无机答案第3章 化学热力学基础

kJ·mol-1.
计算反应
4NH3(g)
+
3O2(g)
→
2N2(g)
+
6H2O(g)的
Δ
r
H
O m
.
1
11．已知下列键能数据
键 N N N－C1 N－H C1－C1 C1－H H－H
EA-B ⁄ (kJ·mol-1) 945
201
389
243
431 436
（1）求反应
2 NH3（g）+3Cl2（g）= N2（g）+ 6HCl(g)
答（1）是 （2）以铜为体系：是；以铜和氧气为体系：不是
3-2 一体系由 A 态到 B 态，沿途径 I 放热 100J，对体系作功 50J。问 （1） 由 A 态沿途径 II 到 B 态，体系作功 80J，其 Q 值为多少？ （2） 如体系再由 B 态沿途径 III 回到 A 态得到 50 J 的功，体系吸热还是放热？Q 值为 多少?
3．下列过程中，带点部分为系统，写出功和热的正负号。 （1）将水．和．水．蒸．气．贮于一恒容金属箱中，将其放在炉火上加热，温度、压力都升高； （2）一恒容绝热箱中，H2 和 O2 混．合．气．体．通电火花使其化合（电火花能量不计）； （3）H2 和 O2 混．合．气．体．在大量水中成一气泡，通电火花使其化合（电火花能量不计）。
17．已知 2H2O(g)→2H2(g)+O2(g)
Δ
r
H
O m
= 483.6 kJ·mol-1，下列热化学方程式中正确的是
(A) 2H2(g) +O2(g) →2H2O(g)
Δ
r
H
O m
= 483.6 kJ·mol-1；
(B) 2H2(g) + O2 (g)→2H2O(g)
Δ
r
H
O m
= -483.6 kJ·mol-1；
4FeS2(s)
+11O2(g)
=
2Fe2O3(s)
+
8SO2(g)，
Δ
r
H
O m
=
-3310
kJ·mol-1。以过量空气进行燃烧生
成 SO2(g)，反应后固体残渣中含 FeS2 4.0%，试计算 1000 g 矿石的恒压反应热效应。
（南开大学 邱晓航）
习题解答
3-1 下列过程是否是热力学循环过程： （1） 由氢气和氧气合成水，然后再电解成氢气和氧气。 （2） 金属铜在试管中氧化成氧化铜，然后再通入氢气，使氧化铜还原成铜。（分别讨 论以铜为体系与以铜和氧气为体系）
的
Δ
r
H
O m
；
（2）由标准生成热判断 NCl3(g)和 NH3（g）相对稳定性。
12．已知 SmO (石墨) = 5.740 J·mol-1·K-1，Δf HmO（金刚石）=1.897 kJ·mol-1，ΔfGmO (金刚石) = 2.900
kJ·mol-1。根据计算结果说明石墨和金刚石的相对有序程度。
HCl(g)代
替 HF(g)，试通过计算判定此建议可行否？
26. 制取半导体材料硅可用下列反应：
SiO2(s,石英)+ 2C(s,石墨) ═ Si(s) + 2CO(g)
（1）计算
298.15
K
上述反应的
Δ
r
H
O m
及
Δr SmO
；
（2）计算 298.15 K 上述反应的 ΔrGmO ，判断此反应在标准态、298.15 K 下可否自发进行？
（1）用
Δ
f
H
O m
数据，计算恒压反应热；
（2）在此反应中，若用去 267.0 g 铝，问能释放多少热？
7．估计 25 ℃时，下列物种的标准生成焓是大于 0，等于 0，还是小于 0：
（1）Br2(g)，Br2(l)；
（2）I2(g)，I2(s)。 8．在 373 K 时，水的蒸发热为 40.66 kJ·mol-1。计算在 1.00×105 Pa，373 K 下，1.00 mol 水气
13．已知下列数据：
Δ
f
H
O m
/ (kJ·mol-1)
SbCl5(g) -394.3
ΔfGmO / (kJ·mol-1)
-334.3
通过计算回答反应 SbCl5(g) = SbCl3(g) + Cl2(g)
（1）在 298 K 能否自发进行？
SbCl3(g) -313.8
-301.2
（2）在 500 ℃时能否自发进行？
（1）H2(g) + 1 O2(g)→H2O(g)； 2
（2）H2(g) + F2(g) → 2HF(g). 在 298 K 和标准状态下，从这两个反应中每 kg 氢气最多可取得的非体积功各是多少？在 1273 K 和标准状态下又如何？ 29. 在敞口容器内加热 0.2000 mol KClO3 固体，当有催化剂 MnO2 存在，200 ℃时完全分解， 放热 8.95 kJ，计算 W 和 ΔU。 30. 黄铁矿中含 FeS2 85%及惰性物质（不参加反应的物质）15%。在给定温度下，根据反应
第 3 章 化学热力学基础
习
题
1．下列过程是否是热力学循环过程： （1）由氢气和氧气化合成水，然后再电解成氢气和氧气； （2）金属铜在试管中氧化成氧化铜，然后再通入氢气，使氧化铜还原成铜（分别讨论以铜 为系统与以铜和氧气为系统）。
2．一系统由 A 态到 B 态，沿途径 I 放热 100 J，对系统作功 50 J。问 （1）由 A 态沿途径 II 到 B 态，系统作功 80 J，其 Q 值为多少？ （2）如系统再由 B 态沿途径 III 回到 A 态得到 50 J 的功，系统吸热还是放热？Q 值为多少?
