1、第一章 化学反应热习题与解答1说明下列符号的含义。 VQmrH(T) r(T) mfH（T） 答： ：等容反应热； (T)：某温度下，反应的摩尔焓变（数值等于等压反应热） ；f(T)：某温度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：热力学标准态是指在温度 T（但没有限定温度）和标准压力 p(100kPa)下物质所处状态。而对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
2、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分压为 p 时的状态。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，为了比较方便，国际上规定了物质的热力学标准态。4简述照明弹中的铝、镁、硝酸钠和硝酸钡等物质各起什么作用？ 答：金属铝、镁在燃烧时,可以放出大量热（MgO,mfH= - 601.7 kJ/ mol, 32OAl,mH= - 1675.69 kJ/mol-1）产生千度以上的高温，而反应放出的热量又能使硝酸盐分解产生 O2，又加速镁、铝的燃烧反应，使照明弹更加绚丽夺目。在其中铝和镁作为还原剂；氧气、硝酸钠和硝酸钡等作氧化剂。5通过计算说明
3、，氧乙炔焰为什么可以用于金属焊接和切割？答： （5/2）O 2 + C2H2 = 2CO2 + H2O(g)mfH/（kJ mol -1） 0 226.7 -393.5 -241.8 rH =f H (生成物)mf（反应物） rH =2(-393.5) + (-241.82) 226.7 0 = - 1255.5 kJmol-1 因反应放出大量热，可以熔化金属，所以可用于焊接或切割金属。6通过计算说明，为什么称硼的氢化物（硼烷） ，硅的氢化物（硅烷）是高能燃料 已知 B2H6（g）的 mf36.56 kJmol-1，B 2O3（s）的 mfH-1132.55 kJmol-1；SiH 4（g）的
4、 34.31 kJmol-1，SiO 2（s）的 -910.7kJ mol-1 。解： B2H6（g） + 3O2(g) = B2O3（s） + 3H2O（g）mf（kJ mol-1） 36.56 0 -1132.55 -241.82 rH = -1132.55+3(-241.82) 36.56 0 = - 1894.57 kJmol-1 SiH4（g） + 2O2(g) = SiO2（s） + 2H2O（g）mf（kJ mol-1） 34.31 0 -910.7 -241.82 rH = -910.7 + 2(-241.82) 34.31 0 = - 1428.65 kJmol-1 上述两个
5、反应都放出大量热，因此 B2H6（g）和 SiH4（g）可以作为高能燃料。7已知下列反应的化学反应热 C（石墨）+ O 2（g）= CO 2（g） rHm(1) = -393.5 kJmol-1 H2（g）+ (1/2) O 2（g）=H 2O（l ） rHm(2) = -285.8 kJmol-1 C2H6（g）+(7/2)O 2（g）=2CO 2（g）+3H 2O（l） rHm (3) = -1559.8 kJmol-1不用查表，计算由石墨和氢气化合生成 1mol C2H6（g）反应的 rHm。解:根据 Hess 定律 rHm (C2H6) = 2 rHm(1) + 3 rHm(2) -
6、rHm (3)所以 rHm (C2H6) = 2(393.5) + 3(285.8) (1559.8) = 84.6 kJmol -18在用硝石制硝酸时，下列反应同时发生（1）KNO 3（s）+ H 2SO4（l ）= KHSO 4（s）+ HNO 3（g） （2）2KNO 3（s）+ H 2SO4（l ）= K 2SO4（s ）+ 2HNO3（g） 制得的硝酸中 80%是由反应（1）产生的，20%是由反应（2）产生的。问在 25制取1kgHNO3(g)时将放出多少热量？已知 KNO3、H 2SO4、KHSO 4、HNO 3（g） 、K 2SO4 的标准生成焓依次为-494.63、813.99
