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第一章化学反应热习题与解答1.说明下列符号的含义。VQmrH(T)ΘmrH(T)ΘmfH(T)答:VQ:等容反应热;mrH(T):某温度下,反应的摩尔焓变(数值等于等压反应热);ΘmfH(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[pΘ(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[pΘ(100kPa)]下的状态。混合理想气体中任一组分的标准态是指该组分气体的分压为pΘ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(MgO,mfH=-601.7kJ/mol,32OAl,mH=-1675.69kJ/•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+C2H2=2CO2+H2O(g)mfH/(kJ•mol-1)0226.7-393.5-241.8rHm=fHm(生成物)-mfH(反应物)△rHm=2×(-393.5)+(-241.82)–226.7–0=-1255.5kJ·mol-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ΘmfH=36.56kJ·mol-1,B2O3(s)的ΘmfH=-1132.55kJ·mol-1;SiH4(g)的ΘmfH=34.31kJ·mol-1,SiO2(s)的ΘmfH=-910.7kJ·mol-1]。解:B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(g)mfH/(kJ·mol-1)36.560-1132.55-241.82△rHm=-1132.55+3×(-241.82)–36.56–0=-1894.57kJ·mol-1SiH4(g)+2O2(g)=SiO2(s)+2H2O(g)mfH/(kJ·mol-1)34.310-910.7-241.82△rHm=-910.7+2×(-241.82)–34.31–0=-1428.65kJ·mol-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)ΔrHm(1)=-393.5kJ·mol-1H2(g)+(1/2)O2(g)=H2O(l)ΔrHm(2)=-285.8kJ·mol-1C2H6(g)+(7/2)O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)ΔrHm(3)=-1559.8kJ·mol-1不用查表,计算由石墨和氢气化合生成1molC2H6(g)反应的ΔrHm。解:根据Hess定律ΔrHm(C2H6)=2ΔrHm(1)+3ΔrHm(2)-ΔrHm(3)所以ΔrHm(C2H6)=2×(-393.5)+3×(-285.8)-(-1559.8)=-84.6kJ·mol-18.在用硝石制硝酸时,下列反应同时发生(1)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(kJ·mol-1)。解:KNO3(s)+H2SO4(l)=KHSO4(s)+HNO3(g)方程(1)mfH/(kJ•mol-1)-494.63813.99-1160.6135.6rHm=fHm(生成物)-mfH(反应物)△rHm(1)=(-1160.6+135.6)-(-494.63+813.99)=-1344.36kJ·mol-12KNO3(s)+H2SO4(l)=K2SO4(s)+2HNO3(g)方程(2)mfH/(kJ•mol-1)-494.63813.99-1437.79135.6△rHm(2)=[-1437.79]+2×(135.6)]-[2×(-469.63)+(813.99)]=-991.32kJ·mol-1HNO3的相对分子量为63,1kgHNO3的物质的量n=631000=15.9(mol)制取1kgHNO3(g)时的反应热为kg/kJ1004.232.10419.15%2036.13449.15%8049.甘油三油酸脂是一种典型的脂肪,当它在人体内代谢时发生下列反应C57H104O6(s)+80O2(g)=57CO2(g)+52H2O(l)该反应的mrH=-3.35×104kJ·mol-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(mol)302.0335003.101253.10125mrHn该脂肪相对分子量为884;每天消耗脂肪的质量为:0.302×884=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ΘmrH=-2820kJ·mol-1,反应热的约40%可用于肌肉活动的能量。试计算一匙葡萄糖(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0.021mrH=0.021×2820=59.2kJ可获得的肌肉活动能量59.2×40%=23.7kJ11.