物理化学第三章习题和答案

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1、第三章化学反应系统热力学(习题答案)2007-6-6§3.1标准热化学数据练习1所有单质的(T)皆为零?为什么?试举例说明?答：所有处于标准状态的稳定单质的(T)（因为生成稳定单质，稳定单质的状态未发生改变）；如单质碳有石墨和金刚石两种，(298.15K，石墨，)=0kJmol-1.而(298.15K，金刚石，)=2.9kJmol-1,(课本522页)，石墨到金刚石状态要发生改变，即要发生相变，所以(298.15K，金刚石，)=2.9kJmol-1,不等于零。2化合物的标准生成热(焓)定义成：“由稳定单质在298.15K和100KPaPa下反应生成1mol化合物的反应

2、热”是否准确?为什么?答：单独处于各自标准态下，温度为T的稳定单质生成单独处于标准态下、温度为T的1mol化合物B过程的焓变。此定义中（1）强调压力为一个标准大气压，而不强调温度；（2）变化前后都单独处于标准态。所以题中的定义不准确，3一定温度、压力下，发生单位化学反应过程中系统与环境交换的热Qp与化学反应摩尔焓变是否相同?为什么?答：等压不作其他功时（W’=0），数值上Qp=;Qp是过程量，与具体的过程有关，而是状态函数与过程无关，对一定的化学反应有固定的数值；如将一个化学反应至于一个绝热系统中Qp为零，但有确定的数值。§3.2化学反应热力学函数改变值的计算.练习1(

3、T),(T),(B，相态，T)各自的含义是什么?答：(T)：温度为T，压力为Pθ，发生单位反应的ΔG;(T):温度为T，压力为P，发生单位反应的ΔG;(B，相态，T):温度为T，压力为Pθ，由各自处于标准状态下的稳定单质，生成处于标准态1mol化合物反应的ΔG;225℃时，H2O(l)及H2O(g)的标准摩尔生成焓分别为-285.838及-241.825kJmol-1。计算水在25℃时的气化焓。答：25℃时，Pθ，H2O(l)→25℃时，Pθ，H2O(g)ΔH=ΔfHmθ(H2O,g)-ΔfHmθ(H2O,l)=-241.825-(-285.838)=44.013kJm

4、ol-1[44.01kJ]3用热化学数据计算下列单位反应的热效应(298.15K)。(1)2CaO(s)+5C(s，石墨)→2CaC2(s)+CO2(g)(2)C2H2(g)+H2O(l)→CH3CHO(g)(3)CH3OH(l)+O2(g)→HCHO(g)+H2O(l)答：（1）2CaO(s)+5C(s，石墨)→2CaC2(s)+CO2(g)ΔfHmθ(B,298.15K)-635.090-62.8-393.509(kJmol-1)ΔrHmθ(B,298.15K)=[2×(-62.8)+(-393.509)]-0-2×(-635.09)=751.886kJm

5、ol-1(2)或根据标准摩尔燃烧热C2H2(g)+H2O(l)→CH3CHO(g)ΔcHmθ-13000-1193ΔrHmθ(B,298.15K)=-1300-(-1193)=-107kJmol-1(3)CH3OH(l)+O2(g)→HCHO(g)+H2O(l)ΔfHmθ(B,298.15K)-238.060-115.9-285.83ΔrHmθ(B,298.15K)=ΔfHmθ(HCHO(g),298.15K)+ΔfHmθ(H2O(l),298.15K)-ΔfHmθ(CH3OH(l),298.15K)-(1/2)ΔfHmθ(O2(g),298.15K)=-163.16k

6、Jmol-117注意：C2H2(g)、CH3CHO(g)的标准摩尔燃烧热，ΔfHmθ(HCHO(g),298.15K)的数值是从其他物理化学书查到的数据。[(1)751.1kJmol-1(2)–107.1kJmol-1(3)-163.09kJmol-1]4利用附录表中(B，相态，298.15K)数据，计算下列反应的(298.15K)及(298.15K)假定反应中各气体物质可视为理想气体。(1)H2S(g)+3/2O2(g)→H2O(l)+SO2(g)(2)CO(g)+2H2(g)→CH3OH(l)(3)Fe2O3(s)+2Al(s)→Al2O3(α)+2Fe(s)

7、答：=+ΣνB(g)RT;因为H=U+PV,ΔH=ΔU+Δ(PV)=ΔU+Δ(nRT)=ΔU+RTΔn,对一定温度压力下的化学反应则有，=+ΣνB(g)RT(1)H2S(g)+3/2O2(g)→H2O(l)+SO2(g)=ΣνB(g)ΔfHmθ,得到=ΔfHmθ(SO2(g))+ΔfHmθ(H2O(l))-ΔfHmθ(H2S(g))-3/2ΔfHmθ(O2(g))=-296.38+(-285.848)-(-20.63)-0=-562.08kJmol-1=+ΣνB(g)RT,=-ΣνB(g)RT=-562.08-(1-1-(3/2))×8