第2章 化学热力学习题.doc

安徽理工大学 普通化学第2章化学热力学习题一、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？答案：体系：我们所选择的研究对象。 环境：在体系周围与体系有关系的物质。体系分为：孤立体系；封闭体系；敞开体系。2. 与环境连通的系统属于何种类型的系统？为什么？答案：属于敞开系统，此时环境与系统之间既有物质交换又有能量交换。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？答案：等容过程的热效应，称等容热效应，Qv = rU；等压过程的称等压热效应Qp =H。化学反应、相变过程等一般是在等压条件下进行的，故手册中列出的有关数据，一般是等压热效应。对应同一反应，等容和等压热效应 Um 和 Hm 之间有如下近似关系：Hm =Um +nRT式中n（或示为 ）为反应过程中气体物质的量的增量。6. 内能变与等容热效应，焓变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)NH3 (g) + H2S (g) H2 (g) + Cl2 (g) 2 HCl (g) CO2 (s) CO2 (g) AgNO3(aq) + NaCl (aq) AgCl(s) + NaNO3(aq)9. 下列反应中，哪些反应的？ 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？答案：体系的性质是由体系的状态确定的，这些性质是状态的函数，称为状态函数；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？答案：状态函数中热力学能U及焓H和吉布斯自由能G等热力学函数的绝对值是无法确定的。为了便于比较不同状态时它们的相对值，需要规定一个状态作为比较的标准。所谓标准状态，是在指定温度T和标准压力（100kPa）下该物质的状态，简称标准态。对具体系统而言，纯理想气体=1 pq。溶液中溶质的标准态，是在指定温度T和标准压力pq的状态；纯液体（或纯固体）物质的标准态是标准压力pq下的状态；混合理想气体的标准态是指任一气体组分的分压力为pq时该气体所处的状态。因压力对液体和固体的体积影响很小，故可将溶质的标准态浓度改用c=1molKg-1 ，而没有指定温度，所以与温度有关的状态函数的标准状态应注明温度。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：DrG(T) DrH(298K)TD 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D rG m(T)是否小于0，但有时也可用DrG(T)作近似判断。用DrG(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。答案：将向两边移动。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？答案：溶液中悬浮微粒永不停息地做无规则热运动的现象叫做布朗运动。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 kJmol-1，W =310 kJmol-1，则U=-150 kJmol-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D 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)，D rH= 40.63 kJmol-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=0 。 （ ）21. DfH= 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 mol1，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D rH(298K) = 180.68 kJmol-1，则D fH(NO,g,298K) = 180.68 kJmol-1。 （ ）28. 已知：C(石墨) + O2(g) = CO2(g) ， D rH(298K) = -393.509 kJmol-1， C(金刚石) + O2(g) = CO2(g) ，D rH(298K) = -395.404 kJmol-1，则D fH(C,金刚石,298K) = 1.895 kJmol-1。 （ ）29. 温度升高可使体系的熵值增加。 （ ）30. D fS= 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D rS(298K) = 15.2 Jmol-1K-1，则DrS(500K) 15.2 Jmol-1K-1。 （ ）35. 已知：C(石墨) +O2(g) = CO(g) 的DrG(CO,g,298K) = -137.168 kJmol-1，则DfG(CO,g,298K) = -137.168 kJmol-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DrH(T )D rH(298K)，DrS(T )D rS(298K)，所以DrG(T ) DrG(298K) 。 （ ）38. 凡是体系D rG DrG，则必是熵增大的反应。 （ ）41. H0, S0的反应是在任何温度下都能自发进行的反应。 （ ）42. H0，S0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DrH(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DrH(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)，DrH(298.15K)=131.3 kJmol-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。 （ ）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_A_，分压为原来的_B_倍。A 1； B2； C0.5； D4； E0.25。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_C_。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_C_。 A. B. C. D. 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_。 A. 94.7 kPa B.94.7 Pa C. 5.26 kPa D. 5.26Pa5. 封闭体系与环境之间_D_。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 _D_。AH BU CG DS 7. 下列物理量中不属于状态函数的是_B_。 AH BW CG DS 8. 对于一般化学反应，热力学第一定律中的功，通常为_D_。 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_。 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？_B_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_C_AQ=0, W=0, =0, =0； BQ 0, W0, =0, =Q；CQ=W,U = Q+W,H=0； DQ W, = Q+W, =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_B_：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）+O2（g）=H2（l）298K下的Qp与Qv之差是_A_ kJmol-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_C_。A. H=0 B. S=0 C. G=0 D. U=0 15. 下列物质中，D fH不等于零的是_D_。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_D_。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，DrH与产物的DfH,相同的是_D_。A. 2H2（g）+ O2（g）2H2O（l）B. NO（g）+ O2（g）NO2（g）C. C（金刚石） C（石墨）D. H2（g）+ O2（g） H2O（l）18. 在下列反应中，反应_D_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/kJmol-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_C_。A. 405 kJmol-1 B. 134 kJmol-1 C. -134 kJmol-1 D. -405 kJmol-1 20. 反应Na2O（s）I2（g）2NaI（s）O2(g)的rH为_C_。A. 2fH（NaI,s）fH（Na2O,s）B. fH（NaI,s ）fH（Na2O,s）fH（I2,g）C. 2fH（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_C_。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 kJmol-1Cu(s)+ Cl2（g）CuCl2(s) rH= 206 kJmol-1则CuCl（s）fH为_C_ kJmol-1。A. 36 B. 18 C. 18 D. 3623. 已知MnO2 (s) = MnO(s) + O2 (g) DrH = 134.8 kJmol-1 MnO2 (s) + Mn (s) = 2MnO(s) DrH = -250.1 kJmol-1 则MnO2 (s) 的标准生成热Df H 为_C_ kJmol-1。 A. 519.7 B.-317.5 C. -519.7 D. 317.524. 冰融化时，在下列各性质中增大的是_C_。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 kJmol-1，则298K时,CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)的rG为 _A_ kJmol-1。A. 818 B. 818 C. 580.8 D. 580.826. 已知Zn(s) +O2(g) =ZnO(s) 的rH1= -351.5 kJmol-1，Hg（l）+1/2O2 (g)=HgO（s，红）的rH2=-90.8 kJmol-1，则Zn (s）+HgO (s，红）=ZnO（s）+Hg (l) 的rH为_C_ kJmol-1。A. 442.3 B. 260.7 C. -260.7 D. -442.3 27. 已知C2H6（g）+O2(g) = 2CO2(g) +3H2O(l)，C2H6（g）、CO2（g）、H2O（l）的fH（kJmol-1）分别为：-85、-394、-286，试求上述反应的rH为_D_。A. rH= -85+394+286(kJmol-1) B. rH= -394+85286(kJmol-1)C. rH= -852（-394）3（-286）(kJmol-1)D. rH= 2（-394）+3（-286）（-85）(kJmol-1)28. 已知 C2H2（g）+ O2（g）= H2O（l）+ 2CO2（g） DrH,1 C（s）+ O2（g） = CO2（g） DrH,2 H2（g） + O2（g） = H2O（g） DrH,3 则DfH(C2H2，g)与DrH,1、DrH,2、DrH,3的关系为_D_。A. DfH(C2H2，g) = DrH,1+DrH,2+DrH,3 B. Df