每天需用氧气的物质的量 n2? 一瓶氧气可用天数
p2V2 RTn1(p?p1)V1(13?2?103?1?01?103)kPa?32L???9?6d n2p2V2101?325kPa?400L?d?1
3. 在实验室中用排水集气法制取氢气，在23℃、100kPa下收集了1升气体，已知23℃时水的饱和蒸气压为2.8kPa，求制取氢气的物质的量。 解： 制得的气体为H2与水蒸汽的混合物
p (H2) =（100-2.8）= 97.2kPa
n(H2）=
p(H2)V RT97.2kPa′1.0L=0.0395mol
8.314kPa鬃Lmol-1状K-1(23+273.15)K =
4. 在一个容积为1.0 L的容器中， O2、.N2与CO2混合气体在30℃下的总压力为93.3 kPa，其中p( O2) 为26.7 kPa, CO2的含量为0.50 g。试求:
（1）容器中CO2的分压； （2）容器中.N2的分压； （3）O2的摩尔分数。 解：（1）n(CO2)=m(CO2)0.50g==0.0114mol
M(CO2)44.01g×mol-1n(CO2)RT V0.0114mol3-1-1 =醋8.314Pam鬃molK?303.15K-331.0′10m p(CO2)= （2）p(N2)=p-p(O2)-p(CO2)=9.33?104Pa = 3.79×104 Pa
2.87 104Pa
2.67?104Pa2.87 104Pa
n(O2)p(O2)2.67′104Pa===0.286 （3）4np9.33′10Pa
5. 设有280 g N2 (g) 和40 g H2 (g) 在合成氨装置中混合，反应后有5.0 mol NH3 (g) 生成，试分别按下列反应方程式中各物质的化学计量数（νB）和物质的量的变化（ΔnB）计算反应进度并做出结论。 (1)
解：（1）
13N2(g)?H2(g)?NH3(g)， (2) N2(g)?3H2(g)?2NH3(g) 221N(g)+223H(g)→NH3(g) 22 反应前 n / mol 280/28=10 40/2=20 0
反应后 n / mol 10 - 2.5 20 - 7.5 5.0
ξ=11Δn(N2)=?(2.5)mol=5.0mol
1ν(N2)(-)211Δn(H2)=?（7.5)mol=5.0mol
3ν(H2)(-）211Δn(NH3)=?5.0molν(NH3)15.0mol
ξ=ξ=（2） N2(g)?3H2(g)?2NH3(g)
ξ=11Δn(N2)=?(2.5)mol=2.5mol ν(N2)(-1)11=Δn(H2)=?(7.5)mol=2.5mol
ν(H2)(-3)11Δn(NH3)=?5.0molν(NH3)22.5mol
ξ=ξ=结论：反应进度（ξ）的值与选用反应式中的哪个物质的量变化来进行计算无关，但与反应
式的写法有关。
6. 某汽缸中有气体10.0 L，从环境吸收了1.00 kJ热量后，在恒压 (101.3 kPa)下体积膨胀到15.0 L, 试计算系统的热力学能变化（△U）。
解：△U = QP - p△V = 1.00 kJ – 101.3×(15.0 –10.0) ×10-3 kJ = 0.4935 kJ
7. 2.00 mol理想气体在350K和152 kPa条件下，经恒压冷却至体积为35.0 L，此过程放出了1260 J热量。试计算：
（1）起始体积；（2）终态温度；（3）体系作功；（4）热力学能变化；（5）焓变。
nRT12.00mol醋8.314kPaL鬃mol-解：（1）V1==p152kPa （2）T2=1K-1 350K?38.3L
pV2152kPa′35.0L==320K nR2.00mol醋8.314kPaL鬃mol-1K-1 （3）W=-pΔV=-152kPa?(35.038.3)L=502J （4）ΔU=Q+W=(-1260J)+502J=-758J （5）ΔH=Qp=-1260J
8. 2 mol H2和1 mol O2在373 K、100kPa下反应，生成2 mol水蒸汽，放出483.64 kJ热量。
求生成1 mol水蒸汽时的?H和?U。
解：由于反应 2 H2 (g) + O2 (g) = 2 H2O (g) 是在恒压下进行的，
-483.64=-241.82kJ mol-1 28.314373=-3101J=-3.101kJ 对该反应体系，pΔV=ΔnRT=(-1)创故ΔH= Qp=对每mol H2O (g) 来说，pΔV=由 ΔH=ΔU+pΔV
