普通化学习题与解答

第一章 热化学与能源

1. 是非题（对的在括号内填“+”号，错的填“-”号）

（1）已知下列过程的热化学方程式为：

则此温度时蒸发1mol 6()UF l ，会放出热30.1kJ 。 （-） （2）在定温定压条件下，下列两个生成液态水的化学方程式所表达的反应放出的热量是一相同的值。 （-）

（3）功和热是在系统与环境之间的两种能量传递方式，在系统内部不讨论功和热。 （+） （4）反应的H ?就是反应的热效应。 （-）

2、选择题（将所有正确答案的标号填入空格内）

（1）在下列反应中，进行1mol 反应时放出热量最大的是 （c ）

（2）通常，反应热的精确的实验数据是通过测定反应或过程的哪个物理量而获得的。 （d ） （a ）H ? （b ）p V ? （c ）P q （d ）V q

（3）下列对功和热的描述中，正确的是 （a

） （a ）都是途径函数，无确定的变化途径就无确定的数值

（b ）都是途径函数，对应于某一状态有一确定值

（c ）都是状态函数，变化量与途径无关

（d ）都是状态函数，始终态确定，其他值也确定

（4）在温度T 的标准状态下，若已知反应2A B →的标准摩尔反应焓,1r m H θ?，与反应2A C →的标准摩尔反应焓,2r m H θ?，则反应4C B →的标准摩尔反应焓

,3r m H θ?与,1r m H θ?及,2r m H θ?的关系为,3r m H θ?= （

d

） （a ）2,1r m H θ?+,2r m H θ? （b ）,1r m H θ?—2,2r m H θ?

