無機化學(周祖新)習題解答-第二章

1、第二章化學熱力學初步思考題1狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)之一是：狀態(tài)函數(shù)的變化值與體系的始態(tài)與終態(tài)有關(guān)；與過程無關(guān)。在U、H、S、G、T、p、V、Q、W中，屬于狀態(tài)函數(shù)的是U、S、G、T、p、V。在上述狀態(tài)函數(shù)中，屬于廣度性質(zhì)的是U、H、S、G、V，屬于強度性質(zhì)的是T、p。2下列說法是否正確：⑴狀態(tài)函數(shù)都具有加和性。⑵系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生改變時，狀態(tài)函數(shù)均發(fā)生了變化。⑶用蓋斯定律計算反應熱效應時，其熱效應與過程無關(guān)。這表明任何情況下，化學反應的熱效應只與反

2、應的起止狀態(tài)有關(guān)，而與反應途徑無關(guān)。⑷因為物質(zhì)的絕對熵隨溫度的升高而增大，故溫度升高可使各種化學反應的△S大大增加。⑸△H，△S受溫度影響很小，所以△G受溫度的影響不大。2⑴錯誤。強度狀態(tài)函數(shù)如T、p就不具有加和性。⑵錯誤。系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生改變時，肯定有狀態(tài)函數(shù)發(fā)生了變化，但并非所有狀態(tài)函數(shù)均發(fā)生變化。如等溫過程中溫度，熱力學能未發(fā)生變化。⑶錯誤。蓋斯定律中所說的熱效應，是等容熱效應ΔU或等壓熱效應ΔH。前者就是熱力學能變，后者是焓變，這

3、兩個都是熱力學函數(shù)變，都是在過程確定下的熱效應。⑷錯誤。物質(zhì)的絕對熵確實隨溫度的升高而增大，但反應物與產(chǎn)物的絕對熵均增加?；瘜W反應△S的變化要看兩者增加的多少程度。一般在無相變的情況，變化同樣的溫度，產(chǎn)物與反應物的熵變值相近。故在同溫下，可認為△S不受溫度影響。⑸錯誤。從公式△G=△H－T△S可見，△G受溫度影響很大。3標準狀況與標準態(tài)有何不同？3標準狀態(tài)是指0℃，1atm。標準態(tài)是指壓力為100kPa，溫度不規(guī)定，但建議溫度為25℃。

4、4熱力學能、熱量、溫度三者概念是否相同？試說明之。4這三者的概念不同。熱力學能是體系內(nèi)所有能量的總和，由于對物質(zhì)內(nèi)部的研究沒有窮盡，其絕對值還不可知。熱量是指不同體系由于溫差而傳遞的能量，可以測量出確定值。溫度是體系內(nèi)分子平均動能的標志，可以用溫度計測量。5判斷下列各說法是否正確：⑴熱的物體比冷的物體含有更多的熱量。⑵甲物體的溫度比乙物體高，表明甲物體的熱力學能比乙物體大。⑶物體的溫度越高，則所含熱量越多。⑷熱是一種傳遞中的能量。⑸同一

5、體系：①同一狀態(tài)可能有多個熱力學能值。②不同狀態(tài)可能有相同的熱力學能值。5⑴錯誤。熱量是由于溫差而傳遞的能量，如果沒有因溫差而傳遞就沒有意義。⑵錯誤。原因同⑴，溫度高，但不因溫差而傳遞能量就無熱量意義。⑶錯誤。原因同⑴。⑷正確。⑸①錯誤。狀態(tài)確定，熱力學值也確定了，各熱力學值都是唯一的數(shù)據(jù)。⑵Zn(s)12O2(g)→ZnO(s)(ΔrGθm)2=318.3kJmol1＜0可知前者不能自發(fā)進行，若把兩個反應耦合起來：Zn(s)H2O(l

6、)O2(g)→ZnO(s)H2O2(l)不查熱力學數(shù)據(jù)，請問此耦合反應在298.15K下能否自發(fā)進行？為什么？13反應Zn(s)H2O(l)O2(g)→ZnO(s)H2O2(l)的ΔrGθm為兩耦合反應之和ΔrGθm=ΔrGθm1ΔrGθm2=105.3－318.3=－212.7kJmol1＜0在298.15K下能自發(fā)進行。習題1在373K時，水的蒸發(fā)熱為40.58kJmol1。計算在1.0105Pa，373K下，1mol水氣化過程的Δ

7、U和ΔS（假定水蒸氣為理想氣體，液態(tài)水的體積可忽略不計）。1解：Qp=△rH0M=40.58kJW=－P△V≈－△nRT=－18.314373.15103=－3.10kJ△U=QpW=40.58－3.10=37.48kJ在373K時，水的蒸發(fā)和冷凝達到平衡，ΔrGθm=0。ΔrGθm=H0M－TΔSΔS===108.8Jmol1?K1THomr?373100058.40?2.反應C3H8(g)5O2(g)=3CO2(g)4H2O(l)在

8、敞開容器體系中燃燒，測得其298K的恒壓反應熱為2220kJ?mol1，求：⑴反應的△rH0M是多少？⑵反應的△U是多少？2解：⑴△rH0M=2220kJ?mol1⑵△U=△rH0MW=△rH0M－P△V=△rH0M－△nRT=2220－(3－5)RT=2220－(－2)8.314298103=－2217.52kJ?mol13已知CS2（l）在101.3kPa和沸點溫度（319.3K）氣化時吸熱352Jg1，求1molCS2（l）在沸點

9、溫度氣化過程的ΔH和ΔU，ΔS。3解：Qp=△rH0M=35276103=26.752kJW=－P△V≈－△nRT=－18.314319.3103=－2.655kJ△U=QpW=26.752－2.655=24.097kJ在373K時，水的蒸發(fā)和冷凝達到平衡，ΔrGθm=0。ΔrGθm=H0M－TΔSΔS===83.78Jmol1?K1THomr?3.3191000752.26?4制水煤氣是將水蒸氣自紅熱的煤中通過，有下列反應發(fā)生C(s)

10、H2O(g)===CO(g)H2(g)CO(g)H2O(g)===CO2(g)H2(g)將此混合氣體冷至室溫即得水煤氣，其中含有CO，H2及少量CO2（水蒸氣可忽略不計）。若C有95%轉(zhuǎn)化為CO，5%轉(zhuǎn)化為CO2，則1dm3此種水煤氣燃燒產(chǎn)生的熱量是多少（燃燒產(chǎn)物都是氣體）？已知CO（g）CO2（g）H2O（g）ΔfkJ?mol1110.5393.5241.8?mH4解：由C(s)H2O(g)===CO(g)H2(g)，第一步反應產(chǎn)生的