第2章-化学热力学初步(习题解)
物理化学第四版 第二章热力学第一定律习题(答案)
p外
(
nRT2 p2
nRT1 ) p1
nCV ,m (T2
T1)
T2 174.8K
U 5.40 kJ, H -9.0 kJ , w 5.40kJ
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14
例3. 试求下列过程的U和H：
A(蒸气) n = 2mol T1 = 400K p1 = 50.663kPa
A(液体) n = 2mol T2 = 350K p2 = 101.325kPa
⑥ 任何绝热过程
W=ΔU
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4
（ⅱ）热量Q的计算：
QV= ∫nCV,mdT= ΔU Qp = ∫nCp,mdT= ΔH
相变热 Qp = ΔH （定温、定压）
ΔvapHm(T) ΔfusHm(T) …
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5
1.试写出实际气体的范德华方程
。
2.封闭系统的热力学第一定律的数学表达式为
= H + nRT =－79 kJ + 2 8.314 400 103 kJ
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=－72.35 kJ
16
例4：求反应CH3COOH(g)
CH4(g)+CO2(g)在
1000K时的标准摩尔反应焓 r H m，已知数据如下表：
物质
CH3COOH(g)
f
H
m
(298K
)
kJ.mol -1
He(g)
n= 4.403mol
T1=273K p1=1.0×106 Pa
V1=0.01m3
(1) Q = 0,可逆
(2) Q = 0 p外= p2
He(e)
n=4.403mol
T2=? P2=1.0×105Pa
(完整版)无机及分析化学课后重点习题答案详解(高等教育出版社)
第一章 气体和溶液2. 解：根据理想气体状态方程：nRTV p =可得： RTpV M n ==m 则： mol /0.160.250L101.3kPa K 298K mol L kPa 315.8164.0-11g g pV mRT M ≈⨯⨯⋅⋅⋅⨯==-该的相对分子质量为16.04. 解：由题意可知，氮气为等温变化，氧气为等容变化 kPa 92.350.0mL2.00mL kPa 0.98211N 2=⨯==V V p p kPa 45.43333K 732kPa 0.53121O 2=⨯==K T T p p 根据道尔顿分压定律：kPa4.4792.345.4322O N ≈+=+=p p p 总7. 解： T =(273+15)K = 288K ； p 总 =100kPa ；V =1.20L 288K 时，p (H 2O)=1.71kPaM (Zn)=65.39则 p 氢气= (100-1.71)kPa = 98.29kPa mol 0493.0K288K mol L 8.315kPa L 20.18.29kPa 911-=⨯⋅⋅⋅⨯==-RT pV n 氢气根据： Zn(s) + 2HCl → ZnCl 2 + H 2(g)65.39g 1molm (Zn)=? 0.0493mol解得m (Zn)=3.22g则杂质的质量分数 w (杂质) = （3.45-3.22）/ 3.45 = 0.06714. 解：因溶液很稀，可设ρ ≈1 g·mL -1(1) 14113L mol 1054.1K293K mol L kPa 315.8kPa 10375-----⋅⨯=⋅⋅⋅⋅⨯=∏=RT c (2) mol g L L g cV m n m M /1069.6mol 1054.1010.50515.04143⨯=⋅⨯⨯⨯===--- 血红素的相对分子质量为41069.6⨯ (3) K1086.2kg mol 1054.1mol kg K 86.14141----⨯=⋅⨯⨯⋅⋅=⋅=∆b K T f f K1088.7kg mol 1054.1mol kg K 512.05141----⨯=⋅⨯⨯⋅⋅=⋅=∆b K T b b （4）由于沸点升高和凝固点下降的值太小，测量误差很大，所以这两种方法不适用。
无机化学第2章习题及参考答案(河北师范、福建师范、山东师范、辽宁师范、吉林师范)
第2章 化学热力学基础与化学平衡习题答案2-1下列叙述是否正确？将错误的改正。
(1) H 2O(l) 的标准摩尔生成焓等于H 2(g)的标准摩尔燃烧焓； (2) Q p = ∆H ，H 是状态函数，所以Q p 也是状态函数；(3) 对于稳定单质，人们规定它的Δr H m ө=0，Δr G m ө=0，S m ө=0； (4) 系统的焓变等于等压热效应。
答：(1) 正确。
(2) 不正确。
H 是状态函数，但Q p 不是状态函数。
(3) 不正确。
对于参考态单质，人们规定它的 m f H ∆ =0， m f G ∆=0，但m S ≠0。
(4) 正确。
2-2 区分下列基本概念，并举例说明。
⑴ 系统与环境；⑵状态与状态函数；⑶均相与异相；⑷热和功；⑸热和温度；⑹焓与热力学能；⑺标准状态与标准状况；⑻反应进度与计量数； 答：略。
2-3 已知下列反应：① N 2(g) + H 2(g) → 2NH 3(g) ② Cl 2(g) + H 2(g) → 2HCl(g)(1) 推测各反应在定压下的反应焓变和定容下的反应热力学能变是否相同？(2) 为什么通常忽略了这种差别，多以m r H ∆来表示反应热？答：(1) 对于① N 2(g) + 3H 2(g) → 2NH 3(g) ， m r H ∆≠m r U ∆因为反应前后0)(≠∆g n ，而 m r H ∆= m r U ∆+RT n g )(∆，故 m r H ∆≠ m r U ∆。
对于② Cl 2(g) + H 2(g) → 2HCl(g)，因为反应前后0)(=∆g n ，故 m r H ∆= m r U ∆。
(2) 因为通常RT n g )(∆相对于 m r H ∆或 m r U ∆很小，故通常忽略了这种差别，特别是化学反应通常在常压条件下进行，所以多以 m r H ∆来表示反应热。
