现代基础化学 (黑恩成教授 著) 华东理工大学 课后答案2

∫
A B
dQ T环
= (9.95－3.099) J⋅K −1 = 6.85 J⋅K −1 > 0
所以该过程是一个不可逆过程。
2、100g、10℃的 H2O(l)与 150g 30℃的 H2O(l)在绝热条件下混合，求其熵变。设 H2O
(l) 的平均比热容为 4.184 J⋅K −1 ⋅g −1 。
解：绝热条件下混合，∆H = Qp = 0 ∆H = ∆H1 + ∆H2 = C m1(t－t1) +C m2 (t－t2) = 0
(1) SiO2(s,石英) + 4HCl(g)→SiCl4(g) + 2H2O(g) (2) CO(g) + H2O(g)→CO2(g) + H2(g) (3) Fe2O3(s) + 3CO(g)→2Fe(s) + 3CO2(g) 解：(1) ∆ rGmΟ,298 = ∆f GmΟ ( SiCl4,g) +2 ∆f GmΟ (H2O,g)－ ∆f GmΟ ( SiO2,石英)－4 ∆f GmΟ ( HCl,g)
t=
m1t1 + m2t2 m1 + m2
=
100
×10 100
+ 150 + 150
×
30
=
22℃
∆S
=
∆S1+∆S2
=
C
m1ln
T T1
+C
m2ln
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱT T2
=
(4.184×100ln
273.2 273.2
+ 22 + 10
+4.184×150ln
273.2 273.2
+ +
22 30
)
J⋅K
−1
。
(1) N2(g) + 3H2(g)→2NH3(g)
(2) 2HgO(s)→2Hg(l) + O2(g)
(3) CH4(g) + 2O2(g)→CO2(g) + 2H2O(l)
解：(1)
∆
r
H
Ο m
=2
∆
f
H
Ο m
(NH3,g)
=
[2(－45.9)]
kJ⋅mol
−1
=－91.8
kJ⋅mol
−1
∆
r
kJ⋅mol
−1
=
117.2
kJ⋅mol
−1
(3)
∆
r
H
Ο m
=
2
∆
f
H
Ο m
(H2O,l)
+
∆
f
H
Ο m
(CO2,g)－
∆f
H
Ο m
(CH4,g)
= [2(－285.8)+(－393.5)－(－74.6)] kJ⋅mol −1
=－890.5 kJ⋅mol −1
∆
r
S
Ο m
=
[2×
70.0+213.8－2×205.2－186.3]×10
S
Ο m
=
(2×192.8－3×130.70－191.60)
J⋅K
−1
⋅mol
−1
=－198.1
J⋅K
−1
⋅mol
−1
∆
r GmΟ
=
∆
r
H
Ο m
－T
∆
r
S
Ο m
=
[－91.8－298.2×(－198.1)×10
−3
]
kJ⋅mol
−1
7-1
=－32.73 kJ⋅mol −1
(2)
∆
r
H
Ο m
=－2
∆
= [(－617.0)+2(－228.6)－(－856.3)－4(－95.3)] kJ⋅mol −1 = 163.3 kJ⋅mol −1 > 0 ∴ 各物质在标准状态下，反应不能正向进行。
(2) ∆ rGmΟ,298 = ∆f GmΟ (CO2,g)－ ∆f GmΟ (CO,g)－ ∆f GmΟ (H2O,g)
=
n
∫
T2 T1
Cp,m d T T
=
nC p,m ln
T2 T1
= 2×75.4 J⋅K −1 ln 313.2 = 9.95 J⋅K −1 293.2
∫
A B
dQ T环
=
Q T环
= n Cp,m
T2 − T1 T环
= 2×75.4 J⋅K −1 × 20 9732
= 3.099 J⋅K −1
∆S－
= [(－394.4)－(－137.2)－(－228.6)] kJ⋅mol −1 =－28.6 kJ⋅mol −1 < 0
∴ 各物质在标准状态下，反应可以正向进行。
(3) ∆ rGmΟ,298 = 3 ∆f GmΟ (CO2,g)－ ∆f GmΟ (Fe2O3,s)－3 ∆f GmΟ (CO,g)
= [3(－394.4)－(－742.2)－3(－137.2)] kJ⋅mol −1 =－29.4 kJ⋅mol −1 < 0 ∴ 当各物质均处于热力学标准状态时，反应可以正向进行。
6、利用附录所提供的
∆f
H
Ο m
、
∆
f
GmΟ
数据，计算反应
CuS(s)
+
H2(g)
→Cu(s) + H2S(g)
在
298
K
时的
∆
r GmΟ
和
∆
r
H
Ο m
。设反应的
∆
r
H
Ο m
及
∆
r
S
Ο m
不随温度而变化，求该反应在
1000K
时的 ∆ rGmΟ 。
(298.2K)
+
∫
T2 T1
Cp,m d T T
=
[213.2+26.65ln
293.2 298.2
+42.3×10
−3 ×(293.2－298.2)]
J⋅K
−1
⋅mol
−1
= 213.13 J⋅K −1 ⋅mol −1
4、利用附录所提供的
∆
f
H
Ο m
和
S
Ο m
数据，计算下列反应在
298K
时的
∆
r GmΟ
−3
kJ⋅mol
−1
⋅
K
−1
=－0.243kJ⋅mol −1 ⋅ K −1
∆
r GmΟ
=
∆r
H
Ο m
－T
∆
r
S
Ο m
=
[－890.5－298.2×(－0.243)]
kJ⋅mol
−1
=－818.0 kJ⋅mol −1
5、利用附录所提供的 ∆f GmΟ 数据计算下列反应在 25℃时的 ∆ rGmΟ ，并判断该温度下当 参加反应的各物质均处于热化学标准态时各反应进行的方向。
= 0.58 J⋅K −1
3、已知 CO2 (g) 在 25℃时的标准摩尔熵为 213.2 J⋅mol −1 ⋅K −1 ，试求它在 20℃时的标
准摩尔熵。已知 CO2 的 Cp,m = (26.65+42.3×10 −3 T ) J⋅K −1 ⋅mol −1 。
解：
S
Ο m
(293.2K)
=
S
Ο m
f
H
Ο m
(HgO,s)
=
－2(－90.8) kJ⋅mol −1 =181.6 kJ⋅mol −1
∆
r
S
Ο m
=
[(205.2
+
2×75.9－2×70.3)×10
−3
]
kJ⋅mol
−1
⋅
K
−1
=
0.216
kJ⋅mol
−1
⋅
K
−1
∆
r GmΟ
=
∆r
H
Ο m
－T
∆
r
S
Ο m
=
(181.6－298.2×
0.216)
第 7 章 热力学第二、第三定律和化学平衡
1、用 700℃的热源将 2mol H2O(l)于 100 kPa 下自 20℃加热至 40℃，求其熵变和热温 商，并用克劳修斯不等式判断可逆性。已知 H2O (l)的 C p,m = 75.4 J⋅mol −1 ⋅K −1 。
解：∆S
=
∫
A B
d QR T