第一章化学变化的能量关系及第二章化学反应的方向参考答案Word文档格式.docx
《第一章化学变化的能量关系及第二章化学反应的方向参考答案Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第一章化学变化的能量关系及第二章化学反应的方向参考答案Word文档格式.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![第一章化学变化的能量关系及第二章化学反应的方向参考答案Word文档格式.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-1/23/ef3b43a9-c7ac-408f-9893-04170af2e33d/ef3b43a9-c7ac-408f-9893-04170af2e33d1.gif)
(4)根据③求算△fHθm(H2O2,g)
2H(g)+2O(g)=H2O2(g)△rHθm=-1070.6kJ•mol-1
△fHθm(kJ•mol-1)231.465249.17
△rHθm=△fHθm(H2O2,g)-2△fHθm(H,g)-2△fHθm(O,g)
=△fHθm(H2O2,g)-2×
231.465-2×
249.17
=-1070.6
△fHθm(H2O2,g)=-109.33kJ•mol-1
(5)根据⑤求算△fHθm(H2O2,l)
H2O2(l)=H2O2(g)△rHθm=51.46kJ•mol-1
△fHθm(kJ•mol-1)-109.33
△rHθm=△fHθm(H2O2,g)-△fHθm(H2O2,l)
=-109.33-△fHθm(H2O2,l)
=51.46
△fHθm(H2O2,l)=-160.79kJ•mol-1
方法2:
根据盖斯定律有:
[(方程①-方程②+方程③-方程⑤)×
2-方程④]÷
2可得以下方程
⑥H2(g)+O2(g)=H2O2(l)△rHθm
△rHθm=[(△rHθ1-△rHθ2+△rHθ3-△rHθ5)×
2-△rHθ4]÷
2
={[-214.82-(-926.92)+(-1070.6)-51.46]×
2-(-498.34)}÷
=[(-409.96)×
2+498.34]÷
=(-321.58)÷
=-160.79(kJ•mol-1)
△fHθm(H2O2,l)=△rHθm=-160.79kJ•mol-1
4.在373K,101.3kPa下,2.0molH2和1.0molO2反应,生成2.0mol的水蒸气,总共放热484kJ的热量,求该反应的△rHm和△U。
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)
(1)定压下Qp=△rHm=-484kJ
即△rHm=-484kJ•mol-1
(2)△U=QP–P△V
=QP-△nRT
=-484–(2–2–1)×
8.314×
10-3×
373
=-480.90kJ
6.用弹式量热计测得下列反应
C7H16(l)+11O2(g)→7CO2(g)+8H2O(l)
在298K时Qv=-4804kJ•mol-1,试求反应的等压热效应Qp。
Qp=Qv+△nRT
=-4804+(7-11)×
298
=-4813.91kJ
7.已知298K时:
①C6H4(OH)2(aq)→C6H4O2(aq)+H2(g),△rHθm,1=177.4kJ•mol-1
②O2(g)+H2(g)→H2O2(aq),△rHθm,2=-191.2kJ•mol-1
③1/2O2(g)+H2(g)→H2O(g),△rHθm,3=-241.8kJ•mol-1
④H2O(g)→H2O(l),△rHθm,4=-44.0kJ•mol-1
试计算下面反应的△rHθm:
C6H4(OH)2(aq)+H2O2(aq)→C6H4O2(aq)+2H2O(l)
C6H4(OH)2(aq)+H2O2(aq)→C6H4O2(aq)+2H2O(l)(5)
∵反应5=反应1-反应2+2×
(反应3+反应4)
∴△rHθm,5=△rHθm,1-△rHθm,2+2×
(△rHθm,3+△rHθm,4)
=177.4-(-191.2)+2×
(-241.8-44.0)
=-203kJ•mol-1
9.已知298K标态下:
△fHθm(O,g)=249.1kJ•mol-1,△fHθm(N,g)=472.7kJ•mol-1,
O(g)+N(g)→NO(g)△rHθm(NO,g)=-631.8kJ•mol-1,
求反应1/2N2(g)+1/2O2(g)=NO(g)的△Hθ298K=?
