化学热力学基础例题与习题OK.ppt

1、第二章 化学热力学基础例题与习题,一、选择题 二、填空题 三、是非题 四、计算题,1.若体系经过一系列变化又回到初始状态，则体系 。 A. Q=0，W=0， U=0， H=0 B. Q0，WW， U=Q+W，H=0,一、选择题,C,2.下列各种物质中，298.15K时标准摩尔生成焓不为零的是 。 A. C(石墨) B. N2(g) C. O2(g) D. O3(g),D,3.与 =-285.8kJ mol-1对应的反应式是 。 A. 2H2(g)+O2(g)2H2O(l) B. H2(g)+ O2(g)H2O(l) C. 2H(g)+ O(g)H2O(l) D. H(g)+ O(g) H2O(

2、l),B,4.对于溶液中无固态物质的反应，标准态含义正确的是 。 A. c= ,T=298.15K B. c= ,T=273.15K C. c= ,外界压力p= ,T=298.15K D. c= ,外界压力p= ,T任意温度,D,5.下列各物质的标准摩尔生成自由能 不为零的是 。 A.白磷(s) B.Br2(l) C.Hg(s) D.N2(g),C,6.下列说法正确的是 。 A.只有恒压过程才有焓变 B.只有恒压且不做非体积功W的过程的反 应热才等于焓变 C.任何过程都有焓变，且焓变等于反应热 D.单质的焓变和自由能变都等于零,B,7.定温下，下列反应熵变 最大的是 。 A.CO2(g)C(s

3、)+O2(g) B.2SO3(g)2SO2(g)+O2(g) C.CaSO42H2O(s)CaSO4(s)+2H2O(l) D.2NH3(g) 3H2(g)+N2(g),D,8.下列说法中，错误的是 。 A.标准态时，最稳定的纯态单质的 =0 B.标准态时，最稳定的纯态单质的 =0 C.标准态时，最稳定的纯态单质的 =0 D.任何纯净的完整晶体物质在0K时S0k=0,C,9.恒温、恒压时化学反应自发进行的普遍判据是 。 A. 0,C,10. 25NaCl在水中的溶解度是6molL-1，假如将1molNaCl溶解在1L水中，则NaCl(s)+ H2O(l)盐溶液，此过程是 。 A. G0，S0

4、C. G0，S0 D. G0，S0,B,11.某温度时，反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的 =a，则反应NH3(g) 1/2N2(g) +3/2H2(g)的 = 。 A. a B. C.1/a D.a1/2,B,12.为有利于反应2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(aq)+H2O(l) ( 0)向右进行,理论上采用的反应条件是 。 A. 低温高压 B. 高温高压 C. 低温低压 D. 高温低压,A,13.PCl5的分解反应是PCl5=PCl3+Cl2，在200达到平衡时，PCl5有48.5%分解，在300 达到平衡时，有97%分解，则此反应为 。 A.放热反应 B.吸热

5、反应 C.既不吸热，也不放热 D.在两个温度下的平衡常数相等,B,14.在反应A+B C+D中，开始时只有A和B，经过长时间反应，最终的结果是 。 A.C和D浓度大于A和B B.A和B浓度大于C和D C.A、B、C、D浓度不再变化 D.A、B、C、D浓度是个常数,C,15.吕查德里原理适用于以下哪种情况 。 A.只适用于气体间的反应 B.适用于所有的化学反应 C.平衡状态下的所有反应 D.所有的物理平衡,C,二、填空题,1.反应CaO(s)+H2O(l)Ca(OH)2(s)，在298K及100kPa时是自发反应，高温时其逆反应变成自发，说明该反应方向的 ； (大于或小于零), 0, 0,2.已

6、知反应2Zn(s)+O2(g)2ZnO(s)在298.15 K的 =-696.6kJmol-1， =3.2610111；反应2Hg(l)+O2(g)2HgO(s)在298.15K的 = -180.92kJmol-1， =2.951020，则下列反应Zn(s) + HgO(s) = ZnO(s) + Hg(l)在298.15K时的 = ， = ； = ；(下转19页),-257.84kJmol-1,3.31045,-348.3kJmol-1,= ； = ；,-90.46kJmol-1,-318.3kJmol-1,=-58.43kJmol-1,3.由于 ， 一般随温度的变化 ，故在温度变化不大时，

7、 = 。,4.恒温、恒压条件下，反应2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)在任意状态下的 、标准状态下的 及体系中各物质分压之间的关系是 =,不大,= T,+2.303RTlg,5.对于 体系，自发过程一定是S 的过程，达平衡时熵S值 。,6.对于恒温恒压条件下的封闭或敞开体系，自发过程一定是G 的过程，且达平衡时，自由能G值最 ，这就是著名的 原理。,孤立, 0,最大, 0,小,最小自由能,7.已知反应2NO(g) N2(g)+O2(g)， 0，那么温度降低时， 值将 。,8.增大反应物浓度，会使J ，故平衡向生成物方向移动，但是平衡常数 。,增大,不变,三、是非题,1.( )气体的标准