得 ?U??H?p?V=(-241.82)-(-1.550)=-240.27kJ mol-1 可以看出，pΔV与ΔU相比很小，ΔH与ΔU接近。
9. 用热化学方程式表示下列内容：
（1）在298.15 K及标准态下，每氧化1 mol的C (石墨) 生成CO2 (g) 可放热393.5 kJ。 （2）C2H6 (g) 的标准生成反应
θ解：（1）C (石墨) + O2 (g) → CO2 (g) ΔrHm= - 393.5 kJ.mol-1
θ（2）2 C (石墨) + 3 H2 (g) → C2H6 (g) ΔfHm(C2H6, g) = - 84.68 kJ.mol-1
-3.101=-1.550kJ mol-1 2
10. 已知298.15K时反应:
θS (s) + O2 (g) → SO2 (g) ΔrHm(1) = – 296.8 kJ?mol1
－
θS (s) + 3/2 O2 (g) → SO3 (g) ΔrHm(2) = – 395.7 kJ?mol1
－
θ试计算下列反应的 ΔrHm(3): 2 SO2 (g) + O2 (g) → 2 SO3 (g)
解: 反应 (3) = [反应 (2) – 反应 (1) ]× 2
θθθ(3) = [ΔrHm(2) –ΔrHm(1) ]× 2 ΔrHm = [– 395.7 –（– 296.8）] × 2
= – 197.8 kJ·mol-1
θ11. 利用ΔfHm数据，试计算下列反应的恒压反应热:
（1）Fe2O3 (s) + 3 CO (g) → 2 Fe (s) + 3 CO2 (g) （2）3 NO2 (g) + H2O (l) → NO (g) + 2 HNO3 (l)
θθθθ解：（1）ΔrHm= 3ΔfHm(CO2,g) –ΔfHm(Fe2O3 ,s) – 3ΔfHm(CO,g)
= {3×(–393.51) – (–822.2) - 3×(–110.52)} kJ·mol-1 = -26.77 kJ·mol-1
θθθθθ（2）ΔrHm= 2ΔfHm(HNO3,l) +ΔfHm(NO,g) – 3ΔfHm(NO2,g）–ΔfHm(H2O,l)
= {2× (–174.1) + 90.25 – 3 × 33.2 – (–285.83) kJ·mol-1 = –71.7 kJ·mol-1
12. 已知下列数据
θ (1) 2 Zn (s) + O2 (g) ＝ 2 ZnO (s) ΔrHm (1) ＝ -696.0 kJ·mol1
－
θ (2) S (斜方) + O2 (g) ＝ SO2 (g) ΔrHm (2) ＝ -296.9 kJ·mol1
－
θ (3) 2 SO2 (g) + O2 (g) ＝ 2 SO3 (g) ΔrHm (3) ＝ -196.6 kJ·mol1
－
θ (4) ZnSO4 (s) ＝ ZnO (s) + SO3 (g) ΔrHm (4) ＝ 235.4 kJ·mol1
－
求ZnSO4 (s) 的标准生成焓。
解：Zn (s) + S (s) + 2 O2 (g) = ZnSO4 (s) 可由
因此ZnSO4 (s) 的标准生成热
θ = ΔfHm11?(1)?(2)??(3)?(4)得到， 2211θθθθ(1) + ΔrHm(2) +×ΔrHm(3) –ΔrHm(4) ?ΔrHm22?696.01－
mol1 ?(–296.9) +?(?196.6)?235.4 = – 978.6 kJ·
22 NH4Cl (aq)
=
13. 计算下列反应的中和热 HCl (aq) + NH3 (aq) 解：反应在溶液中进行，反应式可写为离子式
H+ (aq) + NH3·H2O (aq)
NH4+ (aq) + H2O (l)
θθθθθ+ΔrHm=ΔfHm(NH+4)+ΔfHm(H2O)-ΔfHm(NH3 H2O) - ΔfHm(H)
=-132.5+(-285.83)-(-366.12)-0=-52.21kJ mol-1
14. 阿波罗登月火箭用联氨N2H4 (1)作燃料，用N2O4 (g)作氧化剂，燃烧产物为N2 (g)和
H2O(l)。若反应在300 K、101.3 kPa下进行，试计算燃烧1.0 kg联氨所需N2O4 (g)的 体积，反应共放出多少热量?
