第一章 化学反应热
1.说明下列符号的含义。
ΘΘQV ?rHm(T) ?rHm(T) ?fHm(T) ?
答:QV:等容反应热; ?rHm(T):某温度下,反应的摩尔焓变(数
Θ值等于等压反应热);?fHm(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
Θ
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
Θ
该气体处于标准压力 [ p(100kPa)]下的状态。混合理想气体中
Θ
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?
??H答:金属铝、镁在燃烧时,可以放出大量热(fm,MgO= - 601.7
kJ/ mol, ?Hm,AlO= - 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,氧-乙炔焰为什么可以用于金属焊接和切割?
答: (5/2)O2 + C2H2 = 2CO2 + H2O(g)
23???fHm/(kJ?
mol-1) 0 226.7 -393.5 -241.8
??H(生成物)-?fm(反应物)
?rH
?m=???f H
?m△rHm=2×(-393.5) + (-241.82) – 226.7 – 0 = - 1255.5
-kJ·mol1
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
Θ-物(硅烷)是高能燃料[ 已知B2H6(g)的?fHm=36.56 kJ·mol1,
ΘΘ-B2O3(s)的?fHm=-1132.55 kJ·mol1;SiH4(g)的?fHm=34.31
Θ--kJ·mol1,SiO2(s)的?fHm=-910.7kJ·mol1 ]。
解: B2H6(g) + 3O2(g) = B2O3(s) + 3H2O(g)
??fHm/(kJ·mol-1)
36.56 0 -1132.55
-241.82
?△rHm= -1132.55+3×(-241.82) – 36.56 – 0 = - 1894.57
-kJ·mol1
SiH4(g) + 2O2(g) = SiO2(s) +
2H2O(g)
??fHm/(kJ·mol-1)
34.31 0 -910.7
-241.82
? △rHm= -910.7 + 2×(-241.82) – 34.31 – 0 = - 1428.65
-kJ·mol1
上述两个反应都放出大量热,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)+ O2(g)= CO2(g) ΔrHm(1) = -393.5 kJ·mol1
-
H2(g)+ (1/2) O2(g)=H2O(l) ΔrHm(2) = -285.8 kJ·mol1
-
C2H6(g)+(7/2)O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) ΔrHm (3) = -1559.8 kJ·mol1
-
不用查表,计算由石墨和氢气化合生成1mol C2H6(g)反应的ΔrHm。
解:根据Hess定律 ΔrHm (C2H6) = 2ΔrHm(1) + 3ΔrHm(2) -ΔrHm (3)
所以ΔrHm (C2H6) = 2×(-393.5) + 3×(-285.8)-(-1559.8) = -84.6 kJ·mol-1
8.在用硝石制硝酸时,下列反应同时发生 (1)KNO3(s)+ H2SO4(l)= KHSO4(s)+ HNO3(g)
(2)2KNO3(s)+ H2SO4(l)= K2SO4(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、H2SO4、KHSO4、HNO3(g)、K2SO4的标准生成焓依次为-494.63、813.99、-1160.6、135.6、-1437.79(kJ·mol1)。
-
解: KNO3(s)+H2SO4(l)= KHSO4(s)+ HNO3(g)方程(1)
??fHm/(kJ?mol-1) -494.63
?m?m 813.99 -1160.6 135.6
f?Hm(反应物)
?rH=??f H(生成物)-???m△rH(1) = ( -1160.6 +135.6 ) - ( -494.63 + 813.99 ) = -1344.36 kJ·mol-1
2KNO3(s)+H2SO4(l)= K2SO4(s)+2HNO3
(g)方程(2)
??fHm/(kJ?mol-1)-494.63 813.99
?m -1437.79 135.6
△rH(2)= [-1437.79]+ 2×(135.6)]- [2× (-469.63) +(813.99)]=-991.32 kJ·mol-1
HNO3的相对分子量为63, 1 kg HNO3的物质的量n
1000=63=15.9 (mol)
制取1 kg HNO3(g)时的反应热为