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1习题详解一判断题1. 状态函数都具有加和性。 （）（只有容量性质的状态函数有加和性，强度性质的状态函数无加合性。如绝对温度T无加合性）2. 系统的状态发生改变时，至少有一个状态函数发生了改变 。 （） （系统处在一定状态时，状态函数具有单一确定值。只要有一个状态函数发生了变化，系统的状态必定发生变化。）3. 由于CaCO3固体的分解反应是吸热的，故CaCO3的标准摩尔生成焓是负值 。 （）（CaCO3固体分解的产物不是最稳定单质，故不能根据分解热判断标准摩尔生成焓。）4. 利用盖斯定律计算反应热效应时,其热效应与过程无关,这表明任何情况下,化学反应的热效应只与反应的起,始状态有关,而与反应途径无关。 ()（对于封闭系统且无非体积功、定容或定压条件下，才有QV=U,QP=H，并非在任何条件下皆成立）5. 因为物质的绝对熵随温度的升高而增大，故温度升高可使各种化学反应的S大大增加 。 （）（S随温度变化的改变不大，特别是液、固反应）6. H, S受温度影响很小，所以G受温度的影响不大 。 （）（由吉布斯-亥姆霍兹公式可知，G是温度的函数）7. 凡G大于零的过程都不能自发进行。 （）（G大于零，只说明在标态下，反应非自发。） 8. 273K，101.325KPa下，水凝结为冰，其过程的S0, S0, S0 C. H0, S0 ； D.H0 （依据吉亥公式，对于吸热、熵增反应，低温非自发，高温自发）6. 1mol气态化合物AB和1mol气态化合物CD按下式反应:AB(g)+CD(g)AD(g)+BC(g),平衡时,每一种反应物AB 和CD都有3/4mol转化为AD和BC,但是体积没有变化,则反应平衡常数为( B )A.16 B.9 C.1/9 D.16/9（由平衡常数表达式计算：）7. 400时，反应3H2(g)N2(g)2NH3(g)的K6731.6610-4。同温同压下，3/2H2(g)+1/2N2(g)NH3(g)的rGm为（ D ）KJ.mol-1。A-10.57 B.10.57 C.-24.35 D.24.35（两条途径计算由K673rGm（1）rGm（1）/2 rGm（2） 由（K673）1/2K673（2）rGm（2） ）8. 已知下列反应的标准Gibbs函数和标准平衡常数:(1)C(s)+O2(g) CO2(g) G1,K1(2)CO2(g) CO(g)+1/2O2(g) G2,K2(3)C(s)+1/2O2(g) CO(g) G3,K3则它的G,K之间的关系分别是( A )A. G3=G1+G2B. G3=G1G2C. K3= K1- K2D. K3= K1+ K2（当反应(3)= 反应(1)+ 反应(2)时，G3=G1+G2；K3= K1 K2）9. 若反应A+B C对A,B来说都是一级反应,下列说法正确的是( C )A. 该反应是一级反应B. 该反应速率常数的单位可以用min-1C. 两种反应物中,无论哪一种物质的浓度增加1倍,都将使反应速率增加一倍D. 两反应物的浓度同时减半时,其反应速率也相应减半.（依据速率方程来判断：）10. 对一个化学反应来说,下列叙述正确的是( C )A. G越小,反应速率越快B. H越小,反应速率越快C. 活化能越小,反应速率越快D. 活化能越大,反应速率越快（反应速率是动力学因素，与热力学函数无关）11. 化学反应中,加入催化剂的作用是( C )A. 促使反应正向进行B. 增加反应活化能C. 改变反应途径D. 增加反应平衡常数（依据催化剂特点及催化机理，催化剂不改变反应方向，不改变平衡。改变反应途径，降低反应的活化能，加快反应达到平衡的时间。）12. 升高温度,反应速率常数增加的主要原因是( A )A. 活化分子百分数增加B. 活化熵增加C. 活化能增加D. 压力增加（依据温度对反应速率影响的机理，升高温度可使部分普通分子吸收能量变成活化分子，从而使活化分子的百分率增加，反应速率常数增大，反应速率加快）13. 某反应298K时, rG=130KJmol-1, rH=150KJmol-1，下列说法错误的是( C )A. 可以求得298K时反应的rSB. 可以求得298K时反应的平衡常数C. 可以求得反应的活化能D. 可以近似求得反应达平衡时的温度（活化能要由反应速率的相关数值求得。由，可计算A,B,D）14. 某基元反应2A(g)+B(g)C(g),其速率常数为k.当2molA与1molB在1L容器中混合时,反应速率是( A )A.4k B.2k C.1/4k D.1/2k（依据质量作用定律计算,）15. 