（c ）,1r m H θ?+,2r m H θ? （d ）2,1r m H θ?—,2r m H θ? （5）对于热力学可逆过程，下列叙述正确的是 （

abd ）

（a ）变化速率无限小的过程

（b ）可做最大功的过程

（c ）循环过程

（d ）能使系统与环境完全复原的过程 （6）在一定条件下，由乙二醇溶液、冰、水蒸气、氮气和氧气组成的系统中含有 （ad ）

222

2221()()()22()()2()H g O g H O l H g O g H O l +=+=

（a ）三个相 （b ）四个相 （c ）三种组分 （d ）四种组分 （e ）五种组分

*（7）一只充满氢气的气球，飞到一定高度即会爆炸，这取决于一定高度上

的 （d ）

（a ）外压 （b ）温度 （c ）湿度 （d ）外压和温度

（8）下述说法中，不正确的是 （d

） （a ）焓只有在某种特定条件下，才与系统反应热相等

（b ）焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量

（c ）焓是状态函数

（d ）焓是系统能与环境进行交换的能量 3、填空题

使可燃样品（质量为1.000g ）在弹式量热计内完全燃烧，以测定其反应热，

必须知道：

（1） 弹式量热计内吸热介质（通常为水）质量和比热容；

（2） 钢弹组件的总热容b C ；

（3） 反应前后系统的温度。

*4、钢弹的总热容b C 可利用已知反应热数值的样品而求得。设将0.500g 苯甲酸

（65C H COOH ）在盛有1209g 水的弹式量热计的钢弹内（通入氧气）完全燃烧

尽，系统的温度由296.35K 上升到298.59K 。已知此条件下苯甲酸完全燃烧的反

应热效应为-32261kJ mol -g ，水的比热容为4.1811J g K --g g 。试计算该钢弹的总热

容。

解：苯甲酸的摩尔质量为1221g mol -g ，0.500g 苯甲酸完全燃烧的反应热为：

q = -32261kJ mol -g ×0.500g /1221g mol -g

= -13.2 kJ

又 {}2()b q C H O T C T =-?+?g

={}114.181209(298.59296.35)(298.59296.35)b J g K g K C K ---??-+-g g g

得该钢弹的总热容 1839b C J K -=g

5、葡萄糖完全燃烧的热化学方程式为

当葡萄糖在人体内氧化时，上述反应热约30%可用做肌肉的活动能量。试估计

一食匙葡萄糖（3.8g ）在人体内氧化时，可获得的肌肉活动的能量。

解：葡萄糖6126C H O 的摩尔质量为1801g mol -g ，其热效应为

一食匙葡萄糖（3.8g ）氧化时可获得的肌肉活动的能量为

6、已知下列热化学方程式：

不用查表，计算下列反应的p q 。

〔提示：根据盖斯定律利用已知方程式，设计一循环，使消去23Fe O 和34Fe O ，

而得到所需的反应方程式。若以（1），（2），（3），（4）依次表示所给出的反应方

程式，则可得到,4,1,2,3632p p p p q q q q =--〕

解：若以（1）、（2）、（3）、（4）依次表示上面所给出的反应方程式，则

(1)3(2)(3)2?--?得下列方程式：

上式除以6，即得反应方程式（4），故对应的反应热效应关系为：

= 7、已知乙醇在101.325kPa 大气压下正常沸点温度（351K ）时的蒸发热为

39.21kJ mol -g 。试估算1mol 液态25C H OH 在蒸发过程中的体积功w 体和U ?。

解：乙醇的蒸发过程是等温定压相变过程

故 p,m q =139.2m H kJ mol -?=g

= 〔-1×8.314×10-3×351〕1kJ mol -g

= -2.921kJ mol -g

,m p m U q w ?=+=体（39.2-2.92）1kJ mol -g = 36.31kJ mol -g 8、在下列反应或过程中，V q 和p q 有区别吗？简单说明。

（1）

（2） （3） （4） 解： 根据p V q q p V -=? ① 对于只有凝聚相（液态和固态）的系统，V ?≈0，所以p V q q =

② 对于有气态物质参与的系统，V ?是由于各气体的物质的量发生变化

引起的，则有

所以： （1）()B

Bg RT ξν∑g ＞0，p V q q ≠

（2）()B Bg RT ξν∑g =0，p V q q =

（3）()B Bg RT ξν∑g ＞0，p V q q ≠

（4）V ?≈0，p V q q = 9、根据第8题中所列的各化学方程式和条件，试计算发生下列变化时，各自U

?和H ?之间的能量差。

（1）2.00mol 4()NH HS s 分解

（2）生成1.00mol ()HCl g

NH 4HS(s)

NH 3(g)+H 2S(g)25℃ H 2(g)+Cl 2(g)

2HCl(g)

25℃ CO 2CO 2(g)

-25℃ AgNO 3(aq)+NaCl(aq)

AgCl(s)+NaNO 3(aq)

,4,1,2,31326

p p p p q q q q ??=--??

（3）5.00mol 2()CO s （干冰）的升华

（4）沉淀出2.00mol ()AgCl s

解：

（1） = -〔2×8.314×10-3×298.15〕1kJ mol -g = -4.9581kJ mol -g

2.00mol 4()NH HS s 分解过程两者的能量差为

2.00 mol×（-4.958）1kJ mol -g = -9.92kJ

（2） ()B Bg ν∑=0

m m U H ?-?=0 生成1.00mol ()HCl g 过程两者的能量差为0

（3） = -〔1×8.314×10-3×（273.15-78）〕J = -1.621kJ mol -g

5.00mol 2()CO s （干冰）的升华过程两者的能量差为

5.00 mol×（-1.62）1kJ mol -g = -8.10kJ

（4） V ?≈0，故0m m U H ?-?=

沉淀出2.00mol ()AgCl s 过程两者的能量差为0

10、试查阅附表3的数据计算下列反应的r m H θ?（298.15K ）

解： （1） 3222()3()2()6()NH g O g N g H O l +=+4

f m

H θ?（298.15K ）/1kJ mol -g -46.11 0 0 -285.83 = 〔6×（-285.83）-4×（-46.11）〕1kJ mol -g

= -1530.541kJ mol -g

（2） 22224()()()C H g H g C H g +=

f m

H θ?（298.15K ）/1kJ mol -g 226.73 0 52.26 = （52.26-226.73）1kJ mol -g

= -174.471kJ mol -g

（3） 34

()()()NH g H aq NH aq +++= f m

H θ?（298.15K ）/1kJ mol -g -46.11 0 -132.45 = 〔（-132.45）-（-46.11）〕1kJ mol -g

= -86.321kJ mol -g

NH 4NH 3(g)+H 2S(g)

25℃ H 2(g)+Cl 2(g)

2HCl(g)

25℃ CO 2CO 2(g)

-25℃ AgNO 3AgCl(s)+NaNO 3(aq)

（4） 22()()()()Fe s Cu aq Fe aq Cu s +++=+

f m

H θ?（298.15K ）/1kJ mol -g 0 64.77 -89.1 0 = （-89.1-64.77）1kJ mol -g

= -153.91kJ mol -g

11、计算下列反应的（1）r m H θ?（298.15K ）；（2）r m U θ?（298.15K ）和（3）298.15K

进行1mol 反应时的体积功w 体

解：（1） 424()4()()4()CH g Cl g CCl l HCl g +=+

f m

H θ?（298.15K ）/1kJ mol -g -74.81 0 -135.44 -92.307 r m H θ?（298.15K ）=〔（-135.44）+4×（-92.307）-0×4-（-74.81）〕1kJ mol -g

