大学化学作业答案修订版.doc

1、第1章 化学反应热思考题与习题解答1说明下列符号的含义。 VQ mr H (T) mr H (T) mf H （T） 答： VQ ：等容反应热； mr H (T)：温度T下，反应的摩尔焓变（数值等于等压反应热）；mf H (T)：温度T下某物质的标准摩尔生成焓； ：反应进度。2盖斯定律的使用条件，下列哪种说法正确？ （1）等压 （2）等容 （3）等温、等容或等温、等压 （4）等温、不做有用功，等容或等压答：正确答案为（4）。3热力学标准态的含义？为什么要确定热力学标准态？答：纯理想气体热力学标准态是指该气体处于标准压力 p(100kPa)下的状态。混合理想气体中任一组分的标准态是指该组分气体的

2、分压为p时的状态。纯液态（或纯固态）物质的标准态是指压力为p下的纯液体（或纯固体）的状态。溶液的标准态选1 molL1。因为化学反应中的能量以及状态函数改变是受许多条件（如温度、压力、浓度、聚集状态等）的影响，为了比较方 ， 定了物质的热力学标准态。4 明 中的 、 、 等物质 什么 用？ 答： 、 时, 以 量热（ MgO,mf H = 601.7 kJmol1, 32OAl,mH = 1675.69 kJmol1） 生 度以 的 温， 反应 的热量能使 分 生O2， 、 的 反应，使 明 currency1。“中 为；fi气、 等 fi化。5fl 说明，fi 为什么 以用于 ”？答： （5

3、/2）O2 + C2H2 = 2CO2 + H2O(g)mf H /（kJ mol1） 0 226.7 393.5 241.8 rHm = f Hm (生成物)mf H （反应物）rH m =2(393.5) + (241.82) 226.7 0 = 1255.5 kJmol1 因反应 量热， 以 化 ，以 用于或” 。6fl 说明，为什么 的化物（），的化物（）是 能 1B2H6（g）的 mHf 36.56 kJmol1，B2O3（s）的 mHf 1132.55 kJmol1；SiH4（g）的 mf H34.31 kJmol1，SiO2（s）的 mHf 910.7kJmol1 。： B2H6

4、（g） + 3O2(g) = B2O3（s） + 3H2O（g）mf H （kJmol1） 36.56 0 1132.55 241.82rH m = 1132.55+3(241.82) 36.56 0 = 1894.57 kJmol1 SiH4（g） + 2O2(g) = SiO2（s） + 2H2O（g）mf H （kJmol1） 34.31 0 910.7 241.82rH m = 910.7 + 2(241.82) 34.31 0 = 1427.25 kJmol1 反应 量热，因B2H6（g） SiH4（g） 以 为 能 。7下列反应的化学反应热 C（）+ O2（g）= CO2（g） r

5、Hm(1) = 393.5 kJmol1 H2（g）+ (1/2) O2（g）=H2O（l） rHm(2) = 285.8 kJmol1 C2H6（g）+(7/2)O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l） rHm (3) = 1559.8 kJmol1 不用 ， 气化合生成1mol C2H6（g）反应的rHm。： 定律 rHm (C2H6) = 2rHm(1) + 3rHm(2) rHm (3)以rHm (C2H6) = 2(393.5) + 3(285.8) (1559.8) = 84.6 kJmol18 用 时，下列反应 时 生（1）KNO3（s）+ H2SO4（l）= KHSO4（s）

6、+ HNO3（g） （2）2KNO3（s）+ H2SO4（l）= K2SO4（s）+ 2HNO3（g） 的 中80%是 反应（1） 生的，20%是 反应（2） 生的。 25 1kgHNO3(g)时 多 热量？KNO3、H2SO4、KHSO4、HNO3（g）、K2SO4的标准生成焓 为494.63、813.99、1160.6、135.6、1437.79（kJmol1）。 ： KNO3（s）+H2SO4（l）= KHSO4（s）+ HNO3（g）方（1）mf H /（kJmol1）469.63 813.99 1160.6 135.6 rHm = f Hm (生成物)mf H （反应物）rH m (

