工科化學與實驗金繼紅習題及思考題答案

1、習 題一.選擇題( B ) 1. CO2(g)的生成焓等于 (A) 金剛石的燃燒焓(B) 石墨的燃燒焓 (C) CO(g)的燃燒焓 (D) 碳酸鈣分解的焓變( A)2. 萘燃燒的化學反應方程式為： C10H8(s) + 12 O2 (g) = 10 CO2 (g) + 4 H2O(l)則 298 K時, Qp和 QV的差值(kJ·mol)為 (A) -4.95 (B) 4.95 (C) -2.48 (D) 2.48(B)3.H = Qp此式適用于哪一個過程：(A) 理想氣體從101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨脹到10132.5Pa(B) 在0、101325Pa下，冰融化成

2、水(C) 電解CuSO4的水溶液(D) 氣體從(298.15K、101325Pa)可逆變化到(373.15K、10132.5Pa )( D)4.氣相反應2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)是放熱的，當反應達到平衡時，可采用下列哪組條件使平衡向右移動？ (A)降低溫度和降低壓力 (B)升高溫度和增大壓力 (C)升高溫度和降低壓力 (D)降低溫度和增大壓力( B )5.下列過程中系統(tǒng)的熵減少的是 (A)在900ºC時CaCO3(s) ® CaO(s) +CO2(g) (B)在0ºC常壓下水結成冰 (C)理想氣體的等溫膨脹 (D)水在其正常沸點氣化( C)6.在常溫

3、下，下列反應中，焓變等于AgBr(s)的的反應是 (A) Ag(aq) + Br(aq) = AgBr(s) (B) 2Ag(s) + Br2 (g) = 2AgBr(s) (C) Ag(s) + Br2(l) = AgBr(s) (D) Ag(s) + Br2 (g) = AgBr(s) （C）7.下列過程中系統(tǒng)的DG ¹ 0的是 (A)水在0ºC常壓下結成冰 (B)水在其正常沸點氣化 (C)NH4Cl(s) ® NH3(g) + HCl(g)在大氣中進行(D)100°C，大氣壓下液態(tài)水向真空蒸發(fā)成同溫同壓下的氣態(tài)水二.填空題1.300 K時0.125

4、 mol 的正庚烷(液體)在氧彈量熱計中完全燃燒，放熱602 kJ, 反應C7H10(l) + 11O2(g) = 7CO2(g) + 8H2O(l) 的rUm= 4816 kJ·mol-1，rHm=4826 kJ·mol-1。( RT = 2.5kJ )2.寫出下列過程的熵變(用<、=、>表示)(1)溶解少量食鹽于水中，_0；(2)純碳和氧氣反應生成CO(g)，_0；(3) H2O(g)變成H2O(l)，_0；(4)CaCO3(s)加熱分解 CaO(s)和CO2(g)，0。 3一定溫度下, 反應 PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) 達到平衡后

5、, 維持溫度和體積不變, 向容器中加入一定量的惰性氣體, 反應將不移動。4. 循環(huán)過程的熵變?yōu)開0_；循環(huán)過程吉布斯函數變?yōu)開0_。三計算題1一容器中裝有某氣體1.5dm3，在100kPa下，氣體從環(huán)境吸熱800J后，體積膨脹到2.0dm3，計算系統(tǒng)的熱力學能改變量。解： 25mol理想氣體在300K由0.5dm3等溫可逆膨脹至5dm3，求W、Q和DU。解： 310mol理想氣體由298.15K、106Pa自由膨脹到298.15K，105Pa，再經等溫可逆壓縮到始態(tài)，求循環(huán)過程的Q、。解：循環(huán)過程， 4. 計算25時下列反應的等壓反應熱與等容反應熱之差。(1) (2)  解： (2)

6、525下，密閉恒容的容器中有10 g固體奈C10H8(s)在過量的O2(g)中完全燃燒成CO2(g)和H2O(l)。過程放熱401.73 kJ。求(1) C10H8(s)+12O2(g)=10CO2(g)+4H2O(l)的反應進度 (2) C10H8(s)的 ； 解：(1)萘在過量的氧氣中完全燃燒，萘的物質的量為: (2)6已知下列兩個反應的焓變，求298K時水的標準摩爾蒸發(fā)焓。(1) (2) 解：水的氣化過程： 方程式(2) 方程式(1)，得：7已知反應 計算反應(1)C+DA+B；(2)2C+2D2A+2B；(3)A+BE 的解：(1) (