= -429.861kJ mol -g

（2）(298.15)(298.15)()r m

r m B

U K H K Bg RT θθν?=?-∑ = -429.861kJ mol -g -（4-4-1）×8.314×10-311kJ mol K --g g ×

298.15K

= -427.381kJ mol -g

（3）反应在等温等压条件下进行：

= -（4-4-1）×8.314×10-311kJ mol K --g g ×298.15K

= 2.4791kJ mol -g 12、近298.15K 时的弹式量热计内使1.0000g 正辛烷（818,C H l ）完全燃烧，测

得此反应热效应为-47.79kJ （对于1.0000g 液体818C H 而言）。试根据此实验值，

估算正辛烷（818,C H l ）完全燃烧的（1）,V m q ；（2）r m H θ?（298.15K ）。

解： （1）正辛烷的摩尔质量为114.231g mol -g ,V m q =（ -47.79）1kJ g -g ×114.231g mol -g

= -54591kJ mol -g

（2） ,,()p m V m B q q Bg RT ν-=

∑g

=-54591kJ mol -g +（8- ）×8.314×10-311kJ mol K --g g ×298.15K = -54701kJ mol -g

r m H θ?（298.15K ）=,p m q = -54701kJ mol -g

13、利用3CaCO 、CaO 和2CO 的f m H θ?（298.15K ）的数据，估算煅烧1000kg

石灰石（以纯3CaCO 计）成为生石灰所需的热量。又在理论上要消耗多少燃料

煤（以标准煤的热值估算）？

解：

f m H θ?（298.15K ）/1kJ mol -

g -1206.92 -635.09 -393.509 81822225()()8()9()2C H l O g CO g H O l +

=+25232()()()

CaCO s CaO s CO g =+

= 〔（-635.09）+4×（-393.509）-（-1206.92）〕1kJ mol -g

= 178.33 1kJ mol -g

1000kg 石灰石完全分解为生石灰所需热量为

q= 178.33 1kJ mol -g ×1000×103g/100 1g mol -g =1.78 ×106 kJ

标准煤的热值为29.31MJ kg -g ，需耗燃料煤的质量：

m= 1.78 ×106 kJ/（29.3×1031kJ kg -g ）= 60.8 kg

14、设反应物和生成物均处于标准状态，试通过计算说明298.15K 时究竟是乙

炔（22C H ）还是乙烯（24C H ）完全燃烧会放出更多的热量：（1）均以1

kJ mol -g 表示；（2）均以1kJ g -g 表示。

解： （1） f m

H θ?（298.15K ）/1kJ mol -g 226.73 0 -393.509 -285.83 = 〔（-393.509）×2+（-285.83）-（226.73）〕1kJ mol -g

= -1299.581kJ mol -g

f m

H θ?（298.15K ）/1kJ mol -g 52.26 0 -393.509 -285.83 = 〔（-393.509）×2+（-285.83）×2-（52.26）〕1kJ mol -g

= -1410.941kJ mol -g

（2）若均以1kJ g -g 表示，对于22C H 而言，则有

H θ?（298.15K ）= -1299.581kJ mol -g /281g mol -g

= -49.41 1kJ g -g

对于24C H

H θ?（298.15K ）= -1410.941kJ mol -g /261g mol -g

= -50.30 1kJ g -g

通过计算可见，298.15K 时乙烯完全燃烧放出更多的热量。

15、通过吸收气体中含有的少量乙醇可使227K Cr O 酸性溶液变色（从橙红色变

为绿色），以检验汽车驾驶员是否酒后驾车（违反交通规则）。其化学反应可表示

为

试利用标准摩尔生成焓数据求该反应的r m H θ?（298.15K ）=?

解： 227252()16()3()Cr O aq H aq C H OH l -+++=

f m

H θ?（298.15K ）/1kJ mol -g -1490.3 0 -277.69 -1999.1 -285.83 -484.5

= 〔（-1999.1）×4+（-285.83）×11+（-484.5）×3

-（-1490.3）×2-（-277.69）×3〕1kJ mol -g

= -8780.41kJ mol -g

*16、试通过计算说明下列甲烷燃烧反应在298.15K 进行1mol 反应进度时，在

222225()()2()()