设计盖斯循环,
△Hθ298K=△Hθ1+△Hθ2+△Hθ3
=△fHθm(N,g)+△fHθm(O,g)+△rHθm(NO,g)
=472.7+249.1-631.8
=90.0(kJ/mol)
10.选择正确答案的序号填入括号内。
答案
(1)D.110.5,解:
∵反应③=反应①-反应②
∴△Hθ3=△Hθ1-△Hθ2=-393.5+283=-110.5
(2)C、-270.1,解:
由反应①求算△Hθf(HBr),
△Hθ1=2△Hθf(HBr,g)–(△Hθf(H2,g))+△Hθ(Br2,l)
=2△Hθf(HBr,g)-0-0=-72.4(kJ•mol-1)
△Hθf(HBr,g)=-72.4./2=-36.2(kJ•mol-1)
由反应②求算△Hθf(NH3),
△Hθ2==2△Hθf(NH3,g)–(3△Hθf(H2,g))+△Hθ(N2,g)
=2△Hθf(NH3,g)-3×
0-0=-92.4(kJ•mol-1)
△Hθf(NH3,g)=-92.4./2=-46.2(kJ•mol-1)
由反应③求算△Hθf(NH4Br,s),
△Hθ3=△Hθf(NH4Br,s)–[△Hθf(NH3,g)+△Hθf(HBr,g)]
=△Hθf(NH4Br,s)–[-36.2-46.2]=-187.7
△Hθf(NH4Br,s)=-187.7+(-82.4)
=-270.1(kJ•mol-1)
(3)B、2C(石墨)+3H2(g)=C2H6(g)∵根据QP=Qv+△nRT有:
QP-Qv=△nRT,当|△n|越大,
则QP与Qv的差值也就越大。
依题意:
反应A的|△n|=|1-1/2|=1/2
反应B的|△n|=|1-3|=2
反应C的|△n|=|1-1|=0
反应D的|△n|=|1-1/2-3/2|=1
∴选B、2C(石墨)+3H2(g)=C2H6(g)
(4)冰的熔化热333g-1单位有误,应改为333J.g-1
选D、-5.994.解:
依题意:
H2O(s)=H2O(l)的△H=+333J.g-1
则有:
H2O(l)=H2O(s)的△H=-333J.g-1
18g的水转化为同温度的冰,其焓变为:
△H=-333J.g-1×
18g-1=-5994J
=-5.994kJ
(5)C、-286.解:
由反应可得:
△rHθm=2.△Hθf(H2O,l)-[2△Hθf(H2,g)+△Hθ(O2,g)]
=2.△Hθf(H2O,l)-[2×
0+0]
=-572
△Hθf(H2O,l)=-572/2=-286(kJ.mol-1)
(6)B、-89.6.解:
依题意有:
KClO3(s)=KCl(s)+3/2O2(g)的△Hθ1=-44.8kJ
则:
反应2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)的△Hθ2为:
△Hθ2=2△Hθ1=2×
(-44.8)=-89.6(kJ)
(7)B、b-a.解:
反应
(1)-反应
(2)得反应(3):
MnO2(s)=Mn(s)+O2(g)△Hθ3-----(3)
△Hθ3=△Hθ1-△Hθ2=a-b
△Hθ3=△Hθf(Mn,s)+△Hθf(O2,g)-△Hθf(MnO2,s)=a-b
解得:
△Hθf(MnO2,s=b-a选B、b-a
(8)A、△Hθf(CO2,g)=△Hθ
解:
△Hθ=△Hθf(CO2,g)-[△Hθf(C石墨,s)+△Hθf(O2,g)]
=△Hθf(CO2,g)-[0+0]
△Hθ=△Hθf(CO2,g)
P32~34第二章化学反应的方向
1.不查表、比较下列物质的Sθm的大小。
(1)O2(g),O3(g),SO2(g)
(2)Br2(g),Cl2(g),F2(g),I2(g)
(1)Sθm的大小为:
Sθm(O2,g)<
Sθm(O3,g)<
Sθm(SO2,g)。
∵1molO2的原子数少于O3(g),e而1mol的O3的摩尔质量小于SO2(g)的摩尔质量。
(2)Sθm的大小为:
Sθm(F2,g)<
Sθm(Cl2,g)<
Sθm(Br2,g)<
Sθm(I2,g),
∵M(F2)<
M(Cl2)<
M(Br2)<
M(I2),对于同类物质,摩尔质量越大,则熵值越大。
2、确定下列过程中,系统是熵增还是熵减,或基本不变?
