（四） 化学热力学初步
1．已知25℃时 ： F2( g ) 的 Sm＝ 187.6 J · mol1 · K1
Θ－－
F( g ) 的 Sm＝ 158.7 J · mol1 · K1
Θ－
F2( g ) → 2 F(g) 的 ? r Gm＝123.9 kJ·mol1
Θ
－
－
由上述数据估算 F－F 的键焓。***
－
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·mol1，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 ) +
1Θ－
O2( g ) ＝ H2O( g ) Δ r Hm (1) ＝ －242 kJ·mol1 ① 2Θ
－
H2( g ) → 2 H( g ) Δ r Hm (2) ＝ 436 kJ·mol1 ②
Θ－
O2( g ) → 2 O( g ) Δ r Hm (2) ＝ 498 kJ·mol1 ③ 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－
H2( g ) ＋ I2( s ) ＝ HI( g ) Δ r Hm＝ 25.9 kJ·mol1 221Θ－
H2( g ) ＝ H( g ) Δ r Hm＝ 218 kJ·mol1
21Θ－
I2( s ) ＝ I( g ) Δ r Hm＝ 75.7 kJ·mol1
2
I2( s ) ＝ I2( g ) Δ r Hm＝ 62.3 kJ·mol1
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）：
Θ
－
⑴ H2( g ) ＋
1Θ－
O2( g ) → H2O( g ) Δ r Hm⑴＝ －242 kJ·mol1 2Θ
－
⑵ H2( g ) → 2 H( g ) Δ rHm⑵＝ ＋436 kJ·mol1
Θ－
⑶ O2( g ) → 2 O( g ) Δ rHm⑶＝ ＋500 kJ·mol1
试计算 H2O( g ) 中 O－H 键的键能。***
－Θ
6．已知K与过量水作用，反应焓变为－196.9 kJ·mol1 ，Δ f Hm ( KH , S ) 为 －63.43 kJ·mol1，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 。
Θ－
⑴ C( s ) + N2O( g ) → CO( g ) + N2( g ) Δ rHm (1) ＝ －192.9 kJ·mol1
－
⑵ C( s ) + O2( g ) → CO2( g ) Δ rHm (2) ＝ －393.5 kJ·mol1
Θ －
⑶ 2 CO( g ) + O2( g ) → 2 CO2( g ) Δ rHm (3) ＝ －566.0 kJ·mol1
Θ
－
***
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－
C6H5－CH3( l ) Δ f Hm ＝ －48.0 kJ·mol1
Θ－
CO2( g ) Δ f Hm ＝ －393.5 kJ·mol1
Θ－
H2O( l ) Δ f Hm ＝ －286.0 kJ·mol1
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。***
－－
9．已知 H2 和 O2 的离解焓分别为 436 kJ·mol1和498 kJ·mol1，H2O( g )的标准摩尔生成
－
焓为 －242 kJ·mol1，求 H2O( g ) 中 O－H 键的平均键焓。***
－
10．Ag 的熔点为 960 ℃，熔化热为 10.56 kJ·mol1，计算熔化 54.0 g Ag的熵变 。（原子
量 ：Ag 108 ）***
Θ－
11．在相变温度 291 K下 ，Sn (白) Sn (灰) Δ rHm＝ －2.1 kJ·mol1， 求：⑴ 相变过程的熵变 。
Θ－－Θ
⑵ 若 Sm ( Sn , 白 )＝ 51.5 J·mol1·K1，求 Sm ( Sn , 灰 ) 。***
Θ－－
12．已知 25℃ 时： F2 (g ) 的 Sm ＝ 187.6 J·mol1·K1，
Θ－－
F (g ) 的 Sm ＝ 158.7 J·mol1·K1，
Θ－
F2 (g ) → 2 F(g) ? r Gm ＝ 123.9 kJ·mol1，
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－
Δ f Hm/ kJ·mol1 －314.4 －46.1 －92.3
Θ－－
Sm/ J·mol1·K1 94.56 192.34 186.82
14．已知在298 K时： C(石墨) CO2( g ) CO( g )
Θ－
Δ f Hm/ kJ·mol1 0 －393.5 －110.5
Θ－－
Sm/ J·mol1·K1 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 )
Θ－
Δ f Hm/ kJ·mol1 －348.3 －110.5 0 0
Sm/ J·mol1·K1 43.6 197.6 41.6 5.7
Θ
－
－
16．工业上由下列反应合成甲醇： CO( g ) ＋ 2 H2( g ) ＝ CH3OH( g )
Θ－Θ－－
Δ rHm ＝ －90.67 kJ·mol1， Δ rSm＝ －221.4 J·mol1·K1 ，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－
298 K,101.3 kPa时Δ f Gm/kJ·mol1 －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－Θ－－
已知： Δ f Hm/ kJ·mol1 Sm/ J·mol1·K1
NH4Cl( s ) －315.5 94.6
＋
NH4 (aq) －132.4 113.4
－
Cl(aq) －167.1 56.5
Θ－－Θ
19．已知晶体碘和碘蒸气的Sm分别为 116.7 和 261.0 J·mol1·K1，碘蒸气的Δ f Hm为 62.4 kJ·mol1。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 ，
－
Cl－Cl的键焓分别为942 ，272 ，201 ，155 ，243 kJ·mol1）****
21．已知： H2O2( l ) H2O( l ) O2( g )
Θ－
Δ f Hm/ kJ·mol1 －286
Θ－－
Sm/ J·mol1·K1 109.5 69.96 205.03
Θ－
Δ f Gm/kJ·mol1 －237.19
Θ－
实验测得：2 H2O2( l ) ＝2 H2O( l ) ＋ O2( g ) Δ rHm＝－195.96 kJ·mol1
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－
Δ f Hm/ kJ·mol1 90.4 33.9 0
Θ－－
Sm/ J·mol1·K1 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
－
1O2( g ) ＝ SO3( g ) 2 Δ f Hm/ kJ·mol1 －296.8 0 －395.7
Θ－－
Sm/ J·mol1·K1 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）****
－
24．已知某弹式量热计常数 C＝826 J·℃1。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－
Δ f Hm/ kJ·mol1 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－
Δ f Hm/ kJ·mol1 －393.7 0 －110.5
Θ－－
Sm/ J·mol1·K1 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－
Δ f Hm/ kJ·mol1 0 －241.8 －110.5 0 Θ－－
Sm/ J·mol1·K1 5.7 188.7 197.9 130.6
28．反应 2 Ca ( l ) + ThO2 ( s ) → 2 CaO ( s ) + Th ( s )
Θ－
T = 1373 K 时 ，? r Gm＝ －10.46 kJ·mol1
Θ－
T = 1473 K 时 ，? r Gm＝ －8.37 kJ·mol1
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－
Δ f Hm/ kJ·mol1 －1207.0 －635.5 －393.5
Θ－－
Sm/ J·mol1·K1 92.88 39.8 213.6
30．已知： MgCO3( s ) ＝ MgO( s ) ＋ CO2( g )
Θ－
Δ f Hm/ kJ·mol1 －1112.3 －601.2 －393.5
Θ－－
Sm/ J·mol1·K1 65.6 26.8 213.6
近似计算 MgCO3 的分解温度 。***
31．已知298 K时反应： 3 Fe( s ) ＋ 4 H2O( g ) ＝ Fe3O4( s ) ＋ 4 H2( g )