2C H g O g CO g H O l +=+

定压和定容条件燃烧热之差别，并说明差别之原因。

解： ,,()p m V m B q q Bg RT ν-=∑g

= （1-1-2）×8.314×10-311kJ mol K --g g ×298.15K

= -4.9581kJ mol -g

可见定压等温燃烧放热更多。因为此时系统体积减少（因反应后气体分子数

减少了），环境对系统做功，这部份功以热的形式返回环境。

▲17、在298.15K 时，碳、氢和甲烷标准摩尔燃烧焓分别为-393.5，-285.8和

-890.41kJ mol -g ，试推算出该温度下甲烷的标准摩尔生成焓的值。

〔提示：找出甲烷的生成反应与碳（石墨）、氢（g ）及甲烷（g ）三个燃烧反

应的关系，再利用盖斯定律的运算方法求算。注意，这种计算与反应的各个步骤

在实际上能否发生无关，所需要的仅仅是各步骤在形式上是可能的〕

解： 根据题意有：

反应式（1）+2×（2）-（3）得反应式（4），故

= 〔（-393.5）+2×（-285.8）-（-890.4）〕1kJ mol -g

= -74.71kJ mol -g

= ▲18、环己烯的氢化焓是-1201kJ mol -g ，苯氢化焓是-2081kJ mol -g ，计算苯的离

域焓。

〔提示：环己烯及苯的性质与氢化反应可参考大学有机化学教材，也可根据

分子式进行推演——苯有三个定域双键为基础计算苯的氢化焓，这个数值与观察

值（-2081kJ mol -g ）之间的差别就是离域焓。共轭双键的离域作用带来了苯的化

学稳定性〕

解： 氢化焓可表示为下列反应的焓变：

若把环己烯的氢化焓作为每个双键的氢化焓，则假设的分子

“环己三烯”的氢化焓为3×（-1201kJ mol -g ）-2081kJ mol -g ，说明苯比环己三

烯稳定。这种作用来源于苯的离域作用或离域焓。故苯的离域焓为：

H ?= 3×（-1201kJ mol -g ）-（-2081kJ mol -g ） = -1521kJ mol -g

第二章 化学反应的基本原理和大气污染 1、是非题（对的在括号内填“+”号，错的填“-”号）

（1）r S ? 为正值的反应均是自发反应。 （-

） 4,()(298.15)

f m CH

g H K θ?+H 2H 2

++H 2

苯 环己三烯 环己烯

（2）某一给定反应达到平衡后，若平衡条件不变，分离除去某生成物，待达到

新的平衡，则各反应物和生成物的分压或浓度分别保持原有定值。 （-

）

（3）对反应系统122()()()(),(298.15)131.3r m C s H O g CO g H g H K kJ mol θ-+=+?=g 。由于化学方程式两边物质的化学计量数（绝对值）的总和相等，所以增加总压力

对平衡无影响。 （-

）

（4）上述（3）中反应达到平衡后，若升高温度，则正反应速率v （正）增加，逆反应速率v （逆）减小，结果平衡向右移动。 （-

） （5）反应的级数取决于反应方程式中反应物的化学计量数（绝对值）。 （-）

（6）催化剂能改变反应历程，降低反应的活化能，但不能改变反应的r m

G θ

?。 （+） ▲（7）在常温常压下，空气中的N 2 和O 2 能长期存在而不化合生成NO 。且热力

学计算表明22()()2()N g O g NO g +=的(298.15)0r m

G K θ??，则N 2 和O 2混合气必定也是动力学稳定系统。

（

+） ▲（8）已知4CCl 不会与2H O 反应，但422()2()()4()CCl l H O l CO g HCl aq +=+的

1(298.15)379.93r m G K kJ mol θ-?=-g ，则必定是热力学不稳定而动力学稳定的系

统。（+）

2、选择题（将所有正确答案的标号填入空格内）

（1）真实气体行为接近理想气体性质的外部条件是 （b ）

（a ）低温高压 （b ）高温低压 （c ）低温低压 （d ）高温高压

（2）某温度时，反应22()()2()H g Br g HBr g +=的标准平衡常数2410K θ-=?，则反应2211()()()22HBr g H g Br g =+的标准平衡常数K θ等于 （b ）

（a ）

21410-? （b （c ）2410-?