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:ΘmfH(C8H18,l)=-218.97kJ·mol-1)?(1)完全燃烧C8H18(l)+O2(g)→CO2(g)+H2O(l)(2)不完全燃烧C8H18(l)+O2(g)→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,-393.5kJ.mol-1,0,-285.83kJ.mol-1rHm=fHm(生成物)-fHm((反应物)C8H18(l)+(25/2)O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l)mfH/(kJ•mol-1)-218.970-393.5-285.83△rHm(1)=8(-393.5)+9(-285.83)-0-(-218.97)=-5501.58kJ·mol-1C8H18(l)+(9/2)O2(g)=16C(s)+9H2O(l)mfH/(kJ•mol-1)-218.9700-285.83△rHm(2)=0+9(-285.83)-0-(-218.97)=2353.5kJ.·mol-1△rHm(1)△rHm(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=ΔH,而ΔH与变化途径无关,是状态函数,所以Vq也是状态函数。答:错,H是状态函数,但是焓变(ΔH)不是状态函数。热量、功以及状态函数的变量“Δ”都不是状态函数。(2)单质的标准生成焓(ΘmfH)和标准生成吉布斯函数变(ΘmfG)都为零,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ΘmfH和ΘmfG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mS=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ΔH,ΔS,ΔG都与温度关系不大。答:错,一般认为反应的ΔH,ΔS与温度关系不大,但ΔG=ΔH-TΔS所以ΔG与温度有关。(5)等温等压条件下,用ΘmrG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mrG(0或0)判断反应方向,而不是用ΘmrG。(6)化学反应进度可以度量化学反应进行的程度,所谓1mol反应是指各物质按化学计反应方程式进行的完全反应。答:对(7)ΘK与KC、KP在数值上是相等的,但量纲不一定相同,答:(有关数值)KC与ΘK的数值相等;当BB0ν时,PK与ΘK的数值也相等。(有关量纲)ΘK没有量纲;当BB0时,KC与KP也都没有量纲;但是BB0时,KC与KP有量纲;例如合成氨反应(g)NH2(g)H3(g)N322设平衡时p(NH3)=247kPa;p(N2)=1kPa;p(H2)=10kPa。Kp=323HN2NH)()(223PaPaPaPPP=4322Pa100001000Pa247000)()(=6.1×10-5(Pa)-2假如单位用atm,Kp=6.1×105atm2;或用mmHg,Kp=1.06mmHg2。Kθ=3HN2NH))(()(223pppppp=532101.6100000/10000100000/1000100000/247000)()()(可以看出BB0时,Kp有量纲,且数值与Kθ不等。(8)ΘmrG0,反应不能自发进行,但其平衡常数并不等于零。答:ΘmrG0,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|ΘmrG|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①②③⑤⑦⑧。①T②p③V④W⑤H⑥ΔH⑦S⑧G答:正确答案为①②③⑤⑦⑧。(2)生产水煤气的反应为C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)该反应的ΘmrH=131.3kJ·mol-1,则该反应是①(∵系统ΔH0,ΔS0)。①低温下正向不自发,高温下正向自发;②低温下正向自发,高温下正向不自发;③任何温度下正向都自发;④任何温度下正向都不自发答:正确答案为①。3.不用查表,将下列物质按标准熵ΘmS值由大到小的顺序排列。(1)Si(s)(2)Br(l)(3)Br(g)答:ΘmS(3)ΘmS(2)ΘmS(1)4.给出下列过程的ΘmrG,ΘmrH,ΘmrS的正负号(或零)(1)电解水生成H2和O2;(2)H2O(g)273KH2O(l);(3)H2O(l)268KH2O(s)答:各变化量的符号如下表所示ΘmrGΘmrHΘmrS(1)+++(2)---(3)---5.SiC是耐高温材料,问以硅石(SiO2)为原料,在标准状态和298K时能否制得SiC。解:SiO2+C=SiC+O2mfG/(kJ·mol-1)-856.670-62.760-1molJk91.793)67.856(76.62mrG>0。结论:不能在此条件下制备SiC。6.由二氧化锰制备金属锰可采取下列两种方法(1)MnO2(s)+2H2(g)=Mn(s)+2H2O(g)ΘmrH
本文标题:化学课后题答案
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