7、、-1160.6、135.6、-1437.79（kJmol -1） 。 解： KNO3（s）+H 2SO4（l ）= KHSO 4（s）+ HNO 3（g）方程（1）mfH/(kJmol-1) -494.63 813.99 -1160.6 135.6rH =f Hm(生成物)mf（反应物） rH (1) = ( 1160.6 +135.6 ) ( 494.63 + 813.99 ) = 1344.36 kJmol -12KNO3（s）+H 2SO4（l）= K2SO4（s ）+2HNO 3（g）方程（2）mf/（kJmol -1）-494.63 813.99 -1437.79 135.6 rH
8、 (2)= -1437.79+ 2(135.6)- 2 (-469.63) +(813.99)=991.32 kJmol -1HNO3 的相对分子量为 63, 1 kg HNO3 的物质的量 n = 6310=15.9 (mol)制取 1 kg HNO3(g)时的反应热为kg/J4.2.49.5%206.49.5%80 9甘油三油酸脂是一种典型的脂肪，当它在人体内代谢时发生下列反应C57H104O6（s）+ 80 O 2（g）= 57CO 2（g）+52H 2O（l）该反应的 mr= -3.3510 4 kJmol-1 ，问如以当代男大学生平均每人每日耗能10125.3kJ，且以完全消耗这种脂
9、肪来计算，每天需消耗多少脂肪？解：每天消耗脂肪物质的量(mol)30.53.0mrHn该脂肪相对分子量为 884； 每天消耗脂肪的质量为：0.302884=267.0 (g)10葡萄糖（C 6H12O6）完全燃烧反应的方程式为 C6H12O6（s）+ 6O 2（g）= 6CO 2（g）+ 6H 2O（l） 该反应的 mr= -2820 kJmol-1，反应热的约 40%可用于肌肉活动的能量。试计算一匙葡萄糖（以 3.8g 计）在人体内氧化时，可获得的肌肉活动能量。 解：葡萄糖相对分子量为 180；一匙葡萄糖(3.8g)的物质的量为 3.8 / 180 = 0.021(mol) 一匙葡萄糖被氧化
10、放出的热量为 0.021mr= 0.021 2820 = 59.2 kJ可获得的肌肉活动能量 59.240% = 23.7 kJ11辛烷是汽油的主要成分，据附录的有关数据计算下列两个反应的热效应，并从计算结果比较得出结论（已知： mfH（C 8H18，l）= -218.97 kJmol-1）？（1）完全燃烧 C8H18（l）+ O2（g）CO 2（g）+ H 2O（l） （2）不完全燃烧 C8H18（l）+ O2（g）C（s）+ H2O（l）解：据附录查得下列物质 C8H18(l), O2 (g) , CO2 (g),C(s), H2O(l)的标准生成焓变分别为 218.97kJ.mol-1,
11、 0, 393.5 kJ.mol -1, 0, 285.83 kJ.mol -1rHm=f H (生成物) f Hm(（反应物）C8H18（l）+（25/2 ）O 2（g）= 8CO2 （ g） + 9H2O（l）f/（kJmol -1）-218.97 0 - 393.5 - 285.83 rHm(1)= 8 ( - 393.5) + 9 ( - 285.83) 0 ( -218.97) = -5501.58 kJmol-1C8H18（l） +（9/2 ）O 2（g）= 16C （s） + 9H2O(l)f/（kJmol -1） -218.97 0 0 - 285.83 rHm(2)= 0 +
12、 9 ( - 285.83 ) 0 ( - 218.97) = 2353.5 kJ.mol-1 rH (1) rHm(2)， 结论：完全燃烧放热量大。第二章 化学反应进行的方向和限度习题与解答1下列说法是否正确？如不正确，请说明原因。 （1） 因为 QP=H，而 H 与变化途径无关，是状态函数，所以 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。热量、功以及状态函数的变量“”都不是状态函数。（2）单质的标准生成焓( mf)和标准生成吉布斯函数变 ( mfG)都为零，因此其标准熵也为零。答：错，因 H 和 G 的绝对值还无法得到，因此采用相对值，根据定义，最稳定单质
