2.化学热力学基础

习 题二
一、选择题（将正确答案序号填在括号内） 1．下列叙述正确的是（ ）
a.
0<∆θ
m r G 的反应一定能自发进行； b.应用Γess 定律不仅可以计算θm r H ∆，还可以计算θ
m r G ∆，θm r S ∆等；
c.对于
0>∆θ
m r S 的反应，标准状态下低温时均能正向自发进行； d.指定温度下，元素稳定单质的
0,0,0==∆=∆θ
θθm m f m f S G H 。

2．对
p
Q H =∆，下列叙述中正确的是（ ）
a.因为p Q H =∆，所以Q P 也有状态函数的性质；
b.因为p Q H =∆，所以焓可被认为是体系所含的热量；
c.因为
p
Q H =∆，所以定压过程中才有焓变H ∆；
d.在不做非体积功条件下，定压过程体系所吸收的热量，全部用来增加体系的焓值。

3．下列各物质中，稳定的单质是（ ）
a.C （金刚石）
b.S(1)
c.Br 2(1)
d.Hg(s)
4．反应N 2(g)+3H 2(g)=2NH 3(g),298K 时，1
2.87-⋅-=∆mol kJ U m r ，则该反应的m
r H ∆值为（ ）kJ·mol -1
a.-87.2
b.-92.2
c.-82.2
d.-4.9 5．已知反应：
（1）H 2(g)+Br 2(1)=2HBr (g) 180.721,-⋅-=∆mol kJ H m r ϑ
（2）N 2(g)+3H 2(g)=2NH 3(g) （3）NH 3（g ）+HBr (g)=NH 4Br (s) 1
32.1883,-⋅-=∆mol kJ H m r θ
则NH 4Br (s)的标准摩尔生成热为θ
m f H ∆（ ）kJ·mol -1
a.-270.83
b.270.83
c.-176.20
d.176.20 6．下面哪个反应表示
()s AgBr H H m f m r θθ
∆=∆的反应？（ ） a.Ag +(aq)+Br -(aq)=AgBr(s) b.2Ag(s)+Br 2(g)=2AgBr(s)
c.()()()s AgBr Br s Ag =+
121
2 d.()()()
s AgBr g Br s Ag =+221
7．下面哪个反应表示()1
24.394,-⋅-=∆mol kJ g CO G m f θ？
a.C （石墨）+O 2（g ）=CO 2(g)
b.C （金刚石）+O 2(g)=CO 2(g)
c. d.C 石墨）+O 2（g ）=CO 2(1)
8．乙烯的标准摩尔燃烧热是-1411kJ·mol -1,H 2O(1)的标准摩尔蒸发热是44kJ·mol -1,则反应：
C 2H 4(g)+3O 2(g)=2CO 2(g)+2H 2O(g)的θ
m r H ∆等于（ ）kJ·mol -1
1
22.922,-⋅-=∆mol
kJ H m r θ()()()g CO g O g CO 222
1
=+
a.-1367
b.-1323
c.1455
d.1499 9．标准摩尔熵θm S 的大小顺序为（ ）
a.Cl 2O(g)<Br 2(g)<Cl 2(g)<F 2(g)<H 2(g)
b.Br 2(g)>Cl 2O(g)>Cl 2(g)>F 2(g)>H 2(g)
c.H 2(g)<F 2(g)<Cl 2(g)<Br 2(g)<Cl 2O(g)
d.Br 2<Cl 2O(g)<Cl 2(g)<F 2(g)<F 2(g)<H 2(g)
10．关于吉布斯自由能，下列叙述正确的是（ ）
a.373K ，101.3kpa 的水变为同温同压的水蒸气，无论经历什么途径，该变化的
0=∆G ；
b.某一化学反应，其0<∆m r H ，则其m r G ∆值一定小于零；
c.一个自发进行的反应，体系吉布斯自由能的减少等于体系对环境所作的最大功；
d.一个反应的m r G ∆值越负，则该反应的速度愈大。

11．冰的熔化热为6.0kJ·mol -1，1molH 2O(1)在273K 时转变为冰的熵变近似为（ ）J·K -1·mol -1?
a.0
b.6000
c.-6.0
d.-22 12．用m r G ∆判断反应进行的方向和限度的条件是（ ）
a.定压
b.定温定压
c.定温定压不作非体积功
d.定温定压不作体积功
13．在298K 和标准状态时，下列反应均为非自发反应，其中，在高温时仍为非自发反应的是（ ）
14．已知 ，
()19.107300-⋅-=∆mol kJ K G m r θ，则该反应θm r H ∆的和ϖm r S ∆值分别为（ ）
;..125.145.111
⎪⎩⎪⎨⎧-----k mol J mol kJ a ;..250.290.111
⎪⎩⎪⎨⎧-----k
mol J mol kJ b ;..125.145.111
⎪⎩⎪⎨⎧++---k mol J mol kJ c ;..250.290.111
⎪⎩⎪⎨⎧++---k
mol J mol kJ d )
()(6)(6.)
(2
3
)(2)(23)(.);
(2)(.);
(2
1
)(2.612622322422)(2s O H C g O H s C d g CO s Fe s C s O Fe c g NO g O N b g O s Ag O Ag a s =++=+=+=()()()s CuO g O s O Cu 22122→+()14.95400-⋅-=∆mol kJ K G m r θ
15．反应MgCl 2(s)=Mg(s)+Cl 2(g) 0>∆θ
m r H ,标准状态下，此反应
a.低温能自发
b.高温能自发
c.任何温度均自发
d.任何温度均不能自发
16．由下列数据确定压力为100kPa 时液态汞的沸点为（ ）K （沸点为气液平衡时的温度即()0=∆TK G m r θ
的温度）。

