课后习题解答.docx
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课后习题解答
第一章试探题与习题解答
1．说明以下符号的含义。
（T）（T）（T）
答：
：
等容反映热；（T）：
温度T下，反映的摩尔焓变（数值等于等压反映热）；（T）：
温度T下某物质的标准摩尔生成焓；：
反映进度。
2．盖斯定律的利用条件，以下哪一种说法正确？
（1）等压
（2）等容（3）等温、等容或等温、等压
（4）等温、不做有效功，等容或等压
答：
正确答案为（4）。
3．热力学标准态的含义？
什么缘故要确信热力学标准态？
答：
纯理想气体热力学标准态是指该气体处于标准压力[pΘ（100kPa）]下的状
态。
混合理想气体中任一组分的标准态是指该组分气体的分压为pΘ时的状态。
纯液态（或纯固态）物质的标准态是指压力为pΘ下的纯液体（或纯固体）的状态。
溶液的标准态选1mol·L–1。
因为化学反映中的能量和状态函数改变是受许多条件（如温度、压力、浓度、聚集状态等）的阻碍，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？
答：
金属铝、镁在燃烧时,能够放出大量热（=–601.7kJ·mol–1,=–1675.69kJ?
mol–1）产生千度以上的高温，而反映放出的热量能使硝酸盐分解产生O2，又加速镁、铝的燃烧反映，使照明弹加倍绚丽夺目。
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－乙炔焰什么缘故能够用于金属焊接和切割？
答：
（5/2）O2+C2H2=2CO2+H2O（g）
/（kJ?
mol–1）0226.7–393.5–241.8
rH=fH（生成物）－（反映物）
△rH=2×（–393.5）+（–241.82）–226.7–0=–1255.5kJ·mol–1
因反映放出大量热，能够熔化金属，因此可用于焊接或切割金属。
6．通过计算说明，什么缘故称硼的氢化物（硼烷），硅的氢化物（硅烷）是高能燃料[已知B2H6（g）的＝36.56kJ·mol–1，B2O3（s）的＝–1132.55kJ·mol–1；SiH4（g）的＝34.31kJ·mol–1，SiO2（s）的＝–910.7kJ·mol–1]。
解：
B2H6（g）+3O2（g）=B2O3（s）+3H2O（g）
／（kJ·mol–1）36.560–1132.55–241.82
△rH=–1132.55+3×（–241.82）–36.56–0=–1894.57kJ·mol–1
SiH4（g）+2O2（g）=SiO2（s）+2H2O（g）
／（kJ·mol–1）34.310–910.7–241.82
△rH=–910.7+2×（–241.82）–34.31–0=–1427.25kJ·mol–1
上述两个反映都放出大量热，因此B2H6（g）和SiH4（g）能够作为高能燃料。
7．已知以下反映的化学反映热
C（石墨）+O2（g）=CO2（g）ΔrHm
（1）=–393.5kJ·mol–1
H2（g）+（1/2）O2（g）=H2O（l）ΔrHm
（2）=–285.8kJ·mol–1
C2H6（g）+（7/2）O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l）ΔrHm（3）=–1559.8kJ·mol–1
不用查表，计算由石墨和氢气化合生成1molC2H6（g）反映的ΔrHm。
解：
依照Hess定律ΔrHm（C2H6）=2ΔrHm
（1）+3ΔrHm
（2）–ΔrHm（3）
因此ΔrHm（C2H6）=2×（–393.5）+3×（–285.8）–（–1559.8）=–84.6kJ·mol–1
8．在用硝石制硝酸时，以下反映同时发生
（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%是由反映
（1）产生的，20%是由反映
（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、813.9九、–1160.六、135.六、–1437.79（kJ·mol–1）。
解：
KNO3（s）+H2SO4（l）=KHSO4（s）+HNO3（g）方程
（1）
/（kJ?
mol–1）–469.63813.99–1160.6135.6
rH=fH（生成物）－（反映物）
△rH
（1）=（–1160.6+135.6）–（–494.63+813.99）=–1344.36kJ·mol–1
2KNO3（s）+H2SO4（l）=K2SO4（s）+2HNO3（g）方程
（2）
/（kJ?