（3）升高温度可以增加反应速率，最主要是因为 （

b ） （a ）增加了分子总数

（b ）增加了活化分子的百分数

（c ）降低了反应的活化能

（d ）促使平衡向吸热方向移动

(4)已知汽车尾气无害化反应221()()()()2

NO g CO g N g CO g +=+的(298.15)0r m H K θ?≤，要有利于取得有毒气体NO 和CO 的最大转化率，可采取的

措施是 ( c )

（a ）低温低压 （b ）高温高压

（c ）低温高压 （d ）高温低压

*（5）温度升高而一定增大的量是 ( bc )

（a ） r m G θ? （b ）吸热反应的平衡常数K θ

（c ）液体的饱和蒸气压 （d ）反应的速率常数k

（6）一个化学反应达到平衡时，下列说法中正确的是 ( a

)

（a ）各物质的浓度或分压不随时间而变化

（b ）r m G θ?=0 （c ）正、逆反应的速率常数相等

（d ）如果寻找到该反应的高效催化剂，可提高其平衡转化率

3、填空题

（1）对于反应： 1223()3()2();(298)92.2r m

N g H g NH g H K kJ mol θ-+=?=-g 若升高温度(约升高100 K)，则下列各项将如何变化(填写：不变，基本不变，增

大或减小。)

r m H θ?： 基本不变 r m S θ?： 基本不变

r m G θ?： 增大 K θ： 减小

v

（正）： 增大 v （逆）： 增大

（2）对于下列反应：12()()2();(298)172.5r m

C s CO g CO g H K kJ mol θ-+=?=g 。若增加总压力或升高温度或加入催化剂，则反应速率常数k (正)、k (逆)和反应速

率v (正)、v (逆)以及标准平衡常数K θ、平衡移动的方向等将如何?分别填人下

表中。

（3）造成平流层中臭氧层破坏的主要物质有 CFC 、哈龙、N 2O 、NO 、CCl 4、

CH 4等；主要的温室气体有 CO 2、CH 4、N 2O 、CFC 、O 3等 ；形成酸雨的大气

污染物主要是 SO 2、NO x 等 。

4、不用查表，将下列物质按其标准m S θ (298K)值由大到小的顺序排列，并简单

说明理由。

(a)K(s) （b)Na(s) (c)Br 2(1) (d) Br 2 (g) (e)KCl(s)

解：m S θ（298K ）值由大到小的顺序为

2()()d Br g ＞2()()c Br l ＞()()e KCl s ＞()()a K s ＞()()b Na s

说明 （1）同一物质2Br 气态时的熵大于液态时的；

（2）一般（相对分子质量相近时）液体的熵大于固体物质的熵；

（3）一般说来，当温度和聚集状态相同时，分子或晶体结构较复杂（内

部微观粒子较多）的物质的熵大于分子或晶体结构较简单（内部微观粒子较少）

的物质的熵。K(s)和Na(s)的原子结构属同一族，K 的结构较Na 的复杂。

5、定性判断下列反应或过程中熵变的数值是正值还是负值。

（1）溶解少量食盐于水中；

（2）活性炭表面吸附氧气；

（3）碳与氧气反应生成一氧化碳。

解：（1）熵变为正值；（2）熵变为负值；（3）熵变为正值。

*6、利用些列两个反应及其r m G θ?（298K ）值，计算34Fe O （s ）在298K 时的标

准生成吉布斯函数。

解： 22332()()()2

Fe s O g Fe O s += （1） 23344()()3()Fe O s Fe s Fe O s += （2）

(1)4(2)3

?+，可得 2343()2()()Fe s O g Fe O s += （3）

故 34,,3(298)(298)f m Fe O r m G K G K θθ?=?

={},1,21(298)4(298)3

r m r m G K G K θθ???+? ={}11(742.2)4(77.7)3

kJ mol -?-?+-g = -1015.51kJ mol -g 7、通过热力学计算说明下列水结冰过程：

在298K 标准状态时能否自发进行。已知冰在298K 时的标准摩尔生成吉布斯函

数为-236.71kJ mol -g 。

解： 22()()H O l H O s →

1(298)/f m G K kJ mol θ-?g -237.129 -236.7

=﹛（-236.7）-（-237.129）﹜1kJ mol -g =0.41kJ mol -g ＞0

故在298K 的标准状态时，水结冰的过程不能自发进行。

8、试用教材附录3中的标准热力学数据，计算下列反应的(298)r m

S K θ?和(298)r m G K θ?