已知：物质 Hg(1) Hg(g)
1/-⋅mol kJ H m f θ∆ 0 61.32
11./--⋅K mol J S m θ
76.02 174.8
a.298K
b.351K
c.273K
d.621K 二、填空题
1．P.T.V.U.H.W.Q.G .S.其中属于状态函数的是 。

2．焓（H ）的定义是 ，在定压和只作体积功的条件下，H ∆等于 。

3．热力学标准状态是指 。

4．标准摩尔生成热的定义是 ，标准摩尔燃烧热的定义是 。

5．在()石墨C 、O 2(g)、CO(g)、CO 2(g)四种物质中，θm f H ∆和θm c H ∆均为0的是 均不为零的是 ，只有0
=∆θ
m f H 的是 ，只有θ
m c H ∆为零
的是 。

6．在373K 和101.3kPa 时，水的汽化热为40.69kJ.mol -1,则1mol 水气化时Qp=
kJ.mol -1；m r H ∆= kJ.mol -1；m r U ∆= kJ.mol -1；m r S ∆= J.mol -1，K -1；m r G ∆= kJ.mol -1。

7．熵是量度体系 的物理量，熵增是 的因素之一。

8．自由能的定义是 ，定温定压且体系不作非体积功的条件下判断化学反应自发进行的标准是 。

标准摩尔生成自由能的定义是 。

若化学反应在标准状态下进行，则自发进行的标准是 。

9．浓H 2SO 4溶于水时反应为 热（吸或放），其过程H ∆ O ，S ∆ O ，G ∆ O （>或<或=）。

10．已知298K 时，()()()θ
m
r H g NH g H g N ∆→+3222321=-46.2kJ.mol -1,
11.2.99---=∆K mol J S m r θ,则其()=∆298θ
m
r G kJ.mol -1;当T ＞ K 时，该反应在标准状态下自发地向逆反方向进行。

12．设有反应A(g)+B(g)→2C(g),A 、B 、C 都是理想气体。

298K ，1×105Pa 条件下，若分别按下列两种途径发生变化：（1）不作功，体系放热41.8kJ.mol -1,（2）体系做了最大功，
放出了1.64kJ.mol -1的热。

求上述两种情况下的Q ，W ，θm r U ∆、θm r H ∆、θm r S ∆、θ
m r G ∆各
三、计算及问答题
1．298K 时，在一定容器中，将0.5g 苯C 6H 6（1）完全燃烧生成CO 2（g ）和H 2O(1)，放热20.9kJ 。

试求1mol 苯燃烧过程的m r U ∆和m r H ∆值。

2．分别用标准摩尔生成热和标准摩尔燃烧热数据计算下列反应的θ
m r H ∆值。

CO （g ） + 2H 2(g) → CH 3OH(1) 1./-∆mol kJ H m f θ
-110.5 0 -238.6 1./-∆mol kJ H m c θ
-283.0
-285.8
-726.5
3．在298K 及P θ
下，C （金刚石）和C （石墨）的S m θ
值分别为2.38和5.74J.mol -1
.K -1
，其△c H m
θ
值依次为-395.4和-393.51kJ.mol -1
，求：
（1）在298K 及P θ
下，石墨→金刚石的△trs G m θ
值。

（2）通过计算说明哪一种晶型较为稳定？
4．阿波罗登月火箭用N 2H 4（1）（肼）作燃料，用N 2O 4（g ）作氧化剂，燃烧后产生N 2
（g ）和H 20（1），写出配平的化学方程式，并用△f H m θ计算N 2H 4（1）的△c H m θ
值。

5．根据298K ，P θ
时物质的△f H m θ
和S m θ
值（1）求下列反应：CO 2（g ）+2NH 3（g ）=CO （NH 2）2（s ）+H 2O(1)的△r H m θ
和△S m θ
;（2）计算上述反应在298K 及P θ
下的△r G m θ
值，并判断由CO 2（g ）和NH 3（g ）反应生成尿素是否为自发过程？
6．求下列反应的△r H m θ
、△r G m θ
（298K ）和△r S m θ
并用这些数据讨论利用反应 CO （g ）+NO （g ）→CO 2（g ）+ N 2（g ） 净化汽车尾气中NO 和CO 的可能性
7．利用热力学数据计算298K 时反应： 的△r H m θ
、△r S m θ
和△r G m θ值，并求出该反应自发进行的最低温度。

