13热力学(29页134题)(4)

1970-01-01 08:00

没有办法测得,但当体系发生变化时,我们可以测得体系的焓的变化,即焓变,用“ΔH”表示,ΔH=H(终态)-H(始态)。

(1)化学反应中的ΔH是以 的形式体现的。对于化学反应A+B=C+D,若H(A)+H(B)>H(C)+H(D),则该反应的ΔH为 0(填“大于”、“小于”),该反应是 (填“放热”、“吸热”)反应;

(2)进一步研究表明,化学反应的焓变与反应物和生成物的键能有关。所谓键能就是:在101.3 kPa、298 K时,断开1mol气态AB为气态A、气态B时过程的焓变,用ΔH298

(AB)表示;断开化学键时ΔH>0[如H2(g)=2H(g);ΔH=436 kJ·mol1],形成化

学键时ΔH<0[如2H(g)=H2(g);ΔH=-436 kJ·mol1]。

已知:H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g);ΔH=-185 kJ·mol1

--

ΔH298(H2)=436 kJ·mol1,ΔH298(Cl2)=247 kJ·mol1 则ΔH298(HCl)= 。 (3)Hess·G.H在总结大量实验事实之后认为,只要化学反应的始态和终态确定,则化学反应的ΔH便是定值,与反应的途径无关。这就是有名的”Hess定律”。

已知:Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g);ΔH=-25 kJ·mol1

3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g);ΔH=-47 kJ·mol1

Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g);ΔH=19 kJ·mol1

请写出CO还原FeO的热化学方程式: 。 88.标准生成热是指某温度下,由处于标准状态的各种元素的最稳定状态的单质生成标准状态下单位物质的量(1mol)某纯物质的热效应。放热用“-”表示,吸热用“+”表示。已知碳的三种同素异形体为金刚石、石墨和C60,它们的密度分别是3.514、2.266、1.678g/cm3;标准生成热依次是+1.987、0、+2280kJ/mol。试回答:

(1)标准状况下最稳定的碳单质是 ,理由是 ; (2)由石墨转化成金刚石的条件是 温 压(填“高或低”),理由是 ;

(3)由石墨转化成C60的条件是 温 压(填“高或低”),理由是 ;

(4)能够溶于有机溶剂的碳单质是 ,理由是 ; (5)在死火山口常能发现的碳单质是 ,理由是 ;在星际空间可望发现的碳单质是 ,理由是 。 C组

89.对于化学反应能否自发进行,下列说法中错误的是 A 若△H<0,△S>0,任何温度下都能自发进行 B 若△H>0,△S<0,任何温度下都不能自发进行 C 若△H>0,△S>0,低温时可自发进行 D 若△H<0,△S<0,低温时可自发进行

90.某一化学反应在恒温下于烧杯中进行为放热反应,若此反应安排为其它方式进行(如电池反应)。在同等温度条件下是否也一定放出热量?试简要说明。

91.请设计一个实验方案比较水合钾离子和水合钙离子的大小。提示:可结合物理学

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相关知识。

92.在0℃,H2O的熔解焓为6.004kJ/mol,计算下列过程在0℃时的熵变ΔS。

H2O(l)H2O(s)

93.27℃时,将100g Zn溶于过量稀硫酸中,反应若分别在开口烧坏和密封容器中进行,哪种情况放热较多?多出多少?

94.自动恒温器中的液体,在恒温下通过缓慢拉动活塞使其蒸发,蒸气与液体始终处于平衡。在此过程中从容器中吸收的热量与该液体的哪些热力学性质相等?试写出计算这个定温定压过程的吉布斯函数变化的表达式。

95.25℃时化学反应:3O22O3,ΔH0=+285kJ/mol;平衡常数为1054。则求此反应的ΔG0和ΔS0。

+--

96.AB的溶解反应为AB(s)A(aq)+B(aq),已知Ksp=8×1012,△S?

=25.3cal/mol·K,则求△H298?

97.如果K在数值上不等于Kp,如何理解下面两个等式? △G?=-2.30RtlogK △G?=-2.30RTlogKp 98.27℃时化学反应A+BC+D的平衡常数K=10,求此反应的△G和△G?值。 99.下列哪个为某反应达到平衡时的正确表达式? (1)△G=-2.30RTlogK (2)△G=2.30RTlogK (5)△G?=一2.30RtlogK (4)△G?=230RTlogK

100.490℃时化学反应H2(g)+I2(g)=2HI(g)的平衡常数Kp=45.9,求此温度时反应的△G?值。

101.在298K时发生的化学反应:A(g)+B(g)D(g)+C(g)

已知△H?=-29.8kcal和△S=-0.100kcal求此反应的平衡常数值为多少?

102.在300K时A和B各2.0mol发生如下的化学反应,求平衡时C与A浓度之比。 A+BC+D △G?=460cal 103.推测在298K时SO2能否还原CuO。 SO2(g)+CuO(s)→Cu(s)+SO3(g)

104.计算25℃时由单质生成1mol水的标准熵变和Gibbs自由能变化值。 105.乙醇与乙酸各1.00mol在室温下相混合,平衡时酯和水均为2/3mol。则 (1)平衡常数为多少? (2)△G?为多少?

