四川大学无机化学答案 第2章 化学热力学

第2章 化学热力学2-1请认真阅读课本，寻找答案。

2-2略2-3略2-4标准摩尔生成焓是指在指定温度下，由处于稳定状态的单质生成 1mol 纯物质时的标准摩尔焓变。

由此可知，（1）不是，生成了2mol （2）是（3）不是，不是由最稳定的单质生成。

标准摩尔燃烧焓是指1mol 标准态的物质完全燃烧后生成标准态产物的反应热效应。

由此可知（1）不是，反应物为1mol （2） 不是，反应物没有完全燃烧（3）是。

2-5略2-6熵的规律：1在绝对零度时 , 任何纯净完整晶态物质的熵等于零2 对于同一物质而言，气态熵大于液态熵，液态熵大于固态熵；3 由于相同原子组成的分子中，分子中原子数目越多，熵值越大；4 相同元素的原子组成的分子中，分子量越大熵值越大；5 同一类物质，摩尔质量越大，结构越复杂，熵值越大；6 固体或液体溶于水时，熵值增大，气体溶于水时，熵值减少；7 同一物质，存在不同异构体时，结构刚性越大的分子，熵值越小。

由此规律我们可以知道答案为：（1）符号为负，CO 2是更为稳定的氧化物，H 2是最稳定的单质（2）符号为负，分子数目在减少。

（3）符号为正，分子数目在增加。

2-7（1）增加碳的量不改变反应物浓度，因此不改变平衡。

（2）提高了反应物的浓度，平衡正向进行。

（3）平衡向逆向移动。

（4）平衡向正向移动。

（5）由于反应吸热，提高温度使平衡正向移动。

由于属于化学平衡的问题，在此不过多讨论。

2-8（1）错。

因为只有稳定单质的△f H Θm 、△f G Θm 为零，而稳定单质的S Θm 在一般条件下并不为零（2）错。

△f G Θm 为标准状态下的自由能变，对于反应能否进行应该由△f G m 的大小来决定。

（3）对。

本题说熵起到重要作用，未提及为唯一的原因，因此为正确的说法。

（4）错。

反应是否自发不只与焓变大小有关，应该由△f G m 的大小来决定。

（5）错。

同上理。

但此说法适用于孤立体系。

（6）错。

反应是否自发是热力学问题，而反应进行的快慢则是动力学问题，不是同一个范畴，没有必然的联系。

（7）对。

（8）对。

（9）错。

只有最稳定的单质其△f G Θm =0，只有纯净完整晶态物质的熵等于零。

2-9在273K ，101.3kPa 下，水的气化过程表示为：)(2)(2g l O H O H −→−由题中1g 水汽化需要吸热2.255kJ,可得：对于1molH 2O 有，11159.4018255.2---⋅=⋅⨯⋅==∆mol kJ mol g g kJ Q Hp 由公式nRT U H ∆+∆=∆,得111149.37373314.8159.40----⋅=⨯⋅⋅⨯-⋅=∆-∆=∆mol kJ K K mol J mol mol kJ nRT H U (个人认为此处单位应改为kJ)2-10油酸甘油酯的摩尔质量为：11884)61610415912(--⋅=⋅⨯+⨯+⨯=mol g molg M消耗这种脂肪0.5kg 时，反应进度为ξ，则 mol mol g 566.0884500g 1=⋅=-ξ 根据摩尔反应热的定义式ξθθH H mr r ∆=∆故kJmol mol kJ H H m 414r r 1090.1566.010-3.35⨯-=⨯⋅⨯=⋅∆=∆-ξθθ即消耗这种脂肪0.5kg 的时候，将有kJ 41090.1⨯热量放出。

2-11 V p W Q ∆==3950.0ak 0.100950.0cm P J p Q V ===∆ 30.9900.9500.40cm V V V =+=∆+='2-12CO 2的标准摩尔反应焓即为C (石墨)+O 2(g)==CO 2（g ）的标准摩尔反应焓。

根据Hess 定律得：11r r r m r 5.393]320.572)315.104(31)2220[(32)3(31)2(31)1(--⋅-=⋅⨯+⨯-+⨯-=⨯∆+⨯∆+⨯∆=∆mol kJ mol kJ H H H H m m m θθθθ（该题无难点，只需用已知反应配出所求反应即可。

