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1、 第二章第二章 热化学热化学 1某封闭系统中充有气体，吸收了 45kJ 的热，又对环境做了 29kJ 的功，计算系统的热力学能的变化。 解：根据热力学第一定律， U=Q+W =（2945 ）kJ =16kJ 2. 在带有活塞的气缸中充有空气和汽油蒸气的混合物， 气缸最初体 积为 40.0cm3。如果该混合气体燃烧放出 950.0J 的热，在 650mmHg 的 定压下，气体膨胀，燃烧所放出的热全部转化为推动活塞作功。计算膨 胀后气体的体积。 解：因为混合物燃烧放出的热量全部转化体积功而推动活塞，则 0=U，即WQ= 放 ，而 )( 12 VVP VPW ex ex = = Pa86638 Pa
2、650 760 10013. 1 P 5 ex = = 12 VVV+=则 1 ex V P W + = 1 ex V P Q += 36 m)100 .40 86638 0 .950 ( += 34cm 1010. 1= 3在 0，760mmHg 下，氦气球体积为 875L，n（He）为多少？ 当 38.0，气球体积在定压下膨胀至 997L。计算这一过程中系统的 Q， W 和U（氦的摩尔定压热容 Cp,m为 20.8kJ-1mol-1） 解：由气体状态方程：n= 得 mol0 .39 mol) 15.273314. 8 87510013. 1 ( RT pV 5 = = = He n （或由
3、标准状况下，1mol 理想气体的体积为 22.414L，则 mol0 .39 414.22 875 He =n 12358.6J J )10875)(997101.013( )V(Vp VpW 35 12ex ex = = = = 定压条件下， )TT(nCdTnCQ 12m, p T T m, p 2 1 = （Cp,m为一常数） J)15.27315.311(8 .200 .39= J 388 .200 .39= J6 .29825= WQU+= J6 .12358J6 .29825= J0 .17467= 4. 写出与),s (NaCl) l (OH2，) s (OHC 6126 ，)
4、s (PbSO4的标准摩尔生 成焓相对应的生成反应方程式。 解：上述几种物质的标准摩尔生成焓相对应的生成反应方程式依次 为： Na(s,298.15K, p)+ 2 1 Cl2(g,298.15K, p)NaCl(s,298.15K, p) H2(g,298.15K, p)+ 2 1 O2(g,298.15K, p)H2O(l,298.15K, p) 6C(石墨,298.15K, p)+6H2(g,298.15K, p)+3O2(g,298.15K, p) C6H12O6(g,298.15K, p) Pb(s,298.15K, p)+S(s,298.15K, p)+2O2(g,298.15K,
5、 p) PbSO4(s,298.15K, p) 5. 航天飞机的可再用火箭助推器使用了金属铝高氯酸铵为燃料， 有 关反应为 )g(OH6)g(NO3) s (AlCl) s (OAl) s (ClONH3) s (Al3 233244 + 计算该反应的焓变)(298K mrH 。 解：查表可知 3Al(s)+3NH4ClO4(s)Al2O3(s)+AlCl3(s)+3NO(g)+6H2O(g) )molkJ( 1 f m H0 31.295 1662 2 .704 90.25 818.241 = mf mr )(298KHvH B 则 )1662()818.241(625.903)2 .704
6、(+= -1 molkJ03)31.295(3 1 molkJ2630 = 6. 在大气中可以发生下列反应： （1）(g)OCHO(g)CH(g)O(g)HC 23342 + （2）(g)O(g)NONO(g)(g)O 223 + （3）(aq)SOHO(l)H(g)SO 4223 + （4）)g(NO2)g(O)g(NO2 22 + 计算上述各反应的)K298( mrH 。 解：由 =)K298()K298( mf mr HvH B 得： （1） -1 mr molkJ7 .14226.520)19.166()298(+=KH 1 molkJ15.361 = （2） -1 mr molkJ)
7、7 .14225.90018.33()8K29(+= H 1 molkJ77.199 = （3） -1 mr molkJ)830.285()72.395()27.909()8K29(= H 1 molkJ72.227 - = （4） -1 mr molkJ)25.90(2018.332)298K(= H 1 molkJ14.114 = 7. 用 mfH 数据计算下列反应的 mrH 。 （1）) s (ONa2)g(O) s (Na4 22 + （2）)g(H)aq(NaOH2) l (OH2) s (Na2 22 + （3）)g(CO) s (ONa)g(CO) s (Na2 22 + 解：由
