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1、第一章 化学反应热习题与解答1说明下列符号的含义。 (T) (T) (T) 答:等容反应热; (T):某温度下,反应的摩尔焓变(数值等于等压反应热);(T):某温度下某物质的标准摩尔生成焓; :反应进度。2盖斯定律的使用条件,下列哪种说法正确? (1)等压 (2)等容 (3)等温、等容或等温、等压 (4)等温、不做有用功,等容或等压答:正确答案为(4)。3热力学标准态的含义?为什么要确定热力学标准态?答:热力学标准态是指在温度T(但没有限定温度)和标准压力 p(100kPa)下物质所处状态。而对纯理想气体热力学标准态是指该气体处于标准压力 p(100kPa)下的状态。混合理想气体中任一组分的标
2、准态是指该组分气体的分压为p时的状态。因为化学反应中的能量以及状态函数改变是受许多条件(如温度、压力、浓度、聚集状态等)的影响,为了比较方便,国际上规定了物质的热力学标准态。4简述照明弹中的铝、镁、硝酸钠和硝酸钡等物质各起什么作用? 答:金属铝、镁在燃烧时,可以放出大量热(= - 601.7 kJ/ mol, = - 1675.69 kJ/mol-1)产生千度以上的高温,而反应放出的热量又能使硝酸盐分解产生O2,又加速镁、铝的燃烧反应,使照明弹更加绚丽夺目。在其中铝和镁作为还原剂;氧气、硝酸钠和硝酸钡等作氧化剂。5通过计算说明,氧乙炔焰为什么可以用于金属焊接和切割?答: (5/2)O2 + C
3、2H2 = 2CO2 + H2O(g)/(kJ mol-1) 0 226.7 -393.5 -241.8 rH=f H(生成物)(反应物)rH=2(-393.5) + (-241.82) 226.7 0 = - 1255.5 kJmol-1 因反应放出大量热,可以熔化金属,所以可用于焊接或切割金属。6通过计算说明,为什么称硼的氢化物(硼烷),硅的氢化物(硅烷)是高能燃料 已知B2H6(g)的36.56 kJmol-1,B2O3(s)的-1132.55 kJmol-1;SiH4(g)的34.31 kJmol-1,SiO2(s)的-910.7kJmol-1 。解: B2H6(g) + 3O2(g)
4、 = B2O3(s) + 3H2O(g)(kJmol-1) 36.56 0 -1132.55 -241.82rH= -1132.55+3(-241.82) 36.56 0 = - 1894.57 kJmol-1 SiH4(g) + 2O2(g) = SiO2(s) + 2H2O(g)(kJmol-1) 34.31 0 -910.7 -241.82 rH= -910.7 + 2(-241.82) 34.31 0 = - 1428.65 kJmol-1 上述两个反应都放出大量热,因此B2H6(g)和SiH4(g)可以作为高能燃料。7已知下列反应的化学反应热 C(石墨)+ O2(g)= CO2(g)
5、 rHm(1) = -393.5 kJmol-1 H2(g)+ (1/2) O2(g)=H2O(l) rHm(2) = -285.8 kJmol-1 C2H6(g)+(7/2)O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l) rHm (3) = -1559.8 kJmol-1不用查表,计算由石墨和氢气化合生成1mol C2H6(g)反应的rHm。解:根据Hess定律 rHm (C2H6) = 2rHm(1) + 3rHm(2) -rHm (3)所以rHm (C2H6) = 2(393.5) + 3(285.8)(1559.8) = 84.6 kJmol-18在用硝石制硝酸时,下列反应同时发生 (1)
6、KNO3(s)+ H2SO4(l)= KHSO4(s)+ HNO3(g) (2)2KNO3(s)+ H2SO4(l)= K2SO4(s)+ 2HNO3(g) 制得的硝酸中80%是由反应(1)产生的,20%是由反应(2)产生的。问在25制取1kgHNO3(g)时将放出多少热量?已知KNO3、H2SO4、KHSO4、HNO3(g)、K2SO4的标准生成焓依次为-494.63、813.99、-1160.6、135.6、-1437.79(kJmol-1)。 解: KNO3(s)+H2SO4(l)= KHSO4(s)+ HNO3(g)方程(1)/(kJmol-1) -494.63 813.99 -116