7、1) = (1160.6 +135.6 ) (494.63 + 813.99 ) = 1344.36 kJmol12KNO3（s）+H2SO4（l）= K2SO4（s）+2HNO3（g）方（2）mf H /（kJmol1）469.63 813.99 1437.79 135.62rH m (2)= 1437.79) + 2 (135.6) 2 (469.63) + 813.99= 1041.32 kJmol1HNO3的 分 量为63， 1 kg HNO3的物质的量n = 631000 =15.9 (mol)1 kg HNO3(g)时的反应热为 14 kgkJ1004.232.10419.15%2

8、036.13449.15%80 9 是一种 的 ， 体 时 生下列反应C57H104O6（s）+ 80 O2（g）= 57CO2（g）+52H2O（l）该反应的 mr H = 3.3510 4 kJmol1 ， 如以 学生 能10125.3kJ，以 种 ， 天需 多 ？： 天 物质的量 (mol)302.0335003.101253.10125 mr Hn该 分 量为884； 天 的质量为 0.30884=267.0 (g)10葡萄糖（C6H12O6） 反应的方式为 C6H12O6（s）+ 6O2（g）= 6CO2（g）+ 6H2O（l） 该反应的 mr H = 2820 kJmol1 ， 葡

9、萄糖 体fi化时， 反应热的约40% 用于肌肉活动的能量。试一匙葡萄糖（以3.8g） 体fi化时， 获 的肌肉活动能量。 ：葡萄糖 分 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fi化 的热量为 0.021 mr H = 0.021 2820 = 59.2 kJ获 的肌肉活动能量 59.240% = 23.7 kJ11辛是汽的主要成分， 附录的有关数 下列反应的热效应，并从结果比较 以 到什么结论（： mHf （C8H18，l）=218.97 kJmol1）？（1） C8H18（l）+ O2（g）CO2（g）+ H2O（l） （2

10、）不 C8H18（l）+ O2（g）C（s）+ H2O（l）： 附录 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.mol1, 0, 393.5 kJ.mol1, 0, 285.83 kJ.mol1 rHm = f Hm (生成物) f Hm (（反应物）C8H18（l）+（25/2）O2（g）= 8CO2 （g） + 9H2O（g）mf H /（kJmol1）218.97 0 393.5 285.83rH m (1)= 8 (393.5) + 9 (-285.83) 0 (218.97) = 5501.5 kJmo

11、l13C8H18（l）+（9/2）O2（g）= 16C （s） + 9H2O(g)mf H /（kJmol1） 218.97 0 0 285.83rH m (2)= 0 + 9 ( 285.83 ) 0 (218.97) = -2353.5 kJ.mol1rH m (1) rH m (2)， 结论： 热量 。第二章 化学反应进行的方向和限度思考题与习题解答1下列说法是否正确？如不正确，请说明因。 （1） 因为 Vq =H， H与变化途径无关,，H是状态函数，以 Vq 也是状态函数。答：错, H是状态函数，但是焓变（H）不是状态函数。 Vq =H只是数值关系。热量、功以及状态函数的变量“” 不是

12、状态函数。（2）单质的标准生成焓( mf H ) 标准生成吉布斯函数变( mf G ) 为零，因“标准熵（ mS )）也为零。答：错，因 H G 的绝 值无法 到，因采用 值， 定义，最稳定单质的 mf H mf G 为零， S有绝 值，除美晶体 0K时的熵等于0外，“ 条件下的熵（包括标准熵）皆不为零。但离 的熵也是 值，是以离 为 标准（H+的 mS = 0）。（3） 于纯固、液、气态物质 言，100kPa、298K是“标准态。答： 。虽然热力学标准态不指定温度，但是任何温度 有“ 应的标准态。（4）H、S、G 与温度有关，但H，S，G 与温度关系不 。 答：错，一般认为反应的H，S 与温

