第4章-化学热力学基础习题

第4章 化学热力学基础习题
1．选择题
4-1下列物质中
m f H ∆不等于零的是 （ ）
(A) Cl 2(g) (B) O 2(g) (C) C(金刚石) (D) Ne(g) 4-2下列说法中正确的是（ ）
(A) 稳定单质的 m f H ∆、 m f G ∆、
m S 都为零
(B) 放热反应总是可以自发进行的
(C) H 2(g)的标准燃烧热等于H 2O(l)的 m f H ∆ (D) CO 2(g)的 m f H ∆也就是CO(g)的标准燃烧热
4-3 下列反应中释放能量最大的是（ ）
(A) CH 4(l) + 2 O 2(g) → CO 2(g) + 2 H 2O(g) (B) CH 4(g) + 2 O 2(g) → CO 2(g) + 2 H 2O(g) (C) CH 4(g) + 2 O 2(g) → CO 2(g) + 2 H 2O(l) (D) CH 4(g) +
2
3
O 2(g) → CO(g) + 2 H 2O(l) 4-4 下列叙述正确的是（ ）
(A)
m r S ∆＝∑∆θS (生成物)－∑∆θS (反应物)
(B) 一个自发进行的反应，体系自由能减少等于体系对环境所做最大功
(C) 某气相反应 m r G ∆是指反应物与产物都处于298 K 且气体总压为101.3 kPa 时，
该反应的自由能变。

(D) 同类型的二元化合物可用它们的 m f H ∆值直接比较其热力学稳定性。

4-5 已知2 PbS(s) + 3O 2(g) = 2 PbO(s) + 2 SO 2(g)
m r H ∆= - 843.4 kJ· mol -1则该反应的
Q v 值为（ ）
(A) 840.9 (B) 845.9 (C) -845.9 (D) -840.9 4-6下列物质中，摩尔熵最大的是（ ）
(A) CaF 2 (B) CaO (C) CaSO 4 (D) CaCO 3
4-7下列反应中 m r S ∆最大的是（ ）
(A) C(s) + O 2(g) → CO 2(g) (B) 2 SO 2(g) + O 2(g) →2 SO 3(g)
(C) 3 H 2(g) + N 2(g) →2 NH 3(g) (D) CuSO 4(s) + 5H 2O(l) →CuSO 4· 5H 20(s)
4-8下列反应中 m r H ∆等于产物
m f H ∆的是（ ）
(A) CO 2(g) + CaO(s) →CaCO 3(s) (B)
21H 2(g)+ 2
1
I 2(g) → HI(g) (C) H 2(g) + Cl 2(g) →2 HCl(g) (D) H 2(g)+ 2
1
O 2(g) → H 2O(g)
4-9下列反应中 m r G ∆等于产物
m f G ∆的是（ ）
(A) Ag +(aq)+Cl -(aq) →AgCl(s) (B) 2Ag(s)+Cl 2(g) →2AgCl(s) (C) Ag(s)+
21Cl 2(g) →AgCl(s) (D) Ag(s)+ 2
1
Cl 2(l) →AgCl(s) 4-10对反应CH 4(g) + 2 O 2(g) → CO 2(g) + 2 H 2O(l)的
m r H ∆，下列说法中正确的是
（ ）
A ． m r H ∆ 是CO 2(g) 生成焓
B ．
m r H ∆是CH 4(g)的燃烧焓 C ． m r H ∆是正值 D ． m r H ∆－U ∆是正值
2．填空题
4-11 对某体系做功165 J ，该体系应 热量 J ，才能使内能增加100 J 。

4-12 把100 ℃、101.3 kPa 下的1 mol 水向真空完全蒸发为同温同压下的水蒸汽，已知水的气化热为40.68 kJ·mol -1。

则该过程中的 Q =_________， ΔH = ___________，ΔS =___________，ΔG 。

4-13 反应C(s) + O 2(g) → CO 2(g)
m r H ∆ (298K)< 0，在一恒容绝热容器中C 与O 2发生反
应，则该体系的ΔT 于零，Δr G 于零，Δr H 于零。

4-14下述3个反应：（1）S(s) + O 2(g) → SO 2(g)
（2）H 2(g) + O 2(g)→ H 2O 2(g) （3）C(s) + H 2O(g) → CO 2(g) + H 2(g)
按
m r S ∆增加的顺序为 。

4-15下述3个反应在同温同压下进行：
（1）4 P(红)＋5 O 2（g ）→ P 4O 10(l)
m r H ∆1 (2) 4 P(白)＋5 O 2(g) → P 4O 10(s) m r H ∆2 (3) 4 P(红)＋5 O 2(g) → P 4O 10(s) m r H ∆3
按
m r H ∆增大（代数值吗）的顺序为 。

4-16 一系统由状态（1）到状态（2），沿途径Ⅰ完成时放热200 J ，环境对系统做功50J ；途径Ⅱ完成时，系统吸热100 J ，则W 值为 ，沿途径Ⅲ完成时，系统对环境做功40 J ，则Q 值为 。

4-17 已知下列反应热效应：
（1）N 2(g) + 3 O 2(g) + H 2(g) → 2 HNO 3(aq) m r H ∆1= - 414.8 kJ·
mol -1 （2）N 2O 5(g) + H 2O(l) →2 HNO 3(aq)
m r H ∆2= -140 kJ· mol -1 （3）2 H 2(g) + O 2(g) →2 H 2O(l) m r H ∆3= -571 kJ· mol -1 则反应2 N 2(g) + 5 O 2(g) → 2 N 2O 5(g) m r H ∆为 。

