工程化学习题答案

第一章 化学反应原理

1．今有一密闭系统，当过程的始终态确定以后，下列各项是否有确定值？

Q , W , Q-W , Q+W , ΔH , ΔG

答： Q+W , ΔH , ΔG 有确定值，Q , W , Q-W 无确定值。 2．下列各符号分别表示什么意义？

H，ΔH，ΔHθ，Δ

fH298

θ

θ

(B),S298(B), Δ

fG298

θ

(B)

答：H：焓；ΔH：焓变；ΔHθ：标准焓变；Δ

θ

成焓；S298(B)：298K时B物质的标准熵； Δ

fH298

θ

(B)：298K时B物质的标准生

fG298

θ

(B)：298K时B物质的标准生成吉

布斯函数。

3.下列反应的Qp和QV有区别吗？ （1）2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) （2）NH4HS(s)＝NH3(g)+H2S(g) （3）C(s)+O2(g)=CO2(g)

（4）CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) 答：（1）、（2）有区别。

4.已知下列热化学方程式：

（1）Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)；Δ （3）Fe3O4(s)+CO(g)=3FeO(s)+CO2(g)；Δ 不用查表，计算下列反应的Δ

H298

θ

H298

θ

=-27.6kJ/mol；

θ

（2）3Fe2O3(s)+CO(g)=2Fe3O4(s)+CO2(g)；Δ

θ

H298

=-58.6kJ/mol；

H298

=38.1kJ/mol；

：

（4）FeO(s)+CO=Fe(s)+CO2(g)

解：[（1）×3—（2）—（3）×2]/6=（4）

θ

ΔH298（4）=[（-27.6）×3—（-58.6）—38.1×2]/6=—16.72（kJ/mol） 5.查表计算下列反应的Δ

H298

θ

：

（1）Fe3O4(s)+4H2(g)=3Fe(s)+4H2O(g) （2）4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(l) （3）CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) （4）S(s)+O2(g)=SO2(g) 解：

（1） Fe3O4(s) + 4H2(g) = 3Fe(s) + 4H2O(g)

θ

ΔfH298 —1118.4 0 0 —241.82 Δ

H298

θ

=4×（—241.82）+1118.4=151.12（kJ/mol）

（2） 4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) + 6H2O(l)

θ

ΔfH298 —46.11 0 90.25 —285.83 Δ

H298

θ

=6×（—285.83）+4×90.25+4×46.11=—1169.54（kJ/mol）

（3） CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)

θ

ΔfH298 —110.52 —241.82 —393.5 0

Δ

=（—393.5）+110.52+241.82=—41.16（kJ/mol）

H298

θ

（4） S(s) + O2(g) = SO2(g)

θ

ΔfH298 0 0 —296.83 Δ

H298

θ

=—296.83（kJ/mol）

H298

θ

6.查表计算下列反应的Δ：

（1）Fe(s)+Cu2+(aq)=Fe2+(aq)+Cu(s) （2）AgCl(s)+I-(aq)=AgI(s)+Cl-(aq) （3）2Fe3+(aq)+Cu(s)=2Fe2+(aq)+Cu2+(aq) （4）CaO(s)+H2O(l)=Ca2+(aq)+2OH-(aq) 解：

（1） Fe(s) + Cu2+(aq) = Fe2+(aq) + Cu(s)

θ

ΔfH298 0 64.77 —89.1 0 Δ

H298

θ

=—89.1—64.77=153.9（kJ/mol）

（2） AgCl(s) + I-(aq) = AgI(s) + Cl-(aq)

θ

ΔfH298 —127.07 —55.19 —61.84 —167.16 Δ

H298

θ

=—167.16—61.84+127.07+55.19=—46.74（kJ/mol）

（3） 2Fe3+(aq) + Cu(s) = 2Fe2+(aq) + Cu2+(aq)

θ

ΔfH298 —48.5 0 —89.1 64.77 Δ

H298

θ

=2×（—89.1）+64.77+2×48.5=—16.43（kJ/mol）

（4） CaO(s) + H2O(l) = Ca2+(aq) + 2OH-(aq)

θ

ΔfH298 —635.09 —285.83 —542.83 —230 Δ

H298

θ

=—2×230—542.83+635.09+285.83=—81.91（kJ/mol）

S298

θ

7.查表计算下列反应的Δ和Δ

G298

θ

：

（1）2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) （2）3Fe(s)+4H2O(l)=Fe3O4(s)+4H2(g) （3）Zn(s)+2H+(aq)=Zn2+(aq)+H2(g) （4）2Fe3+(aq)+Cu(s)=2Fe2+(aq)+Cu2+(aq) 解：

（1） 2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g)

θ

S298 197.56 205.03 213.64 Δ Δ Δ

fG298

θ

—137.15 0 —394.36 =2×（—394.36）+2×137.15=—514.41（kJ/mol）

S298G298

θ

θ

=2×213.64—2×197.56—205.03=—172.87（J·K-1·mol-1）

（2） 3Fe(s) + 4H2O(l) = Fe3O4(s) + 4H2(g)

θ

S298 27.28 69.91 146.4 130.57 Δ Δ Δ

fG298

θ

0 —237.18 —1015.5 0 =（—1015.5）+4×237.18=—66.38（kJ/mol）

S298G298

θ

θ

=4×130.57+146.4—3×27.28—4×69.91=307.2（J·K-1·mol-1）

（3） Zn(s) + 2H+(aq) = Zn2+(aq) + H2(g)

θ

S298 41.63 0 —112.1 130.57 Δ Δ Δ

fG298

θ

0 0 —147.03 0 =—147.03（kJ/mol）

S298G298

θ

θ

=130.57—112.1—41.63=—23.16（J·K-1·mol-1）

（4） 2Fe3+(aq) + Cu(s) = 2Fe2+(aq) + Cu2+(aq)

θ

S298 —315.9 33.15 —137.7 64.77 Δ Δ Δ Δ

fG298

θ

—4.6 0 —78.87 65.52 =65.52—2×78.87+2×4.6=—83.02（kJ/mol）

H298

θ

S298G298

θ

θ

=64.77—2×137.7—33.15+2×315.9=388.02（J·K-1·mol-1）

=292.0kJ/mol,

8.已知反应 4CuO(s)=2Cu2O(s)+O2(g) 的Δ

S298

θ

=220.8J·K-1·mol-1，设它们皆不随温度变化。问：

（1）298K、标准状态下，上述反应是否正向自发？

（2）若使上述反应正向自发，温度至少应为多少？

θ

解：（1）ΔG298=292.0—298×220.8×10—3=226.2（kJ/mol）>0, 不自发

θ （2）须ΔGT=292.0—T×220.8×103<0

—

T>1322.5(K)

9.对于合成氨反应：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g),查表计算： （1）298K、标准状态下，反应是否自发？

（2）标准状态下，反应能够自发进行的最高温度是多少？设反应的ΔH和ΔS不随

温度变化。

（3）若p(N2)=10pθ,p(H2)=30pθ,p(NH3)=1pθ,反应能够自发进行的温度又是多少？设

反应的ΔH和ΔS仍不随温度变化。

解： N2(g) + 3H2(g) = 2NH3 …… 此处隐藏：14164字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……