普通化学课后习题答案

第一章热化学与能源

1.是非题(对的在括号内填“+”号，错的填“」号)

(1)已知下列过程的热化学方程式为：

则此温度时蒸发1mol。凡⑺，会放出热30.1。o(-)

(2)在定温定压条件下，下列两个生成液态水的化学方程式所表达的反应

放出的热量是一相同的值。(一)

(3)功和热是在系统与环境之间的两种能量传递方式，在系统内部不讨论

功和热。(+)

(4)反应的就是反应的热效应。(-)

2、选择题(将所有正确答案的标号填入空格内)

(1)在下列反应中，进行Imol反应时放出热量最大的是(C)

(2)通常，反应热的精确的实验数据是通过测定反应或过程的哪个物理量

而获得的。(d)

(a)AH(b)pAV(c)pq(d)vq

(3)下列对功和热的描述中，正确的是(H)

(a)都是途径函数，无确定的变化途径就无确定的数值

(b)都是途径函数，对应于某一状态有一确定值

(c)都是状态函数，变化量与途径无关

(d)都是状态函数，始终态确定，其他值也确定

(4)在温度T的标准状态下，若已知反应Af25的标准摩尔反应焰

222

222

1

()0()

2

2()()2()

HgOgHOl

HgOgHOl

+=

+=

66()();30.1,n,UFI=UFgAHo=kJmol-

4222

4222

4222

422

()()2()()2()

()()2()()2()

()()2()()2()

3

()()()()2()

2

aCHlOgCOgHOg

bCHgOgCOgHOg

cCHgOgCOgHOl

dCHgOgCOgHOl

+=+

+=+

+=+

+=+

与反应2A->C的标准摩尔反应焰fcA"o,则反应Cf48的标准摩尔反应焰

rm,3AHe与rm.dHe及rm2AHf>的关系为「皿3A"0=(Q)

(a)2r/n,lAHo+rm,2AHO(b)rmAAHi)—2rm,2AHo

(C)rmAAMd4-rni.2A//o(d)2rm.IArni.2A//0

(5)对于热力学可逆过程，下列叙述正确的是(abd)

(a)变化速率无限小的过程

(b)可做最大功的过程

(C)循环过程

(d)能使系统与环境完全复原的过程

(6)在一定条件下，由乙二醇溶液、冰、水蒸气、氮气和氧气组成的系统

中含有（a«d）

（a）三个相（b）四个相（c）三种组分（d）四种组分（e）五种组分

*（7）一只充满氢气的气球，飞到一定高度即会爆炸，这取决于一定高度上

的（d）

（a）外压（b）温度（c）湿度（d）外压和温度

（8）下述说法中，不正确的是（d）

（a）焰只有在某种特定条件下，才与系统反应热相等

（b）焰是人为定义的-利具有能量量纲的热力学量

（c）焰是状态函数

（d）焰是系统能与环境进行交换的能量

3、填空题

使可燃样品（质量为1.000g）在弹式量热计内完全燃烧，以测定其反应热，

必须知道：

（1）弹式量热计内吸热介质（通常为水）质量和比热容；

（2）钢弹组件的总热容；

（3）反应前后系统的温度。

*4、钢弹的总热容可利用已知反应热数值的样品而求得。设将0.500g苯甲

酸

（（）5CHCOOH）在盛有1209g水的弹式量热计的钢弹内（通入氧气）完全燃

烧

尽，系统的温度由296.35K上升到298.59K。已知此条件下苯甲酸完全燃烧的反

应热效应为-3226㈢〃2。心，水的比热容为4.18，g-iK-i。试计算该钢弹的

总热

容。

解：苯甲酸的摩尔质量为122g机。L，0.500g苯甲酸完全燃烧的反应热为：

q=-3226kJmol-\X0.500g/122gmol-\

=-13.2kJ

又{}2（）i>q=-CHOAT+CAT

={4.18n1209（298.59296.35）（298.59296.35）}b-Jg-K-xgx-K+C

-K

得该钢弹的总热容839"。=/K-

5、葡萄糖完全燃烧的热化学方程式为

当葡萄糖在人体内氧化时，上述反应热约30%可用做肌肉的活动能量。试估计一

食匙葡萄糖(3.8g)在人体内氧化时，可获得的肌肉活动的能量。

解：葡萄糖6126。〃。的摩尔质量为180gmol-y,其热效应为

q=-2S20kJmol-\/180gmol-\=—\5.65kJg-i

--食匙葡萄糖(3.8g)氧化时可获得的肌肉活动的能量为

—15.65攵/g-ix3.8gx30%=18kJ

6、已知下列热化学方程式：

不用查表，计算下列反应的”o

2FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO(g)

1提示：根据盖斯定律利用已知方程式，设计一循环，使消去23Fe。和34尸eO,

而得到所需的反应方程式。若以(1)，(2),(3),(4)依次表示所给出的

反应方

程式，贝U可得到&j,2,3632ppp”=q-q-q)