mol–1）–469.63813.99–1437.79135.6
△rH
（2）=[–1437.79）+2×（135.6）]–[2×（–469.63）+813.99]=–1041.32kJ·mol–1
HNO3的相对分子量为63，1kgHNO3的物质的量n==15.9（mol）
制取1kgHNO3（g）时的反映热为
9．甘油三油酸脂是一种典型的脂肪，当它在人体内代谢时发生以下反映
C57H104O6（s）+80O2（g）=57CO2（g）+52H2O（l）
该反映的=–3.35×104kJ·mol–1，问如以今世男大学生平均每人每日耗能10125.3kJ，且以完全消耗这种脂肪来计算，天天需消耗多少脂肪？
解：
天天消耗脂肪物质的量
该脂肪相对分子量为884；天天消耗脂肪的质量为0.30×884=267.0（g）
10．葡萄糖（C6H12O6）完全燃烧反映的方程式为
C6H12O6（s）+6O2（g）=6CO2（g）+6H2O（l）
该反映的=–2820kJ·mol–1，当葡萄糖在人体内氧化时，上述反映热的约40%可用于肌肉活动的能量。
试计算一匙葡萄糖（以3.8g计）在人体内氧化时，可取得的肌肉活动能量。
解：
葡萄糖相对分子量为180；一匙葡萄糖（3.8g）的物质的量为3.8/180=0.021（mol）一匙葡萄糖被氧化放出的热量为
0.021=0.021×2820=59.2kJ
可取得的肌肉活动能量59.2×40%=23.7kJ
11．辛烷是汽油的要紧成份，依照附录的有关数据计算以下两个反映的热效应，并从计算结果比较能够取得什么结论（已知：
（C8H18，l）=–218.97kJ·mol–1）？
（1）完全燃烧C8H18（l）+O2（g）→CO2（g）+H2O（l）
（2）不完全燃烧C8H18（l）+O2（g）→C（s）+H2O（l）
解：
据附录查得以下物质C8H18（l）,O2（g）,CO2（g）,C（s）,H2O（l）的标准生成焓变
别离为218.97kJ.mol–1,0,–393.5kJ.mol–1,0,–285.83kJ.mol–1
rH=fH（生成物）－fH（（反映物）
C8H18（l）+（25/2）O2（g）=8CO2（g）+9H2O（g）
/（kJ?
mol–1）–218.970–393.5–241.82
△rH
（1）=8（–393.5）+9（285.83）–0–（–218.97）=–5105.41kJ·mol–1
C8H18（l）+（9/2）O2（g）=16C（s）+9H2O（g）
/（kJ?
mol–1）–218.9700–285.83
△rH
（2）=0+9（–285.83）–0–（–218.97）=2395.35kJ.·mol–1
△rH
（1）>>△rH
（2），
结论：
完全燃烧放热量大。
第二章试探题与习题解答
1．以下说法是不是正确？
如不正确，请说明缘故。
（1）因为=ΔH，而ΔH与转变途径无关,，H是状态函数，因此也是
状态函数。
答：
错,H是状态函数，可是焓变（ΔH）不是状态函数。
=ΔH只是数值关系。
（2）单质的标准生成焓（）和标准生成吉布斯函数变（）都为零，
因此其标准熵（））也为零。
答：
错，因H和G的绝对值还无法取得，因此采纳相对值，依照概念，最
稳固单质的和都为零，而S有绝对值，除完美晶体在0K时的熵等
于0外，其它条件下的熵（包括标准熵）皆不为零。
但离子的熵也是相对值，
是以氢离子为相对标准（H+的=0）。
（3）关于纯固、液、气态物质而言，100kPa、298K是其标准态。
答：
对。
尽管热力学标准态不指定温度，可是任何温度都有其对应的标准态。
（4）H、S、G都与温度有关，但ΔH，ΔS，ΔG都与温度关系不大。
答：
错，一样以为反映的ΔH，ΔS与温度关系不大，但ΔG=ΔH–TΔS，所
以ΔG与温度关系较大。
（5）等温等压条件下，用就能够够判定任何一个化学反映的方向。
答：
错，等温等压条件下用（>0或<0）判定反映方向，而不是用。
