大学化学热力学试题

1．已知298K时，反应2HgO(s)→2Hg(g)+O2(g)的△rS=414.1J·mol-1·K-1，△rH=304.3kJ·mol-1，则HgO的最低分解温度约为（ ）。A、735K；B、462K；C、1008K；D、231K。5．已知298K时，反应Ag2O(s)→2Ag(s)+O2(g)的△rS=66.7J·mol-1·K-1，△fH(Ag2O,s)=-31.1kJ·mol-1，则Ag2O的最低分解温度约为（ ）。A、740K；B、466K；C、233K；D、194K。2．下列叙述中，错误的是（ ）。A、若△rGm<0，反应能够向正方向进行；B、若△rHm<0，反应在一定条件下有可能向正方向进行；C、若△rSm>0，反应在一定条件下有可能向正方向进行；D、若△rHm<0，△rSm<0，则在所有情况下，反应均能向正方向进行。3．下列叙述中正确的是（ ）。A、放热反应都能自发进行；B、△rG<0的反应都能自发进行；C、高温有利于△rH>0，△rS>0的反应自发进行；D、△rGm>0的反应能自发进行。6．反应：2HI(g)→H2(g)+I2(g)，在298K时，△rH=9.4kJ·mol-1，△rS=-21.8kJ·mol-1·K-1，可以推断此反应（ ）。A、处于标准态时，在任何温度下都能自发进行；B、此反应不能自发进行；C、此反应在低温下不能自发进行，但当温度升高到一定值时可自发进行；D、在标准态时，任何温度下该反应都是非自发的。7．下列叙述中，正确的是（ ）。A、吸热反应在任意温度下都不能自发反应；B、吸热反应能在足够低的温度下自发进行；C、吸热反应在任意温度下能自发进行；D、如果吸热反应的熵变为正值，则反应在足够高的温度下能自发进行。11．一混合理想气体，其压力、体积、温度和物质的量分别用p、V、T、n表示，如果用i表示某一组分的气体，则下列表达式中错误的是（ ）。A、pV=nRT；B、piV=niRT；C、pVi=niRT；D、piVi=niRT。12．583K、100kPa时气态磷单质的密度为2.56g·L-1，磷的相对原子质量为31，则磷单质的化学式为（ ）。A、P；B、P2；C、P3；D、P4。13．已知硫的相对原子质量为32，在1273K时，98.7kPa压力下，硫的蒸气密度为0.5977g·L-1，则硫的化学式为（ ）。A、S；B、S8；C、S4；D、S2。14．在等温等压下，某反应的△rG(298K)=10.0kJ·mol-1，这表明该反应（ ）。A、在标准态、298K时能自发进行；B、在标准态、298K时不能自发进行；C、在任一非标准态下一定都能自发进行；D、在任一非标准态下一定都不能自发进行。17．对于一可逆反应来说，下列关系式正确的是（）。A、△rG=-RTlnQ； B、△rG=-RTlnK；C、△rGm=-RTlnQ； D、△rGm=-RTlnK。18．某温度、压力下，化学反应自发进行的判据是（ ）。A、△rG<0；B、△rH<0；C、△rGm<0；D、△rGm>0。19．在0℃时，任何稳定状态的单质的标准摩尔熵都（ ）A、等于零；B、大于零；C、小于零；D、大于零但小于1J·mol-1·K-1。20．下列各种名词的符号表达式中有错误的是（ ）。A、标准摩尔生成焓：△fH；B、标准摩尔反应焓变：△rH；C、标准摩尔反应吉布斯自由能变：△rG；D、标准摩尔熵：△rS。21．恒温下，下列反应中△rS为负值的是（ ）。A、2AgNO3(s)→2Ag(s)+2NO2(g)+O2(g)；B、CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g)；C、2Na(s)+Cl2(g)→2NaCl(s)；D、H2(g)+F2(g)→2HF(g)。23．已知298K时，S(H2,g)=130.6J·mol-1·K-1，S(N2,g)=191.5J·mol-1·K-1，S(NH3,g)=192.3J·mol-1·K-1。则反应3H2(g)+N2(g)→2NH3(g)的△rS=（ ）。