2-8. 已知苯的熔化热为10.67kJ·mol-1 ，苯的熔点为5℃，求苯熔化过程的ΔSmθ。 解：苯熔化过程是一等温可逆过程：

Qr10.67?103J?mol-1?S???38.36J?K-1?mol-1

T(273.15?5)Kθm2-9.核反应堆中的核燃料是235U，它在铀矿中的质量分数仅占0.7％，其余为238U，它们很难用化学方法分离。分离和富集235U是通过下列反应生成UF6，然后经气化(b.p.56.54℃)进行扩散，根据它们扩散速率的不同而达此目的。试根据下列已知条件和附录的数据计算反应的ΔrHmθ。

U(s)+ O2(g)+ 4HF(g)+ F2(g)＝UF6(g)+2 H2O(g) 已知各步反应如下

U(s)+ O2(g)＝UO2(s)

ΔrHmθ=-1084.9 kJ·mol-1 ΔrHmθ=-2398.3 kJ·mol-1 ΔrHmθ=-233.2 kJ·mol-1

UO2(s)+ 4 HF(g)＝UF4(s)+2 H2O(g) UF4(s)+ F2(g)＝UF6(g) 解：

U(s)+ O2(g)＝UO2(s) UO2(s)+ 4 HF(g)＝UF4(s)+2 H2O(g)

ΔrHmθ(1)=-1084.9 kJ·mol-1 ΔrHmθ(2)= -2398.3 kJ·mol-1

+)UF4(s)+ F2(g)＝UF6(g) ΔrHmθ(3)=-233.2 kJ·mol-1 U(s)+ O2(g)+ 4HF(g)+ F2(g)＝UF6(g)+2 H2O(g)ΔrHmθ ΔrHmθ=ΔrHmθ(1)+ ΔrHmθ(2)+ ΔrHmθ(3) =(-1084.9)+( -2398.3)+( -233.2) =-3716.4 (kJ·mol-1)

2-10. 由铁矿石生产铁有两种途径，试计算它们的转向温度。

(Smθ(Fe,s) = 27.28 J·K-1·mol-1，Smθ(Fe2O3,s) = 90.0 J·K-1·mol-1，ΔfHmθ(Fe2O3, s)=-822.2 kJ·mol-1)

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(1)Fe2O3(s) + 3C(石墨) = 2Fe(s) + 3CO2(g)

22(2)Fe2O3(s) + 3H2(g) = 2Fe(s) + 3H2O(g) 解：

33θθθθ?fHm(CO2,g)?2?fHm(Fe,s)??fHm(C,石墨)??fHm(Fe2O3,s)2(1)T??rH?2

3θ3θ?rSθθSm(CO2,g)?2Sm(Fe,s)?Sm(C,石墨)?Sm(Fe2O3,s)22θmθm33?(?393.5)?2?0??0?(?822.2)22=?838.9(K) 33(?213.7?2?27.28??5.74?90.0)?10?322θθθθθ3?fHm(H2O,g)?2?fHm(Fe,s)?3?fHm(H2,g)??fHm(Fe2O3,s)?rHm (2) T? ?θθθθθ?rSm3Sm(H2O,g)?2Sm(Fe,s)?3Sm(H2,g)?Sm(Fe2O3,s)?3?(?241.8)?2?0?3?0?(?822.2)?697(K) ?3(3?188.8?2?27.28?3?130.7?90.0)?102-11.利用标准摩尔燃烧热的数据计算下列反应的ΔrHmθ CH3COOH (l) +C2H5OH (l) = CH3COO C2H5(l) + H2O(l)

解： CH3COOH (l) +C2H5OH (l) = CH3COO C2H5(l) + H2O(l) ΔcHmθ -875 -1368 -2231 0

ΔrHmθ=[ΔcHmθ(CH3COOH,l)+ΔcHmθ(C2H5OH,l)]-[ΔcHmθ(H2O,l)- ΔcHmθ(CH3COO C2H5, l)

=[ (-875)+(-1368)]-[0+(-2231)] =-12.0 (kJ·mol-1)

2-12. 试计算下列合成甘氨酸的反应在298K及pθ 下的ΔrGmθ ，并判断此条件下反

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应的自发性。NH3(g) + 2CH4(g) + 5/2 O2(g) = C2H5O2N(s) + 3H2O(l)

解：查表得：各物质的ΔfGmθ为：

NH3(g) + 2CH4(g) + 5/2 O2(g) = C2H5O2N(s) + 3H2O(l)

kJ·mol-1 -16.45 -50.72 0 -377.3 -237.129 ΔrGmθ=[ΔfGmθ(C2H5O2N,s)+3ΔfGmθ(H2O,l) ]- [ΔfGmθ(NH3,g) +2ΔfGmθ(CH4, g)+0] =-377.3+3(-237.129)-( -16.45)-2(-50.72) =-970.8 （kJ·mol-1）