（6）化学反映进度能够气宇化学反映进行的程度，所谓1mol反映是指各物质按化学反映方程式的计量关系进行的完全反映。
答：
对
（7）与KC、KP在数值上是相等的，但量纲不必然相同，
答：
（有关数值）KC与的数值相等；当时，与的数值也
相等。
（有关量纲）没有量纲；当时，KC与KP也都没有量纲；
可是时，KC与KP有量纲；
例如合成氨反映
设平稳时p（NH3）=247kPa；p（N2）=1kPa；p（H2）=10kPa。
Kp＝==6.1×10－5（kPa）－2
假设单位用atm，Kp=6.1×105atm2；或用mmHg，Kp=1.06mmHg2。
Kθ=
=
能够看出时，Kp有量纲，且数值与KQ不等。
（8）>0，反映不能自发进行，但其平稳常数并非等于零。
答：
>0，只能说明在标准态下，进程不能自发进行。
在非标准态下，
而且||又不是专门大时，不能用于判定反映方向。
可逆反映平稳常数都
不该为零。
2．选择题（将正确答案的标号填入空格内）
（1）以下物理量属于状态函数的是。
①T②p③V④W⑤H⑥ΔH⑦S⑧G
:
答：
正确答案为①②③⑤⑦⑧。
（2）生产水煤气的反映为C（s）+H2O（g）===CO（g）+H2（g）
该反映的=131.3kJ·mol–1，那么该反映是（∵系统ΔH>0，ΔS>0）。
①低温下正向不自发，高温下正向自发；②低温下正向自发，高温下正向不自发；③任何温度下正向都自发；④任何温度下正向都不自发
答：
正确答案为①。
3．不用查表，将以下物质按标准熵值由大到小的顺序排列。
（1）Si（s）
（2）Br（l）（3）Br（g）
答：
（3）>
（2）>
（1）
4．给出以下进程的，，的正负号（或零）
（1）电解水生成H2和O2；
（2）H2O（g）273KH2O（l）；
（3）H2O（l）268KH2O（s）
答：
各转变量的符号如下表所示
（1）
+
+
+
（2）
–
–
–
（3）
–
–
–
5．SiC是耐高温材料，问以硅石（SiO2）为原料，在标准状态和298K时可否制得SiC。
解SiO2+C=SiC+O2
kJ·mol–1–856.670–62.760
＞0。
结论：
不能在此条件下制备SiC。
6．由二氧化锰制备金属锰可采取以下两种方式
（1）MnO2（s）+2H2（g）=Mn（s）+2H2O（g）
=37.22kJ·mol–1=94.96J·mol–1·K–1
（2）MnO2（s）+2C（s）=Mn（s）+2CO（g）
=299.8kJ·mol–1；=363.3J·mol–1·K–1
试通过计算确信上述两个反映在298K、标态下的反映方向？
若是考虑工作温度越低越好，那么采纳那种方式较好？
解：
（1）MnO2（s）+2H2（g）=Mn（s）+2H2O（g）
△rG=△rH－T△rS=37.22kJ·mol–1－298×94.96×10–3=8.922（kJ·mol–1）
（2）MnO2（s）+2C（s）=Mn（s）+2CO（g）
△rG=△rH－T△rH=299.8―298×363.3×10–3=191.5kJ·mol–1
上述两个反映的均大于0，因此298K，100kPa下反映都不能自发正向进行。
（K）
（K）
答：
假设考虑工作温度越低越好，易采纳方程
（1）的方式。
7．汞的冶炼可采纳朱砂（HgS）在空气中灼烧
2HgS（s）+3O2（g）=2HgO（s）+2SO2（g）
而炉中生成的HgO又将按下式分解
2HgO（s）=2Hg（g）+O2（g）
试估算炉内的灼烧温度不得低于多少时，才能够取得Hg（g）？
已知HgS（s），HgO（s）的别离是–58.2kJ·mol–1，–90.83kJ·mol–1；别离是–50.6，–58.56（kJ·mol–1）；别离是82.4J·mol–1·K–1和70.29J·mol–1·K–1。
解：
查表得2HgS（s）+3O2=2HgO+2SO2
/（kJ·mol–1）–58.20–90.83–297.04