A、198.7J·mol-1·K-1；B、-198.7J·mol-1·K-1；C、-129.8J·mol-1·K-1；D、129.8J·mol-1·K-1。25．下列条件下，真实气体与理想气体之间的偏差最小的是。（ ）A、高温、高压；B、高温、低压；C、低压、低温；D、低温、高压。二、是非题1．凡是放热反应均能自发进行。（错）2．由于反应N2O5(g)→2NO2(g)+O2(g)在298K、100kPa时为吸热反应，所以该反应不能自发进行。（错）3．在标准状态下，所有纯态单质的△fG均为零。（错 ）4．标准态下,通常多数稳定单质的△fG=0kJ·mol-1、△fH=0kJ·mol-1。（对）5．反应的△rG值越负，其自发的倾向就越大，反应速率亦越快。（错 ）6．因为△rG(T)=-RTlnK，所以温度升高，K减小。（错）7．环境对系统做功，系统的热力学能增加。（对）8．系统的焓等于系统的热量。（错）9．系统的焓等于恒压反应热。（错）10．系统的焓变等于恒压反应热。（对）11．反应的热效应就是该反应的焓变。（错）12．在恒温恒压下，某化学反应的热效应Qp=△H＝H2－H1，因为H是状态函数，故Qp也是状态函数。（错）13．在恒温恒压条件下，反应热只取决于反应的始态和终态，而与过程的途径无关。（对）14．热力学温度为0K时，任何完整晶体纯物质的熵都是零。（对）15．物质的量增加的反应不一定是熵增加的反应。（对）16．相同质量的石墨和金刚石，在相同条件下燃烧时放出的热量相等。（错）三、填空题1．如果一个化学反应在任何温度、标准态下都能自发进行，则△rH________0，△rS________0。<；>。2．某反应在常温下能自发进行，而在高温下不能自发进行，可推断该反应的△rH________0，△rS________0。<；<。3．298K时，某反应aA(s)+bB(g)→cC(g)的△rH=-122kJ·mol-1，△rS=231J·mol-1·K-1，则该反应的△rG=______________kJ·mol-1，在标准态时，该反应可在__________温度下自发进行。-191或-190.8；任意。4．298K时，反应(1)N2(g)+O2(g)→2NO(g)的△rH>0，△rS>0； (2)Mg(g)+Cl2(g)→MgCl2(s)的△rH<0，△rS<0； (3)H2(g)+S(s)→H2S(g)的△rH<0，△rS>0。则只有高温时才能自发进行的反应是________；只有低温或常温时才能自发进行的反应是________。(1)；(2)。5．在25℃和相同的初始压力下，将5.00LN2(g)和15.0LO2(g)充入容积为10.0L的真空容器中，混合气体的总压力为152kPa，则p(N2)=__________kPa，p(O2)=__________kPa，当温度升至250℃时，保持体积不变，混合气体的总压力为__________kPa，25℃时N2(g)的起始压力为__________kPa。38.0；114；267(266.7)；76.0。6．人体需要消耗的能量其平均功率为100W，即一天内消耗________kJ的能量。若食物中的主要成分是葡萄糖(C6H12O6)，其在体内氧化的热化学方程式为：C6H12O6(s)+6O2(g)→6CO2(g)+6H2O(l)，△r=-2803kJ·mol-1。则一天内一个人需要________gC6H12O6。8.64×103；555。100×8.64×104S=8.64×106J,3.08mol,591.8g7．已知△f(CO2,g)=-393.5kJ·mol-1，△f(CH4,g)=-74.8kJ·mol-1，△f(H2O，l)=-285.8kJ·mol-1，CH4完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l)的反应方程式为_______________________，其△r=__________kJ·mol-1。25℃、100kPa下，1.00m3甲烷的n(CH4)=__________mol-1，其完全燃烧放出的热量为__________kJ。CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)；-890.3；40.4；3.60×104。先用气体状态方程求摩尔数，再算出燃烧放出的热量。8．铝热法可用来制取金属锰。已知下列反应的热效应：2Al(s)+O2(g)→Al2O3(s)；△r=-1676.0kJ·mol-1；Mn(s)+O2(g)→MnO2(s)；△r=-521.0kJ·mol-1。推断反应4Al(s)+3MnO2(s)→2Al2O3(s)+3Mn(s)的△r=________kJ·mol-1。Ar(Mn)=54.94，则生成1.0kgMn能放出________kJ的能量。－1789.0；10854.3。9．已知△f(Al2O3)=-1657.0kJ·mol-1，△f(Fe3O4)=-1118.0kJ·mol-1。在焊接铁轨时常应用铝热法，其反应式为： 8Al(s)+3Fe3O4(s)→4Al2O3(s)+9Fe(s)，则该反应的△r=__________kJ·mol-1，用去267.0g铝时所放出的热量为__________kJ（铝的相对原子质量为26.98）。－3274；4050。10．已知298K时，△f(C8H18，l)=-208.0kJ·mol-1，△f(CO2，g)=-393.5kJ·mol-1，△f(H2O，l)=-285.8kJ·mol-1，辛烷(C8H18)是汽油的主要成分，它的燃烧反应式为：C8H18(l)+O2(g)→8CO2(g)+9H2O(l)，则该反应的△r=__________kJ·mol-1，1.00kg辛烷燃烧时放出的热量为__________kJ。－5512.2；4.84×104。11．某气缸中有气体1.20L，在197.3kPa下，气体从环境吸收了8.00×102J的热量，在恒温恒压下体积膨胀到1.50L。根据热力学第一定律，体积功W=__________J，系统的热力学能变化△U=____________J。59.2；741。12．某系统吸收了1.00×103J热量，并对环境做了5.4×102J的功，则系统的热力学能变化△U=___________J，若系统吸收了2.8×102J的热量，同时环境对系统做了4.6×102J的功，则系统的热力学能的变化△U=____________J。4.6×102，7.4×102。14．对气体而言，标准状况是指其处于_______________、_________________，标准态是指其为_________________。0℃，101325Pa；压力为100kPa。四、计算题1．已知298K时，反应：Cl2(g)+O2(g)→Cl2O(g)，△fH(Cl2O,g)=76.2kJ·mol-1，S(Cl2,g)=223.0J·mol-1·K-1，S(O2,g)=205.0J·mol-1·K-1，S(Cl2O,g)=266.1J·mol-1·K-1。通过计算说明，该反应在298K、标准态下能否自发向右进行。解：Cl2(g)+O2(g)→Cl2O(g) △rH=76.2kJ·mol-1 △rS=(266.1-×205.0-223.0)J·mol-1·K-1 =-59.4J·mol-1·K-1 △rG=(76.2-298×(-59.4)×10-3kJ·mol-1=93.9kJ·mol-1 △rG>0kJ·mol-1反应不能自发进行。2．已知2100K时，反应：Si(s)+2H2(g)SiH4(g)的K=9.96×10-7。试计算：(1)该反应在2100K时的△rG，并判断反应进行的方向；(2)若反应的△rS=-126.9J·mol-1·K-1，则△rH为多少？解：Si(s)+2H2(g)SiH4(g)△rG=-RTlnK (1)△rG=-8.314J·mol-1·K-1×2100Kln9.96×10-7 =241kJ·mol-1 △rG>0kJ·mol-1；反应向左进行。 (2)△rH=△rG+T△rS=[241+2100×(-126.9)×10-3]kJ·mol-1 =-25kJ·mol-13．