1、29（四） 化学热力学初步1已知 25时 ： F2( g ) 的 Sm 187.6 J mol1 K1 F( g ) 的 Sm 158.7 J mol1 K1 F2( g ) 2 F(g) 的 r Gm 123.9 kJmol 1 由上述数据估算 FF 的键焓。* 21 mol Hg ( l ) 在沸点（630 K ）可逆地蒸发，其标准摩尔蒸发焓为 54.56 kJmol1 ，求： 汞蒸发过程中所吸收的热量 Q ； 对环境所作功 W； r U m ； rS m ； rG m * 3已知下列数据（298K）H2( g ) + O2( g ) H2O( g ) r Hm (1) 242 kJmol
2、1 1H2( g ) 2 H( g ) r Hm (2) 436 kJmol1 O2( g ) 2 O( g ) r Hm (2) 498 kJmol1 通过计算确定反应 H2O( g ) 2 H( g )O( g ) 是吸热还是放热？* 4已知下列反应的焓变为：H2( g ) I2( s ) HI( g ) r Hm 25.9 kJmol11H2( g ) H( g ) r Hm 218 kJmol1I2( s ) I( g ) r Hm 75.7 kJmol1I2( s ) I2( g ) r Hm 62.3 kJmol1计算反应 H (g) + I (g) HI (g) 的焓变 r Hm
3、 。* 5已知下列数据（298 K）： H 2( g ) O2( g ) H2O( g ) r Hm 242 kJmol11 H 2( g ) 2 H( g ) rHm 436 kJmol1 O 2( g ) 2 O( g ) rHm 500 kJmol1 试计算 H2O( g ) 中 OH 键的键能。* 6已知 K 与过量水作用，反应焓变为 196.9 kJmol 1 ， f Hm ( KH , S ) 为 63.43 kJmol1 ，求：KH( s ) + H 2O( l ) KOH(aq) + H2( g ) 的焓变 。* 307由下列热化学方程，计算 298 K 时 N2O( g )的
4、标准摩尔生成焓 。 C( s ) + N 2O( g ) CO( g ) + N2( g ) rHm (1) 192. 9 kJmol1 C( s ) + O 2( g ) CO 2( g ) rHm (2) 393.5 kJmol1 2 CO( g ) + O 2( g ) 2 CO2( g ) rHm (3) 566.0 kJmol1* 8甲苯、二氧化碳和水在 298 K 下的标准摩尔生成焓分别为 ：C6H5CH 3( l ) f Hm 48.0 kJmol 1CO2( g ) f Hm 393.5 kJmol 1H2O( l ) f Hm 286.0 kJmol 1计算在 298 K 和
5、恒压下，10 g 液体甲苯完全燃烧所放出的热量。* 9已知 H2 和 O2 的离解焓分别为 436 kJmol1 和 498 kJmol1 ，H 2O( g )的标准摩尔生成焓为 242 kJmol 1 ，求 H2O( g ) 中 OH 键的平均键焓。 * 10Ag 的熔点为 960 ，熔化热为 10.56 kJmol1 ，计算熔化 54.0 g Ag 的熵变 。 （原子量 ：Ag 108 ）* 11在相变温度 291 K 下 ， Sn (白) Sn (灰) rHm 2.1 kJ mol1 ，求： 相变过程的熵变 。 若 Sm ( Sn , 白 ) 51.5 Jmol1 K1 ，求 Sm (
6、Sn , 灰 ) 。* 12已知 25 时： F2 (g ) 的 Sm 187.6 Jmol 1K1 ，F (g ) 的 Sm 158.7 Jmol 1K1 ，F2 (g ) 2 F(g) r Gm 123.9 kJmol1 ， 试计算 F2( g ) 2 F(g)的反应热 r Hm 。* 13根据热力学近似计算，判断氯化铵的升华分解反应，在 100 时能否自发进行？ NH4Cl( s ) NH3( g ) + HCl( g ) * 在 25 ，100 kPa 下 NH4Cl( s ) NH3( g ) HCl( g ) f Hm / kJmol1 314.4 46.1 92.3Sm / Jm