某反应在370K时反应速率常数是300K时的4倍,则这个反应的活化能近似值是( A )KJmol-1A.18.3 B.-9.3 C.9.3 D.数值不够,不能计算（依据温度与速率常数关系的定量计算公式来求算。）三填空题1. 对于一封闭系统，定温定容且不做非体积功的条件下，系统热力学能的变化,数值上等于 恒容反应热 ; 定温定压且不做非体积功的条件下，系统的焓变,数值上等于 恒压反应热 。2. 一种溶质从溶液中结晶析出,其熵值 减小 ,纯碳与氧气反应生成CO,其熵值 增加 。3. 定温定压下, G 可以作为过程自发性的判据。4. 当H0,S0 ；（2）KNO3从溶液中结晶 S0 ；（4）臭氧的生成：3O3(g)2O3(g) S0 ；（5）向硝酸银溶液中滴加氯化钠溶液 S0 。 四计算题1. 标准状态下,下列物质燃烧的热化学方程式如下(1)2C2H2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+2H2O(l) H1=-2602 KJ(2)2C2H6(g)+7O2(g) 4CO2(g)+6H2O(l) H2=-3123 KJ(3)H2(g)+1/2O2(g) H2O(l) H3=-286 KJ根据以上反应焓变,计算乙炔(C2H2)氢化反应:C2H2(g)+2H2(g) C2H6(g)的焓变。解: 由(1)/2得(4)式:C2H2(g)+2/5O2(g) 2CO2(g)+H2O(l) H4=-1301 KJ将(3)2得(5)式: 2H2(g)+O2(g) 2H2O(l) H5=-572 KJ将(2)/2得(6)式: C2H6(g)+7/2O2(g) 2CO2(g)+3H2O(l) H6=-1561.5 KJ 由(4)+(5)-(6)得: C2H2(g)+2H2(g) C2H6(g)所以H=H4+H5-H6=（-1301-572+1561）KJ =-312 KJ2. 在100,101.3KPa时,2.00molH2(g)与1.00molO2(g)反应生成2.00molH2O(g)，反应中释放出484.5KJ热量。计算生成每mol H2O(g)时的焓变H和热力学能的变化U。解:因为2 H2(g)+ O2(g) 2H2O(g)放热484.5KJ， 所以生成1molH2O(g)时的H应为: H=-484.5/2=-242.3KJmol-1 因为是放热反应,H取负值。又因为U=Qp+W=H+W (恒压过程)而W=- PV=-nRT=-(2-3)RT/2=8.31410-3373/2=1.55KJmol-1U=(-242.3+1.55) KJmol-1=-240.7KJmol-1U为负值,表示此时系统的热力学能减少。3. 已知下列物质的生成焓: NH3(g) NO(g) H2O(g)Hf(KJ/mol) -46.11 90.25 -241.818试计算在25标态时，5molNH3(g)氧化为NO(g)及H2O(g)的反应热效应。解:反应方程式为: 4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6 H2O(g) 由化学反应热效应与标准摩尔生成焓间的关系式可知: rHm=(vifHm)生成物-(vifHm)反应物 带入数据得: rHm=-905.47KJ 由上面计算知:1molNH3(g)氧化时产生热效应为 rHm/4=-226.376KJmol-1所以氧化5molNH3(g)的热效应为: H=（-226.3765）KJ=-1131.85KJ4. 计算说明用以下反应合成乙醇的条件（标准状态下）： 4CO2(g)6H2O(l)2C2H5OH(l)6O2(g)解：rGm=2(-174.8)-4(-394.36)-6(-237.13) KJmol-1=2650.6KJmol-1 0 所以在298K时，标准状态下，反应非自发。又 rHm2733.64 KJmol-1 rSm=277.82 Jmol-1K-1当反应能自发进行时，有rGm（T）=rHm-TrSm=2733.641000-T277.82 9840 K 如此高的温度，无实际意义。5由锡石（SnO2）冶炼制金属锡（Sn）有以下三种方法，请从热力学原理讨论应推荐哪一种方法。实际上应用什么方法更好？为什么？(1) SnO2（s）Sn(s)+O2(g)(2) SnO2（s）+C(s) Sn(s)+CO2(g)(3) SnO2（s）+2H2(g) Sn(s)+2H2O(g)解：（1） SnO2（s）Sn(s)+O2(g) rGm519.6 KJmol-1 在298K，标准状态下，反应非自发。 