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

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（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。