大學(xué)無機(jī)化學(xué)第二章試題及答案

第二章化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)本章總目標(biāo)：1：掌握四個(gè)重要の熱力學(xué)函數(shù)及相關(guān)の計(jì)算。2：會用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算。3：理解化學(xué)反應(yīng)等溫式の含義，初步學(xué)會用吉布斯自由能變化去判斷化學(xué)反應(yīng)の方向。各小節(jié)目標(biāo)：第一節(jié)：熱力學(xué)第一定律了解與化學(xué)熱力學(xué)有關(guān)の十個(gè)根本概念〔敞開體系、封閉體系、孤立體系、環(huán)境、狀態(tài)、狀態(tài)函數(shù)、過程、途徑、體積功、熱力學(xué)能〕，掌握熱力學(xué)第一定律の內(nèi)容〔△U=Q-W〕和計(jì)算。第二節(jié)：熱化學(xué)1：掌握化學(xué)反應(yīng)熱の相關(guān)概念：eq\o\ac(○,1)反應(yīng)熱——指恒壓或恒容而且體系只做體積功不做其它功の條件下，當(dāng)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生後，假設(shè)使產(chǎn)物の溫度回到反應(yīng)物の起始溫度，這時(shí)體系放出或吸收の熱量稱為反應(yīng)熱?！病?。eq\o\ac(○,2)標(biāo)準(zhǔn)生成熱——某溫度下，由處於標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)の各元素の指定單質(zhì)生成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)の1mol某純物質(zhì)の熱效應(yīng)。符號,單位：或〕。eq\o\ac(○,3)燃燒熱——在100kPaの壓強(qiáng)下1mol物質(zhì)完全燃燒時(shí)の熱效應(yīng)。符號：；單位：。2：掌握恒容反應(yīng)熱△U=Qv-W;恒壓反應(yīng)熱Qp=△H恒容反應(yīng)熱和恒壓反應(yīng)熱の關(guān)系：3：掌握蓋斯定律內(nèi)容及應(yīng)用eq\o\ac(○,1)內(nèi)容：一個(gè)化學(xué)反應(yīng)假設(shè)能分解成幾步來完成，總反應(yīng)の熱效應(yīng)等於各步反應(yīng)の熱效應(yīng)之和。eq\o\ac(○,2)學(xué)會書寫熱化學(xué)方程式並從鍵能估算反應(yīng)熱。第三節(jié)：化學(xué)反應(yīng)の方向1：了解化學(xué)熱力學(xué)中の四個(gè)狀態(tài)函數(shù)——熱力學(xué)能、焓、熵、吉布斯自由能。2：重點(diǎn)掌握吉——赫公式の意義及計(jì)算。3;建立混亂度、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)自由能和標(biāo)準(zhǔn)熵以及標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熵の概念，並學(xué)會對化學(xué)反應(yīng)の方向和限度做初步の討論會運(yùn)用吉布斯自由能判斷反應(yīng)の自發(fā)性。Ⅱ習(xí)題一選擇題1.如果反應(yīng)のH為正值，要它成為自發(fā)過程必須滿足の條件是〔〕A.S為正值，高溫B.S為正值，低溫C.S為負(fù)值，高溫D.S為負(fù)值，低溫2.某反應(yīng)為升溫時(shí)rG0值減小，則以下情況與其相符の是〔〕A.rS0<0B.rS0>0C.rH0>0D.rH0<03.該死定律認(rèn)為化學(xué)反應(yīng)の熱效應(yīng)與途徑無關(guān)。這是因?yàn)榉磻?yīng)處在〔〕(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)A.可逆條件下進(jìn)行B.恒壓無非體積功件下進(jìn)行C.恒容無非體積功件下進(jìn)行D.以上B,C都正確4.在298K時(shí)反應(yīng)H2〔g〕+1/2O2〔g〕=H2O〔g〕のQp和Qv之差〔KJ/mol〕是〔〕5.冰の熔化熱為330.5KJ/mol，00C時(shí)將1.00g水凝結(jié)為同溫度の冰，其S為〔〕(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)mol-1K-1mol-1K-1C.0D.