2-4 在298 K 时，水的蒸发热为43.93 kJ·mol -1。
无机化学（周祖新）习题解答第二章
无机化学（周祖新）习题解答第二章第二章化学热力学初步思考题1.状态函数得性质之一就是:状态函数得变化值与体系得始态与终态有关;与过程无关。
在U、H、S、G、T、p、V、Q、W中,属于状态函数得就是U、S、G、T、p、V。
在上述状态函数中,属于广度性质得就是U、H、S、G、V,属于强度性质得就是T、p。
2.下列说法就是否正确:⑴状态函数都具有加与性。
⑵系统得状态发生改变时,状态函数均发生了变化。
⑶用盖斯定律计算反应热效应时,其热效应与过程无关。
这表明任何情况下,化学反应得热效应只与反应得起止状态有关,而与反应途径无关。
⑷因为物质得绝对熵随温度得升高而增大,故温度升高可使各种化学反应得△S大大增加。
⑸△H,△S受温度影响很小,所以△G受温度得影响不大。
2.⑴错误。
强度状态函数如T、p就不具有加与性。
⑵错误。
系统得状态发生改变时,肯定有状态函数发生了变化,但并非所有状态函数均发生变化。
如等温过程中温度,热力学能未发生变化。
⑶错误。
盖斯定律中所说得热效应,就是等容热效应ΔU或等压热效应ΔH。
前者就就是热力学能变,后者就是焓变,这两个都就是热力学函数变,都就是在过程确定下得热效应。
⑷错误。
物质得绝对熵确实随温度得升高而增大,但反应物与产物得绝对熵均增加。
化学反应△S得变化要瞧两者增加得多少程度。
一般在无相变得情况,变化同样得温度,产物与反应物得熵变值相近。
故在同温下,可认为△S不受温度影响。
⑸错误。
从公式△G=△H－T△S可见,△G受温度影响很大。
3.标准状况与标准态有何不同？3.标准状态就是指0℃,1atm。
标准态就是指压力为100kPa,温度不规定,但建议温度为25℃。
4.热力学能、热量、温度三者概念就是否相同？试说明之。
4.这三者得概念不同。
热力学能就是体系内所有能量得总与,由于对物质内部得研究没有穷尽,其绝对值还不可知。
热量就是指不同体系由于温差而传递得能量,可以测量出确定值。
温度就是体系内分子平均动能得标志,可以用温度计测量。
大一无机化学2章 化学热力学基础习题解
第二章 化学热力学基础思考题与习题2-1 何谓物质的标准状态？答：物质的标准状态是在温度为T 及标准压力P ө（P ө=100 kpa ）下的状态。
2-2 计算下列各体系由状态A 变化到状态B 时热力学能的变化(1) 吸收了2000KJ 热量，并对环境做功300KJ 。
(2) 向环境放出了12.54KJ 热量，并对环境做功31.34KJ 。
(3) 从环境吸收了7.94KJ 热量，环境对体系做功31.34KJ 。
(4) 向环境放出了24.5KJ 热量，环境对体系做功26.15KJ 。
解：（1）1700KJ 300KJ -KJ 2000==+=∆W Q U (2) -43.88KJ 31.34KJ -KJ 4.512=-=+=∆W Q U (3) KJ 8.293KJ 4.331KJ 4.97=+=+=∆W Q U (4) 1.64KJ 26.15KJ .5KJ 24=+-=+=∆W Q U2-3 某体系由状态Ⅰ沿途径A 变到状态Ⅱ时从环境吸热314.0 J ，同时对环境做功117.0 J 。
当体系由状态Ⅱ沿另一途径B 变到状态Ⅰ时体系对环境做功44.0 J ，问此时体系吸收热量为多少？解：（1）由状态Ⅰ变到状态Ⅱ：J 0.197J 0.117J 0.3141=-=+=∆W Q U （2）由状态Ⅱ变到状态Ⅰ：122U J,0.44U W ∆-=∆-=J 0.1971222-=∆-=-=∆U W Q U J 0.1532-=Q2-4、在1标准压力下，100℃时1mol 液态水体积为18.8mL ，而1mol 水蒸气的体积为30.2ml ，水的汽化热为40.67KJ·mol -1，计算100℃时在标准压力下由30.2g 液态水蒸发为水蒸气时的△H 和△U 。
解：68.23KJ l 40.67KJ.mo mol 18.030.2H 1-P =⨯==∆Q ()63.02K J 103738.314mol 18.030.2-68.23KJ RT n -H U 3-=⨯⨯⨯=∆∆=∆ 2-5、甲苯，CO 2和水在298K 时的标准生成焓分别为48.0KJ·mol -1、-393.5KJ·mol -1和-286.0KJ·mol -1，计算298K 和恒压下10gCH 4 (g)完全燃烧时放出的热量。
大学物理化学 第二章 热力学第二定律学习指导及习题解答
3．熵可以合理地指定
Sm$
(0K)
0
，热力学能是否也可以指定
U
$ m
(0K)
0
呢？
答：按能斯特热定理，当温度趋于0K，即绝对零度时，凝聚系统中等温变化过
程的熵变趋于零，即
， 只要满足此式，我们就可以任意
选取物质在0K时的任意摩尔熵值作为参考值，显然 Sm$ (0K) 0 是一种最方便的
选择。但0K时反应的热力学能变化并不等于零，
（2）变温过程
A．等压变温过程 始态 A（p1,V1,T1） 终态 B（p 1,V2,T2）
S
T2
δQ R
T T1
T2 Cp d T T T1
Cp
ln
T2 T1
B．等容变温过程 始态 A（p1,V1,T1） 终态 B（p2,V1,T2）
S
T2
δQ R
T T1
C．绝热过程
T2 CV d T T T1
，所以不
能指定
U
$ m
(0K)
0
。
4．孤立系统从始态不可逆进行至终态S＞0，若从同一始态可逆进行至同
一终态时，则S＝0。这一说法是否正确？
答：不正确。熵是状态函数与变化的途径无关，故只要始态与终态一定S
必有定值，孤立系统中的不可逆过程S＞0，而可逆过程S＝0 是毋庸置疑的，
问题是孤立系统的可逆过程与不可逆过程若从同一始态出发是不可能达到相同
4．熵 （1）熵的定义式
dS δ QR T
或
S SB SA
B δ QR AT
注意，上述过程的热不是任意过程发生时，系统与环境交换的热量，而必须是在
可逆过程中系统与环境交换的热。
（完整版）《物理化学》第二章热力学第一定律练习题（含答案）
（完整版）《物理化学》第⼆章热⼒学第⼀定律练习题（含答案）第⼆章练习题⼀、填空题1、根据体系和环境之间能量和物质的交换情况，可将体系分成、、。
