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1、第五章化学热力学习题解答1要使木炭燃烧,必须首先加热,为什么？这个反应究竟是放热还是吸热反应？试说明之？ 解答略2判断反应能否自发进行的标准是什么？能否用反应的焓变或熵变作为衡量的标准？为什么？解答判断反应能否自发进行的标准是吉布斯自由能变。不能用反应的焓变作为衡量的标准,应用熵判据,原则上可以确定变化的方向和限度,但它只适用于孤立体系,而实际上的变化过程,系统和环境常有能量的交换,这样使用熵判据就不方便了。3由书末附表中298.15K的数据计算水蒸发成水蒸气,的标准摩尔焓变298.15K=？298.15K下,2.000mol的蒸发成同温、同压的水蒸气,焓变298.15K=？吸热多少？做功=？
2、能的增量水的体积比水蒸气小得多,计算时可忽略不计。解答 285.83 241.82=-=241.82-285.83=44.01kJ.mol-1 298.15K下,2.000mol的蒸发成同温、同压的水蒸气,焓变298.15K=2.000=88.02kJ Qp=88.02kJW =-pV = -pVg-Vl= -pVg = -nRT= -2mol8.314J/mol.K*298.15K = -4957J= -4.957kJU=Q+W=88.02 + = 83.06 kJ4写出反应中A、B、C各物质的化学计量数,并计算反应刚生成1molC物质的反应进度变化。解答反应 3A + B 2C化学计量数：
3、= -3,= -1, = 2生成1molC物质时,5在标准态,298.15K下,由与合成了4mol,试分别按下列计量方程：12计算各自的、298.15K和298.15K。解答1 由附表7得：00 -92.3072 由附表7得：00 -92.3076根据计算的标准生成焓298.15K。解答 1 21+2得： 3 由盖斯定律可知,由3知,7选择正确的答案,填在上。1已知的298.15K=-394kJmol-1,=石墨+反应的298.15KkJmol-1。A-394 B. -2394 C. 394 D. 23942,298.15K=-394kJmol-1+,298.15K=-396kJmol-1那么
4、,金刚石的298.15K= kJmol-1A. -790 B. 2 C. -2 D. +790解答1C2B-得：C=C金刚石金刚石的298.15K=- = -394-= 2kJ.mol-18为测定燃烧完全燃烧时所放出的热量,可使用弹式量热计。将1.000g火箭燃料二甲基肼置于盛有5.000kg水的弹式量热计的钢弹完全燃尽,系统温度上升1.39。已知钢弹的热容为1840JK-1,试计算：1此燃烧反应实验中总放热多少？2此条件下,1mol二甲基肼完全燃烧放热多少？解答1已知水的比热容 C = 4.184 Jg-1K-1Q = Q水 + Q弹 = CmT + CT= 4.1845.0001031.3
5、9 + 18401.39= 31636J= 31.6 kJ21.000g二甲基肼放热31.6kJ,已知2N2H2 M = 60g/mol1mol二甲基肼完全燃烧放热为：31.6kJ/g =1.90103 kJmol-19下列说法是否正确？如何改正？1对于稳定单质,规定它的298.15K=0、298.15K=0、298.15K=0。2某化学反应的,此反应是不能发生的。3放热反应都是自发反应。解答1错误,sqm0；2错误,在外界的帮助下,的反应可以发生,但不是自发发生的；3错误,放热反应表示,并不表示,所以放热反应不一定是自发反应。10计算回答反应的298.15K=？,在标准状态、298.15K下
6、NO是否有自发分解为单质和的可能性？解答fGqm /kJmol-1 0 0 86.57rGqm,1 = 286.57 0 0 = 173.14 kJmol-1若： fGqm /kJmol-1 86.57 0 0rGqm,2 = -173.14 kJmol-1 0 在标准态、298.15K下,NO可以自发分解为单质N2和O2 。11已知,298.15K=-742.2kJmol-1,298.15K=-76.2kJmol-1试求的标准生成吉布斯函数298.15K=？解答,298.15K=-742.2kJmol-1 1,298.15K=-76.2kJmol-1 2由得：12反应在标准状态、298.15
