《武汉大学无机化学课后习题答案第03章 化学反应过程中的热效应.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《武汉大学无机化学课后习题答案第03章 化学反应过程中的热效应.docx（9页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、武汉大学无机化学课后习题答案第03章 化学反应过程中的热效应化学反应过程中的热效应 1. 理想气体恒温膨胀过程热力学能不变，是否意味着理想气体恒温膨胀过程不做功？ 答：U = Q-W 理想气体恒温膨胀过程热力学能不变，单Q,W都有变化，两者相互抵消，即吸收的热全部用于做功。 2. 计算体系的热力学能变化，已知： 体系吸热1000J，对环境做540J的功； 体系吸热250J，环境对体系做635J的功； 解 ：(1) U = Q-W = 1000-540 460 J (2) U = Q-W = 250635 J 3. 在298K和100kPa恒压下，1mol的OF2同水反应，放出161.5kJ热量
2、，求反应 2OF2(g) + H2O(g) O2(g) + 2HF(g) q 的rHqm和rUm。 解 ：OF2(g) + H2OO2+2HF(g) rHm = -161.52 = -323 KJ/mol rUm = rHm - n RT = 323-18.3140.298 = 320.5 KJ/mol 4. 反应N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)在恒容没量热器内进行，生成2molNH3时放出能量82.7kJ，求反应的qrUq和298K时反应的rHmm。 解 ：N2(g) + 3H2(g) 2NH3 rUm = -82.7 KJ/mol rHm = n RTrUm -82.7-28.
3、3140.298 -87.66 KJ/mol 5. 查表求298K时下列反应的反应热 3NO2(g) + H2O(l) 2HNO3(l) + NO(g) CuO(s) + H2(g) Cu(s) + H2O(g) 解 rHm =fHm = 290.25333.18285.83 = -69.92 KJ/mol rHm =-241.82157.3 = -84.52 KJ/mol 6. N2O4在反应器中受热分解，当产物中有1molNO2生成时，分别按下列反应方程式计算，反应进度各是多少： (1) N2O4 2NO2 (2) 1 N2O4 NO2 2解：0.5mol (2) 1mol 7. 在一知弹
4、式量热计中燃烧0.20molH2生成H2O，使量热计温度升高0.88K，当0.010mol甲苯在此量热计中燃烧时，量热计温度升高0.615K，甲苯的燃烧反应为 C7H8(l) + 9 O2(g) 7 CO2(g) + 4H2O(l) q求该反应的rHq。已知Hmolfmm( H2O，l ) = 285.8 kJq解：rVq= rHRT= 282.1 kJ/mol mmnRT= 285.8+1.5-1Qr = nrVqm = -56.42 kJ/mol =c = - Qr/T = 64.11 kJ/K 同理： 对于甲苯，Qr =-64.110.165 = -39.43 kJ/K rHm = n
5、RTrUm -3948 kJ/K rUm = Qv/ = -3943 kJ/mol 8. 已知下列热化学反应 Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g) rHqmolm= 27.61 kJ3Fe2O3(s) + 3CO(g) 2 Fe3O4 (s) + CO2(g) rHqmolm= 27.61 kJ-1-1Fe3O4 (s) + CO(g) 3FeO(s) + CO2(g) rHqmolm= + 38.07 kJ解 ：FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2 依盖斯定律得 rHm = /6 = /6 = -16.73 kJ/mol 9. 为什么在标准状态
6、下稳定单质的熵不为零？ 答 ： -1在0K时任何完整晶体中的原子或分子只有一种排列方式，即只有唯一的一种的微观状态其熵值为0 在标准状态下的标准墒实际上是一个差值， rSm =rHm-rHm 其值不为0 10. 分析下列反应自发进行的温度条件 2N2(g) + O2(g) 2N2O(g) rHqmolm= + 38.07 kJ(2) Ag(s) + -11-1Cl2(g) AgCl (s) rHq= 127 kJmol m21-1 HgO(s) Hg+ O2(g) rHqmol m= +91kJ21-1(4) H2O2 H2O + O2(g) rHqmol m= 98kJ2解 ：反应自发经行的
7、条件是反应的rGm0, rSm 0，反应都不能自发进行 rHm 0, rSm 0，即反应都温度不能过高 rHm 0, rSm0, , 若使反应自发进行，必然提高温度，即反应只有在较高温度下自发经行。 rHm 0 , 在任何温度下，rGm 0，即在任何温度下，反应均能自发经行。 11. 通常采用的制高纯镍的方法是将粗镍在323K与CO反应，生成的Ni(CO)4经提纯后在约473K分解得到纯镍 Ni(s) + CO(g) qNi(CO)4 -1已知反应的rH= 161 kJmol的合理性。 ，rSqkm= 420J-1mol-1。试由热力学数据分析讨论该方法提纯镍解 ：根据rGm =rHm -Tr
8、Sm ，反应的转折温度为T = rHm / rSm = -161/=383 K 当T383 K 时，rGm 383 K 时，rGm 0，反应逆向自发进行 。粗镍在323K与CO反应生成Ni(CO)4 ，Ni(CO)4 为液态，很容易与反应物分离，Ni(CO)4 Ni(CO)4 zai 473K分解可得到高纯镍。因此上述制高纯镍的方法时合理的。 12. 已知下列键能数据 键 NN NF NCl FF ClCl 键能/ kJmol-1 942 272 201 155 243 试由键能数据求出标准生成热来说明NF3在室温下较稳定而NCl3却易爆炸。 解 ：13N2(g) + F2(g) = NF3
9、22 rHm (NF3 ,g)=rHm-rHm = 0.59421.5155 2723 = 112.5 KJ/mol 计算结果表明生成NF3的反应热为放热反应。在常温下稳定， 同理： 13N2(g) + Cl2(g) = NCl3 22rHm (NCl3 ,l) = 0.59421.52433201 =232.5 KJ/mol 由NCl3为吸热反应且rHm正值较大，说明NCl3很不稳定，容易爆炸。 13. 已知下列数据 fHqmolm= 393.5 kJ-1 fHqmolm= 822.2 kJ fGqmolm= 394.4kJ-1-1fGqmolm= 741.0kJ求反应Fe2O3 + -13
10、3C(s) 2Fe(s) + CO2(g)在什么温度下能自发进行。 2233解 ：Fe2O3(s) C(s) 2Fe(s) CO2 22rGm =rHm -TrSm = rSm = (rHmrGm)/T 计算得 rHm =fHm = 231.95 kJmol rGm = fGm 149.4 kJmol = rSm = 276.83 Jmol-1-1-1K-1 临界稳定为 T = rHm / rSm = 837 K 14. 查表求反应CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)能够自发进行的最低温度。 解 ：CuCO3(s) CuO(s)CO2(g) rHm = 393.51635.1120
11、6.9 = 178.29 kJmol rSm = 213.6439.7592.9 = 160.49 Jmol-1-1 T = rHm / rSm = 178290/160.49 = 1110 K 15. 已知下列数据 fHqm(Sn，白) = 0 fHqmolm(Sn，灰) = 2.1kJSqkm(Sn，白) = 51.5JSqkm(Sn，灰) = 44.3J-1-1molmol-1-1-1 求Sn与 Sn的相变温度。 解 ：SnSn qq rHqmolm = fHm(Sn，灰)fHm(Sn，白) = 2.1 kJqqrSqkm = Sm(Sn，灰)Sm(Sn，白) = 7.2 J-1-1mol-1 T = rHm / rSm =2100/7.2 = 291.7 K
