大學無機化學第二章試題及答案

1、1 第二章第二章 化學熱力學基礎化學熱力學基礎本章總目標本章總目標：1：掌握四個重要的熱力學函數(shù)及相關的計算。2：會用蓋斯定律進行計算。3：理解化學反應等溫式的含義，初步學會用吉布斯自由能變化去判斷化學反應的方向。各小節(jié)目標各小節(jié)目標：第一節(jié)：熱力學第一定律了解與化學熱力學有關的十個基本概念（敞開體系、封閉體系、孤立體系、環(huán)境、狀態(tài)、狀態(tài)函數(shù)、過程、途徑、體積功、熱力學能） ，掌握熱力學第一定律的內(nèi)容（U=Q-W）和計算。第二節(jié)：熱化學1：掌握化學反應熱的相關概念：反應熱指恒壓或恒容而且體系只做體積功不做其它功的條件下，當1一個化學反應發(fā)生后，若使產(chǎn)物的溫度回到反應物的起始溫度，這時體系放出或

2、吸收的熱量稱為反應熱。 （） 。標準生成熱某溫度下，由處于標準狀態(tài)的各元素的指定單質(zhì)生成標2準狀態(tài)的 1mol 某純物質(zhì)的熱效應。符號,單位：或） 。fmH1Jmol1kJmol燃燒熱在 100kPa 的壓強下 1mol 物質(zhì)完全燃燒時的熱效應。符號：3；單位：。cmH1kJmol2：掌握恒容反應熱U=Qv-W;恒壓反應熱 Qp=H恒容反應熱和恒壓反應熱的關系：pVQQnRT3：掌握蓋斯定律內(nèi)容及應用內(nèi)容：一個化學反應若能分解成幾步來完成，總反應的熱效應等于各步1反應的熱效應之和。學會書寫熱化學方程式并從鍵能估算反應熱。22第三節(jié)：化學反應的方向1：了解化學熱力學中的四個狀態(tài)函數(shù)熱力學能、焓、

3、熵、吉布斯自由能。2：重點掌握吉赫公式的意義及計算。rmrmrmGHTS 3;建立混亂度、標準摩爾反應焓、標準摩爾反應自由能和標準熵以及標準摩爾反應熵的概念，并學會對化學反應的方向和限度做初步的討論會運用吉布斯自由能判斷反應的自發(fā)性。 習題一 選擇題1.如果反應的H 為正值，要它成為自發(fā)過程必須滿足的條件是（ ）A. S 為正值，高溫 B. S 為正值，低溫C.S 為負值，高溫 D. S 為負值，低溫2.已知某反應為升溫時rG0值減小，則下列情況與其相符的是（ ）A.rS00 C.rH00 D.rH003.該死定律認為化學反應的熱效應與途徑無關。這是因為反應處在（ ）(無機化學例題與習題吉大版

4、)A.可逆條件下進行 B. 恒壓無非體積功件下進行 C. 恒容無非體積功件下進行 D.以上 B,C 都正確4.在 298K 時反應 H2（g）+1/2O2（g）=H2O（g）的 Qp 和 Qv 之差（KJ/mol）是（ ）A.-3.7 B.3.7 C.1.2 D.-1.25.冰的熔化熱為330.5KJ/mol，00C時將1.00g水凝結為同溫度的冰，其 S為（ ）(無機化學例題與習題吉大版)A.-330.5Jmol -1K-1 B.-1.21Jmol -1K-1 C .0 D.+1.21Jmol -1K-16.下列變化為絕熱過程的是（ ）(無機化學例題與習題吉大版)A.體系溫度不變 B.體系不