13、的 mf和 f都为零，而 S 有绝对值，除完美晶体在 OK 时的熵等于 0 外，其它条件下的熵（包括标准熵）皆不为零。但离子的熵也是相对值，是以氢离子为相对标准（H +的S= 0）（3）对于纯固、液、气态物质而言，100kPa 、298K 是其标准态。答：对。虽然热力学标准态不指定温度，但是任何温度都有其对应的标准态。（4）H、S、G 都与温度有关，但 H ，S，G 都与温度关系不大。 答：错，一般认为反应的 H ，S 与温度关系不大，但 G =H- TS所以 G 与温度有关。（5）等温等压条件下，用 mr就可以判断任何一个化学反应的方向。答：错，等温等压条件下用 （0 或 0，反应不能自发进
14、行，但其平衡常数并不等于零。答： 0，只能说明在标准态下，过程不能自发进行。在非标准态下，而且| r|又不是很大时，不能用于判断反应方向。可逆反应平衡常数都不应为零。2选择题（将正确答案的标号填入空格内）(1)下列物理量属于状态函数的是 。T p V W H H S G答：正确答案为 。(2)生产水煤气的反应为 C（s）+ H 2O（g）= CO（g）+ H 2（g）该反应的 mrH= 131.3 kJmol-1，则该反应是 （系统 H 0， S 0） 。低温下正向不自发，高温下正向自发；低温下正向自发，高温下正向不自发；任何温度下正向都自发；任何温度下正向都不自发 答：正确答案为。3不用查表
15、，将下列物质按标准熵 mS值由大到小的顺序排列。（1）Si（s） （2）Br（l） （3）Br（g）答： mS（3 ） （2） （1）4给出下列过程的 mrG， rH， r的正负号（或零）（1）电解水生成 H2 和 O2； （2）H 2O（g） 273K H2O（l ） ； （3）H 2O（l） 268K H2O（s）答：各变化量的符号如下表所示 mr mr mrS（1） + + +（2） - - -（3） - - -5SiC 是耐高温材料，问以硅石（SiO 2）为原料，在标准状态和 298K 时能否制得SiC。解： SiO2 + C = SiC + O2 mfG/( kJmol-1) -85
16、6.67 0 -62.76 0 -1molJk9.73)6.85(7.62r 0。 结论：不能在此条件下制备 SiC。6由二氧化锰制备金属锰可采取下列两种方法（1）MnO 2（s）+ 2H 2（g）= Mn（s）+ 2H 2O（g） mrH=37.22 kJmol-1 mrS=94.96Jmol-1K-1 （2）MnO 2（s）+2 C（s）= Mn（s）+ 2CO（g） r=299.8 kJmol-1； r=363.3Jmol-1K-1 试通过计算确定上述两个反应在 298K、标态下的反应方向？如果考虑工作温度越低越好，则采用那种方法较好？ 解：（1）MnO 2(s) + 2H2 (g) =
17、 Mn(s) + 2H2O(g) rGm= rH T r Sm=37.22kJmol-129894.9610 -3=8.922 (kJmol-1)(2) MnO2(s) + 2C(s) = Mn(s) + 2CO(g) rG = rH T rH = 299.8 298 363.3 10 3 = 191.5 kJmol-1上述两个反应的 m均大于 0，所以 298K，100 kPa 下反应都不能自发正向进行。95.3196.4271 rS转（K） .803.T2转（K）答：若考虑工作温度越低越好，易采用方程（1）的方法。7汞的冶炼可采用朱砂（HgS）在空气中灼烧 2HgS（s）+ 3O2（g）=
18、 2HgO（s）+ 2SO 2（g） 而炉中生成的 HgO 又将按下式分解 2HgO（s）= 2Hg（g）+ O2（g） 试估算炉内的灼烧温度不得低于多少时，才可以得到 Hg（g）？已知 HgS（s） ，HgO（s）的 mfH分别是 -58.2 kJmol-1，-90.83 kJmol -1；mfG分别是-50.6，-58.56（kJmol -1） ； S分别是 82.4 Jmol-1K-1 和 70.29 Jmol-1K-1。解： 查表得 2HgS（s） + 3O2 = 2HgO + 2SO2fH/（kJmol -1） -58.2 0 - 90.83 -297.04mS/（Jmol -1K-