7、2) (3) 8利用附錄B中標準摩爾生成焓數據計算下列反應在298.15K的。假定反應中的各氣體都可視作理想氣體。(1) (2)解：(1)查表得各物質標準摩爾生成焓：(2)查表得各物質標準摩爾生成焓：925時，石墨、甲烷及氫的分別為、和。求25時在等壓情況下甲烷的標準摩爾生成焓。 解：，此反應熱即為甲烷的生成熱10已知反應 在300K及恒容條件下進行時，請計算反應的Qp和。已知C和W在300K時的標準摩爾燃燒焓分別為和。解：C和W的標準摩爾燃燒焓就是CO2和WO3的標準摩爾生成焓，所以11已知化學反應的熱力學數據如下CH4(g)H2O(g)CO(g)H2(g)/kJ·mol-1-74

8、.4-241.826-110.530 求該反應在298.15K時的。解：（1）在298.15K時的反應焓為12計算在298.15K時反應 的。已知：Fe3O4(s)H2(g)Fe(s)H2O (g)146.4130.727.3188.835解：13應用標準摩爾生成焓和標準摩爾熵數據，計算反應的標準摩爾吉布斯函數變，并判斷該反應在標準狀態(tài)下能否自發(fā)進行。解：查表得各物質標準摩爾生成焓及熵數據為：14.銀可能受到H2S(g)的腐蝕而發(fā)生反應2Ag(s) + H2S(g) Ag2S(s) + H2(g)，現在298K、下將銀放入等體積的H2S和H2組成的混合氣體中。問：(1) 是否發(fā)生銀的

9、腐蝕？(2) 混合氣體中H2S的體積百分數低于多少才不會發(fā)生銀的腐蝕？已知：，解：(1)(2)令混合氣體中H2S的體積分數低于x時Ag不會發(fā)生腐蝕，即反應處于平衡狀態(tài)15. 寫出下列反應的平衡常數表達式(1) CO(g) +2H2(g) CH3OH(l) (2) BaCO3(s) + C(s) BaO(s) + 2CO(g)(3) Ag+(aq) +Cl-(aq) AgCl(s) (4) HCN(aq) H+ (aq) + CN- (aq)解：(1) (2) (3) (4) 1625ºC時，已知反應2ICl(g) I2(g) +Cl2(g) 的平衡常數，試計算下列反應的。(1) IC

10、l (g) I2 (g) +Cl2 (g) (2) I2 (g) +Cl2 (g) ICl(g)解：(1) (2) 17反應H2O(g) + CO(g) CO2(g) + H2(g)在900ºC時，系統(tǒng)中的各氣體均視為理想氣體，問H2O、CO、CO2和H2的分壓力分別為下列兩種情況時，反應進行的方向如何？(1) 20265 Pa、20265 Pa、20265 Pa、30398 Pa(2) 40530 Pa、20265 Pa、30398 Pa、10135 Pa解：(1)(2)18298K時，NH4HS(s)的分解反應如下： NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g)將NH4HS(

11、s)放入一真空容器中，平衡時，測得壓力為66.66kPa，求反應的；若容器中預先已有NH3(g)，其壓力為40.00kPa，則平衡時的總壓為多少？解：(1)設平衡時總壓為pNH4HS(s) NH3 (g) + H2S (g) 平衡時： p/2 p/2(2) NH4HS(s) NH3 (g) + H2S (g) 平衡時： 40.00kPa+ p(H2S) p(H2S)19已知在1273K時，反應FeO(s) +CO(g) Fe + CO2(g)的。若起始濃度c(CO) = 0.05 mol·dm-3，c(CO2) = 0.01 mol·dm-3，問：(1) 平衡時反應物、產物