13、度关系不 ，但G =H TS，以G与温度关系较 。（5）等温等压条件下，用 mrG 就 以判断任何一化学反应的方向。答：错，等温等压条件下用 mrG （0 或 0，反应不能自 进行，但“衡常数并不等于零。答： mrG 0，只能说明 标准态下， 不能自 进行。 非标准态下，| mrG |不是很 时，不能用于判断反应方向。 逆反应衡常数 不应为零。2选择题（ 正确答案的标号填入空格）(1)下列物理量 于状态函数的是。T p V W H H S G: 答：正确答案为 。(2)生 水煤气的反应为 C（s）+ H2O（g）= CO（g）+ H2（g）该反应的 mr H = 131.3 kJmol1，则该

14、反应是 （系统 0，S 0）。低温下正向不自 ， 温下正向自 ；低温下正向自 ， 温下正向不自 ；任何温度下正向 自 ；任何温度下正向 不自 答：正确答案为。53不用 ， 下列物质按标准熵 mS 值 到小的顺序排列。（1）Si（s） （2）Br（l） （3）Br（g）答： mS （3） mS （2） mS （1）4给 下列 的 mrG ， mr H ， mr S 的正负号（或零）（1）电水生成H2 O2； （2）H2O（g）273K H2O（l）； （3）H2O（l） 268K H2O（s）答： 变化量的符号如下 示 mrGmr Hmr S（1） + + +（2） （3） 5SiC是耐 温材，

15、 以（SiO2）为， 标准状态 298K时能否 SiC。 SiO2 + C = SiC + O2 mf G kJmol1 856.67 0 62.76 0 -1molJk91.793)67.856(76.62 mrG 0。 结论：不能 条件下 备SiC。6 二fi化锰 备 锰 采 下列种方法（1）MnO2（s）+ 2H2（g）= Mn（s）+ 2H2O（g） mr H =37.22 kJmol1 mr S =94.96Jmol1K1 （2）MnO2（s）+2 C（s）= Mn（s）+ 2CO（g） mr H =299.8 kJmol1； mr S =363.3Jmol1K1 试fl 确定 反应

16、 298K、标态下的反应方向？如果考虑 温度 低 ，则采用种方法较 ？ ：（1）MnO2(s) + 2H2 (g) = Mn(s) + 2H2O(g)rG m =rH mTr S m =37.22kJmol129894.9610 3=8.922 (kJmol1)(2) MnO2(s) + 2C(s) = Mn(s) + 2CO(g)rG m =rH mTrH m = 299.8 298 363.3 10 3 = 191.54 kJmol16反应的 mrG 于0，以298K，100 kPa下反应 不能自 正向进行。95.3911096.94 22.37 31 mrmrSHT（K） 21.8251

17、03.363 8.299 32 T （K）答： 考虑 温度 低 ， 采用方（1）的方法。7 的 采用 （HgS） 空气中 2HgS（s）+ 3O2（g）= 2HgO（s）+ 2SO2（g） 中生成的HgO 按下式分 2HgO（s）= 2Hg（g）+ O2（g） 试 的 温度不 低于多 时， 以 到Hg（g）？HgS（s），HgO（s）的 mf H 分别是 58.2 kJmol1，90.83 kJmol1； mf G 分别是50.6，58.56（kJmol1）； mS 分别是82.4 Jmol1K1 70.29 Jmol1K1。： 2HgS（s） + 3O2 （g） = 2HgO (s) + 2

18、SO2 (g)mf H /（kJmol1） 58.2 0 90.83 297.04mS /（Jmol1K1）82.4 205.03 70.29 248.11-1molJk34.6590)2.58(2)83.90(2)04.297(2 mr H11KmolJ09.1434.82203.205329.70211.2482 mr S mr H ；mr S 0 ， 低温自 ， 温非自 。K87.46071009.143 34.659 3 mrmrSHT结论（1）： 温 T 4607.87K 时, 反应 自 变为非自 。2HgO（s） = 2Hg（g） + O2（g）mf H kJmol1 90.83

