化学热力学基础习题 下载本文

H2O(l)→H2O(g)的△rH=44.0kJ·mol-1,

则1.00×102gH2O2(l)分解为H2O(l)和O2(g)时放出________kJ的热量, 反应H2O(g)+1O2(g)→H2O2(l)的△rH=_________________kJ·mol-1。

250铝热法可用来制取金属锰。已知下列反应的热效应:

2

Mn(s)+O2(g)

2Al(s)+3O2(g)→Al2O3(s);△rH=-1676.0kJ·mol-1;

→MnO2(s);△rH=-521.0kJ·mol-1。

推断反应4Al(s)+3MnO2(s)→2Al2O3(s)+3Mn(s)的△rH=________kJ·mol-1。Ar(Mn)=54.94,则生成1.0kgMn能放出________kJ的能量。

51任何地方都可以划着的火柴头中含有三硫化四磷。当P4S3在过量的氧气中燃烧时生成P4O10(s)和SO2(g);在25℃、标准态下,1.0molP4S3燃烧放出3677.0kJ的热。则其热化学方程式为:_____________________________________________。若△fH(P4O10,s)=-2940.0kJ·mol-1;△fH(SO2,g)=-296.8kJ·mol-1,则△fH(P4S3,s)=_________________kJ·mol-1。

52已知298K时,反应2CH3OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+4H2O(l)的△rH(1)=akJ·mol-1,HCHO(g)+O2(g)→CO2(g)+H2O(l)的△rH(2)=bkJ·mol-1。

则反应CH3OH(l)+1O2(g)→HCHO(g)+H2O(l)的△rH(3)=__________J·mol-1。如果通过

2热化学方程式(2)来确定△fH(HCHO,g),应从热力学数据表上查出__________的△fH。 53 在25℃标准态时,1.0molBa(OH)2(aq)与(NH4)2SO4(aq)反应放出135.3kJ的热,其相应

的热化学方程式(按离子式写)为:______________________________;若用NH4NO3(aq)代替(NH4)2SO4(aq),放出热量为117.0kJ,则Ba2+(aq)+SO42-(aq)→BaSO4(s)的△-1

rH=__________kJ·mol。

四 计算题

1书写热化学方程式应注意哪些问题?并说明之。

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2(1)已知298K时,△fH(CaO,s)=-635.1kJ·mol-1,△fH(CO2,g)=-393.5kJ·mol-1,反应CaO(s)+CO2(g)→CaCO3(s)的△rH=-178.3kJ·mol-1;

(2)已知298K时,△fH(CaC2,s)=-62.8kJ·mol-1,

反应CaC2(s)+5O2(g)→CaCO3(s)+CO2(g)的△rH=-1537.6kJ·mol-1。

2利用上述数据,以两种方法计算△fH(CaCO3,s),并加以比较。

3已知298K时反应:

4已知HCl(g)、NH3(g)和NH4Cl(s)的△fH分别为-92.3,-46.1和-314.4kJ·mol-1。以及HCl(g)→HCl(aq)△rH=-73.2kJ·mol-1;

NH3(g)→NH3(aq)△rH=-35.2kJ·mol-1;

NH3(aq)+HCl(aq)→NH4Cl(aq)△rH=-60.2kJ·mol-1;

试计算:(1)2.0molHCl(g)与2.0molNH3(g)反应生成NH4Cl(s)放出的热量;(2)1.0molHCl(g)和1.0molNH3(g)同时溶解于水中的热效应;(3)△fH(NH4Cl,aq);(4)1.0mol的NH4Cl(s)溶解在水中生成NH4Cl(aq)放出的热量,NH4Cl(s)溶解是吸热过程还是放热过程?

5高炉炼铁的主要原料为C、O2、Fe2O3,其主要反应有:

(1)C(s)+O2(g)→CO2(g) (2)1CO2(g)+1C(s)→CO(s)

22(1)2NH3(g)+3N2O(g)→4N2(g)+3H2O(l)的△rH(1)=-1011.5kJ·mol-1; (2)N2O(g)+3H2(g)→N2H4(l)+H2O(l)的△rH(2)=-317.3kJ·mol-1; (3)2NH3(g)+1O2(g)→N2H4(l)+H2O(l)的△rH(3)=-143kJ·mol-1;

2(4)H2(g)+1O2(g)→H2O(l)的△rH(4)=-285.8kJ·mol-1;

2①确定N2H4(l)生成反应与上述各方程式的关系; ②计算N2H4(l)的△fH。

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(3)CO(g)+1Fe2O3(s)→2Fe(s)+CO2(g)

33已知298K时,△fH(CO2,g)=-393.5kJ·mol-1,△fH(CO,g)=-110.5kJ·mol-1, △fH(Fe2O3,s)=-824.2kJ·mol-1。 计算:(1)298K时,上述各反应的△rH;

(2)用两种方法计算298K时反应3C(s)+O2(g)+1Fe2O3(s)→2Fe(s)+3CO2(g)的△

2332rH。

6某天然气中各组分的体积分数为:85.0%CH4,10.0?H6,其余为不可燃组分。已知:298K时△fH(CH4,g)=-74.8kJ·mol-1,△fH(C2H6,g)=-84.7kJ·mol-1,△

mol-1,△fH(H2O,l)=-285.8kJ·mol-1,计算在25℃、100kPa、1.00m3fH(CO2,g)=-393.5kJ·

的此种天然气完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)时所放出的热量。

7制取水煤气时,将水蒸气通过灼热的煤炭,发生下列反应:

(1)C(s)+H2O(g)→CO(g)+H2(g)(主要的) (2)CO(g)+H2O(g)→CO2(g)+H2(g)(次要的)

将此混合气体冷却到室温(298K),即得水煤气。设其完全燃烧的产物是CO2(g)和H2O(g)。已知298K时,△fH(CO2,g)=-393.5kJ·mol-1,△fH(CO,g)=-110.5kJ·mol-1,△-1fH(H2O,g)=-241.8kJ·mol。

计算:(1)若水煤气中不含CO2和H2O(g),则在100.0kPa下1.00m3水煤气完全燃烧时放出的热量;(2)若水煤气中5%(体积分数)的CO转变为CO2,则在100.0kPa下1.00m3水煤气完全燃烧时放出的热量。

8阿波罗登月火箭用联氨N2H4(l)作燃料,用N2O4(g)作氧化剂,两者反应生成N2(g)和H2O(l)。已知△fH(N2O4,g)=9.2kJ·mol-1,△fH(H2O,l)=-285.8kJ·mol-1,△-1

fH(N2H4,l)=50.6kJ·mol。写出N2H4(l)在N2O4(g)中燃烧的反应方程式,并计算燃烧1.00kg联氨所放出的热量;如果在300K、101.3kPa下,需要多少升N2O4(g)?

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9已知△fH(C2H2,g)=-226.7kJ·mol-1,△fH(H2O,l)=-285.8kJ·mol-1,△

-1

fH(CO2,g)=-393.5kJ·mol,Ca的相对原子质量为40.08。(1)计算1.00kg纯度为90.0%的电石与水作用生成多少公斤乙炔?(2)生成的乙炔完全燃烧放出的热量。

第二部分 熵、吉氏函数与化学反应的方向

一 判断题

1热力学温度为0K时,任何完整晶体纯物质的熵都是零。( ) 2在298K下,S(H2,g)=0J·mol-1·K。(

3在298K,标准状态下,稳定的纯态单质的标准熵不为零。(

224反应:3H2(g)+N2(g)→2NH3(g)的△rS值与反应3H2(g)+1N2(g)→NH3(g)的△rS值相。( )

5已知反应P4(s)+6Cl2(g)→4PCl3(g)的标准摩尔反应熵变为△rS(1),

1P(s)+3Cl(g)→PCl(g)的标准摩尔反应熵变为△S(2),则△S(2)=1△S(1)。( ) 3rr44224r

6按热力学规定:在标准状态下,(参考温度为298K),H+(aq)的△fG,△fH,S(实际上是相对值)均为。( )

7物质的量增加的反应不一定是熵增加的反。(

8某一系统中,反应能自发进行,其熵值一定是增加。( 9恒温恒压下,熵增大的反应都能自发进。( ) 10△rS为负值的反应均不能自发进。( )

11在298K时,反应3H2(g)+N2(g)→2NH3(g)的△rS=1S(NH3,)。(

212在298K时,反应C(s)+O2(g)→CO2(g)的△rS=S(CO2,g)。( 13298K时,C(石墨)+O2(g)→CO2(g)的△rS

14从物质的热力学性质表中,查出某些水合离子的S可以小0J·mol-1·K-1。...() 15从物质的热力学性质表中查出的所有水合离子的S>0·mol-1·K-1。()

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16冰在室温下自发地融化成水,是熵增起了主要作。( ) 17从过饱和溶液中析出晶体的过程,△rSm<。( ) 18从空气中分离出纯氧的过程,△rSm>。( ) 19固体表面吸附空气的过程,△rSm<。( ) 20臭氧分解为氧气的过程,△rSm>。( )

21已知反应CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)在298K、标准态下反应向右进行,则△rG>。( )

22如果一个反应的△rG>0,则反应在任何条件下均不能自发进行。() 23恒温恒压下,化学反应自发进行的判据是△rGm<0。( 24已知反应C(金刚石)

C(石墨)的△rG=-2.9kJ·mol-1,则C(金石)比C(石墨)稳。( )

25已知298K时,反应N2O4(g)→N2(g)+2O2(g)的△rG=-97.8kJ·mol-1,则△fG(N2O4,g)=97.8kJ·mol-1。( )

26已知298K时,反应SnO2(s)→Sn(s)+O2(g)的△rG=519.7kJ·mol-1,则△fG(SnO2,s)=519.7J·mol-1。( ) 27△fG(I2,g)=0kJ·mol-1。( )

28在标准状态下,所有纯态单质的△fG均为。( )

29标准态下,通常多数稳定单质的△fG=0kJ·mol-1、△fH=0kJ·mol-1。( )

30已知298K时,反应SnO2(s)+C(s)→Sn(s)+CO2(g)的△rG=125.3kJ·mol-1,则反应在298K时不能自发进。( )

31反应的△rG值越负,其自发的倾向就越大,反应速率亦越快。( ) 32因为△rG(T)=-RTlnK,所以温度升高,K减小。(

33在相同温度下,若反应A的K大于反应B的K,则反应A的△rG值大于反应B的△rG值。( )

34在一定温度下,反应的△rG值越小,其K值越大。( ) 35在等温等压下,反应aA(g)+bB(s)-1

rG=0kJ·mol。.( )

36凡是吸热反应,在任何温度下均为非自发过程。(

zZ(l)的标准平衡常数K=1,则该反应的△

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