(3)当3.00mol醇与1.00mol酸相混合达到平衡时,有多少摩尔的酯生成? 已知在此反应温度时各物质均为液态。

106.在490℃时下面反应达到平衡时:H2(g)+I2(g)2HI(g)+热量

---

[H2]=8.62X104mol/L[l2]=2.63X103mol/L[HI]=1.02X102mol/L 则(1)求平衡常数值;(2)求△G?;(3)增加体积会对平衡有何影响?(4)升高温度会对平衡有何影响?

107.在T=300K时,已知化学反应:2A(g)+B(g)→A2B(g)的△S?=5.0J/K,K=1.0-

×1010,则求△E?的值。

108.在压力一定,温度为300K时,用理想气体定律及已知数据求下面反应的平衡常数值。A(g)+B(g)C(g)+D(g)+E(g)

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已知△E?=-90.0kcal △S?=100cal/K

109.假设H2(g)、N2(g)和NH3(g)的热容均不随温度改变,且下面反应的△S也与温度无关。估算此反应在各反应物均为单位活度时能够自发进行的最低温度。

3H2(g)+N2(g)→2NH3(g)

110.在900K时下面化学反应的△G等于5.35kca1 C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)

则计算在900K和1.00atm条件下,纯C2H6在适当的去氢催化剂作用下反应达到平衡时H2的摩尔百分含量。

111.已知化学反应:CaCO3(g)CaO(g)+CO2(g)

估算298K时CaCO3与CaO混合物达到平衡时CO2的压力值为多少?

112.已知△H(C6H6)=782.3kcal/mol,△H(C6H6)=-312kcal/mol,运用表18.5中的数据判断在298K,物质均处于标准态时,下列哪个反应是可行的?

C6H6→3C2H2 3C2H2→C6H6

113.计算下面化学反应的△G?,并求在298K时其平衡常数值为多少? 114.运用适当的热力学数据计算下面化学反应在25℃时的平衡常数值。 CH4+Cl2CH3Cl+HCl

115.查表,计算下面化学反应在25℃时的平衡常数值:2H2+O22H2O(l) 116.查表,计算在298K时1.00mol NO2(g)的△G?值。并判断在298K时其是否会分解成单质?

117.查表,计算在298K时50.0g N2与O2发生如下化学反应的△G?298:N2(g)+O2(g)→2NO(g)并判断在298K时NO是否会分解成单质?

118.已知1250K时下面化学反应的平衡常数为0.63:CO(g)+H2O(g)CO(g)+H2(g)

则(1)求此反应在1250K时的△G?值。(2)在1250K时,在CO(g),H2O(g),CO2(g)和H2(g)的分压均为1.0atm的体系中上述反应是正向进行还是逆向进行?

119.设有气相反应:2NO2N2O4

(1)求此反应在25℃时的Kp和△G?值。(2)求其逆反应的Kp和△G?值。(3)求各反应物的系数均为原来一半时的Kp和△G?值。

120.用石灰石制取生石灰的化学反应式为CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)实验测得在850到950℃之间Kp符合经验式:IogKp=7.282-8500/T

其中T为热力学温度。如果此反应是在不流动的空气中进行,则当温度为多少时石灰石能够完全分解?

121.当把α-D-葡萄糖溶于水时其部分地转变为在β-D-葡萄糖(一种同相对分子质量但物理性质有些不同的糖),这种转变叫做变旋作用,当达到平衡时产β-D-葡萄糖的含量占63.6%。求在此实验温度下化学平衡:α-D-葡萄糖葡萄糖的K和△G?值。

122.一定量的PCl5在12L的容器中加热至250℃,发生如下反应: PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) 平衡时容器中PCl5,PCl3和Cl2的含量分别为0.21mol,0.32mol和0.32mol。则(1)求250℃时PCl5分解反应的平衡常数值,已知浓度的标准态为1moI/L。(2)求此反应的△G?值。

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123.NO与Br2的初始分压分别为98.4和41.3torr,在300K下进行反应,平衡时总压为110.5torr。求下面反应的Kp和△G?值。2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g)

124.(1)证明:2.30logK=-△H?/RT+△S?/R (2)化学反应:H2(g)+l/2S2(g)H2S(g)的相关数据见下表,假设△H?和△S?是常数,求此反应在1000K到1700K的温度范围内的△H?值。

T/K 1023 1218 1362 logKp 2.025 1.305 0.902 T/R 1473 1667 logKp 0.643 0.257 125.已知:

BaO(s)+H2O(l)=Ba(OH)2(s) △H=-103kJ/mol

+-

Ba(OH)2(s)+aq=Ba2(aq)+2OH(aq) △H=-52kJ/mol

+-

Ba(OH)2·8H2O(s)+aq=Ba2(aq)+2OH(aq)+8H2O △H=+64kJ/mol 请回答下列问题,若能,给出答案;若不能,简述原因。 (1)能求得BaO(s)的溶解热吗?