）2-13附录2中数据不足。

（如果我没有想错）2-14△rV θm = △rH θm —△νRT= —285.8+1.5×RT= —282.1kJ/mol142.56-⋅-=∆=mol kJ V n Q m r v θ111.64-⋅==⇒K kJ TQ c v 同理，对于甲苯，kJ Q v -39.430.61564.11=⨯-=1m r 3948-⋅-=∆+∆=∆mol kJ U nRT H m r θθ13943-⋅-==∆mol kJ Q U vm r ξθ2-1511r r r m f 85.103]2)66.571(3)51.393()1()2220[(2)2(3)1()1()3(--⋅-=⋅⨯-+⨯-+-⨯-=⨯∆+⨯∆+-⨯∆=∆mol kJ mol kJ H H H H m m m θθθθ-1r m c mol -2220k )3(⋅=∆=∆J H H m θθ2-16由题意可知，只做体积功因此0=∆θm r U111m r 39.122988.3145---⋅=⨯⋅⋅⨯=∆=∆+∆=∆mol kJ K K mol J nRT U nRT H m r θθ 2-17（理解好标准摩尔燃烧焓和标准摩尔生成焓的意义）（1）112m c m c m c m r m f 95.53-]285.84-3393.51-3-2092-[)g ,(3-)s ,(3),(),(),(--⋅=⋅⨯-⨯=∆⨯∆⨯-∆=∆=∆mol kJ mol kJ H H H g H g H g H ）（）（石墨环丙烯环丙烯环丙烯θθθθθ（2）11m f m f m r 74.4553.95--20.5),(),(--⋅=⋅=∆-∆=∆mol kJ mol kJ g H g H H ）（环丙烯丙烯θθθ2-18以（1）为例法一：112m f 2m f m f m r 74.1800037.902),(),(),(2--⋅=--⋅⨯=∆-∆-∆⨯=∆mol kJ mol kJ g O H g N H g NO H H θθθθ11112m 2m m m r 24.72191.5205.02210.622),(),(),(2----⋅⋅=⋅⋅--⨯=--⨯=∆K mol J K mol J g O S g N S g NO S S ）（θθθθ1mr m r m r 172.87-⋅=∆-∆=∆mol kJ S T H G θθθ（注意各个量的单位，尤其是kJ 与J 的不同）法二：112m f 2m f m f m r 88.1720069.862),(),(),(2--⋅=--⋅⨯=∆-∆-∆⨯=∆mol kJ mol kJ g O G g N G g NO G G θθθθ由于0m r >∆θG ，故反应不可自发进行。

根据公式θθK RT G m ln r -=∆得）（也可写为}ex p{e r r RT G K K m RT G m-∆==-∆θθθθ-31105.16⨯= （注意R 的单位为11--⋅⋅K mol J 需转化为11--⋅⋅K mol kJ ）（2）（3）方法如（1），不再详细书写。

2-19根据题意，可求得：12m c m c 4m c m r 9.403)(),(),(-⋅-=∆-∆-∆=∆mol kJ SO H s CaO H s CaSO H H θθθθ112m m 4m m r 4.188)(),(),(--⋅⋅-=--=∆Kmol kJ SO S s CaO S s CaSO S S θθθθ373K 时 1mr m r m r 6.333-⋅-=∆-∆=∆molkJ S T H G θθθ 由于0m r <∆θG ，故反应可以自发进行。

计算反应的逆转温度，即当0m r =∆θG 时的温度，有θθm r m r 0S T H ∆-∆=则K S H T 2144mr m r =∆∆=θθ （这是一道很典型的例题，重要的在于牢记公式，理解逆转温度的意义）2-20根据题意，125.1-⋅-=mol J Q题意中，反应A （g ）+B(s)==C(g)+D(s)在恒温恒压下，以做了最大功的可逆方式进行，由于反应前后0=∆V ，故无体积功，所以体系的功W 就是非体积功。

由熵的定义有：111r r 0.5298100049.1---⋅⋅-=⋅⨯-==∆K mol J K mol J T Q S m θ由0=∆V ，得θθθm m m U V p U H r r r ∆=∆+∆=∆1r r k 69.48-⋅-=∆=∆mol J H U m m θθ由热力学第一定律有：W Q U m -=∆θr111r 47.44k k )48.69(25k .1---⋅=⋅--⋅-=∆-=⇒mol J mol J mol J U Q W mθ又W G m =∆-θr1r 47.44k -⋅-=∆⇒mol J G m θ或者θm G r ∆可由方程θθθm r m r m r S T H G ∆-∆=∆得出。

（本题是非常的重要，因为本题包括了许多概念的理解，只需要理解好各个量的意义，牢记公式就能很简单的做好本题。

）2-21在273K ，101.3kPa 下，水的汽化过程表示为：)(2)(2g l O H O H −→− 由题意可知：185.40-⋅==∆mol kJ Q Hp 由公式nRT U H ∆+∆=∆,得111184.37373314.8185.40----⋅=⨯⋅⋅⨯-⋅=∆-∆=∆mol kJ K K mol J mol mol kJ nRT H U 由于汽化过程可以视为是可逆过程，因此可逆热1r 85.40-⋅=mol kJ Q111r 108.837340.58k ---⋅⋅=⋅==∆K mol J K mol J T Q S。