1、1第六章后习题解答 习题1.（略）2. 计算下列系统内能的变化：(1)系统放出 2.5kJ 的热量，并且对环境作功 500J。(2)系统放出 650J 的热量，环境对系统作功 350J。解 (1) U = Q+W = -2.5kJ+(-50010-3kJ)=-3.0kJ(2) U=-650J+350J=-300J3.（略）4. 已知反应：A+B=C+D =-40.0kJmol-1m,1rHC+D=E =60.0kJmol-1r,2求下列各反应的 。rmH(1)C+D=A+B(2)2C+2D=2A+2B(3)A+B=E解 (1)C+D=A+B =- =40.0kJmol-1mrH,1r(2)2C
2、+2D=2A+2B =2 (- )=80.0kJmol-1r ,r(3)A+B=E = + =-40.0 kJmol-1+60.0 kJmol-1mr,1rm,2r=20.0 kJmol-15.在一定温度下，4.0molH 2(g)与 2.0molO2(g)混合，经一定时间反应后，生成了 0.6molH2O(g)，请按下列两个不同反应式计算反应进度 。(1)2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)(2)H2(g)+ O2(g)=H2O(g)1解 t=0 =0 n(H2)=4.0mol n(O2)=2.0mol n(H2O)=0t=t =t n(H2)=3.4mol n(O2)=1.7mol n
3、(H2O)=0.6mol按(1)式： 2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)2= = =0.30molO)H(2n0mol6.= = =0.30mol)(22l.4.l3= = =0.30mol)O(2n1ol0.7l按(2)式： H2(g)+ O2(g)= H2O(g)1= = =0.60mol)(2n10mol6.= = =0.60mol)H(2l.4.l3= = =0.60molO2n21ol0.7l6.（略）7. 已知下列反应的标准反应热：(1)C6H6(l)+7 O2(g)=6CO2(g)+3H2O(l) =-3267.6kJmol-111,mrH(2)C(gra)+O2(g)=C
4、O2(g) =-393.5kJmol-12,r(3)H2(g)+ O2(g)=H2O(l) =-285.8kJmol-11,rm求下述不直接发生反应的标准反应热：解 6C(gra)+3H2(g)=C6H6(l) =？r由 6（2）+3（3）（1）得所求的反应 6C(g)+3H2 (g)=C6H6(l)=6 3 mr2,r3,mr1,r=6(-393.5) kJmol-13(-285.8) kJmol -1(-3267.6)kJmol -1= 49.2kJmol-18. 肼 N2H4(l)是火箭的燃料，N 2O4 作氧化剂，其燃烧反应的产物为 N2(g)和 H2O(l)，若 (N2H4，l)mf
5、=50.63kJmol-1， (N2O4，g)=9.16kJmol -1 写出燃烧反应，并计算此反应的反应热 。mf r解 2N2H4(l)+N2O4(g)=3N2(g)+4H2O(l)3=mrHBmf)(=0+4(-285.8 kJmol-1)-2(50.63 kJmol-1)+9.16 kJmol-1-1254 kJmol-19已知下列反应在 298.15K,标准状态下：(1) Fe2O3(s)+ 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO 2(g)； rH =-24.8kJmol-1， rG =- 29.4kJmol-11m1m(2) 3 Fe2O3(s)+CO(g) 2Fe 3O4(s)
6、+ CO2(g)； rH =-47.2kJmol-1， rG =-61.41kJmol-122(3)Fe3O4(s) + CO(g)3FeO(s)+CO 2(g)； rH =19.4kJmol-1， rG =5.21kJmol-13m3m试求(4) FeO(s) + CO(g) Fe(s)+ CO 2(g)的 r H 、 rG 和 rS 。444解 反应式（4）可由反应式（1） 、 （2）和（3）组合求出：- )2(61)2)(31在 298.15K,标准状态下，反应： FeO(s) + CO(g) Fe(s)+CO2(g)的 r H 、 rG 和 rS 分别4m44m为r H =- rH +
