化学热力学基础例题与习题_勿删

第二章化学热力学基础例题与习题一、选择题二、填空题三、是非题四、计算题1.若体系经过一系列变化又回到初始状态，则体系。A.Q=0，W=0，ΔU=0，ΔH=0B.Q0，W0，ΔU=0，ΔH=0C.Q=-W，Q+W=0，ΔH=0D.QW，ΔU=Q+W，ΔH=0一、选择题C2.下列各种物质中，298.15K时标准摩尔生成焓不为零的是。A.C(石墨)B.N2(g)C.O2(g)D.O3(g)D3.与=-285.8kJ•mol-1对应的反应式是。A.2H2(g)+O2(g)→2H2O(l)B.H2(g)+O2(g)→H2O(l)C.2H(g)+O(g)→H2O(l)D.H(g)+O(g)→H2O(l)2fm(HO,l)H2121B214.对于溶液中无固态物质的反应，标准态含义正确的是。A.c=,T=298.15KB.c=,T=273.15KC.c=,外界压力p=,T=298.15KD.c=,外界压力p=,T任意温度cpDcccp5.下列各物质的标准摩尔生成自由能不为零的是。A.白磷(s)B.Br2(l)C.Hg(s)D.N2(g)fmGC6.下列说法正确的是。A.只有恒压过程才有焓变B.只有恒压且不做非体积功W’的过程的反应热才等于焓变C.任何过程都有焓变，且焓变等于反应热D.单质的焓变和自由能变都等于零B7.定温下，下列反应熵变最大的是。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)→3H2(g)+N2(g)rmSD8.下列说法中，错误的是。A.标准态时，最稳定的纯态单质的=0B.标准态时，最稳定的纯态单质的=0C.标准态时，最稳定的纯态单质的=0D.任何纯净的完整晶体物质在0K时S0k=0fmHfmGmSC9.恒温、恒压时化学反应自发进行的普遍判据是。A.0B.0C.0D.0rmGrmGrmGrmHC10.25℃NaCl在水中的溶解度是6mol·L-1，假如将1molNaCl溶解在1L水中，则NaCl(s)+H2O(l)→盐溶液，此过程是。A.ΔG0，ΔS0B.ΔG0，ΔS0C.ΔG0，ΔS0D.ΔG0，ΔS0B11.某温度时，反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的=a，则反应NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g)的=。A.aB.C.1/aD.a1/2KK21a1B12.为有利于反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(aq)+H2O(l)(0)向右进行,理论上采用的反应条件是。A.低温高压B.高温高压C.低温低压D.高温低压rmHA13.PCl5的分解反应是PCl5=PCl3+Cl2，在200℃达到平衡时，PCl5有48.5%分解，在300℃达到平衡时，有97%分解，则此反应为。A.放热反应B.吸热反应C.既不吸热，也不放热D.在两个温度下的平衡常数相等B14.在反应A+BC+D中，开始时只有A和B，经过长时间反应，最终的结果是。A.C和D浓度大于A和BB.A和B浓度大于C和DC.A、B、C、D浓度不再变化D.A、B、C、D浓度是个常数C15.吕·查德里原理适用于以下哪种情况。A.只适用于气体间的反应B.适用于所有的化学反应C.平衡状态下的所有反应D.所有的物理平衡C二、填空题1.反应CaO(s)+H2O(l)→Ca(OH)2(s)，在298K及100kPa时是自发反应，高温时其逆反应变成自发，说明该反应方的；(大于或小于零)rmHrmS002.已知反应2Zn(s)+O2(g)→2ZnO(s)在298.15K的=-696.6kJ·mol-1，=3.26×10111；反应2Hg(l)+O2(g)→2HgO(s)在298.15K的=-180.92kJ·mol-1，=2.95×1020，则下列反应Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(l)在298.15K时的=，=；=；(下转19页)rm1H1Krm2H2KKrmHfm(ZnO,s)H-257.84kJ·mol-13.3×1045-348.3kJ·mol-1=；=；-90.46kJ·mol-1fm(HgO,s)Hfm(ZnO,s)Gfm(HgO,s)G-318.3kJ·mol-1=-58.43kJ·mol-13.由于，一般随温度的变化，故在温度变化不大时，=。rmHrmSrmG4.恒温、恒压条件下，反应2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g)在任意状态下的、标准状态下的及体系中各物质分压之间的关系是=rmGrmGrmG不大=－TTG298H298S+2.303RTlgrmG3222SO2SOO()()()pppppp5.对于体系，自发过程一定是ΔS的过程，达平衡时熵S值。6.对于恒温恒压条件下的封闭或敞开体系，自发过程一定是ΔG的过程，且达平衡时，自由能G值最，这就是著名的原理。孤立0最大0小最小自由能7.已知反应2NO(g)N2(g)+O2(g)，0，那么温度降低时，值将。rmHK8.增大反应物浓度，会使J，故平衡向生成物方向移动，但是平衡常数。KK增大不变三、是非题1.()气体的标准状况与物质的标准态含义相同。2.()由于CaCO3的分解反应是吸热的，所以该反应的0。mrH3.()所有单质的标准摩尔生成焓和标准摩尔生成自由能均为零。fmHfmG×××4.()因为Qp=H2－H1，H2和H1均为状态函数，所以Qp也为状态函数。5.()当为正值时，放热反应是自发的；当为负值时，放热反应不一定是自发的。mrSmrS6.()当和均为正值时，升高温度减小。mrSmrHrmG×√√7.