19、61.32 0 mS Jmol1K1 70.29 174.85 205.03 ( ) -12 61.32 0 2 90.83 304.3kJ molr mH QD = - = 711KmolJ15.41429.70203.205185.1742 mr Smr H ； mr S 0 ， 低温非自 ， 温自 。K76.7341015.414 3.304 3 mrmrSHT；结论（ ） 温 T 734.76K 时, 反应 非自 变为自 进行。以， 734.76K T 4607.87K时。 到Hg(g)。8汽 气中含有CO，能否用热分的途径 除 ？热分反应为CO（g）= C（s）+ 21 O2（g），

20、该反应的 mr H = 110.5 kJmol1， mr S = 89Jmol1K1 。 rG m =rH m TrS m， 反应rH m0， rS m 0 rG m 于零，说明反应 任何温度下反应 不能自 进行，因 1molkJ173.0K)298( mrG 0， K 很小（9.51025），衡 很低， 不能用热法除CO。9 298K，100kPa条件下， 的标准熵分别为2.45 Jmol1K1 5.71 Jmol1K1，的 反应热分别为395.40 kJmol1 393.51 kJmol1，试 ： （1） 298K，100kPa条件下，变成 的 mrG 。 （2）说明 条件下， 种晶 较为

21、稳定？ S m ()=5.71Jmol1K1, S m ( )=2.45 Jmol1K1C()+O2(g)=CO2(g) rH m (1) = 393.51 kJmol1C( )+O2(g)=CO2(g) rH m (2)= 395.40 kJmol1方(1) 方 (2) 方（3） C()C（ ） Hess定律该反 rH m (3)= rH m (1) rH m (2) = 393.51 (395.40) = 1.89 kJmol1rS m =2.45 5.71= 3.26 Jmol1K1rG m =rH m TrS m = 1.89 298 ( 3.26) 103 = 2.86 kJmol1

22、rG m 0 298K, 100kPa下, 较稳定10合成氨反应 N2（g）+ 3H2（g）= 2NH3（g） 673K时的标准衡常数，并指 673K，下列种下反应向何方向进行？ 8（1）p（NH3）= 304kPa，p（N2）= 171kPa，p（H2）= 2022kPa； （2）p（NH3）= 600kPa，p（N2）= 625kPa，p（H2）= 1875kPa； （3）p（NH3）= 100kPa，p（N2）= 725kPa，p（H2）= 2175kPa；：用热力学数 K 。 N2(g) + 3H2(g) = 2 NH3(g)rH m /（ kJmol1） 0 0 46.11S m /

23、（Jmol1K1） 191.50 130.57 192.34rH m = 2（ 46.11）= 92.22 kJmol1rS m = 2192.34 3130.57 191.50 = 198.53 Jmol1K1rG m (673K)= rH m TrS m = 92.22 ( 198.53)103 = 41.39kJmol1K1Kln =RTGmr =67310314.839.413 = 7.397 ； K = 6.1310 4， 条件下的 PJ ，与 K 进行比较。(1) J1= 322022171)304(ppp =6.510 4 J1 K 反应逆向进行压力（J）时， 一定要用 压力，

24、currency1分 分“的单位要一， 单位用的是kPa， 的结果J 与K 进行比较，做 判断。(2) J2= 321875625)600(ppp =8.710 4 J2 K 逆向进行(3) J3= 322175725)100(ppp =1.010 5 J3 0， 不能用C Cu12 SiF4（g）、SiCl4（g）的标准生成吉布斯函数（ mf G ）分别为1506 569.8（kJmol1），试用说明为什么HF（g） 以fiflSiO2， HCl（g）则不能？： 4HF(g) + SiO2(g) = SiF4(g) + 2H2O(1)fG m /（kJ mol1） 273.22 856.67 1506 237.18rG m = 2 (237.18) + (1506)(856.67) 4 (273.22 ) = 30.81 kJmol1 10