7、ol1 K1 94.56 192.34 186.8214已知在 298 K 时： C(石墨) CO2( g ) CO( g ) f Hm / kJmol1 0 393 .5 110.5Sm / Jmol1 K1 5.69 213.6 197.9 判断在 900 时，C(石墨) CO2( g ) 2 CO( g ) 反应能否自发进行？* 15根据热力学近似计算，说明下列反应：ZnO( s ) + C( s ) Zn( s ) + CO( g )31约在什么温度时才能自发进行？* 25 ，100 kPa 时： ZnO( s ) CO( g ) Zn( s ) C( s ) f Hm / kJmol
8、1 348.3 110. 5 0 0Sm / Jmol1 K1 43.6 197.6 41.6 5.716工业上由下列反应合成甲醇： CO( g ) 2 H2( g ) CH3OH( g ) rHm 90.67 kJmol1 ， rSm 221.4 Jmol1 K1 ，为了加速反应必须升高温度，但温度又不宜过高。通过计算说明此温度最高不得超过多少？* 17已知 CaCO3(s)的分解反应： CaCO3( s ) CaO( s ) CO2( g ) 298 K,101.3 kPa 时 f Gm /kJmol1 1128.84 604.04 394.36若空气中 CO2 的含量为 0.030（体积
9、分数） ，计算 298 K 时 CaCO3( s )在空气中分解反应的 Gm ，在此条件下该反应能否自发进行？* 18通过计算解释：氯化铵溶解于水是吸热过程，但它却易溶于水。* 已知： f Hm / kJmol1 Sm / Jmol1 K1 NH4Cl( s ) 315.5 94.6NH4 (aq) 132.4 113.4Cl (aq) 167.1 56.519已知晶体碘和碘蒸气的 Sm 分别为 116.7 和 261.0 Jmol1 K1 ，碘蒸气的 f Hm 为62.4 kJmol1 。试计算晶体碘的升华温度。* 20实验表明，NF 3 在室温下稳定而 NCl3 却遇震爆炸，试用键焓数据推
10、算出两化合物的 f Hm ，以此说明两化合物稳定性的差别。 （已知：N N ，NF ，NCl ，FF ，Cl Cl 的键焓分别为 942 ，272 ，201 ，155 ，243 kJmol1 ）* 21已知： H2O2( l ) H2O( l ) O2( g ) f Hm / kJmol1 286Sm / Jmol1 K1 109.5 69.96 205.03 f Gm /kJmol1 237 .19实验测得：2 H 2O2( l ) 2 H 2O( l ) O2( g ) rHm 195.96 kJmol 1 试计算 H2O2( l ) 的 fHm 和 fGm 。* 22已知下列热力学数据：
11、 NO( g ) NO2( g ) O2( g ) f Hm / kJmol1 90.4 33.9 0Sm / Jmol1 K1 210 240 205问：298 K、标准压力下， 2 NO( g )O 2( g ) 2 NO 2( g ) 能否自发进行？* 3223已知 ： SO2( g ) + O2( g ) SO3( g )1 f Hm / kJmol1 296.8 0 395.7Sm / Jmol1 K1 248.1 205.0 256.6通过计算说明在 1000 K 时，SO 3 ，SO 2 ，O 2 的分压分别为 0.10 ，0.025 ，0.025MPa 时 ，正反应是否自发进行
12、？（p 100 kPa）* 24已知某弹式量热计常数 C826 J 1 。505 mg 萘（C 10H8）和过量 O2 在钢弹中燃烧所放热量使温度由 25.62 升高到 29.06，水浴中盛有 1215 g 水。求萘燃烧反应的 U 和 H 。* 25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 ) 。写出配平的化学方程式，利用下列 fHm 数据计算 N2H4( l )的摩尔燃烧热。（ 298 K 时 ： N2( g ) H2O( l ) N2H4( l ) N2O4( g ) f Hm / kJmol1 0 285.