2、强度性质表现体系的特征，与物质的数量⽆关。
容量性质表现体系的特征，与物质的数量有关，具有性。
3、热⼒学平衡状态同时达到四种平衡，分别是、、、。
4、体系状态发⽣变化的称为过程。
常见的过程有、、、、。
5、从统计热⼒学观点看，功的微观本质是，热的微观本质是。
6、⽓体各真空膨胀膨胀功W= 07、在绝热钢瓶中化学反应△U= 08、焓的定义式为。
⼆、判断题（说法对否）：1、当体系的状态⼀定时，所有的状态函数都有⼀定的数值。
（√）2、当体系的状态发⽣变化时，所有的状态函数的数值也随之发⽣变化。
（χ）3．因= ΔH， = ΔU，所以与都是状态函数。
（χ）4、封闭系统在压⼒恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。
（χ）错。
只有封闭系统不做⾮膨胀功等压过程ΔH=Q P5、状态给定后，状态函数就有定值；状态函数确定后，状态也就确定了。
（√）6、热⼒学过程中W的值应由具体过程决定( √ )7、1mol理想⽓体从同⼀始态经过不同的循环途径后回到初始状态，其热⼒学能不变。
( √ )三、单选题1、体系的下列各组物理量中都是状态函数的是（ C ）A 、T、P、V、QB 、m、W、P、HC、T、P、V、n、D、T、P、U、W2、对于内能是体系的单值函数概念，错误理解是（ C ）A体系处于⼀定的状态，具有⼀定的内能B对应于某⼀状态，内能只能有⼀数值不能有两个以上的数值C状态发⽣变化，内能也⼀定跟着变化D对应于⼀个内能值，可以有多个状态3下列叙述中不具有状态函数特征的是（D ）A体系状态确定后，状态函数的值也确定B体系变化时，状态函数的改变值只由体系的始终态决定C经循环过程，状态函数的值不变D状态函数均有加和性4、下列叙述中正确的是（ A ）A物体温度越⾼，说明其内能越⼤B物体温度越⾼，说明其所含热量越多C凡体系温度升⾼，就肯定是它吸收了热D凡体系温度不变，说明它既不吸热也不放热5、下列哪⼀种说法错误（ D ）A焓是定义的⼀种具有能量量纲的热⼒学量B只有在某些特定条件下，焓变△H才与体系吸热相等C焓是状态函数D焓是体系能与环境能进⾏热交换的能量6、热⼒学第⼀定律仅适⽤于什么途径（A）A同⼀过程的任何途径B同⼀过程的可逆途径C同⼀过程的不可逆途径D不同过程的任何途径7. 如图，将CuSO4⽔溶液置于绝热箱中,插⼊两个铜电极，以蓄电池为电源进⾏电解，可以看作封闭系统的是（A）(A) 绝热箱中所有物质； (B) 两个铜电极；(C) 蓄电池和铜电极；(D) CuSO4⽔溶液。
化学热力学初步
（2） 再反抗外压 p2 = 1100 kPa
膨胀到 16 dm3
W2 = － p外 V = － 1 100 kPa （16 － 8） = － 800 J 10－3 m3
1100 kPa
16 dm3
2100 kPa 8 dm3
WB = W1 + W2 = （－ 800 J）+ （－ 800 J） = － 1600 J WA = － 1200 J 完成同一过程时，不同途径的
这种功称为体积功，以 W体 表示
W体 = － p外 V
若体积变化 V = 0，
则 W体 = 0
我们研究的过程与途径，若 不加以特别说明，可以认为只有 体积功。 即 W = W体
2. 1. 5 热力学能（内能） 热力学能是体系内部所有能量
之和。
它包括分子、原子的动能，势
能；核能；电子的动能 以及一
更不是为了将煤炭处理掉。
蓄电池充电的化学反应，
是为了储存能量。
化学热力学，就是从化学反应的 能量出发，去研究化学反应的方向和 进行程度的一门科学。
2. 1 基本概念
2. 1. 1 体系和环境
体系 我们研究的对象，
称为体系。 环境 体系以外的其他部
分，称为环境。
例如，我们研究杯子中的 水，则水是体系。 水面上的空气，杯子皆为
些尚未研究的能量。
热力学上用符号 U 表示 热力学能，热力学能经常称为 内能。
虽然体系的热力学能尚不能
求得，但是体系的状态一定时，
热力学能是一个固定值。
因此，热力学能 U 是体系
的状态函数。
体系的状态发生变化，始终 态确定，则热力学能变化量 U
是一定值
U = U终 － U始
化工热力学第二章习题答案
习题：2－1．为什么要研究流体的pVT 关系？答：在化工过程的分析、研究与设计中，流体的压力p 、体积V 和温度T 是流体最基本的性质之一，并且是可以通过实验直接测量的。
而许多其它的热力学性质如内能U 、熵S 、Gibbs 自由能G 等都不方便直接测量，它们需要利用流体的p –V –T 数据和热力学基本关系式进行推算；此外，还有一些概念如逸度等也通过p –V –T 数据和热力学基本关系式进行计算。
因此，流体的p –V –T 关系的研究是一项重要的基础工作。
2－2．理想气体的特征是什么？答：假定分子的大小如同几何点一样，分子间不存在相互作用力，由这样的分子组成的气体叫做理想气体。
严格地说，理想气体是不存在的，在极低的压力下，真实气体是非常接近理想气体的，可以当作理想气体处理，以便简化问题。
理想气体状态方程是最简单的状态方程：RT pV =2－3．偏心因子的概念是什么？为什么要提出这个概念？它可以直接测量吗？答：纯物质的偏心因子ω是根据物质的蒸气压来定义的。
实验发现，纯态流体对比饱和蒸气压的对数与对比温度的倒数呈近似直线关系，即符合：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=r sr Tp 11log α 其中，c s s r p p p =对于不同的流体，α具有不同的值。
但Pitzer 发现，简单流体（氩、氪、氙）的所有蒸气压数据落在了同一条直线上，而且该直线通过r T =0.7，1log -=sr p 这一点。
对于给定流体对比蒸气压曲线的位置，能够用在r T =0.7的流体与氩、氪、氙（简单球形分子）的sr p log 值之差来表征。
Pitzer 把这一差值定义为偏心因子ω，即)7.0(00.1log =--=r s r T p ω任何流体的ω值都不是直接测量的，均由该流体的临界温度c T 、临界压力c p 值及r T =0.7时的饱和蒸气压s p 来确定。
2－4．纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小吗？答：正确。
