化学反应的能量

1、习 题1. 某系统由A状态变至B状态共经历了三步。（1）放热300kJ，环境对系统做功100kJ；（2）吸热450kJ，体积不变；（3）系统对环境做功500kJ，无热量变化。试计算该系统热力学能的变化量。解：2. 1.435g萘（C10H8）与适量的氧气一起放入弹式量热计中进行反应。水浴中盛水2000g，反应后，水温由20.17升高25.84，已知量热计热容为1.80kJ·-1，如忽略温度计、搅拌器等吸收的少量热，试计算1mol萘燃烧反应的恒容热效应。解：3. 葡萄糖的发酵反应如下：,1mol葡萄糖的发酵反应产生的热力学能变化为-72.8kJ·mol-1，试计算1mol葡萄

2、糖在25，100kPa下的恒压热效应。解： kJ·mol-14. 比较下列各组物质中，何者有更大的焓值：（1）273K 1mol CO(g)和373K的1mol CO(g)H高温物>H低温物 ；（2）1mol C6H6（l）和1mol C6H6 (g)H气>H液>H固，；（3）1mol反应CaCO3（s） CaO（s）+ CO2(g)的生成物和反应物此反应为吸热反应，；（4）1mol反应 I2（g）+H2（g）2 HI(g) 的生成物和反应物此反应为放热反应，；。5. 利用标准生成焓数据，计算下列反应的标准热效应：（1）N2O4(g)+3CO(g)N2O(g)+3C

3、O2(g)/ kJ×mol-1 9.16 -110.52 81.05 -393.14=-775.97 kJ×mol-1（2）2FeO(s)+CO2(g)Fe2O3(s)+CO(g)/ kJ×mol-1 -271.96 -393.14 -824.25 -110.52=2.29kJ×mol-1（3）CH4(g)+4CuO(s)CO2(g)+2H2O(l)+4Cu(s)/ kJ×mol-1 -74.81 -157.32 -393.14 -285.83 0=-260.71 kJ×mol-1（4）2NaHCO3Na2CO3(s)+CO2(g)+

4、H2O(l)/ kJ×mol-1 -950.81 -1130.68 -393.14 -285.83=91.97kJ×mol-16. 已知反应SiO2(s)+3C(石墨)SiC(s)+2CO(g)，kJ·mol-1，试用附录二中的有关数据计算SiC的标准生成焓，并与附录中的SiC的标准生成焓相比较。解：= -71.9 kJ×mol-1 查表得(SiC, 立方)= -73.2 kJ×mol-1(SiC, 六方)= -65.3 kJ×mol-17. 根据表2.1中C2H6(g) 和C2H4(g) 的标准燃烧焓数据，计算反应C2H4(g)+

5、H2(g) C2H6(g)的标准热效应。解： kJ×mol-18. 利用表2.1中乙醇（C2H5OH(l)）的标准燃烧焓数据及CO2(g)、H2O(l) 的标准生成焓数据计算乙醇在298K下的标准生成焓。解： kJ×mol-19. 已知 CH3COOH(l)+2O2(g)2CO2(g)+2H2O(l); = -870.3 kJ×mol-1 C(石墨)+ O2(g) CO2(g); = -393.5 kJ×mol-1H2(g)+1/2O2(g) H2O(l); = -285.8 kJ×mol-1求2C(石墨)+2 H2(g)+O2(g) CH3C

6、OOH(l)的。解：=(4) = -488.3 kJ×mol-110. 煤的气化技术是由下列热化学反应组成，由碳与水反应生成甲烷。已知：CO（g）+H2O（g）CO2(g)+H2(g)，= -41.4kJ·mol-1C（石墨）+H2O（g）CO(g)+H2(g)，= +131.4kJ·mol-1CO（g）+3H2（g）CH4(g)+H2O(g)，= -206.2kJ·mol-1试计算反应：2C（石墨）+2H2O(g) CH4(g)+CO2(g)的标准热效应，并与用标准生成焓公式法计算结果相比较。解： = 15.2kJ×mol-1用标准生成焓公式

