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第第 2 章章 化学热力学习题化学热力学习题 一 思考题 1 什么是体系 什么是环境 两者有什么区别 根据两者的关系 可以将体系分为哪几类 2 与环境连通的系统属于何种类型的系统 为什么 3 密闭容器中的化学反应系统属于何种类型的系统 为什么 4 密闭且保温性能绝好的容器中的化学反应系统属于何种类型的系统 为什么 5 什么是等容热效应与等压热效应 两者有什么关系 在什么情况下它们相等 6 内能变与等容热效应 焓变U H 与等压热效之间有什么样的关系 7 内能变与焓变之间有什么关系 在什么情况下它们相等 8 在下列反应或过程中 Qp与Qv有区别吗 NH4HS s NH K15 273 3 g H2S g H2 g Cl2 g 2 HCl g K15 273 CO2 s CO K15 195 2 g AgNO3 aq NaCl aq AgCl s NaNO K15 273 3 aq 9 下列反应中 哪些反应的H U 2H2 g O2 g 2H2O g Pb NO3 2 2KI s PbI2 s 2KNO3 s NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l CO2 g NaOH s NaHCO3 s 10 什么是状态函数 状态函数有什么特点 Q W H U S G 中哪些是状态函数 哪些不 是 11 上题的状态函数中 哪些没有明确的物理意义 具有明确物理意义的 请说明其物理意义 12 化学热力学中所说的 标准状态 意指什么 13 化学热力学中 标准状态条件是指压力为 100kPa 还是指压力为 100 kPa 温度为 298 15K 14 标准摩尔生成焓的定义是什么 如何根据 298 15K 时的标准摩尔生成焓的数值计算反应在 298 15K 时的标准摩尔焓变 其他温度时的标准摩尔焓变如何计算 15 298 15K 时 物质 B 的标准摩尔生成焓符号如何 单位如何 16 298 15K 时 反应的标准摩尔焓变符号如何 单位如何 17 298 15K 时 物质 B 的标准摩尔熵符号如何 单位如何 18 298 15K 时 反应的标准摩尔熵变符号如何 单位如何 19 标准熵的数值是如何确定的 如何根据 298 15K 时的标准熵的数值计算反应在 298 15K 时 的标准摩尔熵变 其他温度时的标准摩尔标准熵变如何计算 20 标准摩尔吉布斯生成焓的定义是什么 计算反应在 298 15K 时的标准摩尔吉布斯焓变有几 种方法 其他温度时的标准摩尔吉布斯焓变如何计算 21 298 15K 时 物质 B 的标准摩尔生成吉布斯函变符号如何 单位如何 22 公式 rG T rH 298K T rS 298K 适用于何种情况 应用该公式进行计算的 过程中 应注意什么 23 当反应不在标准态进行时 吉布斯焓变如何计算 24 严格地说 非标准态下 判断反应 或过程 能否自发进行应用 rG m T 是否小于 0 但有 时也可用 rG T 作近似判断 用 rG T 作近似判断的规则是什么 为什么 25 标准平衡常数表达式的书写依据是什么 标准平衡常数与反应的标准摩尔吉布斯函变的关 系式如何 应用该关系式进行计算时 注意事项有哪些 26 影响平衡常数数值的因素有哪些 如何用标准吉布斯函变和浓度 分压 计算化学反应的 平衡常数 27 为什么说平衡是相对的 暂时的 有条件的 28 如何理解吕 查德里原理 29 合成氨反应为 3H2 g N2 g 2NH3 g 一般在 30 MPa 约 520 时进行 生产过程中 要经常从循环气 主要是 H2 N2 NH3 CH4 中排除 CH4气体 为什么 30 为什么露珠以球状液滴形状存在 31 如右图示 在纯净的水面上平行地放置两张纸片 若向两纸片之间滴 上一滴肥皂水 试问两纸片位置是否会变化 如有 将如何变 32 表面活性剂的结构特征如何 有哪些应用 33 简述洗衣粉或者肥皂能够去除油污的原理 34 如何定义胶体系统 胶体系统的主要特征是什么 35 什么是布朗运动 36 什么是丁达尔现象 其实质是什么 有何应用 37 胶体系统为热力学非平衡系统 但它在相当长的时间范围内可以稳定存在 其主要原因是 什么 二 是非题 对的在括号内填 号 错的填 号 1 聚集状态相同的物质在一起 一定是单相体系 2 在一定温度和压力下 气体混合物中组分气体的物质的量分数越大 