4-18若理想气体向真空膨胀该过程Q 、W 、U ∆、H ∆、S ∆、G ∆中不为零的是 。

4-19反应A(g) + B(g) → C(g)
m r H ∆ = - 41.8 kJ· mol -1在25℃和 p 下，按下列过程发生
变化，系统做了最大功，放热1.67 kJ· mol -1，则此过程Q ＝________，W =______， ΔU ө = ______， H ∆ = ______， S ∆ = ______，G ∆ = _________。

4-20 在324 ℃时，NH 4Cl 分解产生的压力为100 kPa ，则NH 4Cl(s) → NH 3(g) + HCl(g)，在此温度下的Δr G θm 为 。

3．问答题
4-21 下列说法是否正确？对错误的说法给予说明。

（1）系统的焓变就是该过程的热效应。

（2）系统的焓变等于等压热效应。

（3）因为H ∆= Q p ，所以等压过程才由△H 。

（4）单质的焓值等于零。

（5）ΔS > 0的反应都能自发进行。

（6）
m r G ∆<0的反应都能自发进行。

（7）冰在室温下能熔化成水，是熵增加起了主要作用的结果。

（8）对稳定单质，人们规定它的 m f H ∆＝0、 m f G ∆＝0、 m S ＝0。

（9）生成物的分子数比反应物的分子数多，该反应的 m r S ∆ > 0。

（10）虽然气、液、固态物质的标准生成焓与水溶液中离子的标准生成焓所用的参考态不同，但是可一起用于计算有气、液、固态物质和离子同时参加的反应焓变。

4-22 有人设想用焦炭还原Al 2O 3方法来炼制铝，试用热力学原理分析该方法是否可行？
已知
Al 2O 3 Al C CO CO 2
m
f H ∆ /(kJ· mol -1) -1676 0 0 -110.5 -393.5
m
S /( J· K -1· mol -1) 50.9
28.3
5.7
197.5
213.6
4-23 CO 和NO 是汽车尾气中排出的有毒气体。

试用热力学原理讨论利用如下反应减少汽车尾气污染的可能性。

CO(g) + NO(g) →CO 2 +
2
1
N 2(g) 已知：
CO CO 2 NO N 2
m
f H ∆ /(kJ· mol -1) -110.5 -393.5 90.4 0
m
S /( J· K -1· mol -1) 197.6
213.6
210.7
192.3
4．计算题
4-24 36 g 水在某沸点100 ℃下气化热为2.26 kJ· g -1，求该过程的Q 、W 、U ∆、H ∆、S ∆和G ∆。

4-25 298 K 时，1 kg CaO 按下列反应进行能放出多少热。

CaO(s) + H 2O(l) = Ca(OH)2(s)
4-26 已知298 K 时丙烯加氢生成丙烷的反应焓变Δr H m ө＝-123.9 kJ· mol -1，丙烷定容燃烧
热Q v = 2213.0kJ· mol -1， m f H ∆（CO 2，g ）＝-393.5 kJ· mol -1，
m f H ∆ (H 2O ，l) = -285.8
kJ· mol -1。

计算（1）丙酮的燃烧热；（2）丙烯的生成焓。

4-27 已知298 K ，下列热化学方程式
(1) 2 NH 3(g) + 3N 2O(g) = 4 N 2(g) + 3 H 2O m r H ∆(1) = -1010 kJ· mol -1 (2) N 2O(g) + 3 H 2(g) = N 2H 4(l) + H 2O(l) m r H ∆(2) = -317 kJ· mol -1
(3) 2 NH 3(g) + 2
1O 2(g) = N 2H 4(l) + H 2O(l)
m r H ∆(3) = -143kJ· mol -1 (4) H 2(g) +
2
1O 2(g) = H 2O(l) m r H ∆(4) = -286 kJ· mol -1 仅由上述热化学方程式求算298 K 下
m f H ∆(N 2H 4，g)和Δc H m ө（N 2H 4，g ）。

4-28 银在H 2S 气体中会发生如下反应被腐蚀： 2 Ag(s) + H 2S(g) →AgS(s) + H 2(g)
在298 K 和100 kPa 下，（1）把银放在V H 2：V H 2S = 10 ：1的混和气体中是否被腐蚀？（2）在混合气体中H 2和H 2S 的体积比为多少时银才不会被腐蚀？
（已知Δf G m ө（Ag 2S,S ）= - 40.26 kJ· mol -1, Δf G m ө（H 2S,S ）= -33.02 kJ· mol -1） 4-29 Apolle 登月火箭用N 2H 4(l)作燃料，用N 2O 4(g)作氧化剂，燃烧产物为N 2(g)和H 2O(l)。

计算1.0 kg 联氨所放出的热量，在300 K ，101.3 kPa 时，需N 2O 4(g)多少升？ 已知 N 2H 4(l) N 2O 4(g) H 2O(l) Δf H m ө /(kJ· mol -1) 50.6 9.16 -285.8
4-30 在一密闭的量热计中2.840 g 正癸烷（C 10H 22，l ）完全燃烧，使量热计中的水温由296.32 K 升至303.51 K 。

已知量热计的热容为16.24 kJ· K -1，求正癸烷的燃烧热。