7、 -4m313m1r22r6H=- 19.4kJmol-1 + 11ol47.)kJ(6olkJ)8.4( =-11.0 kJmol-1 m2r1rm3rm4r 21GG=- 11ol6.4)kJ(ol9.4)kJ(ol5.kJ3 =-6.20 kJmol-1K15.298ml0)(l0).2(K1.298133m4rrm4r HS=-6.20JK-1 mol-110. 甲醇的分解反应为：CH3OH(l)CH 4(g)+ O2(g)(1)在 298.15K 的标准状态下此反应能否自发进行？(2)在标准态下此反应的温度应高于多少才能自发进行？解 (1) =-74.6 kJmol-1+ 0- (-
8、239.2 kJmol-1)mrH21=164.6kJmol-14=186.3JK-1mol-1+ 205.2 JK-1mol-1-126.8 JK-1mol-1mrS21=162.1JK-1mol-1= -T =164.6kJmol-1- 298.15K162.1JK-1mol-1rGrHmrS=116.3 kJmol-10（或 =Bf)(=-50.5kJmol-1+0- (-166.6 kJmol-1)mr=116.3kJmol-1 0）25和标准状态下反应不能自发进行。（2）T = =1015.42K(742.37)m,298.15KrSH13mol6.J411. 试计算 298.15K
9、，标准态下的反应：H 2O(g)+CO(g)=H2(g)+CO2(g)的 和 ，mrr,GHrS并计算 298.15K 时 H2O(g)的 。m解 = 0+(-393.5kJmol-1)+(-241.8kJmol-1)-(-110.5 kJmol-1)mr=-41.2kJmol-1= 0+(-394.4kJmol-1)+(-228.6kJmol-1)-(-137.2 kJmol-1)rG=-28.6kJmol-1= = 298.15K)molJ06(molJ041.133 mrSK5.298mrrH=-42.26 JK-1mol-1= + - -)gO,(2m),(2m)g,CO(2S),(m
10、mrS=130.7 JK-1mol-1213.8 JK -1mol-1197.77 JK -1mol-1（-42.26 JK -1mol-1）=189.1 JK-1mol-112. 计算下列反应在 298.15K 标准态下的 ，判断自发进行的方向，求出标准平衡常数 。mrG K5(1) H2(g) + O2(g)H2O(g)1(2) N2() 2()N()(3) C2H(g)C6H(l)(4) O() + NO(g)CO2(g) + N2(g)(5) C6H12O6(s)2CH5O(l) + 2CO2(g)解 （1） = -228.6 kJmol-10 0=-228.6 kJmol-10mrG
11、1正向反应可以自发进行。= = =1.11040KRTGemr298.15KmolK8.314J)lJ02.6(3（2） = 287.6kJmol-100=175.2kJmol -1mr= = =2.0410-30RTGemr298.15Kol8.314JmJ0.753(3) = 124.5 kJmol-13209.9 kJmol -1=-505.2kJmol-1mr= = =3.131088KRTGemr298.15Kol8.314J)mJ0.5(3(4) = (-394.4 kJmol-1+ 0)(-137.2 kJmol -1+87.6 kJmol-1)mr 2=-344.8 kJmol
12、-10= = =2.51060KRTGemr298.15Kol8.314J)mJ0.(3(5) = 2(-394.4kJmol-1)+2(-174.8 kJmol-1)(-910.6 kJmol -1)mrG=-227.8 kJmol-1= = =8.011039KRTGemr298.15Kol8.314J)mJ07.(313. 某病人平均每天需要 6300kJ 能量以维持生命。若每天只能吃 250g 牛奶( 燃烧值为 3.0kJ.g-1)和50g 面包( 燃烧值为 12kJ.g-1)，问每天还需给他输入多少升质量浓度为 50.0gL-1 的葡萄糖( 燃烧值为15.6kJg-1)溶液？解 设每