3
（3）计算上述反应的 ΔrGmO (1000 K). 在标准态、1000 K，正反应可否自发进行？
（4）计算用上述反应制取硅时，该反应自发进行的温度条件。 27. 夏天将正在工作的电冰箱门打开，室内温度有无下降的可能？为什么？请用应可用于火箭的推进：
25．电子工业中清洗硅片上的 SiO2(s)反应是
SiO2(s) + 4HF(g) = SiF4(g) + 2H2O(g)
Δr
H
O m
(298.15
K)
=
-
94.7
kJ·mol-1，
Δr
SmO
(298.15
K)
=
-75.1
J·mol-1·K-1.
设
Δr
H
O m
和
Δr
SmO
不随温度而变，试求此反应自发进行的温度条件。有人提出用
(C) H2(g）+
1 2
O2(g)
→
H2O(l)
Δ
r
H
O m
= -241.8 kJ·mol-1；
(D) H2O(g)→H2(g)+
1 2
O2(g)
Δ
r
H
O m
= 241.8 kJ·mol-1.
18．下列反应中，反应的标准摩尔反应焓变等于生成物的标准摩尔生成焓的是
(A)
1 2
H2(g）+
1 2
I2(g) → HI(g)； (B) N2(g) +2O2(g) → N2O4(g)；
化过程的 ΔU、W、Q 和 ΔS（假定水蒸气为理想气体，液态水的体积可忽略不计）。
9．阿波罗登月火箭用联氨（N2H4, l）作燃料，用 N2O4（g）作氧化剂，燃烧产物为 N2（g）
和 H2O（l）。计算燃烧 1.0 kg 联氨所放出的热量，反应在 300 K，1.00×105 Pa 下进行，
需要多少升 N2O4（g）? 已知：
14．恒温下，下列反应中熵变最大的是（ ）
(A) CO2 (g) → C(s) +O2(g).
(B) 2SO3 (g) →2SO2 (g)+O2(g).
(C) CaSO4·2H2O(s) → CaSO4(s)+2H2O(l).
(D) 2NH3(g)→ N2 (g)+ 3H2(g).
15．不查表，指出下列反应焓变是正值的是
4．工业上冶炼锌的第一步是焙烧锌矿石，即把硫化锌转化为氧化锌：
2ZnS(s) + 3O2(g) → 2ZnO(s) + 2SO2(g)
Δ
r
H
O m
= -879 kJ·mol-1
计算焙烧 1.00 g ZnS 放出的热量。 5．下列哪些物质的标准摩尔生成焓（298.15K）不等于零？
Na(s)，Ne(g)，CH4(g)，S8(s)，Hg(l)，H(g)，O2(g)。 6．铝热法的反应如下：8 Al(s)+ 3Fe3O4(s) → 4Al2O3 (s)+ 9Fe(s)，
Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g)
Δ
r1H
O m
=
-24.74
kJ⋅mol-1，
3Fe2O3(s) + CO(g) → 2Fe3O4(s) + CO2(g)
Δ r2 H
O m
=
-47.18
kJ⋅mol-1，
Fe3O4(s) + CO(g) → 3FeO(s) + CO2(g)
4
2ZnS(s) +3O2(g)→2ZnO(s) +2SO2(g)
计算焙烧 1g ZnS 放出的热量。 解：
Δr
H
O m
=
－879 kJ·mol-1
Q=
2
×
1g 97g/mol
×