第二章习题答案Word文件下载.docx

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rHm=11（285.830kJmol1）+12（393.509kJmol1）（2222kJmol1）

=5644kJmol1

=rH/rHm

=（7.0103）kJ/（5644）kJmol1

=1.2mol

m（C12H22O11）=n（C12H22O11）/M（C12H22O11）

=1.2mol342.3gmol1

=4.2102g

4．利用附录

的数据，计算下列反应的rHm：

（1）Fe3O4（s）+4H2（g）3Fe（s）+4H2O（g）

（2）2NaOH（s）+CO2（g）Na2CO3（s）+H2O（l）

（3）4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g）

（4）CH3COOH（l）+2O2（g）2CO2（g）+2H2O（l）

（1）rHm=[4（241.8）（1118.4）]kJmol1=151.2kJmol1

（2）rHm=[（285.8）+（1130.68）（393.509）2（425.609）]kJmol1=171.8kJmol1

（3）rHm=[6（241.8）+490.254（46.11）]kJmol1=905.4kJmol1

（4）rHm=[2（285.8）+2（393.509）（485.76）]kJmol1=872.9kJmol1

5．已知下列化学反应的反应热：

（1）C2H2（g）+5/2O2（g）2CO2（g）+H2O（g）；

rHm=-1246.2kJmol1

（2）C（s）+2H2O（g）CO2（g）+2H2（g）；

rHm=+90.9kJmol1

（3）2H2O（g）2H2（g）+O2（g）；

rHm=+483.6kJmol1

求乙炔（C2H2,g）的生成热fHm。

反应2

（2）

（1）2.5（3）为：

2C（s）+H2（g）C2H2（g）

fHm（C2H2,g）=rHm=2rHm

（2）rHm

（1）2.5rHm（3）

=[290.9（-1246.2）2.5483.6]kJmol1

=219.0kJmol1

6．求下列反应的标准摩尔反应焓变rHm（298.15K）：

（1）Fe（s）+Cu2（aq）Fe2（aq）+Cu（s）

（2）AgCl（s）+Br（aq）AgBr（s）+Cl（aq）

（3）Fe2O3（s）+6H（aq）2Fe3（aq）+3H2O（l）

（4）Cu2+（aq）+Zn（s）Cu（s）+Zn2+（aq）

rHm

（1）=[89.164.77]kJmol1=153.9kJmol1

rHm

（2）=[167.159100.37（121.55）（127.068）]kJmol1=18.91kJmol1

rHm（3）=[2（48.5）+3（285.83）+824.2]kJmol1=130.3kJ×

mol-1

rHm（4）=[153.8964.77]kJ×

mol-1=218.66kJ×

7．人体靠下列一系列反应去除体内酒精影响：

fHm（CH3CHO,l）=166.4kJ×

CH3CH2OH（l）

CH3CHO（l）

CH3COOH（l）

CO2（g）

计算人体去除1molC2H5OH时各步反应的rHm及总反应的rHm（假设T=298.15K）。

CH3CH2OH（l）+1/2O2（g）CH3CHO（l）+H2O（l）

rHm

（1）=[285.83166.4+277.69]kJ×

mol-1=174.5kJ×

CH3CHO（l）+1/2O2（g）CH3COOH（l）

rHm

（2）=[484.5+166.4]kJ×

mol-1=318.1kJ×

CH3COOH（l）+O2（g）2CO2+2H2O（l）

rHm（3）=[2（285.83）+2（393.5）+484.5]kJ×

mol-1=-874.2kJ×

rHm（总）=rHm

（1）+rHm

（2）+rHm（3）

=[174.5318.1-874.2]kJ×

mol-1=-1366.8kJ×

8．计算下列反应在298.15K的rHm，rSm和rGm，并判断哪些反应能自发向右进行。

（1）2CO（g）+O2（g）2CO2（g）

（2）4NH3（g）+5O2（g）4NO（g）+6H2O（g）

（3）Fe2O3（s）+3CO（g）2Fe（s）+3CO2（g）

