复习材料

绪论：N2+3H22NH3当n(NH3)=1mol时，=n(NH3)/(NH3)=1mol/2=0.5mol，而此时n(N2)=0.5mol，=n(N2)/(N2)=0.5mol/1=0.5mol，同理n(H2)=1.5，=n(H2)/(H2)=1.5mol/3=0.5mol，说明不管用哪个物质表示反应进度都一样!!练习：1、已知化学反应方程式：1/2N2+3/2H2NH3.试问：当反应过程中消耗掉2molN2时该反应的反应进度为多少？分别以N2、H2、NH3进行计算。2、用c（Cr2O72－）为0.02000mol/L的K2Cr2O7溶液滴定25.00mLc（Fe2+）为0.1200mol/L的酸性FeSO4，其反应式为6Fe2++Cr2O72－+14H+＝6Fe3++2Cr3++7H2O滴定至终点共消耗25.00mlK2CrO7溶液，求滴定至终点的反应进度。第一章：在0℃时，一只烧杯中盛有水，水上面浮着两块冰，问水和冰组成的系统中有几相？如果撒上一把食盐，并设法使其全部溶解，保持系统的温度仍为0℃不变（此时冰点下降），将有什么现象发生？此时系统有几相？如果再加入一些硝酸银溶液，又有什么现象发生？此时系统有几相？如果还加入一些CCl4，将发生什么现象？此时系统有几相？两相（不计空气）；食盐溶解，冰熔化，为一相；出现AgCl沉淀，二相；液相分层，共三相。练习高温下水蒸气对钢的化学腐蚀特别严重。其反应如下：Fe+H2O(g)=FeO+H2(g)2Fe+3H2O(g)=Fe2O3+3H2(g)3Fe+4H2O(g)=Fe3O4+4H2(g)试问：若将上述三个反应作为一个系统来研究，这个系统共有几种聚集状态？几个相？用化学符号表示各物质所属的聚集状态和相。两种聚集状态，五个相：Fe（固态，固相1），FeO（固态，固相2），Fe2O3（固态，固相3），Fe3O4（固态，固相4），H2O（g）和H2（g）（同属气态，一个气相5）例如反应前物质的量n1/mol10300反应某时刻物质的量n2/mol8244则反应进度为或N2(g)+3H2(g)2NH3(g)mol2)1(mol)108()N()]N()N([22122nnmol2)3(mol)3024()H()]H()H([22122nnmol2)3(mol)3024()H()]H()H([22122nnmol22mol)04()NH()]NH()NH([33132nn322NH)g(H23)g(N21mol4mol2)1(mol)108()N()]N()N([22122nn已知化学反应方程式：O2＋2H2＝2H2O，反应进度ξ＝0.5mol时，问消耗多少H2，生成了多少H2O？Δn（H2）=ξ×ν（H2）=0.5mol×(－2)=－1molΔn（H2O）=ξ×ν（H2O）=0.5mol×2=1mol消耗掉1molH2，生成1molH2O。例某过程中，系统从环境吸收100kJ的热，对环境做功50kJ，求该过程中系统的热力学能变和环境的热力学能变。解：由热力学第一定律U（系统）=Q+W=100kJ+(50kJ)=50kJU（环境）=Q+W=(100kJ)+50kJ)=50kJ系统净增了50kJ的热力学能，而环境减少了50kJ的热力学能，系统与环境的总和保持能量守恒。即U（系统）+U（环境）=0某理想气体在恒定外压（100kPa）下吸热膨胀，向环境吸收75kJ的热量，其体积从25L膨胀到135L，试计算系统和环境热力学能的变化。U（系统）=Q+W=Q－pV＝75kJ100kPa×（135－25）L×10-3=64kJU（环境）=Q+W=Q－pV=－75kJ100kPa×（25－135）L×10-3=－64kJU（系统）＋U（环境）＝0例将0.500gC6H5COOH（苯甲酸）在盛有1210g水的弹式热量计的钢弹内完全燃烧，温度计由23.20℃上升到25.44℃。已知cw(H2O)=4.18J·g–1·K–1，Cs=848J·K–1，试求C6H5COOH完全燃烧的反应热。解：QV=–[cw(H2O)·m(H2O)+Cs]·ΔT=–[4.18J·g–1·K–1×1210g+848J·K–1]×2.24=–[11329.47+1899.52]J=–13228.99J≈–13.2kJ例：在298.15K和100kPa下，1mol乙醇完全燃烧放出1367kJ的热量，求该反应的H和U。(反应为：C2H5OH(l)+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l))解：该反应在恒温恒压下进行，所以H=Qp=1367kJU=Hn(g)RT=(1367)kJ(1)mol8.314103kJmol1K1298.15K=1364kJ可见即使在有气体参加的反应中，pV(即n(g)RT)与H相比也只是一个较小的值。因此，在一般情况下，可认为：H在数值上近似等于U，在缺少U的数据的情况下可用H的数值近似。在298K时(a)2Cu(s)+O2(g)==2CuO(s)Ha=-310kJ/mol(b)2Cu(s)+1/2O2(g)==Cu2O(s)Hb=?(c)Cu2O(s)+1/2O2(g)==2CuO(s)Hc=-143kJ/mol求：Hb已知下列反应的反应热(a)C(石墨)+O2(g)==CO2(g)Ha=-393.5kJ/mol(b)H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)Hb=-285.8kJ/mol(c)CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l)Hc=-890.3kJ/mol求：C(石墨)+2H2(g)=CH4(g)的HfHmθ举例例如，fHmθ(H2O，l)=285.8kJmol1fHmθ(H2O，g)=–241.8kJmol1C(石墨)C(金刚石)rHmθ=1.9kJmol1即fHmθ(C，金刚石)=1.9kJmol1例外如：P(白)为指定元素，但298.15K时P(红)更稳定、例：指出下列物质中哪些物质的fHm0。