/（J·mol–1·K–1）82.4205.0370.29248.11
＜０；＜0，低温自发，高温非自发。
结论
（1）：
当升温至T＞4607.7K时,反映由自发转变成非自发。
2HgO（s）=2Hg（l）+O2（g）
kJ·mol–1–90.8361.320
J·mol–1·K–170.29174.85205.03
＞０；＞0，低温非自发，高温自发。
；
结论（２）当升温至T＞740.29K时,反映由非自发转变成自发进行。
因此，当740.29K＜T＜4607.77K时。
才可取得Hg（g）。
8．汽车尾气中含有CO，可否用热分解的途径排除它？
已知热分解反映为CO（g）=C（s）+O2（g），该反映的=110.5kJ·mol–1，=–89J·mol–1·K–1。
解:
∵△rG=△rH–T△rS，此反映△rH＞0，△rS＜0∴△rG永久大于零，说明此反映在任何温度下反映都不能自发进行，又因>>0，很小（9.5×10–25），平稳产率很低，故不能用热解法除CO。
9．在298K，100kPa条件下，金刚石和石墨的标准熵别离为2.45J·mol–1·K–1和5.71J·mol–1·K–1，它们的燃烧反映热别离为–395.40kJ·mol–1和–393.51kJ·mol–1，试求：
（1）在298K，100kPa条件下，石墨变成金刚石的。
（2）说明在上述条件下，石墨和金刚石那种晶型较为稳固？
解:
已知:
S（石）=5.71J·mol1·K–1,S（金）=2.45J·mol–1·K–1
C（石）+O2（g）=CO2（g）△rH
（1）=–39351kJ·mol–1
C（金）+O2（g）=CO2（g）△rH
（2）=–395.40kJ·mol–1
方程
（1）—方程
（2）得方程（3）C（石）→C（金）依照Hess定律
该反△rH（3）=△rH
（1）–△rH
（2）=–393.51–（–395.40）=1.89kJ·mol–1
△rS=2.45–5.71=–3.26J·mol–1·K–1
△rG=△rH–T△rS=1.89–298×（–3.26）×10–3=2.86kJ·mol–1
∵△rG>0∴298K,100kPa下,石墨较稳固
10．计算合成氨反映N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）在673K时的标准平稳常数，并指出在673K，以下三种情形下反映向何方向进行？
（1）p（NH3）=304kPa，p（N2）=171kPa，p（H2）=2022kPa；
（2）p（NH3）=600kPa，p（N2）=625kPa，p（H2）=1875kPa；
（3）p（NH3）=100kPa，p（N2）=725kPa，p（H2）=2175kPa；
解：
第一用热力学数据求出。
查表得N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）
△rH/（kJ?
mol–1）00–46.11
S/（J·mol–1·K–1）191.50130.57192.34
△rH=2×（–46.11）=–92.22kJ·mol–1
△rS=2×192.34–3×130.57–191.50=–198.53J·mol–1·K–1
△rG（673K）=△rH–T△rS=–92.22×–（–198.53）×10–3
=41.39kJ·mol–1·K–1
===–7.397；
K=6.13×10–4，再求出各条件下的，与进行比较。
（1）J1==6.5×10–4J1>K∴反映逆向进行
在计算压力商（J）时，各项必然要用相对压力，而且注意分子和分母的单位要一致，在此单位用的是kPa，得出的结果J与K进行比较后，做出判定。
（2）J2==8.7×10–4J2>K∴逆向进行
（3）J3==1.0×10–5J311．试通过计算说明1000K时可否用碳将Fe2O3、Cr2O3和CuO中的金属还原出来？
解：
（1）2Fe2O3+3C=4Fe+3CO2
△fH/（kJ?