解：若以(1)、(2)、(3)、(4)依次表示上面所给出的反应方程式，则

(1)x3-(2)-(3)x2得下列方程式：

26FeO(s)+6CO(g)=6Fe(s)+6CO(g)

上式除以6,即得反应方程式(4),故对应的反应热效应关系为:

6126222()6()6()6();2820PCHOs+0g=COg+HOIq=-kJ

mol-

i

232

1

23342

1

342

()3()2()3();27.6

3()()2()();58.6

()030();38.1

p

p

p

FeOsCOgFesCOgqkJmol

FeOsCOgFeOsCOgqkJmol

FeOsCOgFeOsCOgqkJmol

+=+=-

+=+=-

+=+=-

,4,1,2,3

1

32

[]-l

3(27.6)(58.6)2(38.1)16.7

6

x---------xkJmol-=—kJmol-

7、已知乙醇在101.325kPa大气压下正常沸点温度(351K)时的蒸发热为

39.2kJ/7w/-io试估算Imol液态25CHOH在蒸发过程中的体积功卬体和AU。

解：乙醇的蒸发过程是等温定压相变过程

1

6565()0,39.2mCHCOOHIfCHCOOHg\H=kJmol-

故p.n】q=39.2im\H—kJmol-

w=w=-pAV=一AnRT体

=(-1x8.314x10-3x351)kJmol-\

=-2.92kJmol-i

mP,mAt/=q+卬=体(39.2-2.92)kJmol-\=36.3kJmol-\

8、在下列反应或过程中，vq和”有区别吗？简单说明。

(1)

(2)

(3)

(4)

解：根据=

①对于只有凝聚相(液态和固态)的系统，AV心0,所以八，q=q

②对于有气态物质参与的系统，AV是由于各气体的物质的量发生变化

引起的，则有

OOPV

BB

q-q=EA/7BgRT=①丫BgRT

所以：(1)()

B

辽vBgRT>0,pvq丰q

(2)()

B

[Zv8gRT=3Pvq-q

(3)()

B

:>,vBgRT>0,pvq#q

(4)AV^0,pvq-q

9、根据第8题中所列的各化学方程式和条件，试计算发生下列变化时，各自AU

和之间的能量差。

(1)2.00mol&NH〃S(s)分解

(2)生成1.00mol，C/(g)

(3)5.00mol2co(s)(干冰)的升华

NH4Hs(s)NH3(g)+H2S(g)

25℃

H2(g)+C12(g)2HC1(g)

25℃

C02(S)C02(g)

-78℃

AgNO-25℃3(aq)+NaCl(aq)AgCl(s)+NaN03(aq)

(4)沉淀出2.00molAgC7(s)

解：

(1)

()ni

B

△U-A/7=-EvBgRT

=-(2x8.314x10-3x298.15)kJmol-\=-4.958kJmol-\

2.00molaNH〃S(s)分解过程两者的能量差为

2.00molx(-4.958)kJmol-\=-9.92kJ

(2)

()

B

ZvBg=0

mmAt/-AH=O

生成l.OOmol”C/(g)过程两者的能量差为0

(3)

()inm

B

△U-AH=-EvBgRT

=-(1X8.314X10-3X(273.15-78))J=-1.62kJmol-\

5.00mol2CO(s)(干冰)的升华过程两者的能量差为

5.00molx(-1.62)kJmol-\=-8.10kJ

(4)

AV弋0,故0，"，，，AU-A”=

沉淀出2.00molAgC7(s)过程两者的能量差为0

10、试查阅附表3的数据计算下列反应的5△加(298.15K)

解：(1)32224NH(g)+3O(g)=2N(g)+6H0(1)

(298.15K)/kJmol-i-46.1100-285.83

.(298.15)(298.15)rmBp.fi

=(6x(-285.83)-4x(-46.11))kJmol-i

=-1530.54kJmol-\

3222

22224

3

103()2()60

2()0()

3()

4()

NHgOgNgHOl

CHgHgCHg

NHg

aq

+=+

+=

+

4

()4

()

()稀盐酸

()Fe(s)+CuS0

NH4Hs(s)NH3(g)+H2S(g)

25℃

H2(g)+C12(g)2HC1(g)

25℃

C02(S)C02(g)

-78℃

AgNO-25℃3(aq)+NaCl(aq)AgCl(s)+NaN03(aq)

(2)C2”2(g)+“2(g)=C2"4(g)

(298.15K)/kJmol-\226.73052.26

.(298.15)(298.15

B

△“oK=ZvA〃oK

=(52.26-226.73)kJmol-t

=-174.47kJmol-x

(3)34N”(g)+”+(aq)=NH+(aq)

fm^HQ(298.15K)/kJmol-\-46.110-132.45

,(298.15)(298.15)5町皿8

B

△“oK=ZvA"oK

=((-132.45)-(-46.11))kJmol-i

=-86.32kJmol-i

(4)Fe(s)+Cw2+(aq)=Fei+(aq)+Cu(s)

A：AHe(298.15K)/kJmol-i064.il-89.10

.(298.15)(298.15)