已知298K时，△fG(Zn2+)=-147.0kJ·mol-1，△fG(Fe2+)=-78.9kJ·mol-1。通过计算判断反应：Fe2+(aq)+Zn(s)Fe(s)+Zn2+(aq)(1)在标准态、298K时能否自发向右进行？(2)反应的标准平衡常数K为多少？解：Fe2+(aq)+Zn(s)Zn2+(aq)+Fe(s) (1)△rG=△fG(Zn2+)-△fG(Fe2+)=[-147.0-(-78.9)]kJ·mol-1=-68.1kJ·mol-1 △rG<-40kJ·mol-1，能自发向右进行 (2)lnK= K=8.66×1011 46、(1)H2O为极性溶剂，NH3为极性分子，N2和H2均为非极性分子，按相似相溶原理，NH3与H2O不仅同为极性分子，且还有氢键形成，所以NH3在水中溶解度很大，而N2和H2难溶于水。(2)HBr、HCl和HF为同族氢化物，HBr的分子间力比HCl间的大，但HF分子间还存在较强的氢键。(3)Cl2、Br2、I2为同类型非极性分子，分子间力为色散力，它们的相对分子质量依次增大，色散力依次增强，熔、沸点依次升高，故常温常压下依次为气体、液体、固体。46、试解释：(1)NH3易溶于水，N2和H2均难溶于水；(2)HBr的沸点比HCl高，但又比HF低；(3)常温常压下，Cl2为气体，Br2为液体，I2为固体。47、化学平衡发生移动时，其平衡常数是否一定改变？为什么？若化学平衡的平衡常数发生改变，平衡是否一定发生移动?为什么？化学平衡发生移动时，其平衡常数不一定改变。对于一定反应来说,平衡常数K仅是温度的函数,只要温度不变,改变总压(反应前后有气体体积变化时)或改变反应混合物浓度时,均可使平衡发生移动,但K不变；若平衡移动是由于T的改变引起的,则K一定改变。若化学平衡的平衡常数发生改变，平衡一定发生移动，因为平衡常数改变，现有平衡破坏，向达到新平衡方向移动，直到新的平衡为止，故平衡一定发生移动。47、在提纯NaCl时，为除去SO42-，需加入BaCl2。如果根据SO42-的含量加入等物质的量的BaCl2，已知K(BaSO4)=1.110-10，试计算：(1)此时溶液中尚存的c(SO42-)；(2)若加入过量BaCl2其浓度为0.020mol·L-1时，溶液中的c(SO42-)。(3)由(1)、(2)的计算结果说明，有无必要使BaCl2过量后的浓度为0.020mol·L-1。解：(1)加入等物质的量的BaCl2时 残留c(SO42-)=mol·L-1=1.010-5mol·L-1 (2)加入0.020mol·L-1BaCl2时, c(SO42-)=mol·L-1=5.510-9mol·L-1 因为等物质的量反应时，SO42-基本被沉淀完全。如果BaCl2过量后的浓度较大，虽然，使c(SO42-)会更小，但是引进了过多的Ba2+，将使提纯操作工作量增加，试剂消耗多，效益差，故无必要。2．已知:NiSO4·6H2O(s)、NiSO4(s)和H2O(g)在298K时的△fG分别为-2221.7kJ·mol-1、-773.6kJ·mol-1和-228.6kJ·mol-1。计算：(1)反应NiSO4·6H2O(s)NiSO4(s)+6H2O(g)的△rG；(2)上述反应的标准平衡常数K；(3)298K时，与NiSO4·6H2O(s)平衡的水的蒸气压。解：NiSO4·6H2O(s)NiSO4(s)+6H2O(g)(1)△rG=[6×(-228.6)+(-773.6)-(-2221.7)]kJ·mol-1=76.5kJ·mol-1(2)lnK=-=-30.877 K=3.89×10-14(3)K=()6=3.89×10-14 p=0.582kPa46、求标准状态下CaCO3（S）受热分解的最低温度。（△rGθ＝130kJ·mol-1，△rHθ＝170kJ·mol-1，△rSθ＝165J.mol-1·K-1）46、解：椐⊿rGθ=⊿rHθ-T⊿rSθ（2分）当⊿rGθ≤0时反应正向自发（1分）T≧⊿rHθ/⊿rSθ（2分）≧170×103J.