mol–1）824.2500393.51
S/（J?
mol–1·K–1）87.405.7427.28213.64
△rH=3×（393.51）–2×（824.25）=–467.97kJ·mol–1
△rS=3×213.64+4×27.28–3×5.74–2×87.40=558.02Jmol–1·K–1
△rG=△rH–T△rS=–467.97–1000×558.02×10–3=–1025.99kJ·mol–1
∵△rG<0，∴1000K可用C还原出Fe。
（2）2Cr2O3+3C=4Cr+3CO2
△fH/（kJ?
mol–1）1139.7200393.51
S/（J·mol–1·K–1）81.175.7423.77213.64
△rH=3×（393.51）–2×（1139.72）=–1098.91J·mol–1
△rS=3×213.64+4×23.77–3×5.74–81.17×2=556.44J·mol–1·K–1
△rG=–1098.91–1000×556.44×10–3=–1655.35J·mol–1
△rG<0，∴可用C还原出Cr。
（3）2CuO+C=2Cu+CO2
△rH/（kJ?
mol–1）157.3200393.51
S/（J·mol–1·K–1）48.635.7433.15213.64
△rH=3×（393.51）–2×（157.32）=865.89J·mol–1
△rS=213.64+2×33.15–5.74–2×48.63=176.94J·mol–1·K–1
△rG=865.89–1000×176.94×10–3=688.95kJ·mol–1
△rG>0，∴不能用C还原出Cu
12．已知SiF4（g）、SiCl4（g）的标准生成吉布斯函数（）别离为–1506和–569.8（kJ·mol–1），试用计算说明什么缘故HF（g）能够侵蚀SiO2，而HCl（g）那么不能？
解：
4HF（g）+SiO2（g）=SiF4（g）+2H2O
（1）
△fG/（kJ?
mol–1）–273.22–856.671506–237.18
ΔrG=2×（–237.18）+（1506）–（–856.67）–4×（–273.22）=–30.81kJ·mol–1
ΔrG<0，∴反映可正向进行，HF可被用来侵蚀SiO2。
4HCl（g）+SiO2（g）=SiCl4（g）+2H2O（l）
△fG/（kJ?
mol–1）–95.30–856.67–617.01–237.18
△rG=2×（–237.18）+（–569.8）–（–856.67）–4×（–95.30）=193.71kJ·mol–1
∵△rG>0∴不能正向进行，HCl不能被用来侵蚀SiO2。
13．试通过计算说明，什么缘故用BaCO3热分解制取BaO，反映温度要在1580K左右，而将BaCO3与碳黑或碎炭混合，按下式反映：
BaCO3（s）+C（s）=BaO（s）+2CO（g）
那么所需温度可显著降低。
已知BaCO3（s）和BaO（s）的别离是–1216kJ·mol–1，–548.1kJ·mol–1；别离是112J·mol–1·K–1和72.09J·mol–1·K–1。
解：
BaCO3=BaO+CO2
△fH/（kJ?
mol–1）－1216－548.1－393.5
S/（J·mol–1·K–1）11272.09213.64
△rH=－393.5+（－548.1）—（－1216）=274.4kJ·mol－1
△rS=213.64+72.09—112=173.73J·mol－1·K－1
＞０；＞0，低温非自发，高温自发。
转化温度T==1580K
BaCO3+C=BaO+2CO
△fH/（kJ?
mol–1）–12160–548.1–110.53
S/（J·mol–1·K–1）1125.7472.09197.56
△rH=2×（–110.53）+（–548.1）–0–（–1216）=446.84（kJ·mol－1）
△rS=2×197.56+72.09–5.74–112=349.47（J·mol－1·K－1）
转化温度T===1278（K）
结论：
加还原剂后反映所需的温度降低。
试探题与习题解答
1．以下说法是不是正确？
如不正确，请说
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