()任何纯净的完整晶态物质在0K时的熵值S0k=0。8.()由于自然界的普遍原理是能量最低原理，所以所有放热反应都是自发的。9.()由于2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)是熵减的反应，故空气中的NO不会自发地氧化为NO2。√××10.()物体的温度越高，则热量越多。11.()可逆反应达到平衡时，只要外界条件不再改变，所有反应物和生成物的浓度都不再随时间而改变。12.()某一反应物的转化率越大，则该反应的平衡常数也越大。××√13.(×)转化率和平衡常数都可以表示化学反应的程度，它们都与浓度无关。14.()一个反应如果是放热反应，当温度升高，表明补充了能量，因而有利于这个反应的继续进行，因而值增大。K15.()反应物浓度增加越多，反应的转化率也总是越高，变成产物也越完全。××16.(×)平衡常数是正反应和逆反应处于平衡时的常数。正反应和逆反应的平衡常数相等。17.()如果参加反应的H2O在体系中(非水溶剂体系)浓度较小，平衡常数Kc的表示式应该包含[H2O]。√18.()密闭容器中，A，B，C三种气体建立了如下平衡：A(g)+B(g)C(g)，若保持温度不变，缩小系统的体积至原来体积的2/3时，则反应商J及与平衡常数的关系是J=。K2K3√四、计算题1.Na2SO4·10H2O的风化作用可用反应Na2SO4·10H2O(s)Na2SO4(s)+10H2O(g)来表示。求：(1)298K时该反应的和。(2)在298K和空气相对湿度为60%时，Na2SO4·10H2O是否会风化？rGK解(1)=(Na2SO4)+10(H2O)－(Na2SO4·10H2O)=[-1267+10×(－228.6)－(－3644)]kJ·mol－1=91kJ·mol－1rGln===－36.73KrRTG3119110Jmol8.314Jmol298KK=1.12×10－16fGfGfG(2)方法1298K时的饱和水蒸气压为3.17kPa，298K时空气水蒸气压为p1=3.17kPa×60%=1.90kPa设Na2SO4·10H2O风化时平衡水蒸气压为p2，则=K102pp1.12×10-16=p2=2.54kPa102100p因p21.90kPa，所以Na2SO4·10H2O会风化。方法2Q===6.13×10-18101100p101.90100因Q，反应正向进行，所以Na2SO4·10H2O会风化。K方法3=+RTlnQ=91kJ·mol-1+8.314×10-3kJ·mol-1·K-1×298Kln=-7.2kJ·mol-10GrrG101.90100反应正向进行，Na2SO4·10H2O会风化。2.设汽车内燃机内温度因燃料燃烧可达1300℃，试估算反应N2(g)+O2(g)→NO(g)在25℃和1300℃的和的数值。并联系反应速率简单说明在大气污染中的影响。2121rmGK/J·mol－1·K－1191.6205.14210.76=210.76－×191.6－×205.14=12.39J·mol－1·K－1解N2(g)+O2(g)=NO(g)212121/kJ·mol－10090.25fmHmS=90.25kJ·mol－1rmH21rmS(298K)=－T=90.25－298.15×12.39×10-3=86.55kJ·mol-1rmGrmHrmS(1573K)=90.25－1573.15×12.39×10-3=70.76kJ·mol-1rmGln(1573K)=－=－5.41ln(298)==－=－34.91rmG(298K)RT386.55108.314298.15K=6.9×10-16KKK370.76108.3141573.15=4.5×10-3计算结果表明，在298K时汽车内燃机中的反应实际上不能进行。但在高温时，由于反应速率大大加快，平衡常数也增大，上述反应可部分生成NO(g)。大气污染对NO含量要求为极微量，因此汽车内燃机中反应的NO将对大气产生影响。3.电子工业用HF清洗硅片上的SiO2(s)：SiO2(s)+4HF(s)=SiF4(g)+2H2O(g)(298.15K)=－94.0kJ·mol-1(298.15K)=－75.8J·K-1·mol-1设、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HCl代替HF，试通过计算判断此建议是否可行？rmHrmSrmSrmH解：要使反应能够自发进行，(T)0rmG即－T0rmHrmS-94.0－T×(-75.8)×10-30T1.24×103当用HCl代替HF(g)时，反应为SiO2(s)+4HCl(s)=SiCl4(g)+2H2O(g)/kJ·mol-1-910.9-92.31-657.0-241.8/J·K-1·mol-141.84186.9330.7188.8fmHmS计算可得：(298.15K)=139.54kJ·mol-1(298.15K)=－81.14J·K-1·mol-1rmHrmS=－T≈139.54+81.14×10-3TrmGrmHrmS可见，无论T为多少，(T)恒大于零，反应不能自发进行。因此该建议不可行。rmG4.氮化硼是优良的耐高温绝缘材料，可用反应B2O3(s)+2NH3(g)=2BN(s)+3H2O(g)制取。试用热化学数据，通过计算回答：(1)反应的和是多少？(2)反应的(298K)=？298.15K是否自发？(3)正反应自发进行的温度条件。rmHrmSrmG解：B2O3(s)+2NH3(g)=2BN(s)+3H2O(g)/kJ·mol-1-1264-46.11-254.4-241.8/J·mol-1·K-154.02192.3414.81188.72fmHmS(1)=[2×(-254.4)+3×(-241.8)]－[(-1264)+2×(-46.11)]=122.0kJ·m