第 二 章 热力学第一定律练习题及解答
第 二 章 热力学第一定律一、思考题1. 判断下列说法是否正确，并简述判断的依据（1）状态给定后，状态函数就有定值，状态函数固定后，状态也就固定了。
答：是对的。
因为状态函数是状态的单值函数。
（2）状态改变后，状态函数一定都改变。
答：是错的。
因为只要有一个状态函数变了，状态也就变了，但并不是所有的状态函数都得变。
（3）因为ΔU=Q V ，ΔH=Q p ，所以Q V ，Q p 是特定条件下的状态函数? 这种说法对吗？答：是错的。
∆U ，∆H 本身不是状态函数，仅是状态函数的变量，只有在特定条件下与Q V ，Q p 的数值相等，所以Q V ，Q p 不是状态函数。
（4）根据热力学第一定律，因为能量不会无中生有，所以一个系统如要对外做功，必须从外界吸收热量。
答：是错的。
根据热力学第一定律U Q W ∆=+，它不仅说明热力学能（ΔU ）、热（Q ）和功（W ）之间可以转化，有表述了它们转化是的定量关系，即能量守恒定律。
所以功的转化形式不仅有热，也可转化为热力学能系。
（5）在等压下，用机械搅拌某绝热容器中的液体，是液体的温度上升，这时ΔH=Q p =0答：是错的。
这虽然是一个等压过程，而此过程存在机械功，即W f ≠0，所以ΔH≠Q p 。
（6）某一化学反应在烧杯中进行，热效应为Q 1，焓变为ΔH 1。
如将化学反应安排成反应相同的可逆电池，使化学反应和电池反应的始态和终态形同，这时热效应为Q 2，焓变为ΔH 2，则ΔH 1=ΔH 2。
答：是对的。
Q 是非状态函数，由于经过的途径不同，则Q 值不同，焓（H ）是状态函数，只要始终态相同，不考虑所经过的过程，则两焓变值∆H 1和∆H 2相等。
2 . 回答下列问题，并说明原因（1）可逆热机的效率最高，在其它条件相同的前提下，用可逆热机去牵引货车，能否使火车的速度加快？ 答？不能。
热机效率hQ W -=η是指从高温热源所吸收的热最大的转换成对环境所做的功。
但可逆热机循环一周是一个缓慢的过程，所需时间是无限长。
《物理化学》第二章-热力学第一定律练习题(含标准答案)
《物理化学》第二章-热力学第一定律练习题(含答案)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第二章练习题一、填空题1、根据体系和环境之间能量和物质的交换情况，可将体系分成、、。
2、强度性质表现体系的特征，与物质的数量无关。
容量性质表现体系的特征，与物质的数量有关，具有性。
3、热力学平衡状态同时达到四种平衡，分别是、、、。
4、体系状态发生变化的称为过程。
常见的过程有、、、、。
5、从统计热力学观点看，功的微观本质是，热的微观本质是。
6、气体各真空膨胀膨胀功W= 07、在绝热钢瓶中化学反应△U= 08、焓的定义式为。
二、判断题（说法对否）：1、当体系的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。
（√）2、当体系的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。
（χ）3．因= ΔH， = ΔU，所以与都是状态函数。
（χ）4、封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。
（χ）错。
只有封闭系统不做非膨胀功等压过程ΔH=Q P5、状态给定后，状态函数就有定值；状态函数确定后，状态也就确定了。
（√）6、热力学过程中W的值应由具体过程决定( √ )7、1mol理想气体从同一始态经过不同的循环途径后回到初始状态，其热力学能不变。
( √ )三、单选题1、体系的下列各组物理量中都是状态函数的是（ C ）A 、T、P、V、QB 、m、W、P、HC、T、P、V、n、D、T、P、U、W2、对于内能是体系的单值函数概念，错误理解是（ C ）A体系处于一定的状态，具有一定的内能B对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值C状态发生变化，内能也一定跟着变化D对应于一个内能值，可以有多个状态3下列叙述中不具有状态函数特征的是（D ）A体系状态确定后，状态函数的值也确定B体系变化时，状态函数的改变值只由体系的始终态决定C经循环过程，状态函数的值不变D状态函数均有加和性4、下列叙述中正确的是（ A ）A物体温度越高，说明其内能越大B物体温度越高，说明其所含热量越多C凡体系温度升高，就肯定是它吸收了热D凡体系温度不变，说明它既不吸热也不放热5、下列哪一种说法错误（ D ）A焓是定义的一种具有能量量纲的热力学量B只有在某些特定条件下，焓变△H才与体系吸热相等C焓是状态函数D焓是体系能与环境能进行热交换的能量6、热力学第一定律仅适用于什么途径（A）A同一过程的任何途径B同一过程的可逆途径C同一过程的不可逆途径D不同过程的任何途径7. 如图，将CuSO4水溶液置于绝热箱中,插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行电解，可以看作封闭系统的是（A）(A) 绝热箱中所有物质； (B) 两个铜电极；(C) 蓄电池和铜电极；(D) CuSO4水溶液。
化学热力学初步
化学热力学初步【2-1】计算下列系统得热力学能变化：（１)系统吸收了100J 能量，并且系统对环境做了540J 功。
(2）系统放出了100J 热量，并且环境对系统做了６35Ｊ功。
解:(１）J 440J 540J 100-=-=+=∆W Q U （２）J 535J 635J 100=+-=+=∆W Q U【2-２】２.0m ｏlH 2(设为理想气体)在恒温（２9８Ｋ）下，经过下列三种途径，从始态0.015m３膨胀到终态0.040 m 3，求各途径中气体所做得功。
（１)自始态反抗100k Ｐａ的外压到终态。
（2）自始态反抗2００kPa 的外压到中间平衡态，然后反抗１00kP ａ的外压到终态。
(3）自始态可逆地膨胀到终态。
