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1、精选优质文档-倾情为你奉上化学热力学初步【2-1】计算下列系统得热力学能变化：（1）系统吸收了100J能量，并且系统对环境做了540J功。（2）系统放出了100J热量，并且环境对系统做了635J功。解：（1）（2）【2-2】2.0molH2（设为理想气体）在恒温（298K）下，经过下列三种途径，从始态0.015m3膨胀到终态0.040 m3，求各途径中气体所做得功。（1）自始态反抗100kPa的外压到终态。（2）自始态反抗200kPa的外压到中间平衡态，然后反抗100kPa的外压到终态。（3）自始态可逆地膨胀到终态。解：（1）（2），关键是确定中间态在下的体积：（3）【2-3】在和885oC下
2、，分解1.0molCaCO3需耗热量165kJ。试计算此过程得 CaCO3的分解反应方程式为解： 120.69 635.1 393.5系统的标准摩尔焓变：系统对环境做功：等压热效应就是反应的焓变：内能变化值：【2-4】已知（1）（2）（3）试求反应的。解：=+2 【2-5】利用附录二的数据，计算下列反应在298K时的：（1）（2）（3）（4）解：（1）（2）（3）（4）【2-6】阿波罗登月火箭用N2H4(l)作燃料，用N2O4(g)作氧化剂，燃烧后产生N2(g)和H2O(l)。写出配平得化学方程式，并计算1kg N2H4(l)燃烧后得。解：其化学方程式为： 50.6 9.16 0 285.8【
3、2-7】已知：（1）（2）试求NO得标准生成焓。解：由(1)-(2)得： 两边同除以4得：则NO的标准生成焓：【2-8】已知（1）2NH3（g）+3NO2（g）4N2（g）+3H2O（l）1010kJ/mol（2）N2O ( g ) +3H2 ( g )N2H4 ( l ) + H20 ( l ) 317kJ/mol（3）2NH3 ( g ) + O2 ( g )N2H4 ( l ) +H2O ( l ) -143kJ/mol（4）H2 ( g ) + O2 ( g ) H2O ( l ) 286kJ/mol试计算N2H4（l）的标准生成焓。解：3 - 得 9H2 ( g )+4N2( g )
4、3N2H4 ( l )+2NH3 ( g )- 得 2NH3 ( g ) N2H4 ( l )+ H2 ( g )两式相加得 8H2 ( g )+4N2( g )4N2H4( l )由上，rHm=（3-）+ （- ）=50.5 kJmol-1【2-9】利用附录十的键能数据，计算下列反应的：解： =【2-10】下列各反应中反应物和产物都是同分异构体。利用键能估算这些气相异构化反应的。（1）（2）（3）解： (1) 53 kJmol-1；（2） -57 kJmol-1；（3） -53 kJmol-1【2-11】预言下列过程系统的的符号：（1）水变成水蒸气；（2）气体等温膨胀；（3）苯与甲苯相溶；（
5、4）盐从过饱和水溶液中结晶出来；（5）渗透；（6）固体表面吸附气体。解：（1），正。水由液态变成水蒸气，混乱度增加。（2），正。气体等温膨胀，体积增大使气体分子的混乱度增加。（3），正。苯与甲苯相溶，两种分子的混乱度都增大。（4），负。游离态的离子，从过饱和水溶液中结晶析出，混乱度减小。（5），正。渗透溶液由于渗透作用使体积变大，电解质浓度变小，混乱度增加。（6），负。气体分子被固定在吸附剂表面，运动受束缚，混乱度减小。【2-12】不查表，预测下列反应的熵值是增加还是减小？（1）（2）（3）（4）（5）解：（1）熵值减小。全是气体参与的反应，始态到终态气体的总量减小：（2）熵值增加。主要是气体
6、的总量增加：，O3变成O2熵值减小，但作用次要。（3）熵值增加。主要是气体的总量增加：。（4）熵值减小。反应中气体变成化合物固体的成分，气体总量减小：（5）熵值减小。反应前后气体体积总量不变，但两个单质变成化合物，属于熵值减小过程。【2-13】计算下列过程中系统的熵变：（1）1molNaCl在其熔点804oC下熔融。已知NaCl的熔化热为 下标fus代表“熔化”（fusion）（2）2mol液态O2在其沸点-183oC下汽化。已知O2的汽化热为 下标vap代表“汽化”（vaporization）解：熔点的温度就是由非自发向自发方向转化的温度。（1）（2）【2-14】水在0的熔化热是6.02，它
7、在100的汽化热是40.6。1mol水在熔化和汽化时的熵变各是多少？为什么？解：水在0的熔化和100的汽化，都是其两相状态共存的平衡过程，即。（1）1mol水在熔化时的熵变：（2）1mol水在汽化时的熵变：比较上述结果，。因为气态水比液体水混乱度大得多，所以熵变值大；而液体水比固态水混乱度稍大一些，其熵变值相对来说就小一些。【2-15】1mol水在其沸点100下汽化，求该过程的,和。水的汽化热为2.26。解：水的汽化过程式：由于是平衡状态，所以：【2-16】利用附录二的数据，判断下列反应在25和标准态下能否自发进行？第（4）题为第16题（1）（2）（3）解：（1）（2）（3）从计算结果可知，（