8、 =)298()298( mf mr KHvKH B 得 （1） -1 mr molkJ040)22.414(2= H 1 molkJ44.828 = （2） -1 mr molkJ02)830.285(20)114.470(2+= H 1 molkJ568.368 = （3） 1 mr molkJ02)509.393()525.110()22.414(H += 1 molkJ236.131 = 由以上的计算可知，金属钠与水或者二氧化碳反应时，其标准摩 尔反应焓均小于零，即均为放热反应。故不能用水或者二氧化碳来作金 属钠的灭火剂。 8已知下列热化学反应方程式： （1）) l (OH)g(CO2
9、)g(O 2 5 )g(HC 22222 + 1 mr lmokJ1300) 1 (H = （2）)g(CO)g(O) s (C 22 + 1 mr molkJ394)2( = H （3）) l (OH)g(O 2 1 )g(H 222 + 1 mr molkJ286)3( = H 计算)g,H(C 22 mfH 。 解法一：C2H2（g）的生成反应方程式为： (g)HC(g)H2C(s) 222 + 由题中给出的三个方程式知道，若) 1 ()3(2)2(式式式+，其 结果就是上述方程式。则 ) 1 ()3(2)2()g,HC( mr mr mr22 mf HHHH+= )1300()286(
10、2)394(+= 1 molkJ226 = 解法二：由题中三个热化学反应式可知，反应式（1）是 C2H2 （g）的燃烧反应，则有) 1 (H)g,HC(H mr22 mc =；反应式（2）和（3） 分别是 CO2（g） 和 H2O（l）的生成反应。则)2(H)g,CO(H mr2 mf =， )3(),OH( mr2 mf HlH=。 由)K298,B(Hv)K298(H B mfB mr 相态， =可得 ),HC(),OH(g),CO(2)g,HC( 22 mc2 mf2 mf22 mf gHlHHH+= 1 molkJ)1300()286()394(2 += 1 molkJ226 = 9.
11、 有一种甲虫， 名为投弹手， 它能用由尾部喷射出爆炸性排泄物的 方法作为防卫措施，所涉及的化学反应是氢醌被过氧化氢氧化生成醌和 水：) l (OH2)aq(OHC)aq(OH)aq()OH(HC 224622246 + 根据下列热化学方程式计算该反应的 mrH 。 （1）)g(H)aq(OHC)aq()OH(HC 2246246 + 1 mr molkJ4 .177) 1 ( = H （2）)aq(OH)g(O)g(H 2222 + 1 mr molkJ2 .191)2( = H （3）)g(OH)g(O 2 1 )g(H 222 + 1 mr molkJ8 .241)3( = H （4）)
12、l (OH)g(OH 22 1 mr molkJ0 .44) 1 ( = H 解：将题中热化学反应方程式(1)-(2)+(3)2+(4)2，就得到所求 的热化学方程式。 2)4(H2)3(H)2(H) 1 (HH mr mr mr mr mr +=则其 1 1 molkJ203 molkJ)2)0 .44(2)8 .241()2 .191(4 .177( = += 10. 已知 298K 下，下列热化学方程式： （1）)g(CO)g(O) s (C 22 + 1 mr lmokJ5 .393) 1 (H = （2）) l (OH2)g(O)g(H2 222 + 1 mr molkJ66.571
13、)2(H = （3）) l (OH4)g(CO3)g(O5)g(CHCHCH 222323 + 1 mr molkJ2220)3(H = 仅 由 这 些 化 学 方 程 式 确 定 298K 下)g,CHCHCH(H 323 mc 和 )g,CHCHCH(H 323 mf 。 解：CH3CH2CH3的燃烧反应为： CH3CH2CH3（g）+5O2（g）3CO2（g）+4H2O（l） 此式即方程式（3） ，故其燃烧热 1 mr mc molkJ2220)3( =HH CH3CH2CH3的生成反应为： 3C（s）+4H2（g）CH3CH2CH3（g） 此方程式可由)3(2)2(3) 1 (+得到，
14、故 CH3CH2CH3的标准摩尔生 成焓为： )3(H2)2(H3) 1 (H)g,CHCHCH(H mr mr mr323 mf += 1 molkJ)2220(2)66.571(3)51.393( += 1 molkJ85.103 = 11.当mol00. 1的固体铯同氧气反应生成超氧化铯) s (CsO2，其 1 mr molkJ2 .286 = H；mol00. 1液体铯同氧气反应生成) s (CsO2， 其 1 mr molkJ8 .288 = H。确定) s (Cs) l (Cs的 mrH 。 解：由题： （1）Cs (s)+O2 (g) CsO2(s) 1 mr molkJ2 .286) 1 ( = H （2）Cs (l)+O2 (g) CsO2(s) 1 mr molkJ8 .288)2( = H 则式) 1 ()2(得式) s (Cs) l (Cs，其反应焓为： ) 1 ()2( mr mr mr HHH= 1 molkJ)2 .286()8 .288( = 1 molkJ6 . 2 = 12. 已知： （1）(g)SO(g)Os)单斜，S( 22 + 1 mr molkJ16.297)