则该组分气体的分压 越小 3 某温度下 容器中充有 2 0 mol N2 g 和 1 0 mol Ar g 若混合气体的总压力p 1 5 kPa 则 Ar g 的分压pAr 0 5 kPa 4 系统和环境既是客观存在 又是人为划分 5 系统的状态改变时 至少有一状态函数改变 6 系统的状态改变时 系统所有的状态函数都改变 7 系统的状态函数之一发生改变时 系统的状态不一定改变 8 在同一体系中 同一状态可能有多个内能值 不同状态可能有相同的内能值 9 热和功的区别在于热是一种传递中的能量 而功不是 10 功和热都是能量的传递形式 所以都是体系的状态函数 11 隔离体系的的内能是守恒的 12 式 U Q W 表明系统在恒压 只做体积功条件下 变化过程中系统与环境间进行的能量 的交换 13 等压过程中 体系吸收的能量为体系内能的增加与体系对外做功的能量之和 14 若恒压过程中 Qp 150 kJ mol 1 W 310 kJ mol 1 则 U 150 kJ mol 1 15 体积恒定的过程 其反应热数值上等于系统热力学能的变化量 16 化学反应的反应热只与反应的始态和终态有关 而与变化的途径无关 17 反应的焓变和反应热是同一概念 18 化学反应的焓变 rGm数值上等于恒压状态下的反应热效应 19 已知下列过程的热化学方程式为 H2O l H2O g rH 40 63 kJ mol 1 则此温度时蒸发lmol H2O l 会放出热 40 63kJ 20 1 mol 100 100 kPa 下的水变成同温同压下的水蒸气 该过程的U 0 21 fH金刚石 15 298 CK 0 22 因为金刚石坚硬 所以其在 298 15 K 时的标准摩尔生成焓为 0 23 mol 物质在标准状态下的绝对焓称为标准焓 24 25 标准压力下 反应CaO s CO2 g CaCO3 s 的焓变就是CaCO3 s 的标准摩尔生 成焓 25 由于焓变的单位是kJ mol 1 所以热化学方程式的系数不影响反应的焓变值 26 在定温定压条件下 下列两化学方程式所表达的反应放出的热量是一相同的值 H2 g 1 2O2 g H2O l 2H2 g O2 g 2H2O l 27 反应N2 g O2 g 2NO g 的 rH 298K 180 68 kJ mol 1 则 fH NO g 298K 180 68 kJ mol 1 28 已知 C 石墨 O2 g CO2 g rH 298K 393 509 kJ mol 1 C 金刚石 O2 g CO2 g rH 298K 395 404 kJ mol 1 则 fH C 金刚石 298K 1 895 kJ mol 1 29 温度升高可使体系的熵值增加 30 fS 石墨 15 298 CK 0 31 活性炭表面吸附氧气的过程中熵变的数值是正值 32 任意一个体系只有熵值增加的过程才能自发进行 33 C2H4 g H2 g C2H6 g 是熵减反应 34 反应Fe2O3 s 3CO g 2Fe s 3CO2 g 的 rS 298K 15 2 J mol 1 K 1 则 rS 500K 15 2 J mol 1 K 1 35 已知 C 石墨 2 1 O2 g CO g 的 rG CO g 298K 137 168 kJ mol 1 则 fG CO g 298K 137 168 kJ mol 1 36 在常温常压下 空气中的 N2和O2可长期存在而不化合生成NO 这表明此时该反应的吉布 斯函数变是正值 37 因为 rH T rH 298K rS T rS 298K 所以 rG T rG 298K 38 凡是体系 rG rG 则必是熵增大的反应 41 H 0 S 0的反应是在任何温度下都能自发进行的反应 42 H 0 S 0 的反应是在任何温度下都能自发进行的反应 43 已知某自发进行的反应的 rH T 0 则若反应温度升高 K 增大 44 已知某自发进行的反应的 rH T 0 则若反应温度升高 K 增大 45 对反应系统C s H2O g CO g H2 g rH 298 15K 131 3 kJ mol 1 由于化学方程 式两边物质的化学计量数的总和相等 所以增加总压力对平衡无影响 46 对于理想气体反应 等温等容下添加惰性组分时平衡不移动 47 某一给定反应达到平衡后 若平衡条件不变 则各反应物和生成物的分压或浓度分别为定 值 48 平衡常数K 值可以直接由反应的 mrG 值求得 49 凡是有相界面存在的就是不同的相 