（4）2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）

（1）rHm=[2（393.509）2（110.525）]kJ×

mol-1=565.968kJ×

mol-1

rSm=[2213.742197.674205.138]J×

mol-1K1=173.01J×

mol-1K1

rGm=[2（394.359）2（137.168）]kJ×

mol-1=514.382kJ×

（2）rHm=[490.25+6（241.818）4（46.11）]kJ×

mol-1=905.47kJ×

rSm=[4210.761+6188.8254192.455205.138]J×

=180.50J×

rGm=[486.55+6（228.575）4（16.45）]kJ×

mol-1=959.45kJ×

（3）rHm=[3（393.509）3（110.525）（824.2）]kJ×

mol-1=24.8kJ×

rSm=[227.28+3213.743197.67487.4]J×

mol-1K1=15.4J×

rGm=[3（394.359）3（137.168）（742.2）]kJ×

mol-1=29.6kJ×

（4）rHm=[2（395.72）2（296.830）]kJ×

mol-1=197.78kJ×

rSm=[2256.762248.22205.138]J×

mol-1K1=188.06J×

rGm=[2（371.06）2（300.194）]kJ×

mol-1=141.73kJ×

rGm均小于零，反应均为自发反应。

9．由软锰矿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）；

（2）MnO2（s）+2C（s）Mn（s）+2CO（g）；

上述两个反应在25℃，100kPa下是否能自发进行？

如果考虑工作温度愈低愈好的话，则制备锰采用哪一种方法比较好？

rGm

（1）=[2（228.575）（466.14）]kJ×

mol-1=8.99kJ×

rGm

（2）=[2（137.168）（466.14）]kJ×

mol-1=191.80kJ×

mol-1两反应在标准状态、298.15K均不能自发进行；

计算欲使其自发进行的温度：

rHm

（1）=[2（241.818）（520.03）]kJ×

mol-1=36.39kJ×

rSm

（1）=[2（188.825）+32.012130.68453.05]J×

mol-1×

K-1=95.24J×

K-1

rHm

（1）T1rSm

（1）=0

T1=36.39kJ×

mol-1/95.2410-3kJ×

K-1=382.1K

rHm

（2）=[2（110.525）（520.03）]kJ×

mol-1=298.98kJ×

rSm

（2）=[2（197.674）+32.0125.74053.05]J×

K-1=362.28J×

rHm

（2）T1rSm

（2）=0

T2=298.98kJ×

mol-1/362.2810-3kJ×

K-1=825.27K

T1<

T2

故反应

（1）更合适，可在较低温度下使其自发进行，能耗较低。

10．定性判断下列反应的rSm是大于零还是小于零：

（1）Zn（s）+2HCl（aq）ZnCl2（aq）+H2（g）

（2）CaCO3（s）CaO（s）+CO2（g）

（3）NH3（g）+HCl（g）NH4Cl（s）（4）CuO（s）+H2（g）Cu（s）+H2O（l）

反应

（1）、

（2）均有气体产生，为气体分子数增加的反应，rSm0；

反应（3）、（4）气体反应后分别生成固体与液体，rSm0。

11．计算25℃100kPa下反应CaCO3（s）CaO（s）+CO2（g）的rHm和rSm并判断：

（1）上述反应能否自发进行？

（2）对上述反应，是升高温度有利？

还是降低温度有利？

（3）计算使上述反应自发进行的温度条件。

（1）rHm=[393.509635.09+1206.92]kJmol1

=178.32kJmol1

rSm=[213.74+39.7592.9]Jmol1K1

=160.6Jmol1K1

rGm=[178.32298.15160.6103]kJmol1

=130.4kJmol10反应不能自发进行；

（2）rHm0，rSm0，升高温度对反应有利，有利于rGm<

0。