19、1）82.4 205.03 70.29 248.11-1molJk34.659).58()3.9(2)04.97(2 r K01218 mr； mr 0 ， 低温自发，高温非自发。9.46079.43653rSHT转结论（1）：当升温至 T 4607.7K 时, 反应由自发转变为非自发。2HgO = 2Hg + O2mfHkJmol-1 90.83 0 0 SJmol-1K-1 70.29 76.02 205.03 -1molkJ6.183.9020r 1Kl49.275.76 mr； mrS 0 ， 低温非自发，高温自发。 1.8349.21rHT转；结论（）当升温至 T 839.11K 时
20、, 反应由非自发转变为自发进行。所以，当 839.11K T 4607.9K 时。才可得到 Hg(g)。8汽车尾气中含有 CO，能否用热分解的途径消除它？已知热分解反应为 CO（g）= C（s）+ 21O2（g） ，该反应的 mrH= 110.5 kJmol-1， mrS= - 89Jmol-1K-1 。解: rG= rH m- T rS， 此反应 rHm0， rS0 rG永远大于零，说明此反应在任何温度下反应都不能自发进行，又因 1olkJ73.0)298(mr 0， 很小（9.510 -25） ，平衡产率很低，故不能用热解法除 CO。9在 298K， 100kPa 条 件 下 ， 金 刚
21、石 和 石 墨 的 标 准 熵 分 别 为 2.45 Jmol-1K-1 和 5.71 Jmol-1K-1，它们的燃烧反应热分别为-395.40 kJmol -1 和-393.51 kJ mol-1，试求： （1）在 298K，100kPa 条件下，石墨变成金刚石的 rG。 （2）说明在上述条件下，石墨和金刚石那种晶型较为稳定？解: 已知: Sm(石) =5.71Jmol1K-1, Sm(金) =2.45 Jmol-1K-1C(石) +O2(g)=CO2(g) rH (1) = - 39351 kJmol-1C(金) +O2(g)=CO2(g) rH (2)= - 395.40 kJmol-1
22、方程(1) 方程 (2) 得方程（3）C (石) C （金） 根据 Hess 定律该反 rH m(3)= rH (1) - rHm(2) = -393.51 - (-395.40) = 1.89 kJmol-1 rS =2.45 - 5.71= - 3.26 Jmol-1K-1 rG = rH -T rS = 1.89 - 298 ( - 3.26) 10-3 = 2.86 kJmol-1 rGm 0 298K, 100kPa 下, 石墨较稳定10计算合成氨反应 N2（g） + 3H2（g）= 2NH 3（g） 在 673K 时的标准平衡常数，并指出在 673K，下列三种情况下反应向何方向进行
23、？ （1）p（NH 3）= 304kPa，p（N 2）= 171kPa，p（H 2）= 2022kPa ； （2）p（NH 3）= 600kPa，p（N 2）= 625kPa，p（H 2）= 1875kPa ； （3）p（NH 3）= 100kPa，p（N 2）= 725kPa，p（H 2）= 2175kPa ；解：首先用热力学数据 求出 K。 查表得 N2(g) + 3H2(g) = 2 NH3(g) rHm/（ kJmol-1） 0 0 46.11S /（Jmol -1K-1）191.50 130.57 192.34 rH = 2（- 46.11）= - 92.22 kJmol-1 rSm
24、= 2192.34 - 3130.57 - 191.50 = - 198.53 Jmol-1K-1 rG (673K)= rHm- T rS = - 92.22 - 673(- 198.53)10-3 = 41.39kJmol-1K-1Kln= Rr= 6731034.89.= - 7.397 ； K = 6.1310 4， 再求出各条件下的 PJ，与 K进行比较。(1) J1=327)(p=6.510 - 4 J1 K 反应逆向进行在计算压力商（J）时，各项一定要用相对压力，而且注意分子和分母的单位要一致，在此单位用的是 kPa，得出的结果 J 与 K 进行比较后，做出判断。(2) J2=3