(1)KNO3溶于水中;
(2)乙醇(l)→乙醇(g)
(3)碳与氧气反应生成二氧化碳;
(4)石灰石分解。
(1)△Sθm>
0,即熵值增大。
∵KNO3(s)→K+(aq)+NO-3(aq)根据P25①可知液态的熵值大于固态的熵值。
(2)△Sθm>
∵乙醇(l)→乙醇(g)根据P25①可知液态的熵值大于固态的熵值。
(3)△Sθm≈0即熵值基本保持不变。
反应前后的气体△n=0
(4)△Sθm>
因为反应后有CO2产生,而气体的熵值大于固体的。
3、1mol水在其沸点373K下汽化,恒压汽化热为40.68kJ•mol-1,求该过程的W,Qp,△U,△rHm,△rGm和△rSm。
依题意有100kPa、373K时
△rHm=Qp=40.68kJ.mol-1
根据
相平衡时,
∴有:
根据W=-P.△V=-△nRT×
10-3
W=-RT×
10-3=-8.314×
373×
=-3.10(kJ)
根据△U=Q+W得:
△U=QP+W=40.68+(–3.10)
=37.58(kJ)
∴在定温、定压下:
△rHm=Q=40.68kJ/mol
△rGm=0kJ/mol
△rSm=109.1J.K-1.mol-1
W=-3.10kJ
9.计算下列反应标准状态下,300K时△rGθm,并判断该条件下反应自发进行的方向。
(1)2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s);
(2)(NH4)2Cr2O7(s)=Cr2O3(s)+N2(g)+4H2O(g);
(3)SiO2(s)+4HF(g)=SiF4(g)+2H2O(g);
(4)I2(s)=I2(g)
(1)2Al(s)+Fe2O3(s)=Al2O3(s)+2Fe(s);
Sθm/J•K-1•mol-128.3290.00.98627.15
△fHθm/(kJ•mol-1)0-822.1-1669.80
①根据△rSθm=∑νiSθm(生成物)-∑νjSθm(反应物)求△rSθm
△rSθm(298K)=Sθm(Al2O3,s)+2Sθm(Fe,s)-2Sθm(Al,s)-Sθm(Fe2O3,s)
=0.986+2×
27.15–2×
28.32–90.0
=-91.35J•K-1•mol-1
②根据△rHθm=∑νi△fHθm(生成物)-∑νj△fHθm(反应物)求△rHθm
△rHθm(298K)=△fHθm(Al2O3,s)+2△fHθm(Fe,s)-2△fHθm(Al,s)-△fHθm(Fe2O3,s)
=(-1669.8)+2×
0-2×
0–(-822.1)
=-847.7kJ•mol-1
③根据△rGm(TK)=△rHθm(298K)-T△rSθm(298K),求△rGm(300K)
△rGm(300K)=△rHm(298K)-T△rSm(298K)
=-847.7–300×
(-91.35)×
=-820.3kJ•mol-1
∵△rGm(300K)<
0,∴该条件下反应能自发由左向右进行。
(2)(NH4)2Cr2O7(s)=Cr2O3(s)+N2(g)+4H2O(g)
Sθm/J•K-1•mol-1?
81.8191.489188.723
△fHθm/(kJ•mol-1)?
-1128.40-241.825
△rSθm(298K)=Sθm(Cr2O3,s)+Sθm(N2,g)+4Sθm(H2O,g)-Sθm((NH4)2Cr2O7,s)
=?
△rHm(298K)=△fHθm(Cr2O3,s)+△fHθm(N2,g)
+4△fHθm(H2O,g)-△fHθm((NH4)2Cr2O7,s)=?