解：（1）()kJ 5.2015.0040.01001=-⨯-=∆⋅-=V p W（2)()()222022222V V p V V p W W W '-''⨯''--''-=''+'=,关键是确定中间态在2p '下的体积2V ': 311220.025m L 8.24kPa 200K 298)K mol L kPa (315.8mol 0.2≈=⨯⋅⋅⋅⨯=''='--p nRT V()()kJ 5.3025.0040.0100015.0025.02002-=-⨯--⨯-=W(3） 4.9kJ J 4861015.0040.0ln 298315.80.2ln12321≈=⨯⨯-=-=-=⎰V V nRT pdV W V V 【2-3】在θp 和８85ｏC 下，分解１.0m ｏｌCaCO 3需耗热量16５kJ 。
试计算此过程得。
和、H U W ∆∆ C ａC Ｏ3的分解反应方程式为32CaCO (s)=CaO(s)+CO (g)解:ﻩ ﻩﻩ (s)CaCO 3(g)CO CaO(s)2+1θm f mol kJ /-⋅∆H ―120.6９ ―63５.１ ―393.5系统的标准摩尔焓变：1θm r mol kJ 3.1781206.9][393.5]635.1[-⋅=----=∆H 系统对环境做功：kJ 6.9115810315.80.13-=⨯⨯⨯-=∆-=∆-=-nRT V p W 等压热效应就是反应的焓变:kJ 165==∆Q H内能变化值：kJ 4.1556.9165=-=+=∆W Q U 【２-4】已知(１)θ-1221C(s)+O (g)=CO (g)ΔrH =-393.5kJ mol ⋅（2)θ-122221H (g)+O (g)=H O(l)ΔrH =-285.9kJ mol 2⋅ (３）θ-142223CH (g)+2O (g)=CO (g)+2H O ΔrH =-890.0kJ mol ⋅试求反应24C(s)+2H (g)=CH (g)的m rH θ∆。
化学热力学基础例题与习题OK
h
5
5.下列各物质的标准摩尔生成自由能
f
G
m
不为零的是 C 。
A.白磷(s) B.Br2(l) C.Hg(s) D.N2(g)
h
6
6.下列说法正确的是 B 。 A.只有恒压过程才有焓变 B.只有恒压且不做非体积功W’的过程的反
应热才等于焓变 C.任何过程都有焓变，且焓变等于反应热 D.单质的焓变和自由能变都等于零
S
m
/J·mol－1·K－1
191.6
205.14
rH
m
=90.25 kJ·mol－1
210.76
rS
m
=210.76－
1 2
×191.6－
12×205.14
=12.39 J·mol－1·K－1
h
37
rG
m
(298K)=
rH
m
－T
rS
m
=90.25－298.15×12.39×10-3
h
35
2.设汽车内燃机内温度因燃料燃烧可达
1300℃，试估算反应 1
2
N2(g)+
1 2
O2(g)→NO(g)
在25
℃和1300
℃的
r
G
m
和K
的数值。并联
系反应速率简单说明在大气污染中的影响。
h
36
解
1
1
2 N2(g) + 2 O2(g) = NO(g)
f
H
m
/kJ·mol－1
0
0
90.25
h
16
二、填空题
1.反应CaO(s)+H2O(l)→Ca(OH)2(s)，在 298K及100kPa时是自发反应，高温时其逆反
天大第五版物理化学课后习题解析第二章 热力学第一定律[1]
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第二章热力学第一定律2.5 始态为25 ︒C，200 kPa的5 mol某理想气体，经途径a，b两不同途径到达相同的末态。
途经a先经绝热膨胀到 -28.47 ︒C，100 kPa，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa的末态，步骤的热。
途径b为恒压加热过程。
求途径b的及。
解：先确定系统的始、末态对于途径b，其功为根据热力学第一定律2.6 4 mol的某理想气体，温度升高20 ︒C，求的值。
解：根据焓的定义2.10 2 mol某理想气体，。
由始态100 kPa，50 dm3，先恒容加热使压力体积增大到150 dm3，再恒压冷却使体积缩小至25 dm3。
求整个过程的。
解：过程图示如下由于，则，对有理想气体和只是温度的函数该途径只涉及恒容和恒压过程，因此计算功是方便的根据热力学第一定律2.13 已知20 ︒C液态乙醇(C2H5OH，l)的体膨胀系数，等温压缩率，密度，摩尔定压热容。
求20 ︒C，液态乙醇的。
解：由热力学第二定律可以证明，定压摩尔热容和定容摩尔热容有以下关系2.14 容积为27 m3的绝热容器中有一小加热器件，器壁上有一小孔与100 kPa的大气相通，以维持容器内空气的压力恒定。
今利用加热器件使器内的空气由0 ︒C加热至20 ︒C，问需供给容器内的空气多少热量。
已知空气的。
假设空气为理想气体，加热过程中容器内空气的温度均匀。
解：在该问题中，容器内的空气的压力恒定，但物质量随温度而改变注：在上述问题中不能应用，虽然容器的体积恒定。
这是因为，从小孔中排出去的空气要对环境作功。
所作功计算如下：在温度T时，升高系统温度 d T，排出容器的空气的物质量为所作功这正等于用和所计算热量之差。
2.15 容积为0.1 m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0 ︒C，4 mol 的Ar(g)及150 ︒C，2 mol的Cu(s)。
现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度t及过程的。
已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容分别为及，且假设均不随温度而变。
无机及分析化学-第2章_化学热力学初步-部分习题解答
-241.8
188.7
(1)25℃ ΔrGmθ =68.2+(-228.6)-(-168.6)=8.2 KJ/mol>0
正向反应不自发 360℃ ΔrHmθ=52.3+(-241.8)-(-235.3)=45.8 KJ/mol
ΔrSmθ= 219.4+ 188.7 -282 =126.1 JK-1mol-1 (2)ΔrGmθ =ΔrHmθ -TΔrSmθ= 45.8- 633× 126.1×10-3 =-34.02 KJ/mol <0 正向反应自发