5、從環(huán)境吸收熱量C.體系與環(huán)境無熱量交換 D.體系的內(nèi)能保持不變7.某反應在 298K 時的 Kc1=5，398K 時 Kc2=11，則反應的rH0值為（ ）A0 B. 0 C.于 0 D.不一定8. 298K 時 A+BC+D 的rG0=-10KJ/mol.已知：298K 時 A,B,C，D 皆為3氣體，當由等物質(zhì)的量的 A 和 B 開始反應時，則達到平衡時混合物中（ ）A .C 和 D B. A 和 BC . A 和 B、C 及 D 都有，A 和 B 的量大于 C 和 D 的量D. A 和 B、C 及 D 都有，但 C 和 D 的量大于 A 和 B 的量9.熱化學方程式：Zn（S）+1/2O

6、2（g）=ZnO（s） rH10=-348.3KJ/mol 2Hg(1)+O2（g）=2HgO（s） rH20=-181.6KJ/mol則反應：Zn（s）+HgO（s）=ZnO（s）+Hg（l）的rH0（ ）A.166.7KJ/mol B.-257.5KJ/mol C.439.1KJ/mol D. -529.9KJ/mol10. 若 298K 時，HCO3-（aq）和 CO32-（aq）的fG0-587.06 KJ/mol 和-528.10KJ/mol，則反應 HCO3-（aq）H+（aq）+CO32-（aq）的 rG0常數(shù)分別為（ ）A. 1115.16KJ/mol 和 4.710-11 B

7、. 58.96KJ/mol 和 4.710-11C. -58.96KJ/mol 和 4.710-11 D. 58.96KJ/mol 和-4.710-1211.298K 時，標準熵減少最多的是（ ）A.H2(g)+Br2(l) = 2HBr(g) B.2N2H4(l) + N2O4(l) = 3N2(g) +4H2O(l)C.N2(g) +3H2(g) = 2NH3(g) D.2N2 + O2(g) = 2N2O(g)12.AgCl 的標準生成自由能為109.5kJmol1則反應：G2AgCl(s) = 2Ag(s) + Cl2(g)的為（ ）GA.219KJmol1 B.109.5KJmol1

8、 C.109.5 KJmol1 D.+219KJmol113.下列敘述中正確的是（ ）A.焓是狀態(tài)函數(shù)，也是強度性質(zhì)B.焓是為了研究問題方便而引入的一個物理量C.焓可以認為就是體系所含的熱量D.封閉體系不做其它功時，rH=Qp14.下列物質(zhì)中，標準摩爾熵最大的是（ ）(無機化學例題與習題吉大版) A. MgF2 B. MgO C. MgSO4 D. MgCO315.某反應的rH0=-122 KJmol1，rS0=-231 JK1mol1。則在標準狀態(tài)下，4對此反應下列敘述正確的是（ ）A.在任何溫度下均自發(fā)進行 B.在任何溫度下均非自發(fā)進行C.僅在高溫下自發(fā)進行 D.僅在低溫下自發(fā)進行16.液

9、體沸騰過程中，下列幾種物理量數(shù)值增加的是（ ）(無機化學例題與習題吉大版) A. 蒸汽壓 B. 標準摩爾自由能 C. 標準摩爾熵 D.液體質(zhì)量17.下列敘述中正確的是（ ）A. rH00 的反應總是自發(fā)進行的 B. 單質(zhì)的S0=0C. 單質(zhì)的fH0=0、fG0=0 D. rH00、rS00 的反應總是自發(fā)進行的18.下列物質(zhì)中，fHm0 不等于零的是（ ）(無機化學例題與習題吉大版)A. Fe（s） B. C（石墨） C.Ne（g） D.Cl2（l） 19. 已知在298K時反應2N2（g）+O2（g）=2N2O（g）的rUm0為166.5 KJmol1，則該反應的rHm0為（ ）(無機化學例

10、題與習題吉大版)A.164 KJmol1 B.328KJmol1 C.146KJmol1 D.82KJmol120.將固體NH4NO3溶于水中，溶液變冷，則該過程的G，H，S的符號依次是（ ）(無機化學例題與習題吉大版) A.+，-，- B.+，+，- C.-，+，- D.-,+，+二 填空題1. 化學反應的等壓熱效應 Qp 與等容熱效應 Qv 的關系，可用下式表示：Qp-Qv=nRT。它的應用條件是 。2.（1）對于 體系，自發(fā)過程熵一定是增加。（2）熱力學體系的 過程，狀態(tài)函數(shù)的變化一定為零。3.把 1000C，101.3KPa 下的 1mol 水向真空完全蒸發(fā)為同溫、同壓下的水蒸氣，已知

