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（四） 化学热力学初步

1．已知25℃时 ： F2( g ) 的 Sm＝ 187.6 J · mol · K

Θ－1－1

F( g ) 的 Sm＝ 158.7 J · mol · K

Θ－1

F2( g ) → 2 F(g) 的 ? r Gm＝123.9 kJ·mol

由上述数据估算 F－F 的键焓。***

－1

2．1 mol Hg ( l ) 在沸点（630 K）可逆地蒸发，其标准摩尔蒸发焓为54.56 kJ·mol，求：

⑴ 汞蒸发过程中所吸收的热量 Q ； ⑵ 对环境所作功 W；

ΘΘΘ

⑶ Δr Um； ⑷ ΔrSm； ⑸ ΔrGm****

3．已知下列数据（298K） H2( g ) +

Θ

－1

－1

1Θ －1

O2( g ) ＝ H2O( g ) Δ r Hm (1) ＝ －242 kJ·mol ① 2Θ

－1

H2( g ) → 2 H( g ) Δ r Hm (2) ＝ 436 kJ·mol②

Θ －1

O2( g ) → 2 O( g ) Δ r Hm (2) ＝ 498 kJ·mol③

通过计算确定反应 H2O( g ) → 2 H( g )＋O( g ) 是吸热还是放热？***

4．已知下列反应的焓变为：

11Θ －1

H2( g ) ＋ I2( s ) ＝ HI( g ) Δ r Hm＝ 25.9 kJ·mol 221Θ －1

H2( g ) ＝ H( g ) Δ r Hm＝ 218 kJ·mol

21Θ －1

I2( s ) ＝ I( g ) Δ r Hm＝ 75.7 kJ·mol

2

I2( s ) ＝ I2( g ) Δ r Hm＝ 62.3 kJ·mol

Θ

计算反应 H (g) + I (g) ＝ HI (g) 的焓变Δ r Hm。***

5．已知下列数据（298 K）： ⑴ H2( g ) ＋

Θ

－1

1Θ －1

O2( g ) → H2O( g ) Δ r Hm⑴＝ －242 kJ·mol 2Θ

－1

⑵ H2( g ) → 2 H( g ) Δ rHm⑵＝ ＋436 kJ·mol

Θ －1

⑶ O2( g ) → 2 O( g ) Δ rHm⑶＝ ＋500 kJ·mol

试计算 H2O( g ) 中 O－H 键的键能。***

－1 Θ

6．已知K与过量水作用，反应焓变为－196.9 kJ·mol，Δ f Hm ( KH, S )为 －63.43

－1

kJ·mol，求：KH( s ) + H2O( l ) ＝ KOH(aq) + H2( g ) 的焓变 。*** 7．由下列热化学方程，计算 298 K 时 N2O( g )的标准摩尔生成焓 。

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⑴ C( s ) + N2O( g ) → CO( g ) + N2( g ) Δ rHm (1) ＝ －192.9 kJ·mol

