近代化学基础 第四章 习题答案

第四章习题参考解答

6.已知

（1）C(s) + O2 (g) = CO2(g) Δr H m (1) =-393.5kJmol-1

(2) H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) Δr H m (2) = -285.9 kJ.mol-1

(3)CH(g) + 2 O (g) = CO(g) + 2HO(l) Δr H m (3) = -890.0kJ.mol-1

试求反应C(s) + 2H2(g) = CH4(g) 的Δr H m 。

.解：（1）+ 2×(2)=（3）

Δr H m = Δr H m (1)+2Δr H m (2)-Δr H m (3)

= -393.5 + 2×（-285.9）-（-890.0）= -75.3 kJ.mol-1

7. 阿波罗登月火箭用N2H4(l)作为燃料，用N2O4(g)作氧化剂，燃烧后产生N2(g)和H2O(l)，写出配平的化学方程式，并计算N2H4(l)燃烧反应的Δr H m (298.15K)。

解：2N2H4(l) + N2O4(g) = 3N2(g) + 4H2O(l)

查表得各物质的Δr H m 为

Δf H m ( N2H4,1) = 50.63kJmol-1

Δf H m ( N2O4) =9.16kJmol-1

Δf H m ( H2O ,1) =-285.84kJmol-1

Δr H m = 4Δf H m ( H2O) - 2Δf H m ( N2H4)- Δf H m ( N2O4)

= 4×(-285.84) - 2×50.63 - 9.16 = -1253.8 kJ.mol-1

8．预言下列过程体系的ΔS符号：

(1) 水变成水蒸汽；（2）气体等温膨胀；

（3）苯与甲苯相溶；（4）盐从过饱和水溶液中结晶出来；

（5）渗透。

解：(1)ΔS＞0；(2)ΔS＞0；(3)ΔS＞0；(4)ΔS＜0；(5)ΔS＞0

9．利用附录的数据，判断下列反应在标准态下能否自发进行。

(1) Ca(OH)2(s) + CO2(g) = CaCO3(s) + H2O(l)

(2) 略

解：由附录得Ca(OH)2(s), CO2(g), CaCO3(s), H2O(l)的Δf G m 分别为

-896.69，-394.36，-1128.8，-237.13kJ.mol-1

Δr G m = -1128.8 + (-237.13) -(-896.69 -394.36) kJ.mol-1 =-74.88 kJ.mol-1

在标准态下Δr G m=Δr G m < 0 ，能自发进行。

10. CO 是汽车尾气的主要污染源，有人设想用加热分解的方法来消除它：

CO(g) = C (s) + 1/2 O 2(g)

试从热力学角度判断该想法能否实现？

解：Δf G m (CO,g) = -137.17kJ.mol -1

上述反应的Δr G m =137.17kJ.mol -1 >> 0

反应逆向进行的倾向性很大。该想法不能实现。

11. 蔗糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可写成：

C 12H 22O 11 (s) + 12 O 2(g) = 12 CO 2 + 11 H 2O(l)

假定有25%的反应热转化为有用功，试计算体重为65kg 的人登上3000米高的山，须消耗多少蔗糖？（已知Δf H m (C 12H 22O 11)= -2222kJ.mol -1 ）

解：CO 2 和H 2O(l)的Δf H m 分别为-393.5kJmol -1和-285.84kJmol -1

Δr H m = 11Δf H m ( H 2O) + 12Δf H m ( CO 2)- Δf H m ( C 12H 22O 11)

= 11×(-285.84) + 12×(-393.5) - (-2222) = -5644.2 kJ.mol -1

有25%的反应热转化为有用功,每摩尔蔗糖可做的功W =-5644.2×25% =-1411 kJ 。 体重为65kg 的人登上3000米高的山，须作功为

W =mgh= 65kg×3000m×9.8m.s -2=1911kJ

须消耗蔗糖量 n = 1911/1411=1.354mol

m = nM =1.354mol×342×10-3kg.mol -1= 463g

12. 已知反应 (a) S(s) + H 2(g) = H 2S(g) K a = 1.0×10-3

(b) S(s) + O 2(g) = SO 2 (g) K b = 5.0×106

计算下列反应 SO 2(g) + H 2(g) = H 2S(g) + O 2(g) 的K 值。

解：（a ）-（b ）得所求的反应。所以有

K = K a / K b = 1.0×10 –3 / 5.0 ×10 6 = 2.0×10

-10

13. 有反应 PCl 5 (g) = PCl 3(g) + Cl 2(g)

(1) 计算在298.15K 时该反应的Δr G m (298.15K)和K 的值各是多大。

(2) 近似计算在800K 时该反应的K 。

解： 查表得：PCl 5的 Δf G m = -305 kJ.mol -1 Δf H m = -375 kJ.mol -1

PCl 3的 Δf G m = -268 kJ.mol -1 Δf H m = -287 kJ.mol -1

(1) Δr G m =-268-(-305)= 37 kJ.mol

-1 K =exp (-Δr G m /RT ) = exp (-37000 / 8.314 × 298.15) = 3.3 ×10-7

(2) Δr H m =-287-(-375) = 88 kJ.mol -1

27603.22)800115.2981(314.888000)11(ln 211

2=-=-∆=O O O T T R H K K m r K 2 =1.56 ×10

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