(2)能求得Ba(OH)2(s)转变成Ba(OH)2·8H2O(s)能量变化吗?

--

(3)能求得“O2”(s)+H2O(l)=2OH(s)的能量变化吗?

--

(4)能求得“O2”(s)+aq=2OH(s)的能量变化吗?

126.锰可形成一系列的氧化物,如MnO、Mn2O3、Mn3O4、MnO2、Mn2O7等。下表是一些有关的热力学数据(298K)。

物质 S/J·mol1·KΦ--1 -1 -MnO(s) Mn2O3(s) Mn3O4(s) MnO2(s) Mn2O7(s) 61.5 -385.1 -363.3 O2(g) -1 -1 — — -379.9 H2(g) 130.5 — — — -1282.9 H2O(g) 188.7 -248.1 — — -466.7 CO(g) 197.5 -110.5 32 — — C(石墨) 5.74 — ΔfHmΦ/kJ·mol物质 S/J·mol1·KΦ-ΔfGmΦ/kJ·mol1 205 — ΔfHmΦ/kJ·mol(1)MnO、MnO2、Mn2O7酸性逐渐递减的顺序是 。

(2)MnO、Mn2O3、Mn3O4、MnO2四种氧化物分解成单质时,对热的稳定性顺序是 。

Φ+

(3)第四周期过渡元素的标准电极电势基本上从左向右逐渐增大,但其中ΦMn2/MnΦ+

比ΦMn2/Cr还低,其原因是 。

(4)冶炼金属时,可采用加热分解,或用H2、C还原金属氧化物的方法。若由MnO来制得金属Mn,采用哪种方法较为可行?试通过热力学计算来说明。

Φ+Φ

(5)在酸性介质中,下列电对的标准电极电势为:ΦMn2/Mn=-1.185V,ΦMnO2/Mn2

+Φ+Φ

=1.228V,ΦMnO4-/Mn2=1.49V,ΦO2/H2O=1.229V。问在pH为0的条件下,是否能配制得KMnO4溶液?并说明理由。若能配得,将其存放,会有何变化?写出有关的化学方程式。

127.通常中和热、溶解热等测定是在一种恒压绝热的量热计(又叫杜瓦瓶)中进行。

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已知△Hf,H2O(l)=-286kJ/mol,△Hf,OH(aq)=-230kJ/mol。欲测弱酸与强碱反应的中和热,进行下列实验:

第一步,量照计热容量的测定。先在杜瓦瓶中装入350mL 0.2mol/L HCl溶液,在另一带活塞的小储液管中装入35m 0.2mol/L NaOH溶液,并将储液管放入杜瓦瓶酸液中,测定反应前温度23.20℃,然后快速吹去活塞,使碱液与酸混合并搅拌,测得反应后最的度为28.33℃。

第二步,以350mL 0.2mol/L HAc标准溶液代替盐酸,重复上述操作,测得反应前后温度分别为23.33℃和27.64℃。

(1)求HAc与NaOH的中和热(kJ/mol); (2)求HAc的电离热(kJ/mol)。

128.将金属镁粉在纯氮气中加热,得到Mg3N2和剩余Mg的混合物。经测定,混合物中含氮为18.73%。在25℃、101.3kPa下:

①.将149.5g混合物加到过量的稀盐酸中,放热2129.8J,且放出的氢气被水蒸气饱和。

②.将1.00mol Mg放入与①同量的稀盐酸中(也是过量),放热467.2kJ,放出的氢气也被水蒸气饱和;

③.将1.00mol气态氨溶于与①同量的稀盐酸中,放热87.9kJ。

?

已知:△Hf,NH3(g)=-46.1kJ/mol,25℃、101.3kPa时水的饱和蒸气压为23.0mmHg,水的摩尔蒸发热为43.93kJ/mol。相对原子质量:N:14.0,Mg:24.3。试回答下列问题:

(1)写出有关相应的化学反应方程式 ;

?

(2)求△Hf,Mg2N3(298 K)的值。 129.运用右表预测

(1)当温度大于多少时CuO能够被炽热的空气所还原?

(2)当温度为多少时能够由碳来还原制取镁,并说明其产物是什么?

130.合成氨造气工段生产水煤气是将水蒸气通过炽热的炭,其反应为

??-

??CO(g)+H2(g) C(s)+H2O(g)???(1)设造气炉温度为1100℃,求此温度下反应

??

的△rU、△rH。

(2)把制得的50 kg水煤气(CO︰H2=1︰1)送进101.3kPa、100℃的气柜储存,求此过程中Q、W、△U、△H。已知298 K时有关物质的热力学数据如下: △H?f(kJ/mol) Cp/(J/mol·K) C(s) H2O(g) 8.64 33.58 CO(g) 29.14 H2(g) 28.84 -241.8 -110.5 101.3kPa131.CH4和O2的混合气体1.00mL(S.T.P),借助放电作用将其点燃,反应结果放出热量10.3kJ。如果已知CH4、气态水、CO2及CO的生成热大小分别等于75、242、394及

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