(1) 23423()4()4()Fe s H O l Fe O H g +=+

(2) 22()2()()()Zn s H aq Zn aq H g +++=+

(3) 22()()()2()CaO s H O l Ca aq OH aq +-+=+

(4) 21()()()2

AgBr s Ag s Br l =+ 解：（1） 23423()4()()4()Fe s H O l Fe O s H g +=+

11(298)/m S K J mol K θ--g g 27.28 69.91 146.4 130.684

1(298)/f m G K kJ mol θ-?g 0 -237.129 -1015.4 0

=﹛130.864×4+146.4-69.91×4-27.28×3﹜11J mol K --g g

= 307.711J mol K --g g

=﹛（-1015.4）-（-237.129）×4﹜1kJ mol -g

= -66.91kJ mol -g

（2） 22()2()()()Zn s H aq Zn aq H g +++=+

11(298)/m S K J mol K θ--g g 41.63 0 -112.1 130.684

1(298)/f m G K kJ mol θ-?g 0 0 -147.06 0

=﹛130.864+（-112.1）-41.63﹜11J mol K --g g

= -23.011J mol K --g g

= -147.61kJ mol -g

（3） 22()()()2()CaO s H O l Ca aq OH aq +-+=+

11(298)/m S K J mol K θ--g g 39.75 69.91 -53.1 -10.75

1(298)/f m G K kJ mol θ-?g -604.03 -237.129 -553.58 -157.244

=﹛(-10.75)×2+(-53.1)-69.91-39.75﹜11J mol K --g g

= -184.311J mol K --g g

=﹛（-157.244）×2+(-553.58)-（-237.129）-(-604.03)﹜

1kJ mol -g

= -26.911kJ mol -g

（4） 21()()()2

AgBr s Ag s Br l =+ 11(298)/m S K J mol K θ--g g 170.1 42.55 152.231

1(298)/f m G K kJ mol θ-?g -96.90 0 0

=﹛152.231×12

+42.55-170.1﹜11J mol K --g g = -54.111J mol K --g g

= 96.901kJ mol -g

9、用锡石(SnO 2)制取金属锡，有建议可用下列几种方法：

（1）单独加热矿石，使之分解。

（2）用碳（以石墨计）还原矿石（加热产生CO 2）。

（3）用H 2（g ）还原矿石（加热产生水蒸汽）。

今希望加热温度尽可能低一些。试通过计算，说明采用何种方法为宜。

解：（1）单独加热矿石SnO 2使之分解的温度条件估算

1(298)/f m H K kJ mol θ-?g -580.7 0 0

11(298)/m S K J mol K θ--g g 52.3 51.55 205.138

= 580.71kJ mol -g

=﹛205.138+51.55-52.3﹜11J mol K --g g

= 204.411J mol K --g g

依据 ()(298)(298)0r m

r m r m G T H K T S K θθθ?≈?-?< T ＞580.71kJ mol -g /204.411J mol K --g g =2841K

（2）用碳还原矿石的温度条件估算

1(298)/f m H K kJ mol θ-?g -580.7 0 0 -393.509

11(298)/m S K J mol K θ--g g 52.3 5.74 51.55 213.74

= ﹛（-393.509）-（-580.7）﹜1kJ mol -g

= 187.21kJ mol -g

=﹛213.74+51.55-5.74-52.3﹜11J mol K --g g

= 207.311J mol K --g g

T ＞187.21kJ mol -g /207.311J mol K --g g =903.0K

（3）用H 2还原矿石的温度条件估算

1(298)/f m H K kJ mol θ-?g -580.7 0 0 -241.818

11(298)/m S K J mol K θ--g g 52.3 130.684 51.55 188.825

= ﹛（-241.818）-（-580.7）﹜1kJ mol -g

= 97.11kJ mol -g

=﹛188.825+51.55-130.684-52.3﹜11J mol K --g g

= 115.511J mol K --g g

T ＞97.11kJ mol -g /115.511J mol K --g g =841K

依据计算，用用H 2还原可使矿石分解温度最低。

10、糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可用下式表示：

若在人体内实际上只有30％上述总反加的标准吉布斯函数变可转变成为功

(非体积功)，则一食匙(3.8g)糖在体温37℃时进行新陈代谢，可以做多少功？

解：

122211222()12()12()11()

C H O s O g CO g H O l +=+

1(298)/f m H K kJ mol θ-?g -2225.5 0 -393.509 -285.83

11(298)/m S K J mol K θ--g g 360.2 205.138 213.74 69.91

= ﹛（-285.83）×11+（-393.509）×12-（-2225.5）﹜1kJ mol -g

= -5640.71kJ mol -g

=﹛69.91×11+213.74×12-205.138×12-360.2﹜11J mol K --g g

= 512.0311J mol K --g g

(310)r m G K θ?= -5640.71kJ mol -g -（273+37）K ×512.0311J mol K --g g

= -5799.41kJ mol -g

转化为功（非体积功）'w

=113.8(5799.4)30%342g kJ mol g mol

--?-?g g = -19.3kJ 11、计算利用水煤气制取合成天然气的下列反应在523K 时(近似)的K θ值。 解：可利用公式

代入热力学化学数据，先求出反应的(523)r m

G K θ?。 1(298)/f m H K kJ mol θ-?g -110.525 0 -74.81 -241.818 11(298)/m S K J mol K θ--g g 197.674 130.684 186.264 188.825 = ﹛（-241.818）+（-74.81）-（-110.525）﹜1kJ mol -g = -206.101kJ mol -g