B

AHeK=XvAHoK

=(-89.1-64.77)kJmol-i

=-153.9kJmol-i

11、计算下列反应的(1)rmAWe(298.15K)；(2)Ue(298.15K)和(3)

298.15K

进行Imol反应时的体积功卬体

424c4(g)+4a(g)=cci(/)+4”a(g)

解:⑴424CH(g)+4CZ(g)=CCl(Z)+4HCl(g)

/,„A/7e(298.15K)/kJL-74.810-135.44-92.307

r„,A//e(298.15K)=((-135.44)+4x(-92.307)-0x4-(-74.81))kJmol-i

=-429.86kJmol-t

(2)(298.15)(298.15)()”,”

B

A=ZvBgRT

=-429.86kJmol-\-(4-4-1)x8.314x10-3Wmol-\K-\x

298.15K

=-427.38kJmol-t

(3)反应在等温等压条件下进行：

w--AnRT体

=-(4-4-1)X8.314X10-3Vmol-iKTX298.15K

=2.479kJmol-x

12、近298.15K时的弹式量热计内使1.0000g正辛烷()完全燃烧,

测

得此反应热效应为-47.79kJ(对于1.0000g液体而言)。试根据此实验值,

估算正辛烷(。8”回/)完全燃烧的(1)v.mq；(2)rmAA7e(298.15K)。

解：

(1)正辛烷的摩尔质量为114.23gmol-\

vjnq=(-47.79)kJg-iX114.23gmol-\

=-5459kJmol-\

(2),»()pmVm

B

q-q=£vBgRT

,,()pmVm

B

q=q+ZvBgRT

=-5459kJmol-\+(8-)x8.314x10-3Vmol-\K-\

X298.15K

=-5470kJinol-i

r,n\H^(298.15K)=P.mq=-5470kJmol-\

13、利用3CaC。、CaO和2co的""A”。(298.15K)的数据，估算煨烧1000kg

石灰石(以纯3CaC。计)成为生石灰所需的热量。又在理论上要消耗多少燃料

煤

(以标准煤的热值估算)？

解：

f)n\HQ(298.15K)/kJ-1206.92-635.09-393.509

.(298.15)(298.15«

B

=((-635.09)+4x(-393.509)-(-1206.92))kJmol-\

=178.33Vmol-\

1000kg石灰石完全分解为生石灰所需热量为

q=178.33kJx1000x103g/100gmol-\=l,lSx106kJ

标准煤的热值为29.3〃/kg八,需耗燃料煤的质量：

m=1.78x106kJ/(29.3x103Ukg-\)=60.8kg

14、设反应物和生成物均处于标准状态，试通过计算说明298.15K时究竟是乙

快(22。")还是乙烯(24。“)完全燃烧会放出更多的热量：(1)均以七

mol-\

表不；(2)均以kJg-i表不。

解：⑴

fmAH。(298.15K)/kJmol-\226.730-393.509-285.83

.(298.15)(298.15”8

B

△〃oK=ZvA〃oK

=((-393.509)x2+(-285.83)-(226.73))kJmol-i

818222

25

()0809()

2

CHl+0g=C0g+H0l

25

2

32CaCO(s)=Ca0(s)+CO(g)

22222

5

()020()

2

CHg+0g=C0g+H0l

=-1299.58Vmol-i

fmkHo(298.15K)IkJmol-\52.260-393.509-285.83

,(298.15)(298.15加8

B

△H°K=XvA"oK

=((-393.509)x2+(-285.83)x2-(52.26))kJmol-\

=-1410.94kJmol-\

(2)若均以心g-l表示，对于22。”而言，则有

AHo(298.15K)=-1299.58kJmol-\/28gmol-\

=-49.41kJg-i

对于24C”

△He(298.15K)=-1410.94kJmol-\/26gmol-\

=-50.30kJg-i

通过计算可见，298.15K时乙烯完全燃烧放出更多的热量。

15、通过吸收气体中含有的少量乙醇可使227K&。酸性溶液变色(从橙红色

变

为绿色)，以检验汽车驾驶员是否酒后驾车(违反交通规则)。其化学反应可表

示

为

23

27252320。-(aq)+16"+(aq)+3CH。/⑺=4Cr+(aq)+11/70(1)+3CH

COOHQ)

试利用标准摩尔生成焰数据求该反应的,,"A"。(298.15K)=?