25、218756)0(p=8.710 - 4 J2 K逆向进行(3) J3=32=1.310 -5 J3 0， 不能用 C 还原出 Cu12已知 SiF4（ g） 、SiCl 4（ g）的标准生成吉布斯函数（ mfG）分别为-1506 和-569.8（kJmol -1） ，试用计算说明为什么 HF（g）可以腐蚀 SiO2，而 HCl（g）则不能？解： 4HF(g) + SiO2(g) = SiF4(g) + 2H2O(1) fGm/（kJ mol-1） 273.22 856.67 -1506 237.18 rG = 2 (237.18)+ (-1506) (856.67) 4 (273.22 )
26、= 2981.19 kJmol-1 rG 0， 反应可正向进行，HF 可被用来腐蚀 SiO2。4HCl(g) + SiO2 (g) = SiCl4(g) + 2H2O(l) fGm/（kJ mol -1） 95.30 856.67 569.8 237.18 rG =2(237.18) + (569.8) -(856.67) - 4(95.30) = 193.71 kJ mol-1 rG 0 不能正向进行， HCl 不能被用来腐蚀 SiO2。13试通过计算说明，为什么用 BaCO3 热分解制取 BaO，反应温度要在 1580K 左右，而将 BaCO3 与碳黑或碎炭混合，按下式反应： BaCO3（
27、s）+ C（s）= BaO（s）+ 2CO（g） 则所需温度可显著降低。已知 BaCO3（s）和 BaO（s）的 mfH分别是-1216 kJ mol-1，-548.1 kJ mol -1； mS分别是 112 Jmol-1K-1 和 72.09Jmol-1K-1。解 BaCO3 = BaO + CO2 fHm/（kJ mol -1） 1216 548.1 393.5 S /（Jmol -1K-1）112 72.09 213.64 rH = 393.5 +（548.1）（1216）= 274.4 kJ mol 1 rSm= 213.64 + 72.09 112 = 173.73 Jmol1 K
28、1r； mrS 0 ， 低温非自发，高温自发。转化温度 T = 73.42rH= 1580KBaCO3 + C = BaO + 2CO fHm/（kJ mol -1）1216 0 548.1 110.53 S /（Jmol -1K-1）112 5.74 72.09 197.56 rH = 2(110.53)+ （548.1）0 （1216）= 446.84（kJ mol 1 ） rSm= 2197.56 + 72.09 - 5.74 112 = 349.47.0(Jmol1 K1 )转化温度 T = mrSH= 47.39086= 1278.6（K）第三章 化学反应速率习题与解答1下列说法是否
29、正确？如不正确，请说明原因。 （1） 每种分子都具有各自特有的活化能。答：不正确，活化能是活化分子所具有的最低能量与反应物分子平均能量之差。 （前提:发生化学反应；特点:活化能是个差值，是对化学反应而言的。 ）（2） 影响反应速率的几个主要因素对反应速率常数也都有影响。答：温度和催化剂同时影响反应速率和速率常数；浓度和压强只影响反应速率。（3）如果某反应速率方程中每一反应物的级数，都与相应化学计量方程式中的化学计量数相同，则该反应必是元反应。答：否，例如 H2+I2=2HI 速率方程为 v=kc（H 2）c（I 2） ，曾经长期被认为是简单反应。但研究表明，此反应经历了两个步骤 I2 （快反应
30、，可逆平衡） ； )(I2K； )(I(I)22cK； （慢反应，元反应） ；根据质量作用定律 (I)22ck； 将 2c带入 得到其速率方程： H= )(IH2k虽然其速率方程看起来是元反应，但此反应是复杂反应。 （4）加催化剂不仅可以加快反应速率，还可影响平衡，也可使热力学认为不能进行的反应自发进行. 答：否，加催化剂只改变反应速率，不能影响化学平衡，也不能改变反应方向。（5）反应级数只能是 0 或正整数。答：错，反应级数不仅可以为 0 或正整数，而且可以为小数或负数。 （6）所有化学反应速率都和温度成正比。答：不对，多数化学反应符合 Arrhenius 公式，但是一部分化学反应速率与温度
