武汉大学版无机化学课后习题答案(第三版)第03章 化学反应过程中的热效应.doc

化学反应过程中的热效应 理想气体恒温膨胀过程热力学能不变，是否意味着理想气体恒温膨胀过程不做功？ 答：△U = Q-W 理想气体恒温膨胀过程热力学能不变，单Q,W都有变化，两者相互抵消，即吸收的热全部用于做功。 计算体系的热力学能变化，已知： 体系吸热1000J，对环境做540J的功； 体系吸热250J，环境对体系做635J的功； 解 ：(1) △U = Q-W = 1000-540 460 J (2) △U = Q-W = 250＋635 J 在298K和100kPa恒压下，mol的OF2同水反应，放出161.5kJ热量，求反应 OF2(g) + H2O(g) → O2(g) + 2HF(g) 的△rH和△rU。 解 ：OF2(g) + H2O→O2+2HF(g) △rHmΘ = -161.5×2 = -323 KJ/mol △rUmΘ = △rHmΘ - △n RT = 323-1×8.314×0.298 = 320.5 KJ/mol 反应N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)在恒容没量热器内进行，生成2molNH3时放出能量82.7kJ，求反应的△rU和298K时反应的△rH。 解 ：N2(g) + 3H2(g) →2NH3 △rUmΘ = -82.7 KJ/mol △rHmΘ = △n RT＋△rUmΘ ＝ -82.7-2×8.314×0.298 ＝ -87.66 KJ/mol 查表求298K时下列反应的反应热 3NO2(g) + H2O(l) → 2HNO3(l) + NO(g) CuO(s) + H2(g) → Cu(s) + H2O(g) 解 （1）△rHmΘ =∑γ△fHmΘ = 2×（-173.23）＋90.25－3×33.18＋285.83 = -69.92 KJ/mol （2）△rHmΘ =-241.82＋157.3 = -84.52 KJ/mol N2O4在反应器中受热分解，当产物中有1molNO2生成时，分别按下列反应方程式计算，反应进度各是多少： N2O4 → 2NO2 N2O4 → NO2 解：（1）0.5mol (2) 1mol 在一知弹式量热计中燃烧0.20molH2（g）生成H2O（l），使量热计温度升高0.88K，当0.010mol甲苯在此量热计中燃烧时，量热计温度升高0.615K，甲苯的燃烧反应为 C7H8(l) + 9 O2(g) → 7 CO2(g) + 4H2O(l) 求该反应的△rH。已知△H( H2O，l ) == —285.8 kJ·mol 解：△rV= △rH—△RT= —285.8+1.5×RT= —282.1 kJ/mol Qr = n△rV = -56.42 kJ/mol =c = - Qr/T = 64.11 kJ/K 同理： 对于甲苯，Qr =-64.11×0.165 = -39.43 kJ/K △rHmΘ = △n RT＋△rUmΘ ＝-3948 kJ/K △rUmΘ = Qv/? = -3943 kJ/mol 已知下列热化学反应 Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g) △rH= — 27.61 kJ·mol 3Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2 Fe3O4 (s) + CO2(g) △rH= — 27.61 kJ·mol Fe3O4 (s) + CO(g) → 3FeO(s) + CO2(g) △rH= + 38.07 kJ·mol 解 ：FeO(s) + CO(g) →Fe(s) + CO2（g） 依盖斯定律得 △rHmΘ = （△rHm.1Θ ×3-△rHm.2Θ -2×△rHm.3Θ ）/6 = （-27.16×3＋58.58－2×38.07）/6 = -16.73 kJ/mol 为什么在标准状态下稳定单质的熵不为零？ 答 ： 在0K时任何完整晶体中的原子或分子只有一种排列方式，即只有唯一的一种的微观状态其熵值为0 在标准状态下的标准墒实际上是一个差值， △rSmΘ =∑△rHmΘ（生成物）-∑△rHmΘ （反应物）其值不为0 分析下列反应自发进行的温度条件 （1） 2N2(g) + O2(g) → 2N2O(g) △rH= + 38.07 kJ·mol (2) Ag(s) + Cl2(g) → AgCl (s) △rH= —127 kJ·mol （3） HgO(s) → Hg（l）+ O2(g) △rH= +91kJ·mol (4) H2O2（l）→ H2O（l） + O2(g) △rH= —98kJ·mo