m
K
1
rSm
218 . 8 1000 190 . 3
1150
K
P43 24 解： • （1）标准态下
rG m
θ
vi f G m
10 f G m ( H 2 O （ g)） f G m Na 2 S O 4） f G m Na 2 S O 4 10 H 2 O ） （ （ - 2286 (-1267 ) ( 3644 ) 91 kJ/mol 0
• (3)
T
45 . 8 10 J mol
3
1 1
126 . 1 J mol
1
K
363 K
P43 21
解： （1）
f H m /( kJ mol
S m /( J mol
θ 1
C 2 H 5 OH (l) C 2 H 5 OH (g)
1
θ
)
-277.6
的反应都能自发进行；
θ
（4）错，温度高于0K时 （5）错，如反应
化学热力学
3)体积功（volume work） ：
由于系统体积发生变化而做的功称为体积功 W体。所有 其它的功（如：电功、表面功等）统称为非体积功 W′。
W = W体 + W’
在热力学中，体积功最为重要。一些特定情况下，体积功 的计算如下： 恒外压过程：W = －p外ΔV 恒容过程：W = 0
理想气体的自由膨胀过程：W = 0
2）当体系状态发生变化时，状态函数的变化量只与体系的
始、终态有关，而与变化的途径无关。 3）若体系恢复原状，状态函数也恢复原值。 异途同归，值变相等；周而复始，数值还原。
理想气体两种不同变化过程
（I）加 压 始 态 p1 = 101.3kPa p2 = 202.6kPa T2 = 373K V2 = 1m3 P3 = 303.9kPa （II）加压、升温 终 态
= –( 4. 18 J· g–1· K–1 × 1 210 g + 848 J· K–1) × 2. 24 K = –(11 329. 47 + 1 899. 52) J = – 13 228. 99 J ≈ – 13. 2 kJ
2）等压反应热
反应在等压条件下进行所产生的热效应，记为Qp。在等
压过程中，体积功一般不为零：
V1 = 1m3 途径（2） 减压降温过程
常见简单过程：
①等温过程 (isothermal process)：
在变化过程中，体系的始态温度与终态温度相同。 T始 = T终。 ②等压过程 (isobaric process): 在变化过程中，体系的始态压力与终态压力相同。
P始 = P终。 ③等容过程 (constant volume process):
于零。
2.2 热力学第一定律
大学基础化学课后习题解答
大学基础化学课后习题解答第一章 溶液和胶体溶液 第二章 化学热力学基础2-1 什么是状态函数它有什么重要特点2-2 什么叫热力学能、焓、熵和自由能符号H 、S 、G 、H 、S 、G 、θf m H ∆、θc m H ∆、θf m G ∆、θr m H ∆、θm S 、θr m S ∆、θr m G ∆各代表什么意义2-3 什么是自由能判据其应用条件是什么 2-4 判断下列说法是否正确，并说明理由。
（1）指定单质的θf m G ∆、θf m H ∆、θm S 皆为零。
（2）时，反应 O 2(g) +S(g) = SO 2(g) 的θr m G ∆、θr m H ∆、θr m S ∆分别等于SO 2(g)的θf m G ∆、θf m H ∆、θm S 。
（3）θr m G ∆＜0的反应必能自发进行。
2-5 和标准状态下，HgO 在开口容器中加热分解，若吸热可形成Hg （l ），求该反应的θr m H ∆。
若在密闭的容器中反应，生成同样量的Hg （l ）需吸热多少解：HgO= Hg(l)+1/2O 2(g)θr m H ∆=×= kJ·mol -1Qv=Qp-nRT= kJ·mol -12-6 随温度升高，反应（1）：2M(s)+O 2(g) =2MO(s)和反应（2）：2C(s) +O 2(g) =2CO(g)的摩尔吉布斯自由能升高的为 (1) ，降低的为 (2) ，因此，金属氧化物MO 被硫还原反应2MO(s)+ C(s) ＝M(s)+ CO(g)在高温条件下 正 向自发。
2-7 热力学第一定律说明热力学能变化与热和功的关系。
此关系只适用于：A.理想气体；B.封闭系统；C.孤立系统；D.敞开系统 2-8 纯液体在其正常沸点时气化，该过程中增大的量是：A.蒸气压；B.汽化热；C.熵；D.吉布斯自由能2-9 在298K 时，反应N 2(g)+3H 2(g) = 2NH 3(g)，θr m H ∆＜0则标准状态下该反应A.任何温度下均自发进行；B.任何温度下均不能自发进行；C.高温自发；D.低温自发2-10 298K ，标准状态下，金属镁在定压条件下完全燃烧生成MgO(s),放热。
物理化学-第二章-热力学第一定律-经典习题及答案
。由始态 100 kPa，50 dm3，先恒容加热使
压力体积增大到 150 dm3，再恒压冷却使体积缩小至 25 dm3。求整个过程的
。
解：过程图示如下
n = 2mol
n = 2mol
n = 2mol
理想气体
理想气体
T1 = ?
恒容 → T2 = ?
理想气体 恒压 → T3 = ?
p1 = 100kPa
解：环境对体系做最小的功，必然是一个可逆过程
（1）
n = 1mol
n = 1mol
理想气体 T1 = 300K p1 = p外
理想气体 恒温可逆压缩 → T2 = 300K
p2 = p外
V1 = 0.040m3
V2 = 0.010m3
∫ ∫ Wr = −
pdV = − V2 nRT dV = nRT ln V1
n = 5mol 理想气体
T3 = ? p3 = 200kPa V3 = V2
两种过程始终态相同，先确定系统的始、末态 由理想气体状态方程
V1
=
nRT1 p1
=
5×8.314× 298.15 200 ×103
=
0.06197m3
V3
= V2
=
nRT2 p2
=
5×8.314× 244.18 100 ×103
解：
CV ,m = 20.92J ⋅ mol−1 ⋅ K −1
n = 1mol
n = 1mol
n = 1mol
理想气体
理想气体
理想气体
恒温
恒容
T1 = 300.15K p1 = 101.325kPa