（3）自发反应的条件为TrHm/rSm

=[178.32/160.6103]K

=1110K

12．糖在人体中的新陈代谢过程如下：

若反应的吉布斯函数变rGm有30%能转化为有用功，则一匙糖（3.8g）在体温37℃时进行新陈代谢，可得多少有用功？

（已知C12H22O11的fHm=2222kJmol1Sm=360.2Jmol1K1）

C12H22O11（s）+12O2（g）12CO2（g）+11H2O（l）

fHm/kJmol122220393.509285.830

Sm/Jmol1K1360.2205.138213.7469.91

rHm=[11（285.830）+12（393.509）（2222）]kJmol1

=5644kJmol1

rSm=[1169.91+12213.7412205.138360.2]Jmol1K1

=512.0Jmol1K1

rGm=rHmTrSm

=5644kJmol1310.15K512.03103kJmol1K1

=5803kJmol1

=nB/B=[0n（C12H22O11）]/（C12H22O11）

=（3.8g/342gmol1）/

（1）

=1.11102mol

W有用功=30%rG

=30%rGm

=30%（5803kJmol1）1.11102mol

=19kJ负号表示系统对环境做功。

13．写出下列各化学反应的平衡常数K表达式:

（1）CaCO3（s）

CaO（s）+CO2（g）

（2）2SO2（g）+O2（g）

2SO3（g）

（3）C（s）+H2O（g）

CO（g）+H2（g）（4）AgCl（s）

Ag（aq）+Cl（aq）

（5）HAc（aq）

H+（aq）+Ac（aq）（6）SiO2（s）+6HF（aq）

H2[SiF6]（aq）+2H2O（l）

（7）Hb（aq）（血红蛋白）+O2（g）

HbO2（aq）（氧合血红蛋白）

（8）2MnO4（aq）+5SO32（aq）+6H（aq）

2Mn2（aq）+5SO42（aq）+3H2O（l）

（1）K=

/p）

=p（CO2）/p

（2）K=（p（SO3）/p）2（p（O2）/p）1（p（SO2）/p）2（3）K=（p（CO）/p）（p（H2）/p）（p（H2O）/p）1（4）K=（c（Ag+）/c）（c（Cl）/c）

（5）K=（c（H+）/c）（c（Ac）/c）（c（HAc）/c）1

（6）K=（c（H2[SiF6]）/c）（c（HF）/c）6

（7）K=（c（HbO2）/c）（c（Hb）/c）1（p（O2）/p）1

（8）K=（c（Mn2+）/c）2（c（SO42）/c）5（c（MnO4）/c）2（c（SO32）/c）5（c（H+）/c）6

14．已知下列化学反应在298.15K时的平衡常数：

（1）CuO（s）+H2（g）

Cu（s）+H2O（g）；

K1=21015

（2）1/2O2（g）+H2（g）

H2O（g）；

K2=51022

计算反应CuO（s）

Cu（s）+1/2O2（g）的平衡常数K

反应

（1）

（2）为所求反应，根据多重平衡规则：

K=K1/K2=21015/51022=4108

15．已知下列反应在298.15K的平衡常数：

（1）SnO2（s）+2H2（g）

2H2O（g）+Sn（s）；

K1=21

（2）H2O（g）+CO（g）

H2（g）+CO2（g）；

K2=0.034

计算反应2CO（g）+SnO2（s）

Sn（s）+2CO2（g）在298.15K时的平衡常数K

反应

（1）+2

（2）为所求反应：

K=K1（K2）2=210.0342=2.4102

16．密闭容器中反应2NO（g）+O2（g）

2NO2（g）在1500K条件下达到平衡。

若始态

p（NO）=150kPa，p（O2）=450kPa，p（NO2）=0；

平衡时p（NO2）=25kPa。

试计算平衡时p（NO），p（O2）的分压及标准平衡常数K。

V、T不变，pn，各平衡分压为：

p（NO）=15025=125kPa；

p（O2）=45025/2=437.5kPa

K=（p（NO2）/p）2（p（NO）/p）2（p（O2）/p）1

=（25/100）2（125/100）2（437.5/100）1

=9.1103

17．密闭容器中的反应CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）在750K时其K=2.6，求：