Θ －1

⑵ C( s ) + O2( g ) → CO2( g ) Δ rHm (2) ＝ －393.5 kJ·mol

Θ －1

⑶ 2 CO( g ) + O2( g ) → 2 CO2( g ) Δ rHm (3) ＝ －566.0 kJ·mol

***

8．甲苯、二氧化碳和水在298 K下的标准摩尔生成焓分别为 ：

Θ －1

C6H5－CH3( l ) Δ f Hm＝ －48.0 kJ·mol

Θ －1

CO2( g ) Δ f Hm＝ －393.5 kJ·mol

Θ －1

H2O( l ) Δ f Hm＝ －286.0 kJ·mol

计算在 298 K和恒压下，10 g 液体甲苯完全燃烧所放出的热量。***

－1－1

9．已知 H2 和 O2 的离解焓分别为 436 kJ·mol和498 kJ·mol，H2O( g )的标准摩尔生成

－1

焓为 －242 kJ·mol，求 H2O( g ) 中 O－H 键的平均键焓。***

－1

10．Ag 的熔点为 960 ℃，熔化热为 10.56 kJ·mol，计算熔化 54.0 g Ag的熵变 。（原子

量 ：Ag 108 ）***

Θ－1

11．在相变温度 291 K下 ，Sn (白) Sn (灰) Δ rHm＝ －2.1 kJ·mol， 求：⑴ 相变过程的熵变 。

Θ－1－1Θ

⑵ 若 Sm ( Sn , 白 )＝ 51.5 J·mol·K，求 Sm ( Sn , 灰 ) 。***

Θ－1－1

12．已知 25℃ 时： F2 (g ) 的 Sm ＝ 187.6 J·mol·K，

Θ－1－1

F (g ) 的 Sm ＝ 158.7 J·mol·K，

Θ －1

F2 (g ) → 2 F(g) ? r Gm＝ 123.9 kJ·mol，

Θ

试计算F2( g ) → 2 F(g)的反应热Δ r Hm。**

13．根据热力学近似计算，判断氯化铵的升华分解反应，在100℃ 时能否自发进行？

NH4Cl( s ) ＝ NH3( g ) + HCl( g ) *** 在 25℃ ，100 kPa 下 NH4Cl( s ) NH3( g ) HCl( g )

Θ－1

Δ f Hm/ kJ·mol －314.4 －46.1 －92.3

Θ－1－1

Sm/ J·mol·K 94.56 192.34 186.82

14．已知在298 K时： C(石墨) CO2( g ) CO( g )

Θ－1

Δ f Hm/ kJ·mol 0 －393.5 －110.5

Θ－1－1

Sm/ J·mol·K 5.69 213.6 197.9

判断在 900℃ 时，C(石墨) ＋ CO2( g ) ＝ 2 CO( g ) 反应能否自发进行？**

15．根据热力学近似计算，说明下列反应：ZnO( s ) + C( s ) ＝ Zn( s ) + CO( g ) 约在什么温度时才能自发进行？***

25℃ ，100 kPa 时： ZnO( s ) CO( g ) Zn( s ) C( s )

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Θ －1

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Δ f Hm/ kJ·mol －348.3 －110.5 0 0 Θ－1－1

Sm/ J·mol·K 43.6 197.6 41.6 5.7

16．工业上由下列反应合成甲醇： CO( g ) ＋ 2 H2( g ) ＝ CH3OH( g )

Θ －1Θ－1－1

Δ rHm＝ －90.67 kJ·mol， Δ rSm＝ －221.4 J·mol·K ，为了加速反应必须升

高温度，但温度又不宜过高。通过计算说明此温度最高不得超过多少？***

17．已知CaCO3(s)的分解反应： CaCO3( s ) ＝ CaO( s ) ＋ CO2( g )

Θ－1

298 K,101.3 kPa时Δ f Gm/kJ·mol －1128.84 －604.04 －394.36 若空气中 CO2 的含量为0.030％（体积分数），计算298 K时CaCO3( s )在空气中分解

反应的 Δ Gm ，在此条件下该反应能否自发进行？****

18．通过计算解释：氯化铵溶解于水是吸热过程，但它却易溶于水。***

Θ－1Θ－1－1

已知： Δ f Hm/ kJ·mol Sm/ J·mol·K NH4Cl( s ) －315.5 94.6

＋

NH4 (aq) －132.4 113.4

－

Cl(aq) －167.1 56.5

Θ－1－1Θ

19．已知晶体碘和碘蒸气的Sm分别为 116.7 和 261.0 J·mol·K，碘蒸气的Δ f Hm为

－1

62.4 kJ·mol。试计算晶体碘的升华温度。***

20．实验表明，NF3 在室温下稳定而 NCl3 却遇震爆炸，试用键焓数据推算出两化合物的

Θ

Δ f Hm，以此说明两化合物稳定性的差别。（已知：N≡N ，N－F ，N－Cl ，F－F ，

－1

Cl－Cl的键焓分别为942 ，272 ，201 ，155 ，243 kJ·mol）****

21．已知： H2O2( l ) H2O( l ) O2( g )