13、84 50.63 9.16 ）* 26根据下列热力学数据，近似计算反应 CO2( g ) + C( s ) 2 CO( g ) 能够自发进行的最低温度。* 298 K 时： CO2( g ) C( s ) CO( g ) f Hm / kJmol1 393.7 0 110.5Sm / Jmol1 K1 213.8 5.7 197.927由下列热力学数据，计算生成水煤气的反应：C(石墨) H2O( g ) CO( g ) H2( g )能够自发进行的最低温度是多少?（不考虑 rHm 、 rS m 随温度的变化）* 25，101.3 kPa 时： C(石墨) H2O( g ) CO( g ) H2
14、( g ) f Hm / kJmol1 0 241.8 110.5 0Sm / Jmol1 K1 5.7 188.7 197.9 130.628反应 2 Ca ( l ) + ThO2 ( s ) 2 CaO ( s ) + Th ( s )T = 1373 K 时 ， r Gm 10.46 kJ mol1 T = 1473 K 时 ， r Gm 8.37 kJ mol1 近似计算 Ca( l ) 能还原 ThO2( s ) 的最高温度。* 29利用下面热力学数据近似计算 CaCO3 的分解温度。已知：* 298 K 时 ： CaCO3( s ) CaO( s ) CO2( g ) f Hm
15、/ kJmol1 1207.0 635.5 393.5Sm / Jmol1 K1 92.88 39.8 213.63330已知： MgCO3( s ) MgO( s ) CO2( g ) f Hm / kJmol1 1112.3 601.2 393.5Sm / Jmol1 K1 65.6 26.8 213.6近似计算 MgCO3 的分解温度 。* 31已知 298 K 时反应： 3 Fe( s ) 4 H2O( g ) Fe3O4( s ) 4 H2( g ) f Hm / kJmol1 0 242 1117 0Sm / Jmol1 K1 27 189 146 131试计算： 上述反应在 12
16、00时能否自发进行？ 欲使此反应自发进行，必须控制多高温度？* 32利用下面热力学数据计算反应： Ag 2O( s ) 2 Ag( s ) O2( g )1Ag 2O( s )的最低分解温度和在该温度下 O2( g ) 的分压 。 （假定反应的 rHm 和 rSm不随温度的变化而变化）* 298 K 时： Ag 2O( s ) Ag( s ) O2( g ) f Hm / kJmol1 31.1 0 0Sm / Jmol1 K1 121 42.55 205.0333已知 298 K 时， N2 (g) H2 (g) NH3 (g) rHm 1 46.19 kJ mol1 3，求： 2 NH 3
17、 (g) N2 (g) 3 H2 (g) 的 rHm 2 ； 2 NH 3 (g) N2 (g) 3 H2 (g) 的 QV ； pV 项占 rHm 2 的百分数。 * 34某化工厂生产中需用银作催化剂，它的制法是将浸透 AgNO3 溶液的浮石在一定温度下焙烧，使发生下列反应： AgNO3 (s) Ag (s) NO2 (g) O2 (g) 1试根据下列热力学数据估算上述反应所需的最低温度。* AgNO3 (s) 的 f Hm 123. 14 kJ mol1 ， Sm 140 J mol1 K1 ，NO2 (g) 的 f Hm 35.15 kJ mol1 ， Sm 240.6 J mol1 K
18、1 ，Ag (s) 的 Sm 42.68 J mol1 K1 ，O 2 (g) 的 Sm 205 J mol1 K1 。35斜方硫和单斜硫的 Sm 分别为 31.9 J mol1 K1 和 32.6 J mol1 K1 ，它们的标准燃烧焓分别为296.81 kJ mol1 和297.14 kJ mol 1 。34计算 S (斜方) S (单斜) 的 rGm 。* 36已知 HBr (g) 的 f Gm 53.43 kJ mol1 ，在 298 K 、总压力为标准压力时，对于H2 (g) Br2 (g) HBr (g) 反应，若 H2 (g) 和 Br2 (g) 的分压分别为 0.051 MPa
19、1和 0.010 MPa ，求这种条件下反应的 rGm 。* 37高纯锡在 600 K 熔铸，有下面反应发生：Sn (l) O2 (g) SnO2 (s) rGm 418 kJ mol 1 为了避免 SnO2 的生成，拟用 Ar 作保护气体 。通常在 Ar 中 O2 的分压为 0.10 Pa ，试通过计算说明熔铸锡时使用 Ar 是否能起到保护 Sn 的作用？* 38反应 CCl4 (l) H2 (g) HCl (g) CHCl3 (l) rHm 90. 3 kJ mol1 ， rS m 41.5 J mol1 K1 ，通过计算说明下述情况中哪一种反应的自发性较大？ 标态下 p (H 2) 1.