=﹛188.825+186.264-130.684×3-197.674﹜11J mol K --g g

= -214.63711J mol K --g g

依据 ()(298)(298)r m

r m r m G T H K T S K θθθ?≈?-? ≈﹛-206.10-523×（-214.637）×10-3﹜1kJ mol -g

= -93.841kJ mol -g

K θ=2.36×

109 12、某温度时8.0molSO 2和4.0molO 2在密闭容器中进行反应生成SO 3气体，测得起始时和平衡时(温度不变)系统的总压力分别为300 kPa 和220 kPa 。试利用上述实验数据求该温度时反应：2232()()2()SO g O g SO g +=的标准平衡常数和SO 2的转化率。

解：设平衡时SO 3的物质的量为x mol

起始时物质的量/mol 8.0 4.0 0

平衡时物质的量/mol 8.0-x 4.0-2

x x 在恒温恒容条件下，系统总压与系统的总物质的量成正比，故

300 kPa ：220 kPa=（8.0+4.0）：（8.0-x +4.0-2

x +x ）

得 x = 6.4

SO 2的转化率为：

平衡时各物质的摩尔分数为

2()eq x SO =（8.0-6.4）mol/（8.0-6.4+4.0-

6.42+6.4）mol=1.68.8

2()eq x O =（4.0-6.42）mol/（8.0-6.4+4.0-6.42+6.4）mol=0.88.8

3()eq x SO = 6.4mol/（8.0-6.4+4.0-6.42+6.4）mol=6.48.8 根据分压定律，各气体平衡时的分压分别为

2()eq p SO =1.68.8

×220 kPa= 40 kPa 2()eq p O = 0.88.8

×220 kPa= 20 kPa 3()eq p SO = 6.48.8

×220 kPa= 160 kPa =2

2(160/100)(40/100)(20/100)

?=80 13、已知下列反应：

在740 K 时的K θ＝0.36。若在该温度下，在密闭容器中将1.0molAg 2S 还原为银，试计算最少需用H 2的物质的量。

解：设最少需用H 2的物质的量为x mol

起始时物质的量/mol 1.0 x 0 0 反应中物质的量的变化/mol -1.0 -1.0 2.0 1.0 平衡时物质的量/mol 0 x -1.0 2.0 1.0

因在定温定压下，气体的分压之比为其物质的量的比。故

3.8x =mol

*14、已知下列反应：

在不同温度时反应的标准平衡常数值如下：

T/K 1K θ 2K θ

973 1.47 2.38

1073 1.81 2.00

1173 2.15 1.67

1273 2.48 1.49

试汁算在上述各温度时反应：

的标准平衡常数K θ，并说明此反应是放热还是吸热的。

解：2()()()()Fe s CO g FeO s CO g ++? （1）

22()()()()Fe s H O g FeO s H g ++? （2）

（1）-（2）得

222()()()()CO g H g CO g H O g ++? （3）

根据多重平衡规则，有

各不同温度时反应的标准平衡常数值如下：

T/K 1K θ 2K θ 312/K K K θθθ=

973 1.47 2.38 0.618

1073 1.81 2.00 0.905

1173 2.15 1.67 1.29

1273 2.48 1.49 1.66

从计算结果得知，当温度升高时，3K θ值增大，故反应（3）是吸热反应。

15、已知反应：

在298.15K 时的1K θ=4.9×1016，1(298.15)92.3r m

H K kJ mol θ-?=-g ，求在500K 时的2K θ值〔近似计算，不查m S θ （298.15K ）和f m G θ? （298.15K ）数据〕。

解：根据范特霍夫等压方程式，得

312161192.3110500298ln ()4.9108.314500298K J mol K K J K mol K K

θ----?-≈??g g g =22.5 16、利用标准热力学函数估算反应：

在873K 时的标准摩尔吉布斯函数变和标准平衡常数。若系统中各组分气体的分压为22()()127p CO p H kPa ==，2()()76p CO p H O kPa == （注意：此时系统不一定处于平衡状态），计算此条件下反应的摩尔吉布斯函数变，并判断反应进行

的方向。

解： 222()()()()CO g H g CO g H O g +=+

1(298)/f m H K kJ mol θ-?g -393.509 0 -110.525 -241.818 11(298)/m S K J mol K θ--g g 213.74 130.684 197.674 188.825 = ﹛（-241.818）+（-110.525）-（-393.509）﹜1kJ mol -g = 41.171kJ mol -g

