假定 H2O(g) 为理想气体, 求 25℃时 H2O(g) 的 DfGm° 。
47.(本题10分) 3405
已知 Fe2O3 (s), CO2(g) 的 DfGm° 分别为 -741, -394.4 kJ·mol-1 , DfHm° 分别为-822,-393.5 kJ·mol-1, Sm° 分别为 90,214 J·mol-1·K-1, 且Fe(s),C 石墨 的 Sm°分别为 5.7,27.2 J·mol-1·K-1。计算说明在298K、 标准压力下, 用 C 还原 Fe2O3 生成 Fe 和 CO2 在热力学上是否可能 ? 若要反
应自发进行, 温度最低为多少?
48.(本题 5分) 3407
已知 CaCO3(s) == CaO(s) + CO2(g) DfGm° /kJ·mol-1 -1128.84 -604.04 -394.36
若空气中 CO2 的含量为 0.030 % (体积分数), 计算 298 K 时 CaCO3 固体在空 气中热分解反应的 DrGm, 在此条件下该反应能否自发进行?
49.(本题10分) 3408
已知 SO2(g) + 1/2O2(g) == SO3(g) DfHm° /kJ·mol-1 -296.8 -395.7 Sm°/J·mol-1·K-1 248.1 205.0 256.6
通过计算说明在1000 K时,SO3,SO2,O2的分压分别为 0.10,0.025,0.025 MPa 时, 正反应是否自发进行?
50.(本题 5分) 3432
通过计算解释: 氯化铵溶解是吸热过程, 但它却易溶于水。
已知 DfHm° /kJ·mol-1 Sm°/J·K-1·mol-1 NH4Cl(s) -315.5 94.6 NH4＋(aq) -132.4 113.4 Cl－(aq) -167.1 56.5
51.(本题 5分) 3444
已知晶体碘和碘蒸气的 Sm°分别为 116.7,261 J·mol-1·K-1 , 碘蒸气的 DfHm° 为 62.4 kJ·mol-1 。试计算晶体碘的正常升华温度。
52.(本题 5分) 3452
欲使 CaCO3(s) 在标准压力下分解为 CaO(s) 和 CO2(g), 最低温度为多少?
(假设 DHm°及 DSm°不随温度变化而变化)
已知: DfHm° CaCO3(s)= -1206.90 kJ·mol-1 DfHm° CaO(s) = -635.55 kJ·mol-1 DfHm° CO2(g) = -393.50 kJ·mol-1 Sm° CaCO3(s)= 92.9 J·mol-1·K-1 Sm° CaO(s) = 39.8 J·mol-1·K-1 Sm° CO2(g) = 213.6 J·mol-1·K-1
53.(本题10分) 3453 从下列数据:
NiSO4·6H2O(s) DfGm° = -2221.7 kJ·mol-1 NiSO4(s) DfGm° = -773.6 kJ·mol-1 H2O(g) DfGm° = -228.4 kJ·mol-1 (1) 计算反应NiSO4·6H2O(s) ゑ NiSO4(s) + 6H2O(g)的 Kp° (2) H2O 在固体 NiSO4·6H2O 上的平衡蒸气压为多少?
54.(本题10分) 0451
设反应 A(g)→B(g)在25℃,标准压力下按下列两种情况进行:
第Ⅰ种情况:反应没有作功,但有41.8 kJ·mol-1热释放出来。 第Ⅱ种情况:反应作了最大功,放热1.67 kJ·mol-1。
计算这两种情况的 Q, W,DrUm° ,DrHm° ,DrSm° ,DrGm° 值并填入表中 ─┬────┬────┬────┬────┬───────┬─────
│ Q │ W │ DrUm° │ DrHm° │ DrSm° │ DrGm°
│────│────│────│────│───────│─────
│ kJ/mol │ kJ/mol │ kJ/mol │ kJ/mol │ kJ/(mol·K) │ kJ/mol ─┼────┼────┼────┼────┼───────┼─────
Ⅰ│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
─┼────┼────┼────┼────┼───────┼─────
Ⅱ│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
─┴────┴────┴────┴────┴───────┴─────
55.(本题10分) 0460
已知在298K时有下列热力学数据:
─────────┬───┬───┬───┬────── │ C(s) │ CO(g)│ Fe(s)│ Fe2O3(s) ─────────┼───┼───┼───┼────── DfHm° /kJ·mol-1 │ 0 │-110.5│ 0 │ -822.2 ─────────┼───┼───┼───┼────── Sm°/J·K-1 ·mol-1│ 5.74 │197.56│ 27.28│ 90
─────────┴───┴───┴───┴──────
假定上述热力学数据不随温度而变化,请估算Fe2O3能用C还原的温度。 56.(本题10分) 0462 已知:
C-H C-C H-O O=O C=O 键焓kJ·mol-1 415 331 465 498 708 试判断下列反应能否自发反应?