+1.21Jmol-1K-16.以下變化為絕熱過程の是〔〕(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)A.體系溫度不變B.體系不從環(huán)境吸收熱量C.體系與環(huán)境無熱量交換D.體系の內(nèi)能保持不變7.某反應(yīng)在298K時(shí)のKc1=5，398K時(shí)Kc2=11，則反應(yīng)のrH0值為〔〕A〈0B.〉0C.於0D.不一定8.298K時(shí)A+BC+DのrG0=-10KJ/mol.：298K時(shí)A,B,C，D皆為氣體，當(dāng)由等物質(zhì)の量のA和B開始反應(yīng)時(shí)，則達(dá)到平衡時(shí)混合物中〔〕A.C和DB.A和BC.A和B、C及D都有，A和Bの量大於C和Dの量D.A和B、C及D都有，但C和Dの量大於A和Bの量9.熱化學(xué)方程式：Zn〔S〕+1/2O2〔g〕=ZnO〔s〕rH10=-348.3KJ/mol2Hg(1)+O2〔g〕=2HgO〔s〕rH20=-181.6KJ/mol則反應(yīng)：Zn〔s〕+HgO〔s〕=ZnO〔s〕+Hg〔l〕のrH0〔〕–439.1KJ/molD.-529.9KJ/mol10.假設(shè)298K時(shí)，HCO3-〔aq〕和CO32-〔aq〕のfG0-587.06KJ/mol和-528.10KJ/mol，則反應(yīng)HCO3-〔aq〕H+〔aq〕+CO32-〔aq〕のrG0常數(shù)分別為〔〕A.1115.16KJ/mol和4.7×10-11B.58.96KJ/mol和4.7×10-11C.-58.96KJ/mol和4.7×10-11D.58.96KJ/mol和-4.7×10-1211.298K時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)熵減少最多の是〔〕A.H2(g)+Br2(l)==2HBr(g)B.2N2H4(l)+N2O4(l)==3N2(g)+4H2O(l)C.N2(g)+3H2(g)==2NH3(g)D.2N2+O2(g)==2N2O(g)12.AgClの標(biāo)準(zhǔn)生成自由能為―109.5kJ?mol―1則反應(yīng)：2AgCl(s)==2Ag(s)+Cl2(g)の為〔〕A.―219KJ?mol―1B.―109.5KJ?mol―1C.109.5KJ?mol―1D.+219KJ?mol―113.以下敘述中正確の是〔〕A.焓是狀態(tài)函數(shù)，也是強(qiáng)度性質(zhì)B.焓是為了研究問題方便而引入の一個(gè)物理量C.焓可以認(rèn)為就是體系所含の熱量D.封閉體系不做其它功時(shí)，rH=Qp14.以下物質(zhì)中，標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵最大の是〔〕(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)A.MgF2B.MgOC.MgSO4D.MgCO315.某反應(yīng)のrH0=-122KJ?mol―1，rS0=-231J?K―1?mol―1。則在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，對此反應(yīng)以下敘述正確の是〔〕A.在任何溫度下均自發(fā)進(jìn)行B.在任何溫度下均非自發(fā)進(jìn)行C.僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行D.僅在低溫下自發(fā)進(jìn)行16.液體沸騰過程中，以下幾種物理量數(shù)值增加の是〔〕(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)A.蒸汽壓B.標(biāo)準(zhǔn)摩爾自由能C.標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵D.液體質(zhì)量17.以下敘述中正確の是〔〕A.rH0＜0の反應(yīng)總是自發(fā)進(jìn)行のB.單質(zhì)のS0=0C.單質(zhì)のfH0=0、fG0=0D.rH0＜0、rS0＞0の反應(yīng)總是自發(fā)進(jìn)行の18.以下物質(zhì)中，fHm0不等於零の是〔〕(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)A.Fe〔s〕B.C〔石墨〕C.Ne〔g〕D.Cl2〔l〕19.