基础化学李保山第二版4-化学热力学基础习题答案

884化学热力学基础习题解答(p87-89)思考题1．解：(1)原因见(3)(2)原因见(3)(3)确切地说，应为：恒压过程中，系统的焓变等于恒压反应热。(4)H是状态函数，任何过程都有H，不是只有恒压过程才有H。(5)原因见(7)(6)原因见(7)(7)应为：在某温度和标准压力下，最稳定的纯态单质的标准生成焓等于零。(8)由于CaCO3的生成焓为负值，但不是由于它的分解是吸热的。(9)热化学方程式的系数影响反应的焓变值。2．解：(1)、(2)、(5)单质的标准生成焓不等于零。3．解：(1)不同，因为二反应方程式中各物质前的系数不同；(2)不同，因为二反应中Br2的状态不同。4．解：书写热化学方程式应注意：(1)注明各物质前的计量系数表明物质的量。(2)标明物质所处的状态(l、g、s)和晶形；对于溶液中的反应，还要注明物种的浓度，以aq代表水溶液。(3)注明温度。(4)标明反应热(焓变)。5．解：(1)S0;(2)S0;(3)S0;(4)S0;(5)S0;(6)S06．解：(1)S0;(2)S0;(3)S0;(4)S0;(5)S0习题1．解：(1)U=Q+W=100–540=-440J(2)U=Q+W=–100+635=535J2．解：(1)W=–p外V=–100(0.040–0.015)=-2.5kJ(2)中间平衡态时，气体的体积为V=33025.010200298314.80.2mpnRTW=–p外,1V1+(–p外,2V2)=-200(0.025-0.015)-100(0.040-0.025)=-3.5kJ3．解：此过程为：)()(22lOHgOH解法1：恒压过程：H=Q=-2.26450=-1017kJU=H–(n)RT=-1017–(0-18450)8.314(100+273.15)10-3=-939.4kJW=U–Q=-939.4–(-1017)=77.6kJ99解法2：33311m76480Pa103101molKg100218K15373KmolJ3148Kg4500218450../....VRT.pVnRTpV所以77.5KJ7648.0103.101W33mPaKJ1017g450KJ/g26.2Q由于为恒压过程，KJ1017QpH-939.5KJ77.5KJKJ1017UWQ4．解：方程式(1)–(2)得2N2(g)+2O2(g)=4NO(g)H=360kJmol-1所以11904360),(molkJmolkJgNOHmf5．解：反应)()(2)(42gCHgHsC可由(1)+2(2)–(3)得到，所以123123935228588900753.(.)(.).rmrrrHHHHkJmol6．解：①N2H4(l)生成反应为：N2(g)+2H2(g)N2H4(l)由反应[(2)3+(3)–(1)–(4)]/4得N2(g)+2H2(g)N2H4(l)②N2H4(l)的)]4()1()3()2(3[41mrmrmrmrmfHHHHH16.50)]8.285()5.1011()143()3.317(3[41molkJ7．解：由反应(1)–2(2)–2(3)得N2H4(l)+2H2O2(l)N2+4H2O(l)故此反应的12.818)5.51(25.14922.622)3(2)2(2)1(molkJHHHHmrmrmrmr8．解：(1)反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)的4313144461923176(,)(,)(,).(.)(.)rmfmrmfmHHNHClsHNHgHHClgkJmol故2.0molHCl(g)与2.0molNH3(g)反应生成NH4Cl(s)放出的热量为2176kJ=352kJ；(2)由于HCl(g)HCl(aq)12.73molkJHmr1010NH3(g)NH3(aq)12.35molkJHmrNH3(aq)+HCl(aq)=NH4Cl(aq)1602.rmHkJmol故1.0molHCl(g)和1.0molNH3(g)同时溶解于水中NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(aq)(i)的热效应为17323526021686.(.)(.).rmHkJmol(3)(i)过程的热效应),(),(),(34gHClHgNHHaqClNHHHmfmrmfmr146.168)3.92()1.46(),(molkJaqClNHHmf可求出),(4aqClNHHmf＝－307.0kJmol-1(4)用反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(aq)减去NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)得NH4Cl(s)=NH4Cl(aq)此过程的热效应为14.7)176(6.168molkJHmr－，所以NH4Cl(s)溶解是吸热过程。