解：2

27252c70<aq)+164+(做)+3CH0HQ)=

(298.15K)/kJmo/-i-1490.30-277.69

3

234。+3)+11”0(1)+3CHC00H(l)

-1999.1-285.83-484.5

,(298.15)(298.15

B

△“oK=ZvA"eK

=((-1999.1)x4+(-285.83)xll+(-484.5)x3

-(-1490.3)x2-(-277.69)x3)kJmol-\

--8780.4kJmol-i

*16、试通过计算说明下列甲烷燃烧反应在298.15K进行Imol反应进度时，在

定压和定容条件燃烧热之差别，并说明差别之原因。

4222cH(g)+20(g)=CO(g)+2H。(0

解：,,()pWVZH

B

q—q=，vBgRT

=(1-1-2)x8.314xlO-3Vmol-i/C-ix298.15K

24222CH(g)+20(g)=2C0(g)+2H0(1)

=-4.958kJmol-\

可见定压等温燃烧放热更多。因为此时系统体积减少(因反应后气体分子数

减少了)，环境对系统做功，这部份功以热的形式返回环境。

▲17、在298.15K时，碳、氢和甲烷标准摩尔燃烧焰分别为-393.5,-285.8和

-890.4kJmol-x,试推算出该温度下甲烷的标准摩尔生成焰的值。

（提示：找出甲烷的生成反应与碳（石墨）、氢（g）及甲烷（g）三个燃烧反

应的关系，再利用盖斯定律的运算方法求算。注意，这种计算与反应的各个步骤

在实际上能否发生无关，所需要的仅仅是各步骤在形式上是可能的）

解：根据题意有：

反应式（1）+2x（2）-（3）得反应式（4）,故

=（（-393.5）+2x（-285.8）-（-890.4））kJmol-\

=-74.7kJmol-i

▲18、环己烯的氢化焙是-120心mol-\,苯氢化焰是-208㈢mol-x,计算苯

的离

域烙。

（提示：环己烯及苯的性质与氢化反应可参考大学有机化学教材，也可根据

分子式进行推演——苯有三个定域双键为基础计算苯的氢化焰，这个数值与观察

值（-208心mol-0之间的差别就是离域烙。共朝双键的离域作用带来了苯的

化

学稳定性）

解：氢化焰可表示为下列反应的婚变：

2,2

1

422.3

24.4

1CO()();(298.15)393.5

2HO()();(298.15)285.8

3CHO()()2();(298.15)890.4

4C2H()CH;

gCOgHKkJmol

gHOlHKkJmol

gCOgHOIHKkJmol

gH

e

6

0

=A=—

=A=-

=+△=-

二A

2

22

2

()(

石

墨)+

1

()(g)+

2

()(g)+2

()(

石

墨)+(g)e(298.15K)=?

,4j,2,3(298.15)(298.15)2(298.15)(298.15),△HoK=△K

+X^HQK-^HOK

.“）（298.15）/,"CHBA"OK

若把环己烯的氢化焰作为每个双键的氢化焰，则假设的分子“环己三烯”的

氢化焰为3X（-120U〃血T）。而苯的氢化焰为-208㈢加。小说明苯比环

己三

烯稳定。这种作用来源于苯的离域作用或离域焰。故苯的离域烙为：

A//=3X（-120kJmol-\）-（-208kJmol-\）

=-152kJmol-i

+H2

+H2

+H2

苯

环己三烯

环己烯

第二章化学反应的基本原理和大气污染

1、是非题（对的在括号内填“+”号，错的填号）

（1）AS为正值的反应均是自发反应。（-）

（2）某一给定反应达到平衡后，若平衡条件不变，分离除去某生成物，待达到

新的平衡，则各反应物和生成物的分压或浓度分别保持原有定值。（・）

（3）对反应系统।

22（）（）（）（）,（298.15）131.3r„,Cs+HOg=COg+Hg^HoK=kJmol-。

由于化学方程式两边物质的化学计量数（绝对值）的总和相等，所以增加总压力

对平衡无影响。（■）

（4）上述（3）中反应达到平衡后，若升高温度，则正反应速率u（正）增加，

逆反应速率n（逆）减小，结果平衡向右移动。（-）

（5）反应的级数取决于反应方程式中反应物的化学计量数（绝对值）。（・）

（6）催化剂能改变反应历程，降低反应的活化能，但不能改变反应的,“AGo。

（+）

▲（7）在常温常压下，空气中的N2和02能长期存在而不化合生成NO。且热力

学计算表明22N（g）+0（g）=2N0（g）的（298.15）0GoK,则N2和。2混合气

必

定也是动力学稳定系统。(+)

A(8)已知4CC/不会与2”。反应，但422CC/“)+2"O(/)=CO(g)+4"C/(aq)的

(298.15)379.93\rm\G^K^-kJ〃血-，则必定是热力学不稳定而动力学稳定

的系统。

(十)

2、选择题(将所有正确答案的标号填入空格内)

(1)真实气体行为接近理想气体性质的外部条件是(1>)

(a)低温高压(b)高温低压(c)低温低压(d)高温高压

(2)某温度时，反应22”(8)+8厂8)=2”及8)的标准平衡常数长。=4、10一2,则

反应22

11

()0()

22

HBrg=Hg+Brg的标准平衡常数K©等于(b)

(a)2

1

4x10-

(b)

2

1

4x10-

(c)4x10-2

(3)升高温度可以增加反应速率，最主要是因为(b)

(a)增加了分子总数

(b)增加了活化分子的百分数

(c)降低了反应的活化能

(d)促使平衡向吸热方向移动

(4)已知汽车尾气无害化反应22

1

()00()