（1）当原料气中H2O（g）和CO（g）的物质的量之比为11时，CO（g）的转化率为多少？

（2）当原料气中H2O（g）CO（g）为41时，CO（g）的转化率为多少？

说明什么问题？

（1）V、T不变CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）

起始n/mol1100

平衡n/mol1x1xxxn=2（1x）+2x=2

平衡分压

p总

p总

p总

p总

K=（p（H2）/p）（p（CO2）/p）（p（H2O）/p）1（p（CO）/p）1

2.6=（

）2（

）2

x=0.62

（CO）=62%

（2）V、T不变CO（g）+H2O（g）

起始n/mol1400

平衡n/mol1x4xxxn=1x+4x+2x=5

K=（p（H2）/p）（p（CO2）/p）（p（H2O）/p）1（p（CO）/p）1

2.6=（x/5）2[（1x）/5]1[（4x）/5]1

x=0.90

（CO）=90%

H2O（g）浓度增大，CO（g）转化率增大，利用廉价的H2O（g），使CO（g）反应完全。

18．在317K，反应N2O4（g）

2NO2（g）的平衡常数K=1.00。

分别计算当系统总压为400kPa和800kPa时N2O4（g）的平衡转化率，并解释计算结果。

N2O4（g）

2NO2（g）

起始n/mol10

平衡n/mol1x2x

平衡相对分压

x=0.243

（N2O4）=24.3%

当总压为800kPa时

x=0.174

（N2O4）=17.4%

增大压力，平衡向气体分子数减少的方向移动，（N2O4）下降。

19．在2033K和3000K的温度条件下混和等摩尔的N2和O2，发生如下反应：

N2（g）+O2（g）

2NO（g）

平衡混合物中NO的体积百分数分别是0.80%和4.5%。

计算两种温度下反应的K，并判断该反应是吸热反应还是放热反应。

K=（p（NO）/p）2（p（O2）/p）1（p（N2）/p）1

体积分数等于摩尔分数Vi/V=ni/n=xipi=xip

K2033K=0.00802[（10.0080）/2]2

=2.6104

K3000K=0.0452[（10.045）/2]2

=8.9103

T升高，K增大，该反应为吸热反应。

20．已知尿素CO（NH2）2的fGm=-197.15kJmol1，求尿素的合成反应

2NH3（g）+CO2（g）

H2O（g）+CO（NH2）2（s）

在298.15K时的rGm和K

rGm=[-197.15-228.575+394.359+216.45]kJmol1=1.53kJmol1

lgK=-rGm/（2.303RT）=-1.53103/（2.3038.314298.15）=-0.268

K=0.540

21．25℃时，反应2H2O2（g）

2H2O（g）+O2（g）的rHm为-210.9kJmol1，rSm为131.8Jmol1K1。

试计算该反应在25℃和100℃时的K，计算结果说明什么问题？

rGm=rHmTrSm

rGm,298.15K=-210.9kJmol1298.15K131.8103kJmol1K1

=250.2kJmol1

lgK=-rGm/（2.303RT）=250.2103/（2.3038.314298.15）=43.83

K298.15K=6.71043

rGm,373.15K=-210.9kJmol1373.15K131.8103kJmol1K1

=260.1kJmol1

lgK=-rGm/（2.303RT）=260.1103/（2.3038.314373.15）=36.40

K373.15K=2.51036

该反应为放热反应，对放热反应，温度升高，K下降。

22．在一定温度下Ag2O的分解反应为Ag2O（s）

2Ag（s）+1/2O2（g）

假定反应的rHm，rSm不随温度的变化而改变，估算Ag2O的最低分解温度和在该温度下的p（O2）分压是多少？

rHm=fHm（Ag2O）=31.05kJmol1

rSm=[242.5+205.138/2121.3]Jmol1K1=66.27Jmol1K1

T=rHm/rSm=31.05kJmol1/66.27103kJmol1K1=468.5K

此