→ p外 = p2
T2 p2
第2章 化学热力学初步(习题解)
第二章化学热力学初步1. 热力学第一定律WU-=Q∆,由于U为状态函数，所以Q和W也是状态函数，对吗？为什么？答：不对。
Q和W只有在能量交换的时候才会有具体的数值，并且随途径不同，共和热的数值都会有变化，所以不是状态函数。
2. 解释下列名词(1) 体系与环境(2) 热（Q）(3) 功（W）(4) 焓（H）和焓变（H∆）(5) 热力学能U(6) 恒容反应热（Q V）和恒压反应热（Q p）答：(1) 热力学中称研究的对象为体系，称体系以外的部分为环境。
(2) 体系在变化过程中吸收的热量为Q。
(3) 体系对环境所做的功。
(4) H＝U+PV当泛指一个过程的时候，其热力学函数的改变量为焓变。
(5) 体系内一切能量的总和叫热力学能。
(6) 在恒容过程中完成的化学反应，其热效应称为恒容反应热。
在恒压过程中完成的化学反应，其热效应称为恒压反应热。
3. 什么叫状态函数？它具有何特性？答：藉以确定体系状态的物理量称为体系的状态函数。
它具有加和性。
4. 何谓热效应？测量方法有哪两种？答：化学反应的热效应为当生成物和反应物的温度相同时，化学反应过程中的吸收或放出的热量。
可以选择恒压和恒容两种条件下测量。
5. 什么叫热化学方程式？书写热化学方程式要注意哪几点？答：表示出反应热效应的化学方程式叫做热化学方程式。
书写化学方程式时要注意一下几点：(1)写热化学方式式，要注意反应的温度和压强条件，如果反应是在298K和1.013×105Pa下进行时，习惯上不予注明。
（2）要注明物质的聚集状态和晶形。
（3）方程式中的配平系数只是表示计量数，不表示分子数。
但计量数不同时，同一反应的反应热数值也不同。
6. ①无机化学中常用的反应热有哪几种？反应热的实质是什么？什么类型的化学反应Q V＝Q p？等摩尔的NaOH和NH3·H2O溶液分别与过量的HCl溶液中和所放热量是否相等？为什么？②反应2N2（g）＋O2（g）＝2N2O（g）在298K时，ΔrH mø=164K J·mol-1, 求反应的ΔU?答：①无机化学中常用的反应热有恒压反应热和恒容反应热。
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第二章化学热力学初步1. 热力学第一定律WU-=Q∆,由于U为状态函数，所以Q和W也是状态函数，对吗？为什么？答：不对。
Q和W只有在能量交换的时候才会有具体的数值，并且随途径不同，共和热的数值都会有变化，所以不是状态函数。
2. 解释下列名词(1) 体系与环境(2) 热（Q）(3) 功（W）(4) 焓（H）和焓变（H∆）(5) 热力学能U(6) 恒容反应热（Q V）和恒压反应热（Q p）答：(1) 热力学中称研究的对象为体系，称体系以外的部分为环境。
(2) 体系在变化过程中吸收的热量为Q。
(3) 体系对环境所做的功。
(4) H＝U+PV当泛指一个过程的时候，其热力学函数的改变量为焓变。
(5) 体系内一切能量的总和叫热力学能。
(6) 在恒容过程中完成的化学反应，其热效应称为恒容反应热。
在恒压过程中完成的化学反应，其热效应称为恒压反应热。
3. 什么叫状态函数？它具有何特性？答：藉以确定体系状态的物理量称为体系的状态函数。
它具有加和性。
4. 何谓热效应？测量方法有哪两种？答：化学反应的热效应为当生成物和反应物的温度相同时，化学反应过程中的吸收或放出的热量。
可以选择恒压和恒容两种条件下测量。
5. 什么叫热化学方程式？书写热化学方程式要注意哪几点？答：表示出反应热效应的化学方程式叫做热化学方程式。
书写化学方程式时要注意一下几点：(1)写热化学方式式，要注意反应的温度和压强条件，如果反应是在298K和1.013×105Pa下进行时，习惯上不予注明。
（2）要注明物质的聚集状态和晶形。
（3）方程式中的配平系数只是表示计量数，不表示分子数。
但计量数不同时，同一反应的反应热数值也不同。
6. ①无机化学中常用的反应热有哪几种？反应热的实质是什么？什么类型的化学反应Q V＝Q p？等摩尔的NaOH和NH3·H2O溶液分别与过量的HCl溶液中和所放热量是否相等？为什么？②反应2N2（g）＋O2（g）＝2N2O（g）在298K时，ΔrH mø=164K J·mol-1, 求反应的ΔU?答：①无机化学中常用的反应热有恒压反应热和恒容反应热。
反应热的实质是：当生产物与反应物的温度相同时，化学反应过程中的吸收或放出的热量。
当反应物与生产物气体的物质的量相等时，或反应物与生产物全是固体或液体时，恒压反应热与恒容反应热相等。
不相等。
因为氨是弱碱，电离需要吸热。
②ΔrH mø=ΔrUm＋ΔυRTΔΔU＝ΔrHm ø－ΔυRT＝164-（2-2-1）×298×8.314×10－3＝161.5KJ·mol－17. 什么叫标准生产热Δf H mø？什么是标准燃烧然ΔcH mø答：某温度下，由处于标准状态的各种元素的最稳定的单质生产标准状态下单位物质的量（1mol）某纯物质的热效应叫这种温度下该纯物质的标准摩尔生成热，或简称标准生成热。
在100kPa的压强下1mol物质完全燃烧时的热效应叫做该物质的标准摩尔燃烧然，简称标准燃烧然。
8. 何谓盖斯定律？答：盖斯定律指一个化学反应如果能分解几步来完成，总反应的焓变等于各步分反应的焓变之和。
10.用焓变判断反应的自发性为什么是不全面的？答：等温等压下，体系的吉布斯自由能减小的方向是不做非体积功的化学反应进行的方向。
而根据G的定义式，G=H-TS，在等温等压条件下，ΔG=ΔH-TΔS, ΔG综合了ΔH和ΔS，所以用焓变来判断反应的自发性是不全面的。
11.什么是熵？什么是绝对熵和标准熵？其符号，单位是什么？答：热力学中把描述体系混乱度的状态函数叫熵，用S表示。
单位为J·K-112.影响熵值的因素有哪些？举例说明。
答：影响熵值的因素有过程中的热量变化和途径。
如等温过程中的ΔS＝TQ r13.化学反应自发性的标准是什么，举例说明。
答：在等温等压下，不做非体积功的化学反应自发性的标准是体系的吉布斯自由能减小的方向。
14.什么是吉布斯自由能？怎样用自由能的变化（ΔG）来判断反应的方向？答：G＝H－TS，H，T,S都是体系的状态函数，所以H－TS必然也是体系的状态函数。