2

NOg+COg=Ng+COg的

(298.15)0,„,A要有利于取得有毒气体NO和CO的最大转化率，可采取

的

措施是(C)

(a)低温低压(b)高温高压

(c)低温高压(d)高温低压

*(5)温度升高而一定增大的量是(be)

(a)rmAGe(b)吸热反应的平衡常数Ke

(c)液体的饱和蒸气压(d)反应的速率常数k

(6)一个化学反应达到平衡时，下列说法中正确的是(劣)

(a)各物质的浓度或分压不随时间而变化

(b)rmAGo=0

(c)正、逆反应的速率常数相等

(d)如果寻找到该反应的高效催化剂，可提高其平衡转化率

3、填空题

(1)对于反应：I

223()3()20;(298)92.2r,“Ng+Hg=NHgbHGK=-kJmol-

若升高温度(约升高100K),则下列各项将如何变化(填写：不变，基本不变，增

大或减小。)

Ar//o„,：基本不变,,,,ASo：基本不变

r«1AGe：增大Ke：减小

v(正)：增大v(逆)：增大

(2)对于下列反应：।

2()()2();(298)172.5rmCs+C0g=COg\H^K=kJmol-o若

增加总压力或升高温度或加入催化剂，则反应速率常数k(正)、左(逆)和反应速

率v(正)、八逆)以及标准平衡常数Ke、平衡移动的方向等将如何?分别填人下

表中。

k(正)k(逆)v(正)v(逆)Ke平衡移动方向

增加总压力不变不变增大增大不变向左

升高温度增大增大增大增大增大向右

加催化剂增大增大增大增大不变不变

(3)造成平流层中臭氧层破坏的主要物质有CFC、哈龙、N2O、NO、CC14、

CH4等；主要的温室气体有CO2、CH4、N2O、CFC、等；形成酸雨的大气

污染物主要是SO2、NOx等。

4、不用查表，将下列物质按其标准,”So(298K)值由大到小的顺序排列，并简单

说明理由。

(a)K(s)(b)Na(s)(c)Br2(l)(d)Bn(g)(e)KCl(s)

解：，“Se(298K)值由大到小的顺序为

2(d)Br(g)>2(c)3r(1)>(e)KCl(s)>(a)K(s)>(b)Na(s)

说明(1)同一物质28r气态时的炳大于液态时的；

(2)一般(相对分子质量相近时)液体的嫡大于固体物质的嫡；

(3)一般说来，当温度和聚集状态相同时，分子或晶体结构较复杂(内

部微观粒子较多)的物质的熠大于分子或晶体结构较简单(内部微观粒子较少)

的物质的嫡。K(s)和Na(s)的原子结构属同一族，K的结构较Na的复杂。

5、定性判断下列反应或过程中嫡变的数值是正值还是负值。

(1)溶解少量食盐于水中；

(2)活性炭表面吸附氧气；

(3)碳与氧气反应生成一氧化碳。

解：(1)嫡变为正值；(2)嫡变为负值；(3)嫡变为正值。

*6、利用些列两个反应及其AG&”(298K)值，计算34尸e。(s)在298K时的

标

准生成吉布斯函数。

1

223

3

2()0();(298)742.2

2rmFes+Og-FeOsGeK=-kJmol-

23344()03();(298)77.7rmFeOs+Fes=FeOs\G^K=-kJmol-

解：223

3

2()0()

2

Fes+Og=FeOs(1)

23344FeO(s)+fe($)=3FeO(s)(2)

(1)4(2)

3

x+,可得

2343Fe(i)+20(g)^FeO(5)(3)

故

,333(298)(298)Fe。r，”△GoK=△GoK

={}J,2

1

(298)4(298)

3rmrmXAG。KX+△G。K

={}11

(742.2)4(77.7)

3

x-x+-Vmol-=-1015.5kJmol-\

7、通过热力学计算说明下列水结冰过程：

22”0(/)一”0(S)

在298K标准状态时能否自发进行。已知冰在298K时的标准摩尔生成吉布斯函

数为-236.7Xmol-\.

解：22HosTH0(s)

(298)/AGsKkJ相。/--237.129-236.7

,(298)(298)””.

B

△GOK=XI，AG9K

={(-236.7)-(-237.129)}kJmol-\=0.4kJ/no/-i>0

故在298K的标准状态时，水结冰的过程不能自发进行。

8、试用教材附录3中的标准热力学数据，计算下列反应的(298)，",ASeK和

(298)r,“AGeK

(1)23423fe(s)+4H0(1)=FeO+4H(g)

(2)2

2Z〃(s)+2H+(aq)-Zn+(aq)+H(g)

(3)2

2CaO(s)+H0(/)=Ca+(aq)+20H-(aq)

(4)2

1

()0()

2

AgBrs=Ags+BrI

解:(1)23423Fe(s)+4H0(1)=FeO(s)+4H(g)