11、水的汽化熱為 41KJ/mol，則Gm0= ， Sm0= 。 （注：在等溫過程中，Sm0=（Q/T）可逆）4.2molHg（l）在沸點溫度（630K）蒸發(fā)過程中所吸收的熱量為 109.12KJ。則汞的標準摩爾蒸發(fā)焓vapHm0= ；該過程對環(huán)境做功W= ，U= ， S= ，G= 。(無機化學例題與習題吉大版)5.1mol 液態(tài)的苯完全燃燒生成 CO2（g）和 H2O（l） ，則該反應的 Qp 與 Qv 的差值為 KJ/mol（溫度為250C）(無機化學例題與習題吉大版)56.下列反應（1）C（s）+O2（g）=CO2（g）（2）2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）（3）NH4Cl（s）=N

12、H3（g）+HCl（g）（4）CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）則按 rSm0減小的順序為 。(無機化學例題與習題吉大版)7.常溫常壓下，Zn 和 CuSO4溶液在可逆電池中反應，放熱 6.0KJ，則此過程的rS 為 ，rG為 。(無機化學例題與習題吉大版)8.已知反應CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）在298K時rGm0=130 KJ/mol，1200K時rGm0=-15.3KJ/mol，則該反應的rHm0為 ，rSm0為 。(無機化學例題與習題吉大版)9.將下列物質(zhì)按摩爾熵由小到大排列，其順序為 。LiCl（s） ； Li（s） ； Cl2（g） ； I2（g） ； N

13、e（g） 。(無機化學例題與習題吉大版)10.若3mol理想氣體向真空膨脹，該過程的Q，W，U，H，S，G中不為零的是 。(無機化學例題與習題吉大版)三 問答題1.什么是焓？非恒壓過程是否有焓變？有的話，等于什么？2.單斜硫和臭氧都是單質(zhì)，它們的fH0否等于零？并說明理由？3.在氣相反應中rGm0和 rGm 有何不同？在液體的正常沸點時，能否用rGm0=0 表示該體系達到平衡？為什么？ 4.已知三溴化硼在常溫是液態(tài)，能否用其 298K 的rG0去說明反應 BBr3（g）=B（s）+3/2Br2（g）在常溫是否可以自發(fā)進行？5.100g 鐵粉在 25溶于鹽酸生成氯化亞鐵（FeCl2） ， （1）

14、這個反應在燒杯中發(fā)生；（2）這個反應在密閉貯瓶中發(fā)生；兩種情況相比，哪個放熱較多？簡述理由。6.判斷下列反應中，哪些是熵增加的過程，并說明理由。（1）I2（s）I2（g） （2）H2O（s）H2O（g） （3）H2O（l）H2（g）+1/2O2（g） （4）2CO（g）+O2（g）62CO2（g）7.冰在室溫下自動熔化成水，是熵增加起了主要作用的結果，這一說法是否恰當，為什么？8. rHo=fHo（產(chǎn)物）-fHo（反應物） ，為什么反應熱的單位與rHo相同，皆是 KJ/mol？9.在標準狀態(tài)下，下列各組內(nèi)反應的等壓熱效應是否相同？說明理由。（1）N2（g）+ 3H2（g）=2NH3（g） 1/

15、2N2（g）+ 3/2H2（g）=NH3（g）（2）H2（g）+Br2（g）=2HBr（g） H2（g）+Br2（l）=2HBr（g） 四 計算題1.已知 C（s）+O2（g）=CO2（g） ， rH0= -393KJ/mol H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l） ， rHo=-283KJ/mol CH4（g）+2O2（g）=CO2（g）+2H2O（2） rH0= -890KJ/mol求反應：C（s）+2H2（g）=CH4（g）的 rH0=?2. 已知下列數(shù)據(jù) (無機化學例題與習題吉大版) H (Sn，白) = 0fm H (Sn，灰) = 2.1kJmolfm1S (Sn，白) = 5