20、0 MPa p (HCl) 0.010 MPa * 39以白云石为原料，用 Si 作还原剂来冶炼 Mg ，在 1450 K 下发生的主反应为：CaO (s) 2 MgO (s) Si (s) CaSiO3 (s) 2 Mg (g)rGm 126 kJ mol 1 ，试计算反应器内蒸气压升高到多少，反应将不能自发进行？* 40用羰基法提纯镍时，由粗镍生成羰基镍（沸点 316 K ） ，常控制操作温度为 320350 K，羰基镍在温度稍高（450 470 K）时分解出纯镍。试根据下列热力学数据进行必要的计算后，讨论上述工艺过程的合理性。已知：298.15 K 时，Ni (CO)4 的 f Hm 6
21、03 kJ mol1 ， Sm 402 J mol1 K1 ，Ni (s) 的 Sm 30 J mol1 K1 ， CO (g) 的 f Hm 110.5 kJ mol 1 ，Sm 197.5 J mol1 K1 。* 41已知 NaF 和 NaCl 的晶格能分别为 894 kJ mol1 、768 kJ mol1 ，F 2 和 Cl2 的离解焓分别为 159 kJ mol1 、242 kJ mol1 ，F 和 Cl 的电子亲合能分别为 340 kJ mol1 、365 kJ mol1 。求 NaCl (s) F2 (g) NaF (s) Cl2 (g) 的 rHm 。*42分子量为 46 的
22、某纯液体，在 60.0时蒸气压为 46.5 kPa ，在 70.0时蒸气压为 72.035kPa ，试求： 液体的正常沸点 沸点时的摩尔蒸发熵变 。* 43已知 298 K 时的下列热力学数据： C (s) CO (g) Fe (S) Fe2O3 (s) f Hm / kJ mol1 0 110.5 0 822.2Sm / J mol1 K1 5.74 197.56 27.28 90假定上述热力学数据不随温度而变化，试估算 Fe2O3 能用 C 还原的温度。* 44根据下列热力学数据，计算按照下面式子制取 HCl 的反应能够开始的近似温度：2 Cl2 2 H2O 4 HCl O2 已知： HC
23、l (g) O2 (g) H2O (g) Cl2 (g) f Hm / kJ mol1 92.30 0 241.84 0Sm / J mol1 K1 186.77 205.06 188.74 222.97* 45若将反应 N2 (g) 3 H2 (g) 2 NH3 (g) 的 rHm 和 rSm 视为不随温度而变化，且反应是在标准状态下进行，试由下列热力学数据计算反应自发进行的温度条件。已知： N2 H2 NH3 f Hm / kJ mol 1 0 0 46.19Sm / J mol1 K 1 191.5 130.6 192.5 * 46当甲烷在煤气灯上燃烧时，它与空气中的氧化合生成二氧化碳与
24、水蒸气。假设煤气灯经过调节，使空气量五倍于甲烷燃烧时所需要的空气量。计算在这些条件下煤气灯所能达到的最高温度（） 。计算中可作下列假定： 空气与甲烷在 20时进入煤气灯； 空气由 N2 和 O2 组成，摩尔比为 41 ； 在甲烷燃烧过程中放出的热量完全用于提高燃烧产物和过量空气的温度； 已知气体的比热 / Jg1 1 分别是：CO 2 0.845 、H 2O 1.866 、O 2 0.874 、N 21.042 ；生成热： f Hm / kJ mol1 分别是：CO 2 393 .5 、H 2O 241.8 、CH 4 74.8 ；分子量分别是：CO 2 44.0 、H 2O 18.0 、O
25、2 32.0 、N 2 28.0 * 47在标准状况下，有 100 升水煤气，该水煤气是 H2 、CO 、CO 2 和 N2 的混合气体。现通入 60 升氧气燃烧。燃烧后，同样在标准状况下，测得的体积是 65 升，将它和 NaOH 水溶液一起振荡后，体积变为 20 升。上述 100 升水煤气燃烧的放热量是 1143.5 kJ 。已知：H2 的燃烧热为 285.77 kJ mol1 ，CO 的燃烧热为 282.84 kJ mol1 。求该水煤气中各组分气体的分体积。* 48已知： 4 NH 3 (g) 5 O2 (g) 4 NO (g) 6 H2O (l) rHm 1170 kJ mol 1 3