7、0.6 135.6rH=f H(生成物)(反应物)rH(1) = ( 1160.6 +135.6 ) ( 494.63 + 813.99 ) = 1344.36 kJmol-12KNO3(s)+H2SO4(l)= K2SO4(s)+2HNO3(g)方程(2)/(kJmol-1)-494.63 813.99 -1437.79 135.6rH(2)= -1437.79+ 2(135.6)- 2 (-469.63) +(813.99)=991.32 kJmol-1HNO3的相对分子量为63, 1 kg HNO3的物质的量n =15.9 (mol)制取1 kg HNO3(g)时的反应热为9甘油三油酸脂
8、是一种典型的脂肪,当它在人体内代谢时发生下列反应 C57H104O6(s)+ 80 O2(g)= 57CO2(g)+52H2O(l)该反应的= -3.3510 4 kJmol-1 ,问如以当代男大学生平均每人每日耗能10125.3kJ,且以完全消耗这种脂肪来计算,每天需消耗多少脂肪?解:每天消耗脂肪物质的量该脂肪相对分子量为884; 每天消耗脂肪的质量为:0.302884=267.0 (g)10葡萄糖(C6H12O6)完全燃烧反应的方程式为 C6H12O6(s)+ 6O2(g)= 6CO2(g)+ 6H2O(l) 该反应的= -2820 kJmol-1,反应热的约40%可用于肌肉活动的能量。试
9、计算一匙葡萄糖(以3.8g计)在人体内氧化时,可获得的肌肉活动能量。 解:葡萄糖相对分子量为180;一匙葡萄糖(3.8g)的物质的量为 3.8 / 180 = 0.021(mol) 一匙葡萄糖被氧化放出的热量为 0.021= 0.021 2820 = 59.2 kJ可获得的肌肉活动能量 59.240% = 23.7 kJ11辛烷是汽油的主要成分,据附录的有关数据计算下列两个反应的热效应,并从计算结果比较得出结论(已知:(C8H18,l)=-218.97 kJmol-1)?(1)完全燃烧 C8H18(l)+ O2(g)CO2(g)+ H2O(l) (2)不完全燃烧 C8H18(l)+ O2(g)
10、C(s)+ H2O(l)解:据附录查得下列物质C8H18(l), O2 (g) , CO2 (g),C(s), H2O(l)的标准生成焓变分别为218.97kJ.mol-1, 0, 393.5 kJ.mol-1, 0, 285.83 kJ.mol-1rH=f H(生成物) f H((反应物) C8H18(l)+(25/2)O2(g)= 8CO2 (g) + 9H2O(l)/(kJmol-1)-218.97 0 - 393.5 - 285.83rH(1)= 8 ( - 393.5) + 9 ( - 285.83) 0 ( -218.97) = -5501.58 kJmol-1 C8H18(l)+
11、(9/2)O2(g)= 16C (s) + 9H2O(l)/(kJmol-1) -218.97 0 0 - 285.83rH(2)= 0 + 9 ( - 285.83 ) 0 ( - 218.97) = 2353.5 kJ.mol-1 rH(1) rH(2), 结论:完全燃烧放热量大。第二章 化学反应进行的方向和限度习题与解答1下列说法是否正确?如不正确,请说明原因。 (1) 因为QP=H,而H与变化途径无关,是状态函数,所以也是状态函数。答:错, H是状态函数,但是焓变(H)不是状态函数。热量、功以及状态函数的变量“”都不是状态函数。 (2)单质的标准生成焓()和标准生成吉布斯函数变()都为
12、零,因此其标准熵也为零。答:错,因 H 和 G 的绝对值还无法得到,因此采用相对值,根据定义,最稳定单质的和都为零,而S有绝对值,除完美晶体在OK时的熵等于0外,其它条件下的熵(包括标准熵)皆不为零。但离子的熵也是相对值,是以氢离子为相对标准(H+的= 0) (3)对于纯固、液、气态物质而言,100kPa、298K是其标准态。答:对。虽然热力学标准态不指定温度,但是任何温度都有其对应的标准态。 (4)H、S、G都与温度有关,但H,S,G都与温度关系不大。 答:错,一般认为反应的H,S 与温度关系不大,但G =H- TS所以G与温度有关。 (5)等温等压条件下,用就可以判断任何一个化学反应的方向。答:错,等温等压条件下用(0 或 0,反应不能自发进行,但其平衡常数并不等于零。答: 0,只能说明在标准态下,过程不能自发进行。在非标准态下,而且|又不是很大时,不能用于判断反应方向。可逆反应平衡常数都不应为零。2选择题(将正确答案的标号填入空格内)(1)下列物理量属于状态函数的是 。T p V W H H S G 答:正确答案为 。 (2)生产水煤气的反应为 C(s)+ H2O(g)= CO(g)+ H2(g)该反应的= 131.3 kJmol-1,则该反应是 (系统H 0,S 0)。低温下正向不自发,高温下正向自发;低温下正向自发,高温