16、1.5Jkmolm11S (Sn，灰) = 44.3Jkmolm11 求 Sn（白）與 Sn（灰）的相變溫度。3.下表是 298K 時四種物質(zhì)的fH0、f G0和 S0（數(shù)據(jù)不全）： fH0（KJ/mol） fG0（KJ/mol） S0（JK-1mol-1）CO（g） -110.5 -137.3 197.9CO2（g） -393.5 -394.4 213.6H2O（g） -241.8 -228.6 H2（g） 130.6（1） 只用此表中數(shù)據(jù)計算反應 H2O（g）+CO（g）=H2（g）+CO2（g）的rH2980、rG2980和rS2980（2） 試求 H2O（g）在 298K 的標準熵。7

17、4. 查表求298K時下列反應的反應熱 (無機化學例題與習題吉大版)（1） 3NO2(g) + H2O(l) 2HNO3(l) + NO(g)（2） CuO(s) + H2(g) Cu(s) + H2O(g)5.指定 NH4Cl（s）分解產(chǎn)物的分壓皆為 105Pa，試求 NH4Cl（s）分解的最低溫度。6.計算在 101.3KPa 下 CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）的rH0、rS0、rG0，并計算反應自發(fā)進行的最低溫度。7. 在一知彈式量熱計中燃燒 0.20molH2（g）生成 H2O（l） ，使量熱計溫度升高0.88K，當 0.010mol 甲苯在此量熱計中燃燒時，量熱計溫度升

18、高 0.615K，甲苯的燃燒反應為C7H8(l) + 9 O2(g) 7 CO2(g) + 4H2O(l)求該反應的rH 。已知 H ( H2O，l ) = 285.8 kJmol(無機化學例mfm1題與習題吉大版)8.在水的正常沸點溫度，H0蒸發(fā)為 40.58KJ/mol，假定 1mol/L 液體的體積可忽略，并假定水蒸氣為理想氣體，計算在恒壓 101325Pa 和 373K 下，lmol/水汽化的 Q、W、U、S 和 G。9. 已知下列熱化學反應 (無機化學例題與習題吉大版)Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g) rH = 27.61 kJmolm13Fe2O

19、3(s) + 3CO(g) 2 Fe3O4 (s) + CO2(g) rH = 27.61 kJmolm1Fe3O4 (s) + CO(g) 3FeO(s) + CO2(g) rH = + 38.07 kJmolm1求下列反應的反應熱rH FeO(s) + CO(g) = Fe(s) + CO2(g)m10.計算 MgCO3(s) = MgO(s) + CO2(g)的、和 850K 時)298(KH)298(KS的已知：（KJmol1 ）（Jmol1K1） )850(KGHSMgCO3(s)109665.7MgO(s) 601.7 26.9CO2(g)393 2148參考答案一 選擇題1. A

20、 2. B 3. D 4. A 5. B 6. C 7. B 8. D 9. B 10. B11.C 分析：對熵影響最大的是固、液態(tài)與氣態(tài)間的轉(zhuǎn)變，所以只要求出反應前后氣體物質(zhì)的量的變化值即可判斷：(a)1（熵增加）(b)3（熵增加）(c)2（減小最多）(d)1（減?。?2.D 分析：Ag(s) + 1/2Cl2(g) = AgCl(s) =109.5KJmol1G所以所求=(109.52)KJmol1 G13.B 14.C 15.D 16.C 17.D 18.D 19.A 20.D二 填空題1.理想氣體，只做膨脹功 2.（1）孤立 （2）循環(huán)3. 0；1.1102Jmol-1K-1 4. v