26、6 4 NH 3 (g) 3 O2 (g) 2 N 2 (g) 6 H2O (l) rHm 1530 kJ mol 1试计算 NO 的生成焓 f Hm 。* 49在 298.15 K 时于弹式量热计中使 1.0000 g 正辛烷（ C8H18 ，l ，分子量 114）完全燃烧，测得此反应热效应为47.79 kJ（对 1.0000 g 正辛烷 C8H18 液体而言） 。写出正辛烷完全燃烧的反应方程式，计算 1 mol 正辛烷完全燃烧的 QV 和 Q P 。* 50已知乙醇（C 2H5OH）在 351 K 和 101.325 kPa 时的蒸发热为 39.2 kJ mol1 ，试计算1 mol 的
27、C2H5OH (l) 在该蒸发过程中的体积功 W 和 rUm 。* 51在 25、101.3 kPa 下，CaSO 4 (s) CaO (s) SO3 (g) ，已知该反应的 rHm 402 kJ mol1 ， rS m 189.6 J mol1 K1 ，通过计算回答： 在 25 时，上述反应能否自发进行？ 对于上述反应，是升温有利还是降温有利？ 计算使上述反应自发进行所需的温度条件。* 52已知 298 K 时： f Hm / kJ mol1 Sm / J mol1 K1 NH3 (aq) 80.29 111.3H2O ( l ) 285. 83 69.91NH (aq) 132.51 11
28、3.44OH (aq) 229.99 10.75计算下列反应： NH3 (aq) H2O ( l ) NH4+ (aq) OH (aq)在 298 K 和 373 K 时的解离常数 K 。* b53在 500 K ,101.325 kPa 下，使等摩尔的 CO2 与 H2 发生如下反应，根据热力学原理计算反应在此温度下的最大转化率 。CO2 (g) H2 (g) CO (g) H2O (g)已知 298 K 时下列物质的热力学数据： f Hm / kJ mol1 Sm / J mol1 K1 CO2 (g) 393.5 218.6H2 (g) 0 130.6CO (g) 110.5 197.9
29、H2O (g) 241.8 188.7 * 54氧化银受热分解： 2 Ag2O (s) 4 Ag (s) O2 (g) ，已知 Ag2O (s) 的 f Hm 30. 6 kJ mol1 ， f G m 11.2 kJ mol1 ，求： 在 298 K 时 Ag2OAg 体系的氧气分压 ；37 Ag 2O 的热分解温度（设在分解温度下氧气分压为 101.325 kPa ）* 55在 673 K 时，合成氨反应 N2 (g) 3 H2 (g) 2 NH3 (g) ， N2 与 H2 以 13 的体积比于密闭容器中反应，达到平衡时，氨的体积百分数为 40。 求该反应的 rGm 。 该温度下的 K
30、。 平衡时体系的总压力是多少？ * 已知： N2 (g) H2 (g) NH3 (g) f Hm (298 K) / kJ mol1 0 0 46. 11Sm (298 K) / J mol1 K1 191.50 130.574 192.3456已知反应 Cu2O (s) 2 Cu (s) O2 (g) 计算该反应的最低分解温度 ； 计算 1000 K 时，该反应体系中氧气的平衡分压 。 * 有关热力学数据： O2 (g) Cu (s) Cu2O (s) f Hm (298 K) / kJ mol1 0 0 168. 6Sm (298 K) / J mol1 K1 205.03 33.15 9
31、3.1457298 K，101.325 kPa 下，下列反应 MgO (S) SO3 (g) MgSO4 (s) 的 rHm 287. 6 kJ mol1 ， rS m 191.9 J mol 1 K1 ，问： 在该条件下上述反应能否自发进行？ 对该反应来说，是升温有利还是降温有利？ 计算使上述反应逆向进行所需的温度条件。* 58反应： I2 (g) H2 (g) HI (g)11已知： Sm / J mol1 K1 260.6 130.6 206.5 f Gm / kJ mol1 19.4 0 2.1求： 298 K 时的 K 。 rH m 标准状态下，300时此反应能否自发进行？ * 59已知反应 CaCO3 (s) CaO (s) CO2 (g) 在 845高温下刚好反应能自发进行，求反应在 298 K 时的 rSm 及 298 K 时 CO2 的平衡分压 p (CO2) 。热力学数据： CaCO3 (s) CaO (s) CO2 (g) f Hm / kJ mol1 1206.9 635.1 393.5假定 rHm 、 rS m 不随温度而变化。 * 60已知： C (s) O2 (g) CO2 (g) rHm 1(298 K) 393.509 kJ mol 1 ，38 Si (s)
