm（CaCO3,s）= 1 38.1 + 1 213.7 1 92.9= 158。9（JK-1mol-1）例4-4 298。15 K下反应：Ba(OH）28H2O（ s） + 2 NH4+(aq） Ba2+ (aq) + 2 NH3 （g） + 10 H2O ( l）rHm = 122。1 kJmol1，求算该反应的rSm值。解： 298。15 K下各反应物和生成物的标准摩尔熵为：Sm（Ba(OH)28H2O、s）= 427 JK-1mol1Sm（Ba2+， aq)= 9.6 JK-1mol1Sm（NH4+, aq）= 113.4 JK-1mol1Sm（NH3,g）= 192。45 JK-1mol1Sm（H2O，l）= 69.91 JK1mol-1根据式（ 4。12 )，298。15KrSm= （Ba2+)Sm（Ba2+，aq)+（NH3）Sm（NH3，g） (H2O )Sm（H2O ，l）(Ba(OH)28H2O ）Sm（Ba(oH)28H2O ，s）+（NH4 +）Sm （NH4+，aq)=1 9。6 + 2 192.45 + 10 69.91 1 427 + 2 113。4 = 440（JK-1mol1）例4-5 计算298。15K下反应的标准摩尔熵变rSm2HCl（g) H2（g） + Cl2（g) 解 根据式(4.12 ）,298.15KrSm = （H2)Sm（H2，g ）+（Cl2)Sm （Cl2，g) (HCl）Sm（HCl ，g ）= 1 130.69 + 1 223.07 2 186.71 = 19.66(JK1mol-1)例4-6 利用下列数据:fGm（NO，g）= 86.6 kJmol1， fGm（NO2，g)= 51。3 kJmol1,求反应 2 NO（g） + O2（g） 2 NO2（g) 在25时的标准平衡常数K.解：rGm(298 K）= 2fGm(NO2，g）2fGm(NO，g)+ fGm（O2，g）=（2 51.3） (2 86.6 + 0)= - 70.6 (kJmol1) rGm（298K）= RT ln K = 2。303 RT lg K=(2。303 8。314 JK1mol-1 298 K lg K)= 5。71103 Jmol-1 lg K lg K = 70600 Jmol1/5.71103 Jmol1 = 12.38 K = 2。401012