=﹛188.825+197.674-130.684-213.74﹜11J mol K --g g

= 42.0811J mol K --g g

= 41.171kJ mol -g -873K×42.0811J mol K --g g =4.431kJ mol -g

= 1

3114.438.31410873kJ mol kJ K mol K

----??g g g = -0.610 (873)K K θ=0.54

()()ln (/)B

v r m r m B B G T G T RT p p θθ?=?+∏

2

13112(76/100)(873) 4.438.31410873ln (127/100)r m kPa kPa G K kJ mol kJ K mol K kPa kPa ----?=+???g g g = -3.01kJ mol -g

(873)0r m G K ?<，故此条件反应正向正反应进行。

17、对于一个在标准态下是吸热、熵减的化学反应，当温度升高时，根据吕·查

德里原理判断，反应将向吸热的正方向移动；而根据公式r m r m r m G H T S θθθ?=?-?判

断，r m G θ?将变得更正（正值更大），即反应更不利于向正方向进行。在这两种矛

盾的判断中，哪一种是正确的？简要说明原因。（提示：可参阅参考文献〔9〕上册417页）

解：前一种判断是正确的。当温度改变时，应用K θ来判断平衡移动的方向。由

范特霍夫等压方程式221112

ln ()r m H K T T K R TT θθθ?-=可知，K θ随温度的变化率只与r m H θ?有关。当r m H θ?＞0，即吸热反应，T 升高，K θ变大，反应将向正反应（即吸热

反应）移动。

18、研究指出下列反应在一定温度范围内为元反应

（1）写出该反应的反应速率方程。

（2）该反应的总级数是多少？

（3）其他条件不变，如果将容器的体积增加到原来的2倍，反应速率如何变化？

（4）如果容器体积不变而将NO 的浓度增加到原来的3倍，反应速率又将怎样变化？

解： 22()()2()NO g Cl g NOCl g +→

（1） 由于上述反应为元反应，据质量作用定律：

（2） 反应的总级数n=2+1=3

（3） 其他条件不变，容器的体积增加到原来的2倍时，反应物浓度则降低为原

来的1/2。

即反应速率为原来的1/8。

（4） 若NO 的浓度增加到原来的3倍，则

即反应速率为原来的9倍。

19、已知某药物是按一级反应分解的，在25℃分解反应速率常数k =2.09×

10-5h -1。该药物的起始浓度为94单位/cm 3，若其浓度下降至45单位/cm 3，就无临床价值，不能继续使用。问该药物的有效期应当定为多长？

解：根据公式0ln c kt c

=得 =43.52104h ?≈年

20、根据实验结果，在高温时焦炭中碳与二氧化碳的反应：

其活化能为167.41kJ mol -g ，计算自900K 升高到1000K 时，反应速率的变化。 解：由阿仑尼乌斯公式，得

{}{}21212121

()ln ()/()ln ()/()a E T T v T v T k T k T RT T -== =1311167.4(1000900)8.314101000900kJ mol K kJ K mol K K

----?-???g g g =2.24 即反应温度自900K 升高到1000K 时，反应速率增大9.4倍。

21、将含有0.13mol dm -g 33Na AsO 和0.13mol dm -g 223Na S O 的溶液与过量的

稀硫酸溶液混合均匀，产生下列反应：

今由实验测得在17℃时，从混合开始至溶液刚出现黄色的23As S 沉淀共需时1515s ；若将上述溶液温度升高10℃，重复上述实验，测得需时500s ，试求该反应的活化能a E 值。(提示：实验中，反应速率常用某物质一定浓度改变所需的时间来表示。)

解：该反应17℃（290K ）时，所需时间1t =1515s ；27℃（300K ）时，所需时间1t =500s 。因反应速率与反应所需时间成反比，故可得

即 111515300290ln ()5008.314300290a E s K K s J K mol K K

---=?g g = -1.11 a E =8.02×1041J mol -g =80.21kJ mol -g

22、在没有催化剂存在时，H 2O 2 的分解反应：

的活化能为751kJ mol -g 。当有铁催化剂存在时，该反应的活化能就降低到541kJ mol -g 。计算在298K 时此两种反应速率的比值。

解：设无催化剂存在时，该反应的活化能,1a E =751kJ mol -g ，反应速率为1v ；使用铁催化剂时，该反应的活化能,2a E =541kJ mol -g ，反应速率为2v 。根据阿仑尼乌斯公式：ln a E k A RT

-=，在相同温度和其他条件下 =1

311(7554)8.31410298kJ mol kJ K mol K

-----??g g g =8.5 故两反应速率的比值为2134.810v v =?。