50 溶液表面张力总是随溶液浓度的增大而减小 51 有无丁达尔效应是胶体和溶液的主要区别之一 52 凡能引起表面张力降低的物质均称之为表面活性剂 53 溶胶都可以长期稳定存在 54 胶体的电学性质是布朗运动 参考答案 参考答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 三 选择题 在正确的答案下打 1 混合气体中的某组分 25C 时的含量为 10 体积 分压为 101325Pa 在体积不变的条 件下 温度升高一倍后 其体积百分数为原来的 分压为原来的 倍 o A 1 B 2 C 0 5 D 4 E 0 25 2 一定温度下 将等物质的量的气态CO2和O2装入同一容器中 则混合气体的压力等于 A CO2单独存在时的压力 B O2单独存在时的压力 C CO2和O2单独存在时的压力之和 D CO2和O2单独存在时的压力之积 3 室温下在装有 48 g O2 56 g N2 的容器中 O2的物质的量分数为 A 9 4 B 3 1 C 7 3 D 9 2 4 25 总压为 100 kPa 充有 36 g H2 28 g N2 的容器中 H2的分压为 A 94 7 kPa B 94 7 Pa C 5 26 kPa D 5 26Pa 5 封闭体系与环境之间 A 既有物质交换 又有能量交换 B 有物质交换 无能量交换 C 既无物质交换 又无能量交换 D 无物质交换 有能量交换 6 下列物理量中 可以确定其绝对值的为 A H B U C G D S 7 下列物理量中不属于状态函数的是 A H B W C G D S 8 对于一般化学反应 热力学第一定律中的功 通常为 A 表面功 B 膨胀功 C 压缩功 D 体积功 9 被绝热材料包围的房间内放有一电冰箱 将电冰箱门打开的同时向冰箱供给电能而使其运行 室内的温度将 A 逐渐升温 B 逐渐降低 C 不发生变化 D 无法确定 10 一个人精确地计算了他一天当中做功所需付出的能量 包括工作 学习 运动 散步 读 书 看电视 甚至作梦等等 共 12800kJ 所以他认为每天所需摄取的能量总值就是 12800kJ 这个结论是否正确 A 正确 B 违背热力学第一定律 C 违背热力学第二定律 11 如果体系经过一系列变化后 又变回初始状态 则体系的 A Q 0 W 0 0 U H 0 B Q 0 W 0 U 0 H Q C Q W U Q W H 0 D Q W U Q W H 0 12 欲测定有机物燃烧热 Qp 一般使反应在氧弹中进行 实测得热效应为 Qv 公式 Qp Qv nRT 中的 n 为 A 生成物与反应物总物质的量之差 B 生成物与反应物中气相物质的量之差 C 生成物与反应物中凝聚相物质的量之差 D 生成物与反应物的总热容差 13 H2 g 2 1 O2 g H2 l 298K下的Qp与Qv之差是 kJ mol 1 A 3 7 B 3 7 C 1 2 D 1 2 14 在标准压力和 373K 下 水蒸气凝聚为液态水时体系中应是 A H 0 B S 0 C G 0 D U 0 15 下列物质中 fH不等于零的是 A Fe s B C 石墨 C Ne g D Cl2 l 16 盖斯定律认为化学反应的热效应与途径无关 这是因为反应处在 A 可逆条件下进行 B 恒压无非体积功条件下进行 C 恒容无非体积功条件下进行 D 以上 B C 都正确 17 下列反应中 rH与产物的 fH 相同的是 A 2H2 g O2 g 2H2O l B NO g 2 1 O2 g NO2 g C C 金刚石 C 石墨 D H2 g 2 1 O2 g H2O l 18 在下列反应中 反应 所放出的热量最少 A CH4 l 2O2 g CO2 g 2H2O g B CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O g C CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l D CH4 g 3 2O2 g CO g 2H2O l 19 已知下列物质 fH kJ mol 1 C2H6 g 84 7 C2H4 g 52 3 HF g 271 0 则 反应 C2H6 g F2 g C2H4 g 2HF g 的 rH为 A 405 kJ mol 1 B 134 kJ mol 1 C 134 kJ mol 1 D 405 kJ mol 