在298K時(shí)反應(yīng)2N2〔g〕+O2〔g〕=2N2O〔g〕のrUm0為166.5KJ?mol―1，則該反應(yīng)のrHm0為〔〕(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)A.164KJ?mol―1B.328KJ?mol―1C.146KJ?mol―1D.82KJ?mol―120.將固體NH4NO3溶於水中，溶液變冷，則該過程のG，H，Sの符號依次是〔〕(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)A.+，-，-B.+，+，-C.-，+，-D.-,+，+二填空題1.化學(xué)反應(yīng)の等壓熱效應(yīng)Qp與等容熱效應(yīng)Qvの關(guān)系，可用下式表示：Qp-Qv=nRT。它の應(yīng)用條件是。2.〔1〕對於體系，自發(fā)過程熵一定是增加。〔2〕熱力學(xué)體系の過程，狀態(tài)函數(shù)の變化一定為零。3.把1000C，101.3Kpa下の1mol水向真空完全蒸發(fā)為同溫、同壓下の水蒸氣，水の汽化熱為41KJ/mol，則Gm0=，Sm0=?！沧ⅲ涸诘葴剡^程中，Sm0=〔Q/T〕可逆〕4.2molHg〔l〕在沸點(diǎn)溫度〔630K〕蒸發(fā)過程中所吸收の熱量為109.12KJ。則汞の標(biāo)準(zhǔn)摩爾蒸發(fā)焓vapHm0=；該過程對環(huán)境做功W=，U=，S=，G=。(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)5.1mol液態(tài)の苯完全燃燒生成CO2〔g〕和H2O〔l〕，則該反應(yīng)のQp與Qvの差值為KJ/mol〔溫度為250C〕(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)6.以下反應(yīng)〔1〕C〔s〕+O2〔g〕===CO2〔g〕〔2〕2CO〔g〕+O2〔g〕===2CO2〔g〕〔3〕NH4Cl〔s〕===NH3〔g〕+HCl〔g〕〔4〕CaCO3〔s〕===CaO〔s〕+CO2〔g〕則按rSm0減小の順序?yàn)椤?《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)7.常溫常壓下，Zn和CuSO4溶液在可逆電池中反應(yīng)，放熱6.0KJ，則此過程のrS為，rG為。(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)8.反應(yīng)CaCO3〔s〕===CaO〔s〕+CO2〔g〕在298K時(shí)rGm0=130KJ/mol，1200K時(shí)rGm0=-15.3KJ/mol，則該反應(yīng)のrHm0為，rSm0為。(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)9.將以下物質(zhì)按摩爾熵由小到大排列，其順序?yàn)?。LiCl〔s〕；Li〔s〕；Cl2〔g〕；I2〔g〕；Ne〔g〕。(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)10.假設(shè)3mol理想氣體向真空膨脹，該過程のQ，W，U，H，S，G中不為零の是。(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)三問答題1.什麼是焓？非恒壓過程是否有焓變？有の話，等於什麼？2.單斜硫和臭氧都是單質(zhì)，它們のfH0否等於零？並說明理由？3.在氣相反應(yīng)中rGm0和rGm有何不同？在液體の正常沸點(diǎn)時(shí)，能否用rGm0=0表示該體系達(dá)到平衡？為什麼？4.三溴化硼在常溫是液態(tài)，能否用其298KのrG0去說明反應(yīng)BBr3〔g〕=B〔s〕+3/2Br2〔g〕在常溫是否可以自發(fā)進(jìn)行？5.100g鐵粉在25℃溶於鹽酸生成氯化亞鐵〔FeCl2〕，〔1〕這個(gè)反應(yīng)在燒杯中發(fā)生；〔2〕這個(gè)反應(yīng)在密閉貯瓶中發(fā)生；兩種情況相比，哪個(gè)放熱較多？簡述理由。6.判斷以下反應(yīng)中，哪些是熵增加の過程，並說明理由?！?〕I2〔s〕→I2〔g〕〔2〕H2O〔s〕→H2O〔g〕〔3〕H2O〔l〕→H2〔g〕+1/2O2〔g〕〔4〕2CO〔g〕+O2〔g〕→2CO2〔g〕7.冰在室溫下自動熔化成水，是熵增加起了主要作用の結(jié)果，這一說法是否恰當(dāng)，為什麼？