7、K下是自发的。其逆反应在高温下变为自发进行的反应,那么可以判定在标准状态,298.15K时正反应的状态函数变化是。A B.C D.解答B。分析：反应的逆反应在高温下由非自发变为自发进行的反应,说明。又反应在标准状态、298.15K下是自发的,说明正反应,必有。13电子工业中清洗硅片上的反应是298.15K=-94.0 kJmol-1；298.15K=-75.8 kJmol-1；设和不随温度而变,试求此反应自发进行的温度条件,有人提出用代替,试通过计算判定此建议可行否？解答1= -94.0103 - T 0 ,得 T 1.24103 K2若用HCl代替HF,设有反应：SiO2 + 4HCl =
8、SiCl4 + 2H2OfHqm -903.49 -92.307 -657.01 -241.82Sqm 46.9 186.91 330.7 188.83rHqm = -241.822 + 4 = 132.07 kJmol-1Sqm= 2188.83 + 330.7 - 4186.91 46.9 = -86.18 Jmol-1K-1rHqm0,Sqm0,所以在任何温度下,rGqm0,所以建议不可行。14制取半导体材料硅可用下列反应,石英+,石墨1计算上述反应的298.15K及298.15K；2计算上述反应的298.15K,判断此反应在标准状态,298.15K下可否自发进行？3计算上述反应的100
9、0K=？在标准状态,1000K下,正反应可否自发进行？4计算用上述反应制取硅时,该反应自发进行的温度条件。解答SiO2 + 2C = Si + 2CO查表得/kJmol-1-910.94 0 0 -110.52/JK-1mol-141.84 5.740 18.8 197.67 1298.15K= -110.522 = 689.9 kJmol-1298.15K= 197.672 + 18.8 5.7402 41.84= 360.82 JK-1mol-1 = 0.3608 kJK-1mol-12= 689.9 298.150.3608= 582.33 kJmol-10,不能自发进行。3假定在反应的
10、温度围,反应物和生成物的聚集状态不变,和不随温度变化。= 689.9 - 10000.3608= 329.1kJmol-1 0 所以,在标准状态,1000K下,正反应不能自发进行。4假定在反应的温度围,反应物和生成物的聚集状态不变,和不随温度变化。,解得：689.9 - T0.36080,T1912K15将反应的及视为与温度无关的常数,且反应是在标准状态下进行的。试计算此反应自发进行的温度条件。解答 N2 + 3H2 = 2NH3/kJmol-1 0 0 -46.11/J.K-1mol-1 191.6 130.68 192.4= -46.112 = -92.22 kJmol-1 = 192.4
11、2 - 3130.68 191.6 = -198.84 JK-1mol-1= -0.1988 kJK-1mol-1若,则 T463.9K16用锡石SnO2制取金属锡,有建议可用下列几种方法？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CO23用H2g还原矿石加热产生水蒸气今希望加热温度尽可能低些,试利用标准热力学数据通过计算,说明采用何种方法为宜。解答1/kJmol-1-580.7 -2.09 0 /JK-1mol-1 52.344.14 205.14= -2.09-580.7= 578.61 kJmol-1= 205.14 - 44.14 - 52.3 = 108.7 JK-1m
12、ol-1,T 5323 K2/kJmol-1 0 -580.7 -2.09 -393.51/JK-1mol-1 5.74 52.3 44.14 213.7= -393.51 - 2.09 - = 185.1 kJmol-1= 213.7 + 44.14 5.74 52.3 = 199.8 JK-1mol-1,T 926.4 K3/kJmol-1 0 -580.7 -2.09 -241.82/J.K-1mol-1 130.6852.3 44.14 188.83= -241.82 2.09 = 337.79 kJmol-1= 188.83 + 44.14 130.68 52.3 = 49.55 JK-1mol-1,T 6817.2 K 由上述计算结果,可知,采用第二种方法,温度较低,比较适宜。