1 20 反应Na2O s I2 g 2NaI s 2 1 O2 g 的 rH为 A 2 fH NaI s fH Na2O s B fH NaI s fH Na2O s fH I2 g C 2 fH NaI s fH Na2O s fH I2 g D fH NaI s fH Na2O s 21 在下列反应中 焓变等于AgBr s 的 fH Br s 的反应是 A Ag aq Br aq AgBr s B 2 Ag s Br2 g 2AgBr s C Ag s 1 2Br2 l AgBr s D Ag s 1 2Br2 g AgBr s 22 CuCl2 s Cu s 2CuCl s rH 170 kJ mol 1 Cu s Cl2 g CuCl2 s rH 206 kJ mol 1 则CuCl s fH为 kJ mol 1 A 36 B 18 C 18 D 36 23 已知MnO2 s MnO s 2 1 O2 g rH 134 8 kJ mol 1 MnO2 s Mn s 2MnO s rH 250 1 kJ mol 1 则MnO2 s 的标准生成热 f H 为 kJ mol 1 A 519 7 B 317 5 C 519 7 D 317 5 24 冰融化时 在下列各性质中增大的是 A 蒸汽压 B 融化热 C 熵 D 吉布斯函数 25 若CH4 g CO2 H2O l 的 fG分别为 50 8 394 4 237 2 kJ mol 1 则 298K 时 CH4 g 2O2 g CO2 g 2H2O l 的 rG为 kJ mol 1 A 818 B 818 C 580 8 D 580 8 26 已知Zn s 2 1 O2 g ZnO s 的 rH 1 351 5 kJ mol Hg l 1 2O 1 2 g HgO s 红 的 rH 2 90 8 kJ mol 则Zn s HgO s 红 ZnO s Hg l 的 1 rH 为 kJ mol 1 A 442 3 B 260 7 C 260 7 D 442 3 27 已知C2H6 g 2 7 O2 g 2CO2 g 3H2O l C2H6 g CO2 g H2O l 的 fH kJ mol 1 分别为 85 394 286 试求上述反应的 rH为 A rH 85 394 286 kJ mol 1 B rH 394 85 286 kJ mol 1 C rH 85 2 394 3 286 kJ mol 1 D rH 2 394 3 286 85 kJ mol 1 28 已知 C2H2 g 2 5O2 g H2O l 2CO2 g rH 1 C s O2 g CO2 g rH 2 H2 g 1 2 O2 g H2O g rH 3 则 fH C2H2 g 与 rH 1 rH 2 rH 3的关系为 A fH C2H2 g rH 1 rH 2 rH 3 B fH C2H2 g 2 rH 2 rH 3 rH 1 C fH C2H2 g 2 rH 2 rH 3 rH 1 D fH C2H2 g 2 rH 2 rH 3 rH 1 29 在标准条件下石墨燃烧反应的焓变为 393 7 kJ mol 1 金刚石燃烧反应的焓变为 395 6 kJ mol 1 则石墨转变为金刚石反应的焓变为 kJ mol 1 A 789 3 B 0 C 1 9 D 1 9 30 下列物质在 0K 时的标准熵为 0 的是 A 理想溶液 B 理想气体 C 完美晶体 D 纯液体 31 下列物质中 摩尔熵最大的是 A MgF2 B MgO C MgSO4 D MgCO3 32 关于熵 下列叙述中正确的是 A 298K 时 纯物质的 S 0 B 一切单质的 S 0 C 对孤立体系而言 rS 0 的反应总是自发进行的 D 在一个反应过程中 随着生成物的增加 熵变增加 33 稳定单质在 298K 100kPa 下 下列正确的为 A S fG为零 B fH不为零 C S不为零 fH 为零 D S fG fH均为零 34 以下说法正确的是 A 放热反应都可以自发进行 B 凡 G 0 的反应都不能自发进行 C rH 0 及 rS 0 的反应在高温下有可能自发进行 D 纯单质的 fH fG及S 皆为 0 35 下列过程中 任意温度下均不能自发的为 任意温度下均能自发的为 A H 0 S 0 B H 0 S 0 C H0 D H 0 S 0 24 向左 16 32 73 kJ mol 1 90 87 25 28 kJ mol 1 正方向