13、天需输入 50.0gL-1 葡萄糖的体积为 V3.0 kJg-1250g+12 kJg-150g+50gL-1V15.6 kJg-1=6300kJV=6.31L14. 糖代谢的总反应为：(可用于汽车尾气的无害化)6C12H22O11(s) + 12O2(g) = 12CO2(g)+ 11H2O(l)(1)从附表的热力学数据求 298.15 K，标准态下的 和 。mrr,HGrS(2)如果在体内只有 30%的自由能变转化为非体积功，求在 37下，1.00molC 12H22O11(s)进行代谢时可以得到多少非体积功。解 (1) =-393.5 kJmol-112+ (-285.8 kJmol-1
14、)11mrH-012-(-2226.1 kJmol-1)-5640 kJmol-1= 213.8JK-1mol-112+70.0 JK-1mol-111-205.2 JK-1mol-112mrS-360.2 JK-1mol-1= 513JK-1mol-1mrG= -TrHmrS=-5640kJmol-1-298.15K51310-3kJK-1mol-1=-5793 kJ mol-1或 =rBf)(G=-394.4 kJ mol-112+(-237.1 kJ mol-1)11-012-(-1544.6 kJmol-1)=-5796 kJ mol-1(2) mrG，310.5 = -TmrHrS=
15、-5640kJmol-1-310.5K51310-3kJK-1mol-1=-5799.11kJ mol-1Wf = mr(310.5K)30%=-5799.11kJ mol-130%=-1740 kJ mol-115在 823K，标准态下下列反应的 ：K(1)CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) 14.0(2)CoO(s)+H2(g)=Co(s)+H2O(g) 672试求 823K，标准态下反应(3)的 ：3K(3)CoO(s)+CO(g)=Co(s)+CO2(g)并求反应(2)和(3) 的 ，比较 CO(g)和 H2(g)对 CoO(s)的还原能力谁更强些。rm,83G解 (2
16、)- (1)为(3)7 212CO3 108.47.06/2 KpK反应(2) ln67K3molJ3ln2m,823r RTG=-28.78 kJ mol-1反应(3) )10l(4.82lJ14.8l 213,823Kr =-42.25 kJ mol-1反应（3）的自由能比（2）更负，所以 CO(g)对 CoO 的还原能力大于 H2(g)对 CoO 的还原能力。16. 在某细胞内 ADP 和 H3PO4 浓度分别为 3.0mmolL-1 和 1.0mmolL-1。ATP 的水解反应为：ATPADP+H3O4H2O在 310.15 时， =-31.05kJmol-1,试求 ATP 在细胞内的
17、平衡浓度；如实际上 ATP 的浓度是rmG10mmolL-1,求反应的 。 r解 ADP 与 H3PO4 浓度即可以看成是平衡浓度，也可以看成任意时刻浓度。 6K15.03mol8.314J)J5.( 7.mr eKRTGATPODH41-9643 Lmol108.107.)/()/(POADHTP K)/(lnATPDmrr 43cRG)1/0(3ln15.0.8olkJ05.311=-51.97 kJ mol-117. 欲用 MnO2 与 HCl 溶液反应制备 Cl2(g)，已知该反应的方程式为：MnO2(s)+4H(aq)+Cl-(aq)Mn2+(aq)Cl2(g)+H2O(l)(1)写
18、出此反应的标准平衡常数 的表达式。K(2)根据附表中的热力学数据，求出 298.15K 标准状态下此反应的 及 值，并指出此反应能mGrK8否自发进行？(3)若 HCl 溶液浓度为 12.0molL-1,其它物质仍 为标准态，反应在 298K 时能否自发进行？解 (1) 2Cl4HMn /2ccpK(2) Bmfm,298.15r )(GG= (-237.1 kJmol-1)2+0+(-228.11)-(-465.1 kJmol-1)+40+(-131.2 kJmol-1)2= 25.2 kJmol-1 0在 298.15K 时标态下不能自发进行。(3) QRTGlnmrr= 25.2 kJmol-1+ 8.314JK-1mol-1298K 24)1/(0)/ln=-11.77 kJmol-1 0 此反应在 298.15K、标准状态下不能自发进行。 (2) 由于此过程的 0， 0，升高温度有利于反应自发进行，mrrST K105mol162.Jk0413,298.5rT,r H即 T1015K 时，此过程自发进行。Exercises1. (omit)