Θ－1

Δ f Hm/ kJ·mol －286

Θ－1－1

Sm/ J·mol·K 109.5 69.96 205.03

Θ－1

Δ f Gm/kJ·mol －237.19

Θ－1

实验测得：2 H2O2( l ) ＝2 H2O( l ) ＋ O2( g ) Δ rHm＝－195.96 kJ·mol

ΘΘ

试计算 H2O2( l ) 的Δ fHm和Δ fGm。***

22．已知下列热力学数据： NO( g ) NO2( g ) O2( g )

Θ－1

Δ f Hm/ kJ·mol 90.4 33.9 0

Θ－1－1

Sm/ J·mol·K 210 240 205

问：298 K、标准压力下，2 NO( g )＋O2( g ) ＝2 NO2( g ) 能否自发进行？** 23．已知 ： SO2( g ) +

Θ

－1

Θ－1

1O2( g ) ＝ SO3( g ) 2 Δ f Hm/ kJ·mol －296.8 0 －395.7

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Sm/ J·mol·K 248.1 205.0 256.6

通过计算说明在 1000 K 时，SO3 ，SO2 ，O2 的分压分别为 0.10 ，0.025 ，0.025

Θ

MPa 时 ，正反应是否自发进行？（p＝100 kPa）****

－1

24．已知某弹式量热计常数 C＝826 J·℃。505 mg 萘（C10H8）和过量 O2在钢弹中燃烧所 放热量使温度由 25.62℃ 升高到 29.06℃，水浴中盛有 1215 g 水。求萘燃烧反应的 ΔU

Θ

和 ΔH。***

25．阿波罗登月火箭用 N2H4( l ) 作燃料，用 N2O4( g ) 作氧化剂，燃烧后产生 N2( g ) 和

Θ

H2O( l ) 。写出配平的化学方程式，利用下列Δ fHm数据计算N2H4( l )的摩尔燃烧热。 （ 298 K 时 ： N2( g ) H2O( l ) N2H4( l ) N2O4( g )

Θ－1

Δ f Hm/ kJ·mol 0 －285.84 50.63 9.16 ）***

26．根据下列热力学数据，近似计算反应 CO2( g ) + C( s ) ＝ 2 CO( g ) 能够自发进行

的最低温度。*** 298 K 时： CO2( g ) C( s ) CO( g )

Θ－1

Δ f Hm/ kJ·mol －393.7 0 －110.5

Θ－1－1

Sm/ J·mol·K 213.8 5.7 197.9

27．由下列热力学数据，计算生成水煤气的反应：C(石墨) ＋ H2O( g ) ＝ CO( g ) ＋ H2( g )

ΘΘ

能够自发进行的最低温度是多少?（不考虑Δ rHm、Δ rSm随温度的变化）*** 25℃，101.3 kPa时： C(石墨) H2O( g ) CO( g ) H2( g )

Θ－1

Δ f Hm/ kJ·mol 0 －241.8 －110.5 0 Θ－1－1

Sm/ J·mol·K 5.7 188.7 197.9 130.6

28．反应 2 Ca ( l ) + ThO2 ( s ) → 2 CaO ( s ) + Th ( s )

Θ－1

T = 1373 K 时 ，? r Gm＝ －10.46 kJ·mol

Θ－1

T = 1473 K 时 ，? r Gm＝ －8.37 kJ·mol

近似计算 Ca( l ) 能还原 ThO2( s ) 的最高温度。***

29．利用下面热力学数据近似计算 CaCO3的分解温度。已知：*** 298 K时 ： CaCO3( s ) ＝ CaO( s ) ＋ CO2( g )

Θ－1

Δ f Hm/ kJ·mol －1207.0 －635.5 －393.5

Θ－1－1

Sm/ J·mol·K 92.88 39.8 213.6

30．已知： MgCO3( s ) ＝ MgO( s ) ＋ CO2( g )

Θ－1

Δ f Hm/ kJ·mol －1112.3 －601.2 －393.5

Θ－1－1

Sm/ J·mol·K 65.6 26.8 213.6

近似计算 MgCO3 的分解温度 。***

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Θ－1－1