解：查得 N2H4(l) N2O4(g) H2O(l)
θ ΔfHm/ kJ·mol1： 50.63 9.16 －285.83
－
反应方程式为：2 N2H4 (l) + N2O4 (g) = 3 N2 (g) + 4 H2O (l)
θmol-1 ΔrHm=4?(285.83)-2?50.639.16=-1254.18kJ·
燃烧1.0 kg N2H4 (l) 需 N2O4 (g) 的体积为
10001创8.314创103300nRTV==322=384.7L 5p1.013′10放出的热量为 Q=
θ15. 若丙烷C3H8 (g) 的标准摩尔燃烧焓ΔcHm= –2220.0 kJ?mol1, 试求C3H8 (g) 的标准摩尔
－
10001254.18?3221.96 104kJ
生成焓。
解：丙烷的燃烧反应方程式为：
θθC3H8 (g) + 5 O2 (g) = 3 CO2 (g) + 4 H2O (l) ΔrHm= ΔcHm= – 2220.0 kJ?mol1
－
θθ 可查得：ΔfHm(H2O, l) = -285.83 kJ·mol-1, ΔfHm(CO2 , g) = -393.51 kJ·mol-1 θθθ -2220.0 kJ·mol-1 = 3 ×ΔfHm(CO2 , g) + 4 ×ΔfHm(H2O, l）-ΔfHm( C3H8, g)， θ ΔfHm( C3H8, g) = 2220.0 + 3 × (-393.51) + 4 × (-285.83) = -103.85 kJ·mol-1
第2章 化学反应的方向、速率和限度
思 考 题
1． 以下说法是否恰当，为什么？
（1） 冰在室温下自动熔化成水，是熵增起了主要作用。
θ（2） 为负值的反应均不能自发进行。 ΔrSm（3） 放热反应均是自发反应。
（4） CaCO3在常温下不分解，是因为其分解反应为吸热反应；在高温 (T ＞1173 K)下
分解，是因为此时分解放热。
θ（5） 因为 ΔrGm(T) = -RTlnKθ，所以温度升高，平衡常数减小。
（6） 平衡常数和转化率都能表示反应进行的程度，但平衡常数与浓度无关，而转化率
与浓度有关。
解：（1） 是。
θ（2）不一定。确定反应自发进行的判据是DrGm，而不是ΔrSm。
θ（3）不一定。原因同上，例如ΔrSm＜0的放热反应，在高温时DrGm> 0，为非自发反
应。
θ（4）错。因为确定反应自发进行的判据是DrGm，而不是ΔrHm。
对于反应 CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)， 通过热力学计算可知，该反应为吸热、熵增的反应，常温下DrGm＞0，该反应不能自发进行；高温下（如1173K以上），该反应的
DrGm＜0，可自发进行。并且对同一反应，DrHm随T变化甚小，一般不会在低温下吸热，
而在高温下放热。
θθ（5）错。因为ΔrGm (T)可能为正值，也可能为负值，还随T而改变，且受ΔrHmθθ(298.15K)、ΔrSm(298.15K)的影响，因此T与Kθ间的关系仅从关系式ΔrGm(T)=
-RTlnKθ难以判断。
（6）正确
2．下列说法是否正确？
（1） 质量作用定律适用于任何化学反应。
（2） 反应速率常数取决于反应温度，与反应物、生成物的浓度无关。 （3） 反应活化能越大，反应速率也越大。 解：（1）错。（2）对。（3）错。
3．若基元反应A → 2 B的活化能为Ea?，而其逆反应活化能为Ea?，问：
（1） 加催化剂后, Ea? 和Ea? 各有何变化？ （2） 加不同的催化剂对Ea的影响是否相同？ （3） 改变起始浓度，Ea有何变化？ 解：（1）Ea?和Ea?等值降低；
（2）加不同的催化剂，一般使活化能的降低值不同。 （3）不变。