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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 U 0 H 0B Q 0 WW U Q W H 0 一 选择题 C 2 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 D 3 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 B 4 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 D 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 C 6 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 B 7 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 D 8 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 0 C 9 恒温 恒压时化学反应自发进行的普遍判据是 A 0 C 10 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 G 0 S0C G 0 S 0D G 0 S 0 B 11 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 2 B 12 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 A 13 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 B 14 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 C 15 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 说明该反应方向的 大于或小于零 0 0 2 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 257 84kJ mol 1 3 3 1045 348 3kJ mol 1 90 46kJ mol 1 318 3kJ mol 1 58 43kJ mol 1 3 由于 一般随温度的变化 故在温度变化不大时 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 不大 T 2 303RTlg 5 对于体系 自发过程一定是 S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 G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 8 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 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 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 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 6 当和均为正值时 升高温度减小 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 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 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 解 1 Na2SO4 10 H2O Na2SO4 10H2O 1267 10 228 6 3644 kJ mol 1 91kJ mol 1 ln 36 73 1 12 10 16 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 1 12 10 16 p2 2 54kPa 因p2 1 90kPa 所以Na2SO4 10H2O会风化 方法2 Q 6 13 10 18 因Q 反应正向进行 所以Na2SO4 10H2O会风化 方法3 RTlnQ 91kJ mol 1 8 314 10 3kJ mol 1 K 1 298Kln 7 2kJ mol 1 0 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 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 kJ mol 10090 25 90 25kJ mol 1 298K T 90 25 298 15 12 39 10 3 86 55kJ mol 1 1573K 90 25 1573 15 12 39 10 3 70 76kJ mol 1 ln 1573K 5 41 ln 298 34 91 6 9 10 16 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 解 要使反应能够自发进行 T 0 即 T 0 94 0 T 75 8 10 3 0T 1 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 8 计算可得 298 15K 139 54kJ mol 1 298 15K 81 14J K 1 mol 1 T 139 54 81 14 10 3T 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 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 解 B2O3 s 2NH3 g 2BN s 3H2O g kJ mol 1 1264 46 11 254 4 241 8 J mol 1