rHm580.7 KJmol-1 rSm=240.4 Jmol-1K-1 由吉-亥方程得： rGm（T）=rHm-TrSm=580.71000-T240.3 2415.6K （2） SnO2（s）+C(s) Sn(s)+CO2(g) 同样有: rGm125.2 KJmol-1rHm187.2 KJmol-1 rSm207.3 Jmol-1K-1由吉-亥方程得： T2903K （3） SnO2（s）+2H2(g) Sn(s)+2H2O(g) rGm62.46 KJmol-1rHm97.1 KJmol-1 rSm115.55 Jmol-1K-1 由吉-亥方程得： T2840 K 比较（1）、（2）、（3）得：反应（1）需要温度最高；反应（3）需要温度最低，但是使用H2设备复杂，成本高；反应（2）所需温度稍高于（3），但使用C(s)作为还原剂，经济安全，工业上就使用此法。6. Ag2O遇热分解：2Ag2O(s)4Ag(s)+O2(g), 已知在298K时，Ag2O的fH31.1 KJmol-1，fGm11.2 KJmol-1,试求在298K时P(O2)的压力是多少（Pa）？Ag2O的最低分解温度？解： 2Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g) rG22.4 KJmol-1 rH62.2 KJmol-1 由fGRTlnK得： lnKfG/RT22.41000/(8.314298)=-9.04 K=1.18610-4 ，K= p(O2)/ p ， p(O2)=11.9Pa由rGm（T）=rHm-TrSm得：rSm（rHmrGm）/T(62.2-22.4)1000/298 Jmol-1K-1133.6 Jmol-1K-1当rGm（T）=rHm-TrSmrHm/rSm=62.21000/133.6=465.6 K所以，在温度高于465.6 K时，Ag2O开始自发分解。7. 反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)在973K时K2.9210-2,900时K1.04,试由此计算该反应的及。解：在9731173K范围内，不考虑随温度的变化。 由 ，可知： 得：169.5 KJmol-1由吉-亥方程：RTlnK2=rHm-T2rSm得：rSm=144.8 Jmol-1K-1 rG973=RTlnK(973K)=(-8.314973ln0.0292) Jmol-1=28.6 KJmol-1 rG1173=RTlnK(1173K)=(-8.3141173ln1.04)Jmol-1=-0.382 KJmol-18. 金属钙极易与空气中的氧反应： Ca(s)+1/2O2(g)CaO(s) fG=-604 KJmol-1 欲使钙不被氧化，在298K空气中氧气的分压不能超过多少Pa？解：根据Van，t Hoff方程fGmfGmRTln(pB/p)B得：要使Ca不被氧化，则fGm0。因为，所以：1/2RTlnrGm 解得： p1.210-207Pa如此低的分压，在空气中不可能实现。9. 气体混合物中的氢气,可以让它在200下与氧化铜反应而较好的除去: CuO(s)+H2(g)Cu(s)+H2O(g)在298K时,查表计算反应的G, H, S,和K。解:查表得: H2O(g) CuO(s) H2(g) Cu(s) -228.57 -129.7 0 0 188.83 42.63 130.68 33.15=（-228.57）+129.7 KJmol-1 =-98.87 KJmol-1 又 则 K=2.141017 同理 =(188.83+33.15)-(130.68+42.63) JK-1mol-1=48.7JK-1mol-1 且 所以=-98.87+29848.710-3 KJmol-1=-84.36KJmol-1设200时,上述反应的平衡常数为K2,由于受温度影响较小,此时可视为定值.而 带入数据解得: =7.2101110. 在300K时，反应2NOCl（g）2NO+Cl2的NOCl浓度和反应速率的数据如下： NOCl的起始浓度/moldm-3 起始速率/ moldm-3s-1 0.30 3.6010-9 0.60 1.4410-8 0.90 3.2410-8(1)写出反应速率方程式.(2)求出反应速率常数.(3)如果NOCl的起始浓度从0.30 moldm-3增大到0.45 moldm-3,反应速率将增大多少倍?解: 设2NOCl（g