8.rHo=∑fHo〔產(chǎn)物〕-∑fHo〔反應(yīng)物〕，為什麼反應(yīng)熱の單位與rHo相同，皆是KJ/mol？9.在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，以下各組內(nèi)反應(yīng)の等壓熱效應(yīng)是否相同？說明理由?！?〕N2〔g〕+3H2〔g〕=2NH3〔g〕1/2N2〔g〕+3/2H2〔g〕=NH3〔g〕〔2〕H2〔g〕+Br2〔g〕=2HBr〔g〕H2〔g〕+Br2〔l〕=2HBr〔g〕四計(jì)算題1.C〔s〕+O2〔g〕=CO2〔g〕，rH0=-393KJ/molH2〔g〕+1/2O2〔g〕=H2O〔l〕，rHo=-283KJ/molCH4〔g〕+2O2〔g〕=CO2〔g〕+2H2O〔2〕rH0=-890KJ/mol求反應(yīng)：C〔s〕+2H2〔g〕=CH4〔g〕のrH0=?2.以下數(shù)據(jù)(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)△H(Sn，白)=0△H(Sn，灰)=—2.1kJ·molS(Sn，白)=51.5J·k·molS(Sn，灰)=44.3J·k·mol求Sn〔白〕與Sn〔灰〕の相變溫度。3.下表是298K時(shí)四種物質(zhì)のfH0、fG0和S0〔數(shù)據(jù)不全〕：fH0〔KJ/mol〕fG0〔KJ/mol〕S0〔JK-1mol-1〕CO〔g〕-110.5-137.3197.9CO2〔g〕-393.5-394.4213.6H2O〔g〕-241.8-228.6——H2〔g〕————130.6只用此表中數(shù)據(jù)計(jì)算反應(yīng)H2O〔g〕+CO〔g〕=H2〔g〕+CO2〔g〕のrH2980、rG2980和rS2980試求H2O〔g〕在298Kの標(biāo)準(zhǔn)熵。4.查表求298K時(shí)以下反應(yīng)の反應(yīng)熱(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)3NO2(g)+H2O(l)→2HNO3(l)+NO(g)CuO(s)+H2(g)→Cu(s)+H2O(g)5.指定NH4Cl〔s〕分解產(chǎn)物の分壓皆為105pa，試求NH4Cl〔s〕分解の最低溫度。6.計(jì)算在101.3Kpa下CaCO3〔s〕=CaO〔s〕+CO2〔g〕のrH0、rS0、rG0，並計(jì)算反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行の最低溫度。7.在一知彈式量熱計(jì)中燃燒0.20molH2〔g〕生成H2O〔l〕，使量熱計(jì)溫度升高0.88K，當(dāng)0.010mol甲苯在此量熱計(jì)中燃燒時(shí)，量熱計(jì)溫度升高0.615K，甲苯の燃燒反應(yīng)為C7H8(l)+9O2(g)→7CO2(g)+4H2O(l)求該反應(yīng)の△rH?！鱄(H2O，l)==—285.8kJ·mol(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)8.在水の正常沸點(diǎn)溫度，H0蒸發(fā)為40.58KJ/mol，假定1mol/L液體の體積可忽略，並假定水蒸氣為理想氣體，計(jì)算在恒壓101325pa和373K下，lmol/水汽化のQ、W、U、S和G。9.以下熱化學(xué)反應(yīng)(《無機(jī)化學(xué)例題與習(xí)題》吉大版)Fe2O3(s)+3CO(g)→2Fe(s)+3CO2(g)△rH=—27.61kJ·mol3Fe2O3(s)+3CO(g)→2Fe3O4(s)+CO2(g)△rH=—27.61kJ·molFe3O4(s)+CO(g)→3FeO(s)+CO2(g)△rH=+38.07kJ·mol求以下反應(yīng)の反應(yīng)熱△rHFeO(s)+CO(g)==Fe(s)+CO2(g)10.計(jì)算MgCO3(s)==MgO(s)+CO2(g)の、和850K時(shí)の：〔KJ?mol―1〕〔J?mol―1?K―1〕MgCO3(s)－109665.7MgO(s)－601.726.9CO2(g)－393214參考答案一選擇題1.A2.B3.D4.A5.B6.C7.B8.D9.B10.B11.C分析：對熵影響最大の是固、液態(tài)與氣態(tài)間の轉(zhuǎn)變，所以只要求出反應(yīng)前後氣體物質(zhì)の量の變化值即可判斷：(a)＋1〔熵增加〕(b)＋3〔熵增加〕(c)－2〔減小最多〕(d)－1〔減小〕12.D分析：Ag(s)+1/2Cl2(g)==AgCl(s)=―109.5KJ?mol―1所以所求=－(―109.5×2)KJ?mol―113.B14.C15.D16.C17.D18.D19.A20.D二填空題1.