8、状况与物质的标准态含义相同。,2.( )由于CaCO3的分解反应是吸热的，所以该反应的 0。,3.( )所有单质的标准摩尔生成焓和标准摩尔生成自由能 均为零。,4.( )因为Qp=H2H1，H2和H1均为状态函数，所以Qp也为状态函数。,5.( )当 为正值时，放热反应是自发的；当 为负值时，放热反应不一定是自发的。,6.( )当 和 均为正值时，升高温度 减小。,7.( )任何纯净的完整晶态物质在0K时的熵值S0k=0。,8.( )由于自然界的普遍原理是能量最低原理，所以所有放热反应都是自发的。,9.( )由于2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)是熵减的反应，故空气中的NO不会自发地氧化

9、为NO2。,10.( )物体的温度越高，则热量越多。,11.( )可逆反应达到平衡时，只要外界条件不再改变，所有反应物和生成物的浓度都不再随时间而改变。,12.( )某一反应物的转化率越大，则该反应的平衡常数也越大。,13.( )转化率和平衡常数都可以表示化学反应的程度，它们都与浓度无关。,14.( )一个反应如果是放热反应，当温度升高，表明补充了能量，因而有利于这个反应的继续进行，因而 值增大。,15.( )反应物浓度增加越多，反应的转化率也总是越高，变成产物也越完全。,16.()平衡常数是正反应和逆反应处于平衡时的常数。正反应和逆反应的平衡常数相等。,17.( )如果参加反应的H2O在体系

10、中(非水溶剂体系)浓度较小，平衡常数Kc的表示式应该包含H2O。,18.( )密闭容器中，A，B，C三种气体建立了如下平衡：A(g)+B(g) C(g)，若保持温度不变，缩小系统的体积至原来体积的2/3时，则反应商J及与平衡常数 的关系 是J= 。,四、计算题,1.Na2SO410H2O的风化作用可用反应 Na2SO410H2O(s) Na2SO4(s)+10H2O(g) 来表示。求： (1)298K时该反应的 和 。 (2)在298K和空气相对湿度为60%时，Na2SO410H2O是否会风化？,解 (1) = (Na2SO4)+10 (H2O) (Na2SO410H2O) =-1267+10

11、(228.6)(3644) kJmol1 =91 kJmol1,ln = = =36.73,=1.121016,(2)方法1 298K时的饱和水蒸气压为3.17kPa，298K时空气水蒸气压为,p1=3.17kPa60%=1.90kPa,设Na2SO410H2O风化时平衡水蒸气压为p2，则,=,1.1210-16= p2=2.54kPa,因p21.90kPa，所以Na2SO410H2O会风化。,方法2,Q= = =6.1310-18,因Q ，反应正向进行，所以Na2SO410H2O会风化。,方法3,= +RTlnQ =91kJmol-1+8.31410-3kJmol-1K-1 298Kln =

12、-7.2kJmol-10,反应正向进行， Na2SO410H2O会风化。,2.设汽车内燃机内温度因燃料燃烧可达 1300，试估算反应 N2(g)+ O2(g)NO(g) 在25 和1300 的 和 的数值。并联 系反应速率简单说明在大气污染中的影响。,/Jmol1K1 191.6 205.14 210.76,=210.76 191.6 205.14 =12.39 Jmol1K1,解 N2(g) + O2(g) = NO(g),/kJmol1 0 0 90.25,=90.25 kJmol1,(298K)= T =90.25298.1512.3910-3 =86.55 kJmol-1,(1573K

13、)=90.251573.1512.3910-3 =70.76 kJmol-1,ln (1573K)= = 5.41,ln (298)= = = 34.91,=6.910-16,=4.510-3,计算结果表明，在298K时汽车内燃机中的反应实际上不能进行。但在高温时，由于反应速率大大加快，平衡常数也增大，上述反应可部分生成NO(g)。大气污染对NO含量要求为极微量，因此汽车内燃机中反应的NO将对大气产生影响。,3.电子工业用HF清洗硅片上的SiO2(s)： SiO2(s)+4HF(s)=SiF4(g)+2H2O(g) (298.15K)= 94.0 kJmol-1 (298.15K)= 75.8

14、 JK-1mol-1 设 、 不随温度而变，试求此反应自发进行的温度条件。有人提出用HCl代替HF，试通过计算判断此建议是否可行？,解： 要使反应能够自发进行， (T)0,即 T 0,-94.0T(-75.8)10-30 T1.24103,当用HCl代替HF(g)时，反应为,SiO2(s)+4HCl(s)=SiCl4(g)+2H2O(g),/kJmol-1 -910.9 -92.31 -657.0 -241.8,/JK-1mol-1 41.84 186.9 330.7 188.8,计算可得：,(298.15K)=139.54 kJmol-1,(298.15K)= 81.14 JK-1mol-1,= T 139.54 + 81.1410-3T,可见，无论T为多少， (T)恒大于零，反应不能自发进行。因此该建议不可行。,4.氮化硼是优良的耐高温绝缘材料，可用反应 B2O3(s)+2NH3(g)=2BN(s)+3H2O(g) 制取。试用热化学数据，通过计算回答： (1)反应的 和 是多少？ (2)反应的 (298K)=？298.15K是否自发？ (3)正反应自发进行的温度条件。,解： B2O3(s)+2NH3(g)=2BN(s)+3H2O(g),/kJmol-1 -1264 -46.11 -254.4 -241.8,/Jmol