(298)/iimSoKJmol-/C-27.2869.91146.4130.684

(298)/ifmkGeKkJmol-0-237.129-1015.40

.(298)(298)ris

B

△SeK=ZvSeK

=(130.864X4+146.4-69.91X4-27.28X3}Jmol-\K-i

=307.7Jmol-\K-i

.(298)(298)MB%B

B

△GoK=ZuAGoK

={(-1015.4)-(-237.129)X4}kJmol-i

=-66.9kJmol-\

(2)2

2Z〃(s)+2H+(aq)-Zn+(aq)+//(§)

(298)/11,“SeK，mol-A：-41.630-112.1130.684

(298)/if„,kGeKkJmol-00-147.060

.(298)(298)MB,”s

B

△SoK=ZvSoK

=(130.864+(-112.1)-41.63}Jmol-\K-\

=-23.0Jmol-iK-i

.(298)(298)RM〃B

B

△GeK=ZuAGeK

=-147.6kJmol-i

(3)2

2CaO(s)+H0(/)=Ca+(aq)+20”-(aq)

(298)/11,“SoKJmol-A：-39.7569.91-53.1-10.75

(298)/ifmkGsKkJ机o/--604.03-237.129-553.58-157.244

.(298)(298)s

B

△SeK=ZvSeK

={(-10.75)X2+(-53.1)-69.91-39.75}Jmol-\K-\

=-184.3Jmol-\K-i

.(298)(298)s叼，”6

B

△GeK=ZuAGoK

={(-157.244)X2+(-553.58)(--237.129)-(-604.03)}kJmol-\

=-26.91kJmol-i

(4)2

1

()0()

2

AgBrs=Ags+BrI

(298)/i",SoK/mol-AT-170.142.55152.231

(298)/ifm/^GoKkJmol-96.9000

,(298)(298)CB

B

△SoK=Zv'SeK

={152.231X

1

2

+42.55-170.1}Jmol-\K-\

=-54.1Jmol-iK-i

.(298)(298)〃，，必，”6

B

△GeK=ZuAGoK

=96.90kJmol-\

9、用锡石(SnO2)制取金属锡，有建议可用下列儿种方法：

(1)单独加热矿石，使之分解。

(2)用碳(以石墨计)还原矿石(加热产生C02)。

(3)用H2(g)还原矿石(加热产生水蒸汽)。

今希望加热温度尽可能低一些。试通过计算，说明采用何种方法为宜。

解：(1)单独加热矿石SnO2使之分解的温度条件估算

SnOi(s)=Sn(s)+O2(g)

(298)/1fmkHeKkJ机-580.700

(298)/u,nSeA：Jmol-K-52.351.55205.138

.(298)(298)MB/,“8

B

△〃oK=Zv，A〃oK

=580.7kJmol-\

.(298)(298"“

B

△SOK=ZPSOK

=(205.138+51.55-52.3}Jmol-\K-\

=204.4Jmol-iK-i

依据()(298)(298)0rmrmr,n△GeT=△"oK-TASeK<

T>580.7Vmol-\/204.4Jmol-\K-i=2841K

(2)用碳还原矿石的温度条件估算

22SnO(s)+C(s)=5n(s)+CO(g)

(298)/i/mAHeKkJ/no/--580.700-393.509

(298)/11,“SoKJmol-AT-52.35.7451.55213.74

,(298)(298)c

B

LHBKWVAHsK

={(-393.509)-(-580.7)}kJmol-\

=187.2ZJmol-\

,(298)(298)rMB,“B

B

△SoK=Ev，SeK

={213.74+51.55-5.74-52.3}Jmol-\K-i

=207.3Jmol-\KT

T>187.2kJmol-\/207.3Jmol-\K-i=903.0K

(3)用H2还原矿石的温度条件估算

22zSnO(s)+2H(g)=S〃(s)+2H0(g)

(298机。/--580.700-241.818

(298)/11SoK/mol-K-52.3130.68451.55188.825

.(298)(298)c

B

AHOKWVAHOK

={(-241.818)-(-580.7)}kJmol-\

=97.1kJmol-\

.(298)(298)L”8

B

△SoK=ZvSoK

=(188.825+51.55-130.684-52.3}Jmol-iK-i

=115.5Jmol-\K-\

T>97.1kJmo"115.5Jmol-xK-=841K

依据计算，用用H2还原可使矿石分解温度最低。

10、糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可用下式表示：

I222U222。"O(S)+12。(g)=12C。(g)+1140(/)

若在人体内实际上只有30%上述总反加的标准吉布斯函数变可转变成为功

(非体积功)，则一食匙(3.8g)糖在体温37℃时进行新陈代谢，可以做多少功?