CH3COCH3(g) + 4O2(g) == 3CO2(g) + 3H2O(g)
57.(本题 5分) 0472
高纯锡在 600 K 熔铸, 有下面反应发生:
Sn(l) + O2(g) == SnO2(s) DrGm° = -418 kJ·mol-1
为避免 SnO2 生成, 拟用 Ar 作保护气, 但通常 Ar 中 O2 分压为 0.10 Pa, 问
熔铸锡时使用 Ar 能否达到目的? 通过计算说明。
58.(本题 5分) 0474
反应 CCl4 (l) + H2(g) == HCl(g) + CHCl3 (l)
DrHm° = -90.3 kJ·mol-1, DrSm° = -41.5 J·mol-1·K-1 问下述情况下哪一种反应的自发性较大? (1) 标态下
(2) pH2= 1.0 MPa, pHCl = 0.010 MPa
59.(本题 5分) 0475
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)
DrGm° = -126 kJ·mol-1 问反应器内蒸气压升高到多少,反应将不能自发进行?
60.(本题10分) 3406
50℃
已知 Ni(s) + 4CO(g) ň====== Ni(CO)4 150℃
DfHm° /kJ·mol-1 0 -111 -605 Sm°/J·mol-1·K-1 30 198 402 DfGm° /kJ·mol-1 0 -137 -587
制取纯镍是在 50℃下, CO 和粗镍反应生成 Ni(CO)4, 后者在 150～300℃ 分 解而得到纯镍。通过计算说明此过程的热力学原理。 四 . 问答题：(共 45分)
1.(本题 5分) 0426
100 g 铁粉在25℃溶于盐酸生成氯化亚铁(FeCl2),
(1) 这个反应在烧杯中发生; (2) 这个反应在密闭贮瓶中发生; 两种情况相
比, 哪个放热较多? 简述理由。 2.(本题 5分) 0464
简单回答: 什么是焓? 非恒压过程是否有焓变? 有的话, 等于什么 ? 3.(本题10分) 3470
N2H4 和 H2O2 的混合物可作为火箭燃料, 它们的反应如下: N2H4(g) + 2H2O2(g) == N2(g) + 4H2O(g) (1) 若已知 N2H4(g) 的 DfHm° = 95.8 kJ·mol-1;
反应 H2(g) + H2O2(g) == 2H2O(g) 的 DrHm° = -348.6 kJ·mol-1, 求上述反应的 DrHm°
(2) 已知 DH°( H─H) = 436 kJ·mol-1, DH° (H─O) = 465 kJ·mol-1 求 H2O2 中 O─O 键的键能。
4.(本题 5分) 0446
参考下面几种氮的氧化物在298K的DfHm° 和DfGm° 数据, 推断其中能在高温
下由元素单质合成哪种氮氧化合物 ?
DfHm° /kJ·mol-1 DfGm° /kJ·mol-1 (1) N2 O(g) +82.00 +104.20 (2) NO(g) +90.25 +86.57 (3) N2 O3(g) +82.72 +139.41 (4) NO2(g) +33.18 +51.36
5.(本题 5分) 0469
在气相反应中 DrGm° 和 DrGm有何不同? 在液体的正常沸点时, 能否用
DrGm° =0 来表示该体系达到平衡? 为什么?
6.(本题 5分) 3461
下列两个反应在 298 K和标准态时均为非自发反应, 其中在高温下仍为非自
发反应的是哪一个? 为什么?
(1) Fe2O3(s) + 3/2C(石墨) == 2Fe(s) + 3/2CO2(g) (2) 6C(石墨) + 6H2O(g) == C6H12O6(s)
7.(本题10分) 3460
在实际科研与生产中, 化学反应一般都要在加热条件下进行, 从热力学与动
力学两方面指出加热的原因(假设DrHm° 、DrSm° 、 Ea 不随温度变化)。另外,
指出下列几个反应在高温下进行有无热力学的目的 。提高反应温度对产率(或转 化率)有何影响。
反 应 DrHm° /kJ·mol-1 DrSm° /kJ·mol-1·K-1
① CaCO3(s) ＝ CaO(s) + CO2(g) 177.85 0.16 ② N2(g) + 3H2(g) ＝ 2NH3(g) -92.38 -0.20