基础化学李保山第二版4 化学热力学基础习题答案

PAGEPAGE10PAGE11PAGE11PAGEPAGE10PAGEPAGE114化学热力学基础习题解答(p87-89)思考题1．解：(1) 原因(3)(2) (3) 确切地说，应为：恒压过程中，系统的焓变等于恒压反应热。 HH。(5) (7)(6) (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。 由于CaCO3的生成焓为负值，但不是由于它的分解是吸热的。 热化学方程式的系数影响反应的焓变值。解：(1)、(2)、(5)单质的标准生成焓不等于零。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：表明物质的量。标明物质所处的状(lg和晶形；对于溶液中的反应，还要注明物种的浓度，以代表水溶液。 (3)注明温度(4)标明反应焓)。5．解：(1)S>0;(2)S>0;(3)S>0;(4)S<0;(5)S<0;(6)S<06．解：(1)S<0;习题(2)S>0;(3)S>0;(4)S<0;(5)S>01．解：(1)U=Q+W=100540=-440J(2)U=Q+W=–100+635=535J2．解：(1)W=–p

V=–100(0.040–0.015)=-2.5kJ外(2)中间平衡态时，气体的体积为V=

nRT 2.08.314298 0.025m3p 200103W=–p外,1V1+(–p外,2V2)=-200(0.025-0.015)-100(0.040-0.025)=-3.5kJ3．解：此过程为： H2O(g)H2O(l)解法1：恒压过程：H=Q=-2.26450=-1017kJ450U=H–(n)RT=-1017–(0- )8.314(100+273.15)10-3=-939.4kJ18W=U–Q=-939.4–(-1017)=77.6kJ解法2：pV nRT pV

45018.02

RT 0.45Kg8.314Jmol1K1373.15KV 0.7648m318.02103Kg/mol101.3103Pa所以W101.3103Pa0.7648m377.5KJQ2.26KJ/g450g1017KJ由于为恒压过程，HQp

1017KJUQW1017KJ77.5KJ-939.5KJ4(1)(2)得2N2(g)+2O2(g)=4NO(g) H=360kJmol-1所以f

H(NO,g)m

3604

kJmol90kJmol5．解：反应C(s)2H2

(g)CH4

(g(1)2(2)(3)得到，所以H Hr m r 1

2r

HH 2 r 3393.52(285.8)(890.0)75.3kJmol16．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)1fm②N2H4(l)的Hfm

4

H(2)m

H(3)m

H(1)m

H(4)]m1 [3(1011.5)(285.8)]50.6kJmol147(1)2(2)–2(3)得N2H4(l)+2H2O2(l)N2+4H2O(l)故此反应的Hr

H(1)2r m

H(2)2m

H622.22149.52(51.5)818.2kJmol1m解：(1)反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)的H r m

H(NHm

Cl,s)4

H(NHm 3

,g)

H(HCl,g)f m314.4(46.1)(92.3)176kJmol1故2.0molHCl(g)与2.0molNH3(g)反应生成NH4Cl(s)放出的热量为2176kJ=352kJ；由于HCl(g)HCl(aq)

H73.2kJmol1r mNH3

(g)NH3

(aq)

H35.2kJmol1r mNH3

(aq)+HCl(aq)=NH4Cl(aq) r

H mol1m故1.0molHCl和1.0mol(g)同时溶解于水NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(aq) (i)的热效应为H 168.6kJmol1r m过程的热效应Hr m

H(f m

Cl,aq)4

H(NHm

,g)3

H(HCl,g)m H(NHf m

Cl,aq)(46.1)(92.3)168.6kJmol14可求出f

H(m

Cl,aq)＝－307.0kJmol-14用反应NH3(g)+HCl(g)=减去NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)得NH4Cl(s)=NH4Cl(aq)此过程的热效应为H168.6－(176)7.4kJmol1，所以NHCl(s)溶解是吸热过程。r m 4(或H H(NHCl,aq)H(NHr m f m 4 f m

Cl,s))7.4kJmol1解：根据G

H

S有

Gr

Hr

400Sr m

95.4r m r m r

H

300S

107.9H可求得 r m

r 300145.4kJmol1

r m r mrSm

125Jmol1

K11解：查表得 CO(g)NO(g)CO2

N(g)2 2H/kJmol1 -110.525 90.25 -393.509 0f mS/Jmol1K1 197.674 210.761 213.74 191.61mG/kJmol1 -137.168 86.55 -394.359 0f mHr m

B fB

H(B－373.234kJmol-1<0mS rm

S(B-98.89Jmol-1K-1<0BmBGrm

BB

G(B-343.741kJmol-1<0fm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H0，r mS0，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r m车尾气中的CO和NO是完全可行的。此反应的转换温度为T＝rHm

373.234 3774.23K转换 Srm

98.8910311.）T

＝rHm

580.7 2841.16K转换 Srm

204.388103T转换T转换

Hr mSrmHr mSrm

187.191207.25103 97.064115.53210

903.21K840.15K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)+(g)H/kJmol1 f m

0 0 -393.50950.925.74028.83213.74-1582.300-394.359S/Jmol50.925.74028.83213.74-1582.300-394.359mGf m

/kJmol1所以 Hr m

B f

H(B2170.873kJmol-1mSr m

BS(B)=637.48Jmol-1K-1B mBGr m

G(B)=1981.523kJmol-1B f mB(2)查表得 Al2O3(s)+3CO(s)=2Al(s)+(g)-1675.7-110.5250-393.50950.92197.67428.83213.74H-1675.7-110.5250-393.50950.92197.67428.83213.74f mS/Jmol1K1mGf m

/kJmol1 -1582.3 -137.168 0 -394.359所以 Hr m

H(B)=826.748kJmol-1B f mBSr m

S(B)=54.938Jmol-1K-1B mBGr m

G(B)=810.727kJmol-B f mB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Hr m

0，Sr m

0，所以高温有利于正反应的自发进行，低温有利于逆反应3405.40K15048.75K，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H H,l]H(Ni,s)4H(CO,g)r m f m 4 f m f m605.004(110.5)163.0kJmol112

,l]S(Ni,s)4S(CO,g)r m

4 m m402.029.94197.9419.5Jmol1K1故由Gr m

Hr

Tr

S可知mGHrm r m

323Srm

163.0323(419.5)10327.5kJmol1G(423)H 423S

163.0423(419.5)10314.4kJmorm r m rm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H进行的转向温度为：T ＝r

163.0 388.6KAnswer:

转向 S 419.5103r mTheReaction: 2Al(s)+(s)2Fe(s)+(s)/(kJ·mol-1) 0 -824.2 0 -1675.7 (datafromappendix6)Thereactioniscarriedoutatconsta