解：I222U222C”O(S)+12。(g)=12co(g)+10(/)

(298)/1"心HsKkJmol-2225.50-393.509-285.83

(298)/।IMSOK/mol-K-360.2205.138213.7469.91

,(298)(298)「MB/,,,8

B

AHBKWVAHaK

={(-285.83)X11+(-393.509)X12-(-2225.5))kJmol-\

=-5640.7kJmol-\

,(298)(298)r,”…

B

ASoK=ZvSeK

={69.91X11+213.74X12-205.138X12-360.2}Jmol-\K-\

=512.03Jmol-iKT

()(298)(298)，，*，，，r,n\G§TxkHGK-T\SoK

(310)r,“AGeK=-5640.7。mol-\-(273+37)KX512.03Jmol-\K-\

=-5799.4kJmol-\

转化为功(非体积功)M

122211

1222II

()

,(310)30%

()rm

mCHO

wGK

MCHO

=xAex

3.8

(5799.4)30%

342

g

kJmol

gmol

-X—x

=-19.3kJ

11、计算利用水煤气制取合成天然气的下列反应在523K时(近似)的Ke值。

242CO(g)+3H(g)=CH(g)+H0(g)

解：可利用公式

()(298)(298)™△GoT=△"eK-TASoK

代入热力学化学数据，先求出反应的(523),”AGeK。

242CO(g)+3〃(g)=C"(g)+〃O(g)

(298)/if,nAHsKkJmo/-110.5250-74.81-241.818

(298)/11,“SoKJmol-K-197.674130.684186.264188.825

.(298)(298)-”B

={(-241.818)+(-74.81)-(-110.525)}kJmol-\

=-206.10kJmol-\

.(298)(298"“

B

△SOK=ZPSOK

=(188.825+186.264-130.684X3-197.674)Jmol-\K-i

=-214.637Jmol-\K-\

依据()(298)(298)rmrmrm△GeTb△”oK-TASoK

(523)(298)523(298)GOB△”oK-K△SeK

{-206.10-523X(-214.637)X10-3}kJmol-i

=-93.84kJmol-i

(93.84)1000

In21.6

8.314523

rmGJmol

K

RTJKmolK

9

e

=—A«­x=

x

Ke=2.36x109

12、某温度时8.0molSO2和4.0molO2在密闭容器中进行反应生成S03气体，测

得起始时和平衡时(温度不变)系统的总压力分别为300kPa和220kPa。试利用上

述实验数据求该温度时反应：2232S。(g)+0(g)=ISO(g)的标准平衡常数和SO2

的转化率。

解：设平衡时SO3的物质的量为xmol

223250(g)+0(g)=2S0(g)

起始时物质的量/mol8.04.00

平衡时物质的量/mol8.0-x4.0-

2

x

X

在恒温恒容条件下，系统总压与系统的总物质的量成正比，故

300kPa：220kPa=(8.0+4.0)：(8.0-x+4.0-

2

x

+X)

得x=6.4

SO2的转化率为：

2

6.

80

4

8

%%

8

x

SO===

平衡时各物质的摩尔分数为

2X”(SO)=(8.0-6.4)mol/(8.0-6.4+4.0-

6.4

2

+6.4)mol=

1.6

8.8

2Xeq(0)=(4.0-

6.4

2

)mol/(8.0-6.4+4.0-

6.4

2

+6.4)mol=

0.8

8.8

3Xe<l(S0)=6.4mol/(8.0-6.4+4.0-

6.4

2

+6.4)mol=

6.4

8.8

根据分压定律，各气体平衡时的分压分别为

2Peq(SO)=

1.6

8.8

X220kPa=40kPa

2P«/(。)=

0.8

8.8

X220kPa=20kPa

3peq(SO)=

6.4

8.8

X220kPa=160kPa

2

22

()/

()/()/

eq

eqeq

pSOp

K

pSOppOp

e

o

ee

2

2

(160/100)

(40/100)x(20/100)

=80

13、已知下列反应：

222AgS(s)+H(g)=2Ag(s)+HS(g)

在740K时的Ko=0.36。若在该温度下，在密闭容器中将LOmolAg2s还原为银,

试计算最少需用H2的物质的量。

解：设最少需用H2的物质的量为Xmol

222Ags(s)+H(g)=2Ag(s)+HS(g)

起始时物质的量/mol1.0100

反应中物质的量的变化/mol-1.0-1.02.01.0

平衡时物质的量/mol0X-1.02.01.0

因在定温定压下，气体的分压之比为其物质的量的比。故

2

2

()/1.0

0.36

()/(1.0)

eq

pHSpmol

K

pHpxmol

e

0

0===

x=3.8mol

*14、已知下列反应：

21

222

()00();

()00();

FesCOgFeOsCOgK

FesHOgFeOsHgK

e

o

++

++

标准平衡常数为

标准平衡常数为

在不同温度时反应的标准平衡常数值如下:

T/K1Ko

2Ko

9731.472.38

10731.812.00

11732.151.67

12732.481.49

试汁算在上述各温度时反应：

CO2(g)+%(g)CO(g)+%O(g)

的标准平衡常数Ke,并说明此反应是放热还是吸热的。

解：2Fe(s)+CO(g)Re。⑸+CO(g)(1)

22Fe(s)+H0(g)FeO(s)+H(g)(2)

⑴-⑵得

222CO(g)+H(g)CO(g)+〃O(g)(3)