(或1307031447444NHCl,aqNHCl,s()().(.).rmfmfmHHHkJmol)9．解：根据mrmrmrSTHG有9.1073004.95400300400mrmrrmrmrrSHGSHG可求得1111254.145KmolJSmolkJHmrmr10．解：查表得)(21)()()(22gNgCOgNOgCO1/molkJHmf-110.52590.25-393.509011/KmolJSm197.674210.761213.74191.611/molkJGmf-137.16886.55-394.3590所以BmfBmrBHH)(=－373.234kJmol-10BmBmrBSS)(=-98.89Jmol-1K-10BmfBmrBGG)(=-343.741kJmol-10从上述数据可看出，此反应在标准状态下可以自发进行。而且，此反应的0mrH，0mrS，所以低温有利于反应的进行，高温有利于逆反应的自发进行，利用此反应净化汽车尾气中的CO和NO是完全可行的。此反应的转换温度为1111KSHTmrmr23.37741089.98234.373＝3转换11.解：（1）KSHTmrmr16.284110388.2047.580＝3转换（2）KSHTmrmr21.9031025.207191.187＝3转换（3）KSHTmrmr15.84010532.115064.97＝3转换所以，按热力学原理选用反应(3)来炼制金属锡更好一些。12．解：(1)查表得2Al2O3(s)+3C(s)=4Al(s)+3CO2(g)1/molkJHmf-1675.700-393.50911/KmolJSm50.925.74028.83213.741/molkJGmf-1582.300-394.359所以BmfBmrBHH)(=2170.873kJmol-1BmBmrBSS)(=637.48Jmol-1K-1BmfBmrBGG)(=1981.523kJmol-1(2)查表得Al2O3(s)+3CO(s)=2Al(s)+3CO2(g)1/molkJHmf-1675.7-110.5250-393.50911/KmolJSm50.92197.67428.83213.741/molkJGmf-1582.3-137.1680-394.359所以BmfBmrBHH)(=826.748kJmol-1BmBmrBSS)(=54.938Jmol-1K-1BmfBmrBGG)(=810.727kJmol-从上述数据可看出，用焦炭和一氧化碳还原Al2O3炼制金属铝的反应在标准态下均不能自发进行，且二反应的0mrH，0mrS，所以高温有利于正反应的自发进行，低温有利于逆反应的自发进行，二反应的转换温度分别为3405.40K和15048.75K，因此用焦炭比用一氧化碳还原Al2O3炼制金属铝的实现可能性更大些。13．解：反应Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(l)的41460500411051630[(),](,)(,).(.).rmfmfmfmHHNiCOlHNisHCOgkJmol121241144020299419794195[(),](,)(,)....rmmmmSSNiCOlSNisSCOgJmolK故由mrmrmrSTHG可知05.2710)5.419(3230.163323)323(13molkJSHGmrmrmr04.1410)5.419(4230.163423)423(13molkJSHGmrmrmr所以此反应在323K、标准态下可自发进行，而在423K、标准态下不能自发进行，反应能够自发进行的转向温度为：KSHTmrmr6.388105.4190.1633＝转向14.Answer:(1)TheReaction:2Al(s)+Fe2O3(s)2Fe(s)+Al2O3(s)/(kJ·mol-1)0-824.20-1675.7(datafromappendix6)(2)Thereactioniscarriedoutatconstantpressure,sotheheat-34.1kJ15.Answer：(1)CaCl2(s)Ca2+(aq)+2Cl-(aq)(2).6kJ16.Answer:Thereactionoftheoxidationprograss:/(kJ·mol-1)-110.5250-393.509(datafromappendix6)1313SupposingthatthemassoftheairisMairandtheweightpercentageofCOiswCO。TheheatAftercalculatingthe.