12、的濃度各是多少？(2) CO的平衡轉化率是多少？(3) 增加FeO(s)的量對平衡有何影響？解：設平衡時反應轉換的CO濃度為x mol·dm-3 FeO (s) + CO (g) Fe + CO2 (g)初始濃度(mol·dm-3)： 0.05 0.01平衡濃度(mol·dm-3)： 0.05-x 0.01+ x20已知甲醇蒸氣的標準摩爾生成吉布斯函數為。試求液體甲醇的標準摩爾生成吉布斯函數。（假定氣體為理想氣體，且已知298.15K時液體甲醇飽和蒸氣壓為16.343kPa）解：對于液體，飽和蒸汽壓即氣液平衡時的氣體壓強甲醇氣液平衡： 甲醇 (l) 甲醇 (g)2

13、1某溫度下，Br2和Cl2在CCl4溶劑中發(fā)生下述反應：Br2 + Cl2 2BrCl平衡建立時，c(Br2) = c(Cl2) = 0.0043 mol·dm-3 ，c(BrCl) = 0.0114 mol·dm-3，試求(1) 反應的標準平衡常數；(2) 如果平衡建立后，再加入0.01 mol·dm-3的Br2到系統(tǒng)中(體積變化可忽略)，計算平衡再次建立時，系統(tǒng)中各組分的濃度；(3) 用以上結果說明濃度對化學平衡的影響。解：(1) (2) Br2 + Cl2 2BrCl初始濃度(mol·dm-3)： 0.0143 0.0043 0.0114平衡濃度(

14、mol·dm-3)： 0.0143- x 0.0043- x 0.0114+2x (3)增加反應物(Br2)濃度后，產物的量也增加了，化學平衡向正方向發(fā)生了移動。22已知在298K時各物質的熱力學數據如下： NO(g) NOF(g) F2(g) 90 -66.5 0 211 248 203(1) 計算下述反應在298K時的標準平衡常數；2NO(g) + F2(g) 2NOF(g)(2) 計算以上反應在500K時的和；(3) 根據上述結果，說明溫度對反應有何影響？解：(1)(2)假設，不隨溫度改變，則(3)該反應為放熱反應，溫度升高，平衡常數值降低，對反應不利。思 考 題1. “系統(tǒng)的

15、溫度升高就一定吸熱，溫度不變時系統(tǒng)既不吸熱也不放熱?！边@種說法對嗎？舉例說明。不對。系統(tǒng)的溫度升高可以通過其他方式來實現，不一定非得是吸熱（被做功等）。例如：絕熱條件下壓縮氣體，體系溫度升高，但并未從環(huán)境中吸熱；在絕熱體容器中，將H2SO4注入水中，體系溫度升高，但并未從環(huán)境吸熱。在溫度不變時，體系可以放熱或吸熱，如相變時。水在1atm、100下變成水蒸氣，溫度不變但吸熱。2. 在孤立系統(tǒng)中發(fā)生的任何過程，都有U = 0，H = 0。這一結論對嗎？不對。在孤立系統(tǒng)中發(fā)生的過程，有U = 0，因為W = 0，Q = 0，但是H不確定，比如發(fā)生使系統(tǒng)壓強變化的反應的體系，H 0。3. 因為 H =

16、 U + pV，所以焓是熱力學能與體積功pV之和，對嗎？不對。焓是一種表示物質熱力學性質的狀態(tài)函數，等于該系統(tǒng)內能加上其體積與外界作用于該系統(tǒng)的壓力的乘積的總和。而體積功是系統(tǒng)由于體積改變而與環(huán)境交換的能量，非狀態(tài)函數。H = U + pV中，pV不是體積功。4. “理想氣體在恒外壓下絕熱膨脹，因為外壓恒定，所以Qp =H；又因為絕熱。所以Qp = 0。由此得到Qp =H = 0?！边@一結論是否正確？為什么？不對。此過程外壓恒定，但是對于系統(tǒng)來說（理想氣體）并不是一個恒壓過程。所以整個過程的QQp，HQp。設膨脹之前壓強為p1，膨脹結束壓強為p2，有p1 > p2 = p外。對于此過程，

17、絕熱，Q=0，則U = Q + W = -p外V，有V>0，U<0。H =U+(pV) = -p外V + (pV) = -p外V2 + p外V1 + p2V2 - p1V1 = p外V1 - p1V1，有 p1>p外，則H < 0。5. 系統(tǒng)經過一個循環(huán)過程后，與環(huán)境沒有功和熱的交換，因為系統(tǒng)回到了始態(tài)。這一結論是否正確，為什么？不正確。U = Q + W = 0，不代表Q = 0， W = 0，可以使Q = -W。6. 運用蓋斯定律計算時，必須滿足什么條件？每種物質在不同的反應過程中對應的聚集狀態(tài)和化學計量數應一致。7. 標準狀態(tài)下，反應 CH3OH (g) + O2