(本教材中没有(NH4)2Cr2O7的热力学数据)
(3)(3)SiO2(s)+4HF(g)=SiF4(g)+2H2O(g);
Sθm/J•K-1•mol-141.9173.52282.38188.72
△fHθm/(kJ•mol-1)-85.94-268.6-1614.9-241.83
△rSθm(298K)=Sθm(SiF4,g)+2Sθm(H2O,g)-Sθm(SiO2,s)-4Sθm(HF,g)
=282.38+2×
188.72–41.9-4×
(173.52)
=-76.16J•K-1•mol-1
△rHθm(298K)=△fHθm(SiF4,g)+2△fH(H2O,g)-△fHθm(SiO2,s)-4△fHθm(HF,g)
=-1614.9+2×
(-241.83)–(-85.94)-4×
(-268.6)
=-938.22kJ•mol-1
=-938.22–300×
(-76.16)×
=-915.37kJ•mol-1
Sθm/J•K-1•mol-1116.7260.49
△fHθm/(kJ•mol-1)062.24
△rSθm(298K)=Sθm(I2,g)-Sθm(I2,s)
=260.49-116.7
=143.79J•K-1•mol-1
△rHθm(298K)=△fHθm(I2,g)-△fHθm(I2,s)
=62.24–0
=62.24kJ•mol-1
=62.24–300×
143.79×
=19.1kJ•mol-1
∵△rGm(300K)>
0,∴该条件下反应不能自发由左向右进行,而逆向自发。
11.根据下列反应焓变和熵变的符号,判断反应的方向。
①H2O2(g)→H2O(g)+O2(g)△rHθm<
0;
②CO(g)→C(s)+1/2O2(g)△rHθm>
③CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g)△rHθm>
④HCl(g)+NH3(g)→NH4Cl(s)△rHθm<
根据△rGθm=△rHθm-T△rSθm
①H2O2(g)→H2O(g)+O2(g)△rHθm<
∵该反应为气体分子数增加的过程,△rSθm>
0,
∴△rGθm<
0,反应正向自发。
②CO(g)→C(s)+1/2O2(g)△rHθm>
∵该反应为气体分子数减少的过程,△rSθm<
0,
∴△rGθm>
0,反应正向不能自发进行,而逆向自发。
∵该反应为气体分子数增加的过程,△rSθm>
0,但△rHθm>
0,
∴低温下反应不能正向自发,高温下反应能正向自发。
0,且△rHθm<
∴低温下△rGθm<
0,反应能正向自发进行;
高温下△rGθm>
0,逆向自发。
12.选择正确答案的序号填入括号内。
(1)A;
∵A的△n=1-(1+2)=-2<
0属于气体分子数减少的过程,熵值减少,
△rSθm<
0;
B为固体液化过程,熵值增加,△rSθm>
C反应为
气体分子数增加的过程,熵值增加,△rSθm>
D为分子离解为离子的过程,熵值增加,△rSθm>
所以应选A。
(2)B;
∵根据△rGθm=△rHθm-T△rSθm,当△rSθm<
0时,若反应在标态下是自发反应,则有△rGθm<
0,可推出(-T△rSθm)>
0,△rHθm<
0,所以应选B、△rHθm<
0、△rSθm<
0。
(3)C;
正确,根据P12热化学方程式书写注意事项③可得。
A、错误,因为在标态下,指定单质(不一定是稳定单质)其△fGθm、△fHθm不一定等于零,必须指明是稳定单质,其△fGθm、△fHθm才等于零,但稳定单质在标态下的Sθm不等于零。
B、错误,对于吸热反应,其△rHθm>
0.
D、错误,因为反应物中S为气体,在标态下它不是问定单质,故△rGθm、△rHθm、△rSθm均不等于SO2(g)的△fGθm、△fHθm、Sθm。
(4)B;
∵反应MgCl(s)→Mg(s)+Cl2△rHθm>
0;
为气体分子数增加的过程,△rSθm>
0,根据△rGθm=△rHθm–T.△rSθm
可推知反应在高温下自发由左向右进行,故选B。
(5)C;
根据△rGθm=△rHθm–T.△rSθm,当△rHθm<
0,.△rSθm>
0时,无论温度是多少,△rGθm始终小于零,反应总是正向进行,所以选C.
(6)C;
对于同一种物质,气态的熵值总是大于液态的熵值,故液体的气化过程属于熵增过程。
所以选C、熵
(7)A、C;
根据△rGθm=-RTlnKθ可知,反应
(1)的Kθ1<
反应
(2)的Kθ2,故反应
(1)比反应
(2)的反应程度要小,所以A正确。
根据△rGθm<
0时,反应能正向自发进行,因反应
(1)和
(2)的△rGθm都小于零,所以反应
(1)和
(2)都可正向自发进行,故C也是正确的。
(8)D;
题目中的KθP应改为Kθ,再根据△rGθm与KθP的关系(△rGθ=-RTlnKθ)
解得Kθ=10,所以选D。
注:
Kθ与Kθp的关系为:
题目未给出具体的反应方程式,所以暂时无法求KθP。
(9)A;
干冰反应CO2(g)→CO2(s),是由气体凝聚为固体的放热、熵减过程,故降温利于气体凝固,所以选A、△H<
0,△S<
0,低温有利于反应自发进行。
(10)B;
因为Sθm是状态函数,所以盖斯定律也适用,
反应
(1)B→C△Sθ1
反应
(2)B→A△Sθ2
(2)-
(1)得A→C△Sθ3
△Sθ3=△Sθ2-△Sθ1
所以选B。