8．碘钨灯泡是用石英（SiO 2）制作的。

试用热力学数据论证：“用玻璃取代石英的设想是不能实现的”（灯泡内局部高温可达623K ，玻璃主要成分之一是Na 2O ，它能和碘蒸气起反应生成NaI ）。

2
1
)()()(23g CO s MgO s MgCO +=
9.已知298K 和P θ
下：
(1)Fe 2O 3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO 2(g) △r H m θ
（1）=-24.69KJ.mol -1
(2)2Fe 2O 3(s)+CO(g)=2Fe 3O 4(s)+CO 2(g) △r H m θ
（2）=-46.99kJ.mol -1
(3)Fe 3O 4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO 2(g)△r H m θ
（3）=+19.52kJ.mol -1
求反应FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO 2（g ）的△r H m θ
10．糖在人体的新陈代谢过程发生如下反应：
C 12H 22O 11（s ）+12O 2（g ）=12CO 2（g ）+11H 2O （l ）根据热力学数据计算△r G m θ
（310k ），若只有30%自由能变化转为有用功，则一食匙（约3.8克）糖在体温37℃时进行新陈代谢，可以得到多少有用功？ 答案
习题二参考答案及解答
一、选择题
1.b
2.d
3.c
4.b
5.a
6.c
7.a
8.b
9.c 10.a 11.d 12.c 13.d 14.a 15.b 16.d 三、计算及问答题
1．△r U m =-3260.4（kJ.mol -1
）
△r H m =-3264.1（kJ.mol -1）
2．用 及θ
m c H ∆计算结果均为： ()1.1.128--=∆mol kJ H m r θ
3．（1）
（2）∵
0>∆θm trs G ∴石墨较为稳定 4．解：反应方程式为：
2N 2H 4(1) +
N 2O 4(g) = 3N 2(g) +
4H 2O(1) 1
./-∆mol kJ H m f θ
50.63 9.16 0 -285.84 1./-∆mol kJ H m c θ
?
()63.50216.9084.2854⨯--+-⨯=∆θm r H
(
()
1
.1254--=mol kJ ()()()12542
121142-⨯=∆=∆θ
θm r m c H H N H ()
1
.627--=mol kJ θ
m
f H ∆()()
1.89.1-=∆mol kJ H m trs θ
()
1
1..36.3---=∆K mol J S m trs θ()
1
.89.2-=∆mol kJ G m trs θ
5．（1）
（2） 因为反应在298K 的标准状态下△r G m θ
<0，所以CO 2（g ）和NH 3（g ）反应生成尿素为自发过程。

6．
因△r G m θ
298Ttrs 的温度以内，反应都可自发进行。

7．
8．解：623K 时：
∵ ∴说明Na 20(s)与I 2(g)能发生反应，∴用玻璃取代石英是不行的。

9．解：
10．解： C 12H 22O 11（s ）+12O 2（g ） = 12CO 2（g ） + 11H 2O （1）
)
.(71.1331
--=∆mol kJ H m r θ)
..(66.42311---=∆K mol J S m r θ)
.(46.7)298(1--=∆mol kJ K G m r θ).(24.3731--=∆mol kJ H m r θ)..(9.9811---=∆K mol J S m r θ).(77.343)298(1--=∆mol kJ G m r θ)(1077.39.981024.3733
3
K S H Ttrs m
r m r ⨯=⨯=∆∆≤θ
θ)
.(79.1001-=∆mol kJ H m r θ
)
..(8.17411--=∆K mol J S m r θ).(70.48)298(1-=∆mol kJ G m r θ)(577108.17479.1003K S H Ttrs m
r m r =⨯=∆∆≥θ
θ)(2
1
)(2)()(22
2g O s NaI g I s O Na +=+)
.(78.2231--=∆mol kJ H m r θ)..(07.3611---=∆K mol J S m r θ)
.(31.2011
--=∆mol kJ G m r θ0
)623(<∆θ
m r G 31
)3(61)2(21)1()4(⨯-⨯-⨯=)
3(3
1)2(61)1(21)4(θ
θθθm r m r m r m r H H H H ∆-∆-∆=∆)
.(02.111--=mol kJ
1
./-∆mol kJ H m f θ
-2221.7 0 -393.51 -285.84
1
1../--K mol J S θ360.2
205.03
213.6
69.94
即可以得到19.34KJ 的有用功。

)
.(56.56441--=∆mol kJ H m r θ
)
..(98.51111--=∆K mol J S m r θθθθm
r m r m r S T H K G ∆-∆=∆)310(342
8
.3%30max ⨯
⨯∆='θm r G W )
.(27.580397
.5111031056.564413---=⨯⨯--=mol kJ )
.(34.19342
8.3%30)27.5803(1--=⨯⨯-=mol kJ。