21、apHm0=54.56 KJmol1 W=10.48KJ U=98.64KJ S=173.2 JK-1 G=05.-3.72 6.（3）（4）（1）（2） 7. rS=-20.1 Jmol-1K-1 rG=-200KJ 8.178 KJmol1，161 Jmol-1K-1 9. Li（s） ； LiCl（s） ；Ne（g） ； Cl2（g） ； I2（g） 。910. S，G。 三 問答題1.答：焓用 H 表示，定義為 H=U+PV，是狀態(tài)函數(shù)；非恒壓過程中有焓變，H=U+（PV） 。 （恒壓過程焓變 H=U+PV，H=Qp）2.答：它們的fH0不等于零。因為它們不是最穩(wěn)定的單質(zhì)。只有最穩(wěn)定的

22、單質(zhì)如 O2（g）和斜方硫的fH0才等于零。3.答：rG0是氣相反應體系中各氣態(tài)物質(zhì)的分壓均為標準壓力時的摩爾吉布斯自由能變；rGm 則是各氣態(tài)物質(zhì)的壓力為任何數(shù)值時的摩爾吉布斯自由能變。液體在正常沸點，即標準壓力，溫度下，氣液達平衡時可用rGm0=0表示該體系達到平衡。4.答：不能。因為rG0是狀態(tài)函數(shù)，與物質(zhì)所處的狀態(tài)有關，fG0（BBr3，g）不等于fG0（BBr3，l） ，不能用fG0（BBr3，l）判斷BBr3（g）=B（s）+3/2Br2（g）在常溫下進行的可能性。5.答：第一種情況放熱量為 Qp，第二種情況放熱量為 Qv，由于 Qp=Qv+PV=Qv+nRT， 因為變化過程有氣體

23、產(chǎn)生，n 為正值，所以Qp-Qv=nRT0，所以 QpQv。故第一種情況放熱多于第二種情況。6.（1） ， （2） ， （3）都是熵增加，因為氣體分子數(shù)增加。 （4）熵減少，因為氣體分子數(shù)隨反應而減少。7. 冰在室溫下自動熔化成水時，是一個吸熱過程，但由于（H2O，s，298K） S（H2O，l，298K）且G0，所以冰在室溫下自動熔化成水是熵增加起了S主要作用的結果。8.反應熱和生成熱的單位相同，因為按反應式所示的那些粒子的特定組合的基本單元數(shù)都是 1mol。9.（1）不相同。因為等壓熱效應rH0是容量性質(zhì)，與體系中各物質(zhì)的餓量有關。（2）不相同。因為等壓熱效應rH0是狀態(tài)函數(shù)的改變量，與體

24、系中各組分的聚集狀態(tài)有關。10四 計算題1.解：（1）C（s）+O2（g）=CO2（g） rH10（2）H2（g）+1/2O2（g）=H2O（l） rH20（3）CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) rH30（4）C(s)+2H2(g)=CH4(g) rH0得：（2）2+（1）-（3） C（s）+2H2（g）=CH4（g）即得（4）根據(jù)蓋斯定律得：rH0=(rH10+2rH20)- rH30 = -393+2(-283)-(-890) =-69KJ/mol2.解：3.解：（1） H2O（g）+CO（g）=H2（g）+CO2（g）rH2980=（-398.5）+0-（-241

25、.8）-（-110.5） = -41.2KJ/molrG2980=（-394.4）+0-（-137.3）-（-228.6） = -28.5KJ/molrS2980=rH0-rG0/T=（-41.2）-（-28.5）/298=0.0426KJK-1mol-1=-42.6JK-1mol-1 （2）SH2O（g）0=SCO2（g）0+SH2（g）0-SCO（g）0-S2980 =213.6+130.6-197.6-（-42.6） =188.9JK-1mol-14.解： （1） （2）115.解：NH4Cl（s）NH3（g）+HCl（g）rG0=（fG0）產(chǎn)物-（fG0）反應物=fGNH30+fGHCl0-fGNH4Cl0= -16.5+（-95.4）-（-203