化学热力学动力学基础

第二章化学热力学基础及化学平衡

1. 有一活塞，其面积为60cm2，抵抗3atm的外压，移动了20cm，求所作的功。

(1)用焦耳；(2)用卡来表示。

2. 1dm3气体在绝热箱中抵抗1atm的外压膨胀到10dm3。计算：

(1)此气体所作的功；(2)内能的变化量；(3)环境的内能变化量。

3. 压力为5.1atm，体积为566dm3的流体，在恒压过程中，体积减少到1/2，

(1)求对流体所作的功

(2)求流体的内能减少365.75kJ时，流体失去的热量？

4. 在一汽缸中，放入100g的气体。此气体由于压缩，接受了2940kJ的功，向外界放出了2.09kJ的热量。试计算每千克这样的气体内能的增加量。

5. 在1atm、100℃时，水的摩尔汽化热为40.67kJ⋅mol－1，求：1mol水蒸汽和水的内能差？(在此温度和压力下，水蒸汽的摩尔体积取作29.7dm3)

6. 某体系吸收了3.71kJ的热量，向外部作了1.2kJ的功，求体系内部能量的变化。

7. 某体系作绝热变化，向外部作了41.16kJ的功，求此体系内能的变化量。

8. 有一气体，抵抗2atm的外压从10dm3膨胀到20dm3，吸收了1254J的热量，求此气体的内能变化？

9. 一理想气体在恒定的一大气压下，从10dm3膨胀到16dm3，同时吸热125.4J的热量,计算此过程的∆U和∆H。

10. 在300K时3mol的理想气体等温膨胀，它的内压为8atm，抵抗2atm的恒压力作功，体积增加到4倍，试求W、Q、∆U和∆H。

11. 现有2dm3氮气在0℃及5atm下抵抗1atm的恒外压作等温膨胀，其最后的压力为1atm，假设氮气为理想气体，求此过程的W、∆U、∆H及Q。

12. 在1atm下，2molH2和1molO2反应，在100℃和1atm下生成2mol水蒸汽，总共放出了115.8kJ⋅mol－1热量。求生成每摩尔H2O(g)时的∆H和∆U。

13. 在25℃和恒压下(1atm)，1/2molOF2同水蒸气反应，反应式如下：

OF2(g) + H2O(g) → O2(g) + 2HF(g)

放出161.35kJ⋅mol－1的热量，试计算每摩尔OF2同水蒸气反应的∆H和∆U。

14. 当反应: N2(g)+3H2(g)→2NH3(g)在恒容的弹式量热计内进行，放出热量87.2kJ⋅mol－1，

计算：此反应的∆H和∆U是多少？(25℃时)

29. 预言下列从左到右的过程，熵是增加的还是减少的？

(1) H2O(s) → H2O(l) (2) C(s) + 2H2(g) → CH4(g)

(3) 2CO2(g) → 2CO(g) + O2(g) (4) N2(g,1atm) → N2(g,2atm)

(5) CaCO3(s) + 2H+(aq) → Ca2+(aq) + CO2(g) + H2O(l)

(6) NaCl(s) → Na+(aq) + Cl－(aq)

30. 在1atm及146.5℃下，AgI(α)=AgI(β)是一个可逆转变。其转换能是6.395kJ⋅mol－1。问2mol的AgI(β)变为AgI(α)，其熵的变化量∆S是多少？

31. 指出下列(1)、(2)、(3)中各对过程中，哪一个熵变更大？试解释。

(1) 0℃的冰变0℃的水蒸汽与0℃的水变成0℃的水蒸汽；

(2) 一液体在比已知温度下的蒸汽压要低的外压情况下变成气体与一液体在与已知温度下的蒸汽压相等的外压情况下变成气体；

(3) 一气体从30℃可逆地加热到70℃与一同样的气体从30℃不可逆地加热到80℃。

32. 计算25℃由氧及氢生成水蒸汽的熵变化，已知O2的Sө是204.8J⋅mol－1⋅K－1，H2的Sө是130.5J⋅mol－1⋅K－1，H2O的Sө是188.5J⋅mol－1⋅k－1。

33. 正己烷的沸点为68.7℃，在沸点时，汽化热为28.83kJ⋅mol－1，若1mol该液体完全汽化成饱和蒸汽时，其熵变化若干？

34. 在一个很大的室内，保持空气在294K，室外的空气在250K时，一小时由壁向外传5058kJ的热量。求：

(1)室内的空气，(2)室外的空气，(3)宇宙三者的熵变化？

35. (1)求1g 0℃的冰熔化成同温度的水时，熵的增量？(其中冰的溶解热为334.4J⋅g－1)

(2)求1atm下，100℃时1g水蒸发成同温度的水蒸气时熵的增量？(其中水的汽化热为2.253kJ⋅g－1)

36. 一定量的理想气体，在一独立的体系中，温度为400K时，作等温可逆膨胀。在此过程中，从热源吸入836J热量，求：

(1)气体的熵变化，(2)热源的熵变化，(3)宇宙的熵变化。

37. 判断下列说法是否正确？为什么？

(1) 自发过程是体系的熵减少的过程；

(2) 在温度、压力不变时，自发过程为只作pV功时的自由能增加的过程；

(3) 自发过程是吸热反应的过程。

41. 已知反应(1)、(2)的∆Gө298分别为∆Gө1＝－142.0kJ⋅mol－1，∆Gө2= －113.6kJ⋅mol－1

(1) 16H+ + 2MnO4－+ 10Cl－→ 5Cl2(g) + 2Mn2+ + 8H2O(l)

(2) Cl2(g) + 2Fe2+ → 2Fe3+ + 2Cl－

试求下面反应的∆Gө

8H+ + MnO4－+ 5Fe2+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O(l)

42. 已知：H2O2(l)：∆G fө= －118.0kJ⋅mol－1

H2O(l)：∆G fө= －236.4kJ⋅mol

求下面反应的标准自由能的变化

H2O2(l)＝H2O(l)＋1/2O2(g)

43. 已知：

CH4(g) O2(g) CO2(g) H2O(l)

∆Hө－74.82 －－392.9 －285.5 (kJ⋅mol－1)

Sө186.01 49.0 51.06 16.75 (J⋅mol－1⋅K－1)

试求下面反应的标准自由能的变化∆Gө298

CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)

44. 已知：CH3OH(g)：∆Gө298= -162.6kJ⋅mol－1

CO(g)：∆Gө298= -135.9kJ⋅mol－1