工科化学与实验金继红第2章习题与思考题答案.docx

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工科化学与实验金继红第2章习题与思考题答案

习题

一.选择题

（B）1.CO2（g）的生成焓等于

（A）金刚石的燃烧焓（B）石墨的燃烧焓

（C）CO（g）的燃烧焓（D）碳酸钙分解的焓变

（A）2.萘燃烧的化学反应方程式为：

C10H8（s）+12O2（g）=10CO2（g）+4H2O（l）

则298K时,Qp和QV的差值（kJ·mol

）为

（A）-4.95（B）4.95（C）-2.48（D）2.48

（B）3.ΔH=Qp此式适用于哪一个过程：

（A）理想气体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5Pa

（B）在0℃、101325Pa下，冰融化成水

（C）电解CuSO4的水溶液

（D）气体从（298.15K、101325Pa）可逆变化到（373.15K、10132.5Pa）

（D）4.气相反应2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）是放热的，当反应达到平衡时，可采用下列哪

组条件使平衡向右移动？

（A）降低温度和降低压力（B）升高温度和增大压力

（C）升高温度和降低压力（D）降低温度和增大压力

（B）5.下列过程中系统的熵减少的是

（A）在900ºC时CaCO3（s）→CaO（s）+CO2（g）（B）在0ºC常压下水结成冰

（C）理想气体的等温膨胀（D）水在其正常沸点气化

（C）6.在常温下，下列反应中，焓变等于AgBr（s）的

的反应是

（A）Ag

（aq）+Br

（aq）=AgBr（s）

（B）2Ag（s）+Br2（g）=2AgBr（s）

（C）Ag（s）+

Br2（l）=AgBr（s）

（D）Ag（s）+

Br2（g）=AgBr（s）

（C）7.下列过程中系统的∆G≠0的是

（A）水在0ºC常压下结成冰（B）水在其正常沸点气化

（C）NH4Cl（s）→NH3（g）+HCl（g）在大气中进行

（D）100︒C，大气压下液态水向真空蒸发成同温同压下的气态水

二.填空题

1.300K时0.125mol的正庚烷（液体）在氧弹量热计中完全燃烧，放热602kJ,反应C7H10（l）+11O2（g）=7CO2（g）+8H2O（l）的

∆rUm=－4816kJ·mol-1，∆rHm=－4826kJ·mol-1。

（RT=2.5kJ）

2.写出下列过程的熵变（用<、=、>表示）

（1）溶解少量食盐于水中，

_＞_0；

（2）纯碳和氧气反应生成CO（g），

_＞_0；

（3）H2O（g）变成H2O（l），

_＜_0；

（4）CaCO3（s）加热分解CaO（s）和CO2（g），

＞0。

3．一定温度下,反应PCl5（g）=PCl3（g）+Cl2（g）达到平衡后,维持温度和体积不变,向容器中加入一定量的惰性气体,反应将不移动。

4.循环过程的熵变为_0_；循环过程吉布斯函数变为_0_。

三．计算题

1．一容器中装有某气体1.5dm3，在100kPa下，气体从环境吸热800J后，体积膨胀到2.0dm3，计算系统的热力学能改变量。

解：

2．5mol理想气体在300K由0.5dm3等温可逆膨胀至5dm3，求W、Q和∆U。

解：

3．10mol理想气体由298.15K、106Pa自由膨胀到298.15K，105Pa，再经等温可逆压缩到始态，求循环过程的Q、

。

解：

循环过程，

4.计算25℃时下列反应的等压反应热与等容反应热之差。

（1）

（2） 

解：

（2）

5．25℃下，密闭恒容的容器中有10g固体奈C10H8（s）在过量的O2（g）中完全燃烧成CO2（g）和H2O（l）。

过程放热401.73kJ。

求

（1） C10H8（s）+12O2（g）=10CO2（g）+4H2O（l）的反应进度

（2） C10H8（s）的

 ；

解：

（1）萘在过量的氧气中完全燃烧，萘的物质的量为:

（2）

6．已知下列两个反应的焓变，求298K时水的标准摩尔蒸发焓。

（1） 

（2） 

解：

水的气化过程：

方程式

（2）–方程式

（1），得：

7．已知反应

计算反应

（1）C+D→A+B；

（2）2C+2D→2A+2B；（3）A+B→E的

解：

（1）

（2）

（3）

8．利用附录B中标准摩尔生成焓数据计算下列反应在298.15K的

。

假定反应中的各气体都可视作理想气体。

（1）

（2）

解：

（1）查表得各物质标准摩尔生成焓：

（2）查表得各物质标准摩尔生成焓：

9．25℃时，石墨、甲烷及氢的

分别为

、

和

。

求25℃时在等压情况下甲烷的标准摩尔生成焓。

解：

，此反应热即为甲烷的生成热

10．已知反应

在300K及恒容条件下进行时，

，请计算反应的Qp和

。

已知C和W在300K时的标准摩尔燃烧焓分别为

和

。

解：

C和W的标准摩尔燃烧焓就是CO2和WO3的标准摩尔生成焓，所以

11．已知化学反应

的热力学数据如下

CH4（g）

H2O（g）

CO（g）

H2（g）

/kJ·mol-1

-74.4

-241.826

-110.53

0

 求该反应在298.15K时的

。

解：

（1）在298.15K时的反应焓为

12．计算在298.15K时反应

的

。

已知：

Fe3O4（s）

H2（g）

Fe（s）

H2O（g）

146.4

130.7

27.3

188.835

解：

13．应用标准摩尔生成焓和标准摩尔熵数据，计算反应

的标准摩尔吉布斯函数变

，并判断该反应在标准状态下能否自发进行。

解：

查表得各物质标准摩尔生成焓及熵数据为：

14.银可能受到H2S（g）的腐蚀而发生反应2Ag（s）+H2S（g）

Ag2S（s）+H2（g），现在298K、

下将银放入等体积的H2S和H2组成的混合气体中。

问：

（1）是否发生银的腐蚀？

（2）混合气体中H2S的体积百分数低于多少才不会发生银的腐蚀？

已知：

，

解：

（1）

（2）令混合气体中H2S的体积分数低于x时Ag不会发生腐蚀，即反应处于平衡状态

15.写出下列反应的平衡常数表达式

（1）CO（g）+2H2（g）

CH3OH（l）

（2）BaCO3（s）+C（s）

BaO（s）+2CO（g）

（3）Ag+（aq）+Cl-（aq）

AgCl（s）（4）HCN（aq）

H+（aq）+CN-（aq）

解：

（1）

（2）

（3）

（4）

16．25ºC时，已知反应2ICl（g）

I2（g）+Cl2（g）的平衡常数

，试计算下列反应的

。

（1）ICl（g）

I2（g）+

Cl2（g）

（2）

I2（g）+

Cl2（g）

ICl（g）

解：

（1）

（2）

17．反应H2O（g）+CO（g）

CO2（g）+H2（g）在900ºC时

，系统中的各气体均视为理想气体，问H2O、CO、CO2和H2的分压力分别为下列两种情况时，反应进行的方向如何？

（1）20265Pa、20265Pa、20265Pa、30398Pa

（2）40530Pa、20265Pa、30398Pa、10135Pa

解：

（1）

（2）

18．298K时，NH4HS（s）的分解反应如下：

NH4HS（s）

NH3（g）+H2S（g）

将NH4HS（s）放入一真空容器中，平衡时，测得压力为66.66kPa，求反应的

；若容器中预先已有NH3（g），其压力为40.00kPa，则平衡时的总压为多少？

解：

（1）设平衡时总压为p

NH4HS（s）

NH3（g）+H2S（g）

平衡时：

p/2p/2

（2）NH4HS（s）

NH3（g）+H2S（g）

平衡时：

40.00kPa+p（H2S）p（H2S）

19．已知在1273K时，反应FeO（s）+CO（g）

Fe+CO2（g）的

。

若起始浓度c（CO）=0.05mol·dm-3，c（CO2）=0.01mol·dm-3，问：

（1）平衡时反应物、产物的浓度各是多少？

（2）CO的平衡转化率是多少？

（3）增加FeO（s）的量对平衡有何影响？

解：

设平衡时反应转换的CO浓度为xmol·dm-3

FeO（s）+CO（g）

Fe+CO2（g）

初始浓度（mol·dm-3）：

0.050.01

平衡浓度（mol·dm-3）：

0.05-x0.01+x

20．已知甲醇蒸气的标准摩尔生成吉布斯函数

为

。

试求液体甲醇的标准摩尔生成吉布斯函数。

（假定气体为理想气体，且已知298.15K时液体甲醇饱和蒸气压为16.343kPa）

解：

对于液体，饱和蒸汽压即气液平衡时的气体压强

甲醇气液平衡：

甲醇（l）

甲醇（g）

21．某温度下，Br2和Cl2在CCl4溶剂中发生下述反应：

Br2+Cl2

2BrCl

平衡建立时，c（Br2）=c（Cl2）=0.0043mol·dm-3，c（BrCl）=0.0114mol·dm-3，试求

（1）反应的标准平衡常数

；

（2）如果平衡建立后，再加入0.01mol·dm-3的Br2到系统中（体积变化可忽略），计算平衡再次建立时，系统中各组分的浓度；

（3）用以上结果说明浓度对化学平衡的影响。

解：

（1）

（2）Br2+Cl2

2BrCl

初始浓度（mol·dm-3）：

0.01430.00430.0114

平衡浓度（mol·dm-3）：

0.0143-x0.0043-x0.0114+2x

（3）增加反应物（Br2）浓度后，产物的量也增加了，化学平衡向正方向发生了移动。

22．已知在298K时各物质的热力学数据如下：

NO（g）NOF（g）F2（g）

90-66.50

211248203

（1）计算下述反应在298K时的标准平衡常数

；

2NO（g）+F2（g）

2NOF（g）

（2）计算以上反应在500K时的

和

；

（3）根据上述结果，说明温度对反应有何影响？

解：

（1）

（2）假设

，

不随温度改变，则

（3）该反应为放热反应，温度升高，平衡常数值降低，对反应不利。

思考题

1.“系统的温度升高就一定吸热，温度不变时系统既不吸热也不放热。

”这种说法对吗？

举例说明。

不对。

系统的温度升高可以通过其他方式来实现，不一定非得是吸热（被做功等）。

例如：

绝热条件下压缩气体，体系温度升高，但并未从环境中吸热；在绝热体容器中，将H2SO4注入水中，体系温度升高，但并未从环境吸热。

在温度不变时，体系可以放热或吸热，如相变时。

水在1atm、100℃下变成水蒸气，温度不变但吸热。

2.在孤立系统中发生的任何过程，都有ΔU=0，ΔH=0。

这一结论对吗？

不对。

在孤立系统中发生的过程，有ΔU=0，因为W=0，Q=0，但是ΔH不确定，比如发生使系统压强变化的反应的体系，ΔH≠0。

3.因为H=U+pV，所以焓是热力学能与体积功pV之和，对吗？

不对。

焓是一种表示物质热力学性质的状态函数，等于该系统内能加上其体积与外界