8、2）式不能自发进行，（1）（3）均可自发进行。【2-17】在空气中，Fe3O4(s)还是Fe2O3(s)在热力学上更稳定？试证明你的选择。解：略。提示：计算Fe3O4与O2反应生成Fe2O3的rG【2-18】在100时，水蒸发过程为H2O(l)H2O(g)。若当时水蒸气分压为200kPa，下列说法正确的有哪些？（1） G=0（2）G=0（3）G0（4）G0（6）G0解：(1) (5)。过程略。【2-19】下列三个反应：（1）（2）（3）它们的分别为分别为181kJmol-1和-20kJmol-1; 分别为25Jmol-1K-1, -166Jmol-1K-1和43Jmol-1K-1。问在标准状态
9、下哪些反应在任何温度下都能自发进行？哪些只在高温或只在低温下进行？解：（1），要使0，则必须，即，在高温下反应自发进行。（2），要使0，则必须，即，在低温下反应自发进行。（3），无论在任何温度下上式都成立，即反应在任何温度下都能自发进行。【2-20】CO和NO是汽车尾气的主要污染源。有人设想以加热分解的方法来消除：也有人设想到利用下列反应来净化：试从热力学角度判断该法能否实现。解： 110.5 0 0 197.6 5.73 205.3由于0，0，所以在如何温度下0，反应不能自发进行，上述设想不现实。因此，CO=C+1/2O2 任何温度下均不自发同理，2NO=N2+O2 T7363 K可实现CO
10、+NO=CO2+12N2 T3785 K可实现【2-21】蔗糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可写成如下式，假定有25%的反应热转化为有用功，试计算体重为65kg的人登上3000m高的山，需消耗多少蔗糖？已知(C12H22O11)=2222kJmol-1。解：（1）1mol蔗糖在人体内消化后放出的能量：（2）体重65kg的人登上3000m高山需要的能量：（3）的相对分子质量，需要的蔗糖质量为： 【2-22】如果想在标准压力p下将CaCO3分解为CaO和CO2，试估计进行这个反应的最低温度。解： 120.69 635.1 393.5 92.9 39.7 213.6要使反应自发进行，则必须使：0，即
11、：【2-23】利用附录二的数据，判断下列反应：（1）在25下能否自发进行？（2）在360下能否自发进行？（3）求该反应能自发进行的最低温度。解：查表，将各物质的热化学数据列于热化学方程式的下方： （1）在298K下，可用两种方法计算，反应非自发进行。定义式法：（仅限298K时）标准熵法：（2）在下，计算，所以反应自发进行。0（3）要使反应自发进行，必须使：即：，得【2-24】由锡石（SnO2）炼制金属锡，有人拟定以下3种工艺，试用热力学原理评论这些工艺实现的可能性。（1）（2）（3）解：反应（1）要求T2785 K，难以实现；反应（2）、（3）工艺上都能实现，考虑到还原剂价格和安全生产，反应（
12、2）应该更好些。【2-25】已知冰的融化热为333Jg-1，试计算过程（1） （2）（3）（4）（5）解：（1） 6.0 kJmol-1；（2） rG=0；（3） rS=22 Jmol-1K-1；（4） rG253=0.43 kJmol-1；（5） rG293=-0.45 kJmol-1。计算过程略。【2-26】利用附录二的数据，估算乙醇的沸点。解：这是两个物质聚集状态发生变化的过程，采用标准熵法进行估算。；【2-27】遇热首先失去5个结晶水，如果继续升高温度，还会分解为和。试用热力学原理估算这两步的分解温度。解：（1）遇热失去结晶水的最低温度：则：（2）求遇高温分解的最低温度： 【2-28】
13、某系统在700K时，p(N2)=3.3103kPa，p(H2)=9.9103kPa和p(NH3)=2.0102kPa。试预测在此温度下下列反应的方向：。解：rG700=-45.7 kJmol-10正向进行。【2-29】含结晶水的盐暴露在大气中逐渐失去结晶水的过程称为风化。的风化过程可用如下反应式来表示：试判断：（1）在298K和标准态下是否会风化？（2）在298K和空气相对湿度为60%时，是否会风化？已知：的；的。解：标准态下直接计算，非标准状态下采用范托夫等温方程计算，然后进行判断。查表，将各物质的热化学数据列于热化学方程式的下方： （1）在标准状态下：。由于0，反应不能正向进行，所以不会风
14、化。（2）查教材表1-1（第1章的第4页）知298K时水蒸气的饱和蒸汽压为：3.17kPa，水蒸气相对湿度60%时的蒸气压为：。在非标准状态下：由于0，反应正向进行，所以会风化。【2-30】下列说法是否正确？若不正确应如何改正？（1）放热反应都能自发进行。（2）熵值变大的反应都能自发进行。（3）0的反应都能自发进行。（4）指定单质规定它的，。（5）生成物的分子数比反应物多，该反应的必是正值。解：（1）错，放热反应不一定都自发进行，只有才自发进行。（2）错，熵值变大的反应不一定都自发进行，只有才自发进行。（3）错，在标准状态下成立，但在非标准状态下，只有0时反应才会自发进行。（4）错，指定单质的，规定只有在0K时，纯物质的完整晶体的熵值才等于