根据多重平衡规则，有

312Ko=Ko/K。

各不同温度时反应的标准平衡常数值如下：

T/K1K。

2Ke

312Ko=Ko/Ko

9731.472.380.618

10731.812.000.905

11732.151.671.29

12732.481.491.66

从计算结果得知，当温度升高时，3仆值增大，故反应(3)是吸热反应。

15、已知反应：

22

11

()0()

22

Hg+Clg^HClg

在298.15K时的।Ko=4.9义1016,(298.15)92.3=—-机。求在

500K时

的2Ko值(近似计算，不查,“So(298.15K)和加AGo(298.15K)数据)。

解：根据范特霍夫等压方程式，得

221

112

InKHTT

KRTT

00

e

A-

31

2

16I1

92.3110500298

ln()

4.9108.314500298

KJmolKK

JKmolKK

o-

«—x—

xx

=22.5

/Co=1.4x10o

16、利用标准热力学函数估算反应：

222CO(g)+H(g)=CO(g)+H0(g)

在873K时的标准摩尔吉布斯函数变和标准平衡常数。若系统中各组分气体的分

压为22P(CO)=p(H)=127kPa,2PleO)=p(HO)=16kPa(注意：此时系统不

一定处于平衡状态)，计算此条件下反应的摩尔吉布斯函数变，并判断反应进行

的方向。

解：222CO(g)+"(g)=CO(g)+"O(g)

(298)/।kHsKkJmo/-393.5090-110.525-241.818

(298)/11,“SoKJmol-/C-213.74130.684197.674188.825

.(298)(298)M8〃"B

B

AHGKWVAHSK

={(-241.818)+(-110.525)-(-393.509)}kJmol-\

=41.17kJmol-\

.(298)(298)L”8

B

△Sf)K=ZvSoK

={188.825+197.674-130.684-213.74}Jmol-iK-i

=42.08Jmol-iK-i

(873)(298)(298)eAGeKa△HeK-TASeK

=41.17Vmol-\-873Kx42.08Jmol-iKT=4.43kJmol-i

In(873)(873)/rmKoK=-AGoKRT

i

31I

4.43

8.31410873

kJmol

kJKmolK

x—x

=-0.610

Ke(873K)=0.54

()()ln(/>

rfnrtnB

B

^GT^AGOT+RTYIppo

2

1311

2

(76/100)

(873)4.438.31410873In

(127/100)E

kPakPa

GKkJmolkJKmolK

kPakPa

A=-+x---xx

=-3.0kJtnol-i

(873)(),,“△GK<,故此条件反应正向正反应进行。

17、对于••个在标准态下是吸热、嫡减的化学反应，当温度升高时，根据吕•查

德里原理判断，反应将向吸热的正方向移动；而根据公式555

△G9=A"o—TASo判

断，将变得更正(正值更大)，即反应更不利于向正方向进行。在这两

种矛

盾的判断中，哪一种是正确的？简要说明原因。(提示：可参阅参考文献(9)

上

册417页)

解：前一种判断是正确的。当温度改变时，应用Ko来判断平衡移动的方向。由

范特霍夫等压方程式221

II2

[nrm()KHTT

KRTT

00

0

=△-可知，Ke随温度的变化率只与MA”。

有关。当即吸热反应，T升高，Ke变大，反应将向正反应(即吸热

反应)移动。

18、研究指出下列反应在一定温度范围内为元反应

2N0(g)+Cl2(g)^2NOCl(g)

(1)写出该反应的反应速率方程。

(2)该反应的总级数是多少？

(3)其他条件不变，如果将容器的体积增加到原来的2倍，反应速率如何变化？

(4)如果容器体积不变而将NO的浓度增加到原来的3倍，反应速率又将怎样变

化？

解：22NO(g)+CI(g)-2NOCl(g)

(1)由于上述反应为元反应，据质量作用定律：

{}{}?

iv=kc(NO)c(Cl)

(2)反应的总级数n=2+l=3

(3)其他条件不变，容器的体积增加到原来的2倍时，反应物浓度则降低为原

来的1/2。

{}(}

2

2

22

111

'()()()()

2

288

vkcNOcClkcNOcClv-fl［〕=={>

uu

即反应速率为原来的1/8。

(4)若NO的浓度增加到原来的3倍，则

{}{}{}{}-

22u"=々3c(NO)c(Cl)=9kc(NO)c(C7)=9v

即反应速率为原来的9倍。

19、已知某药物是按一级反应分解的，在25℃分解反应速率常数4=2.09X

10-5h-io该药物的起始浓度为94单位/cm.3,若其浓度下降至45单位/cm3,就无临

床价值，不能继续使用。问该药物的有效期应当定为多长？

解：根据公式In。

kt

c

=得

3

0

513

1194/

InIn

2.091045/

kc-/i-cm==

x

单位

单位

=3.52x10—4年

20、根据实验结果，在高温时焦炭中碳与二氧化碳的反应：

C+CO292C。

其活化能为167.4㈢mol-\,计算自900K升高到1000K时，反应速率的变化。

解：由阿仑尼乌斯公式，得

{}{}-

2121

21

()

ln(