31、的关系比较复杂，甚至有些反应（例如 NO+O2=NO2）与温度成反比。（7）升高温度可以加快所有化学反应的速率。答：错 见(6)。2选择题（将正确答案的标号填入空格内）（1）已知反应 A + 2B = 2D 的速率方程为 v=kc（A）c 2（B） ，则该反应（） 是元反应 是非元反应 应由实验确定 无法确定答：（1）题的正确答案是。（2）升高温度可以增加反应速率，主要原因是（ ） 增加分子总数 增加活化分子总数 降低反应的活化能 使反应向吸热方向进行 答：（2）题的正确答案是。（3）链反应的基本步骤有（ ） ，在链传递过程中，产生的自由基数目大于消耗掉的自由基数目的链反应是（ ） 。 链的引
32、发，链的传递 链的引发，链的传递，链的终止 直链反应 支链反应答：（3）题的正确答案是和。3用锌和稀硫酸制取氢气，该反应的 rH 为负值，在反应开始后的一段时间内反应速率加快，后来反应速率又变慢，试从浓度、温度等因素来解释此现象。答：开始时，因为反应放热，使体系温度升高，加快反应了速率；随反应物的消耗，其浓度下降，反应速率随之变慢。 4反应 A（g）+ B（g）= 2D （g） ， rH 为负值，当达到化学平衡时，如改变下表中各项条件，试将其他各项发生的变化的情况填入表中： 改变条件 增加 A 的分压 增加压力 降低温度 使用催化剂正反应速率速率常数 k 正答：改变条件 增加 A 的分压 增加
33、压力 降低温度 使用催化剂正反应速率 速率常数 k 正 5化学反应发生爆炸的原因是什么？H 2 和 O2 的混合物（ 2:1）的爆炸半岛图上为什么存在三个爆炸极限？答。通常发生在自由基产生速率大于其销毁速率时，温度、压力和混合气体的组成都是影响爆炸的重要因素。在爆炸半岛图上，当压力处于第一与第二爆炸极限时，支链反应速率加快，自由基产生速率大于销毁速率而发生爆炸；当压力升至第二和第三爆炸区间时，自由基销毁速率大于产生速率，进入慢速反应区，不发生爆炸；当压力达到第三爆炸限以上时，发生的是热爆炸。6在 660K 时，反应 2NO + O2 = 2NO2 的有关实验数据如下表c（NO）/（molL -
34、1） c（ O2）/（mol L-1） v（NO）/（molL -1s-1） 0.010 0.010 2.510-3 0.010 0.020 5.010-3 0.030 0.020 4.510-2 求：（1）反应的速率方程及反应级数 （2）速率常数 k （3）c（NO）= 0.035molL-1，c（O 2）= 0.025molL -1 时的反应速率。解：（1）速率方程通式可写作： )(N2yxckv将各级浓度及相应反应速率数据代入上式，可得 2.510-3 = k (0.01)x (0.01)y 5.010-3 = k (0.01)x (0.02)y 4.510-2 = k (0.03)x
35、(0.02)y 由（1） 、 （2）可得 y = 1，由（1） 、 （3）可得 x = 2。将 x =2, y = 1 代入速率方程，可得 vk c（NO ） 2 c (O2)；反应级数为 3 级（2）将 y =1，x =2 代入中任意式， 可得 k = 2.510 3 moll-1s-1（3）将 k 值及浓度数据代入速率方程， v = 2.5 103 (0.035)2 0.025 = 7.6 10-2 moll-1s-17放射性 Co6027所产生的强 辐射，广泛用于癌症治疗。放射性物质的强度以“居里”表示。某医院一个 20 居里的钴源，经一定时间后钴源的剩余量只有 5.3 居里。问这一钴源
36、已有多少时间了。已知6027的半衰期为 5.26a。解：此反应为一级反应，11 32.06.5993. akkt， 可 得 ，由将 k = 0.132a-1 、c 0 = 20 居里、c t = 5.3 居里， 代入 lntct0， 则 ln 23.5= - 0.132 t； t = 10.06a 8 某药物分解反应为一级反应，在 37时，反应速率常数 k 为 0.46h-1，若服用该药 0.16g，问该药在胃中停留多长时间方可分解 90%。解：将 ct = ( 1- 90%) 0.16 = 0.016g 代入一级反应速率方程为 lntct0， ，得 ln16.0= 0.46t ； t = 5h9 在 500K 时，硝基甲烷（ CH3NO2）的半衰期是 650s。试求该一级反应的 （1）速率常数。