这个状态函数用G表示，称吉布斯自由能。
等温等压下，体系的吉布斯自由能减小的方向是不做非体积功的化学反应进行的方向。
15.在标准状态下Gibbs方程如何书写？答：Δr Gmø﹦∑υiΔfGmø（生产物）-∑υiΔfGmø（反应物）i i16.什么是标准生成自由能Δf G m ø？答：某温度下由处于标准状态的各种元素的最稳定的单质生产1mol 某纯物质的吉布斯能改变量，叫标准生成吉自由能。
17.判断下列说法是否正确？为什么？ （1）ΔS 为正值的反应均是自发反应。
（2）物质的量增加的反应ΔS 为正值。
（3）若ΔH 和ΔS 均为正值，则温度上升ΔG 将下降。
（4）某反应的Δr G m ø＞0，表面该反应在任何条件下都是不自发进行的。
（5）放热反应均是自发反应。
（6）纯单质的Δf H m ø，Δf G m ø，S m ø皆为零。
（7）ΔH 和ΔS 基本上不随温度而变化，ΔG 也是这样。
（8）物质的温度越高，熵值越大。
答：（1）错。
判断反应的方向是ΔG ，ΔG ＝ΔH －T ΔS（2）错。
如反应时，物质由气态转化为固/液态，可能存在Δn ＞0，但ΔS＜0。
（3）对。
（4）错。
ΔG ＝ΔH －T ΔS ，随着温度的变化Δf G m ø有可能小于零。
（5）错。
ΔH ＜0，但是ΔG ＝ΔH －T ΔS 有可能＞0。
（6）错。
只有在处于标准状态下最稳定的单质的Δf H m ø和Δf G m ø才能与零。
如O 2的Δf H m ø/Δf G m ø＝0，但是O 3的Δf H m ø/Δf G m ø≠0。
S m ø只有在0K 条件下才等于零。
（7）错。
ΔG ＝ΔH －T ΔS 会随着温度而变化。
（8）错。
因为物质可能存在亚稳状态，如过冷的水，在零摄氏度条件下水仍是液态。
18.解释下列事实（1）KNO 2溶于水的过程是吸热的（ΔH ＞0）但它在水中溶解度却很大，溶解过程可自发进行。
（2）空气中的O 2（g ）不能自发分离成纯的O 2（g ）。
（3）在一个装有O 2（g ）的容器中充入一定量的O 2（g ）,两种气体（理想气体）即自动混合均匀，混合过程的ΔH ＝0。
（4）冰箱在室温下自动溶化为水。
答：（1）虽然ΔH ＞0，但ΔG ＝ΔH －T ΔS ，ΔG ＜0 （2）ΔS ＜0，所以不自发。
（3）该过程热力学函数没有发生变化。
（4）ΔS ＞0，所以自发。
19.已知下列热化学方程式：(g)CO (s)O 2Fe CO(g)(s)O 3Fe 24332+=+ Δr H m ø＝-25KJ ·mol -1(g)3CO 2Fe(s)3CO(g)(s)O Fe 232+=+ Δr H m ø＝-49KJ ·mol -1(g)CO 3FeO(s)CO(g)(s)O Fe 243+=+ Δr H m ø＝19KJ ·mol -1不用查表，计算下列反应的热效应Δr H m ø (g)CO Fe(s)CO(g)FeO(s)2+=+解：(g)CO (s)O 2Fe CO(g)(s)O 3Fe 24332+=+ ①(g)3CO 2Fe(s)3CO(g)(s)O Fe 232+=+ ②(g)CO 3FeO(s)CO(g)(s)O Fe 243+=+ ③21×①-61×②-31×③得： (g)CO Fe(s)CO(g)FeO(s)2+=+ Δr H m ø＝21×（-25）-61×（-49）-31×19＝-11（KJ ·mol -1）20.有0.105克H 2与Cl 2在一个密闭的量热器中反应，结果使量热器的温度提高0.192℃，量热器的热容是50.09KJ/℃，求1摩尔H 2和Cl 2反应放出的热量。
解：2HCl(g)(g)Cl (g)H 22=+因为上述反应为放热反应，故ΔH ø＝ΔU ＝Q v 为负值，且为恒容过程ΔV ＝0 Q v ＝-（50.09×0.192）＝-9.6KJΔr H ø＝Q v ÷（02.2105.0）＝-183.2KJ ·mol -121.根据提供的数据计算反应(g)O 4NaOH(s)O(l)2H (s)O 2Na 2222+=+的Δr H m ø。
如有25.0克Na 2O 2按照这个反应式进行反应，将释放出多少热量？[Na 2O 2(s)的Δf H m ø＝-510.9 KJ ·mol -1，NaOH(s)的Δf H m ø＝-427 KJ ·mol -1，H 2O(l)的Δf H m ø＝-286 KJ ·mol -1]解：Δr H m ø＝4Δf H m ø(NaOH.s) +2Δf H m ø(g ,O 2)－(2Δf H m ø(s ,O Na 22)＋2Δf H m ø（l O,H 2）)＝4×（－427）＋0－[2×(-510.9)＋2×(-286)] ＝-114.2（KJ ·mol -1）25.0gNa 2O 2照这个反应式进行反应放出的热量为： 3.18)2.114(78.0225.0-=-⨯⨯（KJ ·mol -1）22.利用水的生成热求1mol 水在298K ，100KPa 时由液体变成气态所吸收的热量，并与水的气化热（Q 气＝40.67KJ ·mol -1）作比较，结果说明了什么？解：查表：O(g)H O(l)H 22−→−Δf H m ø(O H 2,l ）=-286KJ ·mol -1 Δf H m ø（g O,H 2）＝-242KJ ·mol -1在标态时：ΔH 蒸发＝-242-（-286）＝44（KJ ·mol -1）＞Q 气结果说明气化的条件与标准状态不同，即气化是在373K 条件下进行，所吸收的热量也不相同。
23.在25℃和100KPa 下，铝热法反应为9Fe(s)(s)O 4Al (s)O 3Fe 8Al(s)3232+=+ 由生成热数据计算该反应的热效应Δr H m ø解：查表Δf H m ø(s ,O Fe 32)＝-824 KJ ·mol -1 Δr H m øs),O (Al 32＝-1676 KJ ·mol -1Δr H m ø﹦4Δr H m øs),O (Al 32＋9Δf H m øs)(Fe,－8Δf H m øs)(Al,－3Δf H m ø(s ,O Fe 32)﹦4×（-1676）－3×（-824）﹦-4232（ KJ ·mol -1）24.单斜硫和臭氧都是单质，它们的Δf H m ø是否等于零？并说明理由。