18、 (g)CO (g) + 2 H2O (g) 的反應熱就是CH3OH (g)的標準燃燒焓，對嗎？不正確。標準燃燒焓是指物質在標準壓力下完全燃燒時的反應焓變，對于含有C和H的物質，完全燃燒生成的物質應該是CO2 (g)和 H2O (l)。8. 標準狀態(tài)下，反應CO (g) + O2 (g)CO2 (g)的反應熱就是CO2 (g)的標準生成焓，這一結論是否正確？不正確。標準生成焓是指標準狀態(tài)下，由穩(wěn)定單質生成該化合物時的反應熱，對于CO2 (g)，其標準生成焓應為標準狀態(tài)下C(石墨)燃燒的反應熱。9. 用混亂度的概念說明同一物質的固、液、氣三態(tài)熵的變化情況。熵是表示物質系統(tǒng)內部質點混亂度大小的物理

19、量。系統(tǒng)混亂度越大，熵值越大；混亂度越小，熵值越小。對于同一物質，處于固態(tài)時，其質點（原子、分子或離子等）排列較為規(guī)則，混亂度最小，所以熵值最小。對于液體，由于質點間作用減弱，距離增大，排列的不規(guī)則性增加，并且在液體內部還存在著質點之間的位置變化，因此混亂度大大增加，熵值增大。當物質處于氣態(tài)時，質點之間的排列規(guī)則性進一步減弱，并且還存在著更多的不規(guī)則運動，因此其混亂度最大，熵值也最大。10. 下列說法都是不正確的，為什么？（1）S < 0的過程不可能發(fā)生；（2）自發(fā)過程的G都小于零。（1）不對，等溫等壓、不做非體積功下，一個過程是否可以自發(fā)進行由G的大小來判斷。當S < 0但G &

20、lt; 0時該過程可以自發(fā)，而且S < 0，G > 0的過程也可以通過其他外來因素的作用發(fā)生。如上述，（2）也不對，自發(fā)過程的G小于零是在等溫等壓、不做非體積功的條件下。11. 化學平衡的標志是什么？化學平衡有哪些特征？化學平衡的標志是正、逆反應速率相等，系統(tǒng)中各物質的濃度（或分壓）不再隨時間而變化，化學平衡的特征除了上述兩點外，還包括（1）化學平衡處于動態(tài)平衡，正逆反應仍在進行；（2）達到化學平衡時，此時的G = 0；（2）化學平衡是相對的、暫時的、有條件的，當條件改變時，原有的平衡狀態(tài)將被打破，達到新的平衡狀態(tài)。12. K與Q在表達式的形式上是一樣的，具體含義有何不同？K是由r

21、Gm和T決定的一個常數，表示的是達到化學平衡時，各生成物相對分壓（或濃度）的相應次方乘積與各反應物相對分壓（或濃度）的相應次方乘積之比，與參與反應的物質的分壓（或濃度）無關。Q表示的是某一時刻參與反應的各生成物相對分壓（或濃度）的相應次方乘積與各反應物相對分壓（或濃度）的相應次方乘積之比，是隨著反應進行不斷變化的，當到達平衡時，Q = K。13. 何謂化學平衡的移動？促使化學平衡移動的因素有哪些？當外界條件發(fā)生變化時，原有的化學平衡將被破壞，并在新的條件下達到新的平衡。這種因條件的改變使化學反應由一個平衡狀態(tài)轉變到另一個平衡狀態(tài)的過程稱為化學平衡的移動。促使化學平衡移動的因素有：濃度、壓力、溫度的變化。14. 下述說法是否正確？為什么？（1） 因為rGm = -RTlnK，所以rGm是平衡態(tài)時反應的函數變化值；不正確。rGm是反應物與產物都處于標準態(tài)時，發(fā)生1個單位反應的自由能改變值。這實際上是一個假想的反應過程。（2） rGm < 0的反應，就是自發(fā)進行的反應；rGm > 0的反應必然不能進行；rGm < 0表示反應可以自發(fā)進