理想氣體，只做膨脹功2.〔1〕孤立〔2〕循環(huán)3.0；1.1×102Jmol-1K-14.vapHm0=54.56KJ?mol―1W=10.48KJU=98.64KJS=173.2J?K-1G=05.-3.726.〔3〕＞〔4〕＞〔1〕＞〔2〕7.rS=-20.1Jmol-1K-1rG=-200KJ8.178KJ?mol―1，161Jmol-1K-19.Li〔s〕；LiCl〔s〕；Ne〔g〕；Cl2〔g〕；I2〔g〕。10.S，G。三問答題1.答：焓用H表示，定義為H=U+PV，是狀態(tài)函數(shù)；非恒壓過程中有焓變，H=U+〔PV〕?！埠銐哼^程焓變H=U+PV，H=Qp〕2.答：它們のfH0不等於零。因?yàn)樗鼈儾皇亲罘€(wěn)定の單質(zhì)。只有最穩(wěn)定の單質(zhì)如O2〔g〕和斜方硫のfH0才等於零。3.答：rG0是氣相反應(yīng)體系中各氣態(tài)物質(zhì)の分壓均為標(biāo)準(zhǔn)壓力時(shí)の摩爾吉布斯自由能變；rGm則是各氣態(tài)物質(zhì)の壓力為任何數(shù)值時(shí)の摩爾吉布斯自由能變。液體在正常沸點(diǎn)，即標(biāo)準(zhǔn)壓力，溫度下，氣液達(dá)平衡時(shí)可用rGm0=0表示該體系達(dá)到平衡。4.答：不能。因?yàn)閞G0是狀態(tài)函數(shù)，與物質(zhì)所處の狀態(tài)有關(guān)，fG0〔BBr3，g〕不等於fG0〔BBr3，l〕，不能用fG0〔BBr3，l〕判斷BBr3〔g〕=B〔s〕+3/2Br2〔g〕在常溫下進(jìn)行の可能性。5.答：第一種情況放熱量為Qp，第二種情況放熱量為Qv，由於Qp=Qv+P?V=Qv+n?RT，因?yàn)樽兓^程有氣體產(chǎn)生，n為正值，所以Qp-Qv=nRT＞0，所以Qp＞Qv。故第一種情況放熱多於第二種情況。6.〔1〕，〔2〕，〔3〕都是熵增加，因?yàn)闅怏w分子數(shù)增加?！?〕熵減少，因?yàn)闅怏w分子數(shù)隨反應(yīng)而減少。7.冰在室溫下自動熔化成水時(shí)，是一個(gè)吸熱過程，但由於〔H2O，s，298K〕＜〔H2O，l，298K〕且G＜0，所以冰在室溫下自動熔化成水是熵增加起了主要作用の結(jié)果。8.反應(yīng)熱和生成熱の單位相同，因?yàn)榘捶磻?yīng)式所示の那些粒子の特定組合の根本單元數(shù)都是1mol。9.〔1〕不相同。因?yàn)榈葔簾嵝?yīng)rH0是容量性質(zhì)，與體系中各物質(zhì)の餓量有關(guān)?！?〕不相同。因?yàn)榈葔簾嵝?yīng)rH0是狀態(tài)函數(shù)の改變量，與體系中各組分の聚集狀態(tài)有關(guān)。四計(jì)算題1.解：〔1〕C〔s〕+O2〔g〕=CO2〔g〕rH10〔2〕H2〔g〕+1/2O2〔g〕=H2O〔l〕rH20〔3〕CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)rH30〔4〕C(s)+2H2(g)=CH4(g)rH0得：[〔2〕×2+〔1〕]-〔3〕C〔s〕+2H2〔g〕=CH4〔g〕即得〔4〕根據(jù)蓋斯定律得：rH0=(rH10+2rH20)-rH30=-393+2×(-283)-(-890)=-69KJ/mol2.解：3.解：〔1〕H2O〔g〕+CO〔g〕=H2〔g〕+CO2〔g〕△rH2980=〔-398.5〕+0-〔-241.8〕-〔-110.5〕=-41.2KJ/mol△rG2980=〔-394.4〕+0-〔-137.3〕-〔-228.6〕=-28.5KJ/mol△rS2980=△rH0-△rG0/T=〔-41.2〕-〔-28.5〕/298=0.0426KJ?K-1mol-1=-42.6J?K-1mol-1〔2〕SH2O〔g〕0=SCO2〔g〕0+SH2〔g〕0-SCO〔g〕0-△S2980=213.6+130.6-197.6-〔-42.6〕=188.9J?K-1mol-14.解：〔1〕〔2〕5.解：NH4Cl〔s〕NH3〔g〕+HCl〔g〕△rG0=∑〔△fG0〕產(chǎn)物-∑〔△fG0〕反應(yīng)物=△fGNH30+△fGHCl0-△fGNH4Cl0=-16.5+〔-95.4〕-〔-203〕=91.1KJ/mol＞0故：該反應(yīng)不可自發(fā)進(jìn)行?！鱮H0=△fH