2-13.糖在新陈代谢过程中所发生的总反应为 C12H22O11(s) + 12O2(g) = 12CO2(g) + 11H2O(l) 已知

ΔfHmθ(C12H22O11,s)=-2221kJ·mol-1，Smθ(C12H22O11,s)=359.8 J·K-1·mol-1。求：

(1)如果实际只有30%的自由能转变为非体积功，则1g糖在体温37℃时进行新陈代谢，可以得到多少kJ的非体积功？[提示：根据热力学推导，在等温等压下自由能的减少(-ΔG)等于体系对外所作的最大非体积功Wf]

(2) 一个质量为75kg的运动员需吃多少克糖才能获得登上高度为2.0km高山的能量。 解：

(1)ΔrHmθ=12ΔfHmθ(CO2,g)+11ΔfHmθ(H2O,l)-[ΔfHmθ(C12H22O11,s) +12ΔfHmθ(O2,g)]

=12×(-393.5)+11×(-285.8)-[12×0+(-2221)] =-5644.8(kJ·mol-1) ΔrSmθ=12Smθ(CO2,g)+11Smθ(H2O,l)-[Smθ(C12H22O11,s)+ 12Smθ(O2,g)]

=12×213.7+11×69.91-[359.8+12×205.1] =512.4(J·K-1·mol-1)

ΔrGmθ=ΔrHmθ-ΔrSmθ =-5644.8-310×(512.4×10-3) =-5803.6(kJ·mol-1) -ΔrGmθ=Wf=5803.6kJ·mol-1 根据题意每克糖能提供给运动员的能量为 ΔrGmθ/M(C12H22O11)=5803.6÷342 =16.97(kJ·g-1) 能转化为非体积功的能量为16.97×30%=5.09(kJ·g-1)

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mgh75?9.81?2?103(2)运动员需吃糖的克数为 G? ?=289（g）35.095.09?102-14．植物进行光合作用的反应为6CO2(g)+6H2O(l) C6H12O6(aq)+6O2(g)

叶绿素 光

ΔrGmθ＝2870kJ·mol-1，深海中没有光线由细菌使H2S作为能源合成C6H12O6，反应式如下 24H2S(g)+12 O2(g)＝24 H2O(l)+24S(s) ΔrGmθ=-4885.7 kJ·mol-1 求反应

24H2S(g)+6CO2(g)＝C6H12O6(aq)+18 H2O(l)+24 S(s)的ΔrGmθ 解：6CO2(g)+6H2O(l) C6H12O6(aq)+6O2(g)

叶绿素 光

ΔrGmθ(1)＝2870kJ·mol-1 ΔrGmθ(2)=-4885.7 kJ·mol-1 ΔrGmθ

+)24H2S(g)+12 O2(g)＝24 H2O(l)+24S(s) 24H2S(g)+6CO2(g)＝C6H12O6(aq)+18 H2O(l)+24 S(s)

ΔrGmθ=ΔrGmθ(1)+ ΔrGmθ(2)=2870-4885.7= -2016(kJ·mol-1)

2-15.甲醇是重要的能源和化工原料，用附录的数据计算它的人工合成反应的ΔrHmθ、ΔrSmθ和ΔrGmθ，判断在标准状态下反应自发进行的方向并估算转向温度。

CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(l)

解： CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(l) Smθ/J·K-1·mol-1 198.0 130.7 126.8 ΔcHmθ/ kJ·mol-1 -283.0 -285.8 -726.6 ΔrHmθ=(-283.0)+2× (-285.8)-(-726.6)=-128.0 kJ·mol-1 ΔrSmθ=126.8-(2×130.7+198.0)=-332.6 J·K-1·mol-1

ΔrGmθ=-128.0 kJ·mol-1-(298.15K×-332.6 J·K-1·mol-1×10-3)=-28.83 kJ·mol-1 ΔrGmθ<0，标准状态下正反应方向自发。

转向温度 T=ΔrHmθ/ΔrSmθ=-128.0×103/(-332.6)=384.8K

2-16.已知2MnO42-+10Cl-+16H+=2Mn2++5Cl2+8H2O ΔrGmθ(1)=-142.0 kJ·mol-1

Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl- ΔrGmθ(2)=-113.6 kJ·mol-1

求下列反应的ΔrGmθ

MnO42-+5Fe2++8H+= Mn2++5Fe3+ +4H2O

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解：ΔrGmθ=[ΔrGmθ(1)+5×ΔrGmθ(2)]/2

=[-142.0 kJ·mol-1 +5×(-113.6 kJ·mol-1)]/2 =-710.0 kJ·mol-1/2 =-355.0 kJ·mol-1

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