(a)Fe(s)(b)O(g)（c）C(金刚石）(d)Ne(e)Cl2(g)答：(b)和(c)例：下列反应中哪个反应的rHm代表AgCl(s)的fHm(a)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)＝AgCl(s)(b)Ag(s)＋1/2Cl2(g)＝AgCl(s)(c)AgCl(s)＝Ag(s)＋1/2Cl2(g)(d)Ag(s)＋AuCl(aq)＝Au(s)＋AgCl(s答：(b)例92gC2H5OH(l)于恒定298.15K、100kPa条件下与理论量的O2(g)进行下列反应C2H5OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(g)求这一过程的反应焓变解：rHm=BfHm(B)=2fHm(CO2,g)+3fHm(H2O,g)3fHm(O2,g)fHm(C2H5OH,l)=2(393.51kJmol1)+3(241.82kJmol1)30kJmol1(277.69kJmol1)=1234.79kJmol1反应焓变rH=rHm=2mol×(1234.79kJmol1)=2469.58kJ例已知乙烷的标准摩尔燃烧焓为1560kJmol1，计算乙烷的标准摩尔生成焓解：燃烧反应为C2H6(g)+7/2O2(g)=2CO2(g)+3H2O(l)cHm=1560kJmol1rHm=cHm(C2H6,g)=BfHm(B)=2fHm(CO2,g)+3fHm(H2O,l)fHm(C2H6,g)fHm(C2H6,g)=2fHm(CO2,g)+3fHm(H2O,l)cHm(C2H6,g)=[2(393.5)+3(285.8)(1560)]kJmol1=84.4kJmol1例计算298.15K、标准状态下反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)的标准摩尔反应熵rSm。解：rSm=BSm(B)=1Sm(CaO,s)+1Sm(CO2,g)+(1)Sm(CaCO3,s)=[39.75+213.792.9]Jmol1K1=160.5Jmol1K1练习已知H2、N2和NH3在298K的标准熵分别为130.6J·mol－1·K－1、191.5J·mol－1·K－1和192.3J·mol－1·K－1，试计算下述反应的标准反应熵。试讨论该反应的自发性。例计算反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)在298.15K时的标准摩尔反应吉布斯函数变rGm，并判断此时反应的方向。解：rGm=BfGm(B)=[251.31–286.55]kJmol1=–70.48kJmol1所以此时反应正向进行。例估算反应2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)在标准状态下的最低分解温度。解：rHm=BfHm(B)=[(1044.44)+(394.359)+(228.572)2(–851.00)]kJmol1=34.63kJmol1rSm=BSm(B)={134.98+213.74+188.8252101.7}Jmol1K1=334.15Jmol1K134.63103Jmol1T334.15Jmol1K10T分解103.6K所以NaHCO3(s)的最低分解温度为103.6K。例利用热力学数据求反应CO(g)+NO(g)==CO2(g)+½N2(g)在298K，标准状态下的rHmθ、rSmθ、rGmθ、并利用这些数据讨论用此反应净化汽车尾气中NO和CO的可能性。解：CO(g)+NO(g)==CO2(g)+½N2(g)fHmθ/(kJmol1)–110.591.3–393.50Smθ/(Jmol1K1)197.7210.8213.8191.6rHmθ=[–393.5–(–110.5)–91.3]kJmol1=–374.3kJmol1rSmθ=[213.8+½×191.6–197.7–210.8]=–98.9Jmol1K1rGmθ=rHmθ(298.15)TrSmθ(298.15)=[–374.3–298.15×(–98.9×10–3)]kJmol1=–344.81kJmol1＜0该反应在298.15K是自发的。例已知空气中CO2的分压为0.03kPa，问298K时CaCO3(s)的分解反应在空气中能否自发进行？若使该反应在空气中自发进行，温度应高于多少度？解：在反应式CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)中，rGmθ(298.15K)=rHmθ(298.15K)298·rSmθ(298.15K)=(179.2–298×160.2×10–3)kJmol1=131.4kJmol1CaCO3和CaO(s)为纯固体，所以rGm(298.15)=rGmθ(298.15)+RTlnQp=131.4kJmol1+8.314Jmol1K110–3kJJ1298Kln0.0003=111.3kJmol10所以，298.15K时在空气中CaCO3(s)不能自发进行分解反应。若要使CaCO3(s)在空气中能自发进行分解反应，需rGm(T)0，即rGm(T)=rGmθ(T)+RTlnQ0rGmθ(T)=rHmθ(T)TrSmθ(T)≈rHmθ(298.15K)TrSmθ(298.15K)=179.2–T×160.2×10–3(kJmol1)所以rGm(T)=179.2–T×160.2×10–3+8.314J