7、法计算结果为= 15.69 kJ×mol-111. 如果仅从单位质量的放热量来作比较，试问C2H2（g）、C2H6(g)、H2(g)和N2H4(l)中何者是最佳的高能燃料？C2H2（g）C2H6(g) H2(g) N2H4(l) 所以仅从单位质量的放热量来作比较，H2(g)是最佳的高能燃料。12. 乙醇C2H5OH（l）和乙醛CH3CHO（l）完全燃烧时，分别放出热量为-1366.8kJ·mol-1和1166.4kJ·mol-1。（1）写出该两化合物燃烧反应的热化学方程式；（2）计算乙醇氧化为乙醛反应的标准热效应。已知解：, , 乙醇氧化为乙醛的反应为：可见乙醇氧

8、化为乙醛反应的标准热效应为-200.4 kJ×mol-1用标准生成焓公式法计算结果为 -204.85kJ×mol-113. 根据附录二中标准熵的数据，计算下列反应的标准熵变：（1）SiO2(s)+2H2(g) Si(s)+2H2O(g)，41.84 130.57 18.83 188.72 (2) NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g)，94.56 192.34 186.70（3）SiO2(s)+2H2O(l) SiH4(g)+2O2(g)，41.84 69.91 204.51 205.03 (4) CH4(g)+2H2O(g)CO2(g)+4H2(g)，186.15 1

9、88.72 213.64 130.5714. 已知25oC时,;,。试计算此时反应PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g) 的焓变。解： PCl3(g)+Cl2(g) PCl5(g)/ kJ×mol-1 -287 0 -374.9=-87.9kJ×mol-115. 查附录二或附录七，计算下列反应的标准Gibbs函数变，并判断它们在298K时，能否自发?（1）2C2H6(g)+7O2 (g)4CO2(g)+6H2O(l)/ kJ×mol-1 -32.89 0 -393.51 -237.18=-2964.23kJ×mol-1<0; 在298K时能自

10、发.（2）4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(l)/ kJ×mol-1 -16.48 0 86.57 -237.18=-1010.88kJ×mol-1<0; 在298K时能自发.（3）Fe3O4(s)+4CO(g) 3Fe(s)+4CO2(g)/ kJ×mol-1 -1015.46 -137.15 0 -393.51=-9.98kJ×mol-1<0; 在298K时能自发.（4）/ kJ×mol-1 -456.01 -157.30 -833.6=-62.99kJ×mol-1<0; 在298K时能自发.1

11、6. NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)，试用直接计算和用、的等温方程式两种方法计算该反应的Gibbs函数变，并判断该反应在298K时能否自发进行？解： NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s) / kJ×mol-1 -46.11 -92.31 -314.43/ kJ×mol-1 -16.48 -95.30 -202.97 192.34 186.70 94.56 kJ×mol-1kJ×mol-1J×mol-1×K-1kJ×mol-117. 已知2H2(g)+ O2(g)2H2O(l)，kJ·mol-1H2

12、O(l)H2O(g)， kJ·mol-12H2O(g)+2Cl2(g)4HCl(g)+ O2(g)， kJ·mol-1试计算HCl(g)的标准生成Gibbs函数变。解： H2(g)+ Cl2(g)2HCl(g)18. 水煤气制造的反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)，假定反应中各物质均处于标准态，试计算：（1）298K、100kPa时的反应标准Gibbs函数变；（2）该反应自发进行的温度条件。解： C(s) +H2O(g)= CO(g) +H2(g) / kJ×mol-1 0 -241.82 -110.52 0/ kJ×mol-1 0 -2

13、28.59 -137.15 0 5.74 188.72 197.56 130.57kJ×mol-1kJ×mol-1>0; 在298K时不能自发.J×mol-1×K-1 19. 已知2CH3OH(l)2CH4(g)+O2(g)在298K，100kPa下不能自发，试计算该反应自发进行的温度条件（假定反应中各物质均处于标准态）。解： 2CH3OH(l)2CH4(g)+O2(g)/ kJ×mol-1 -239.03 -74.81 0 127.24 186.15 205.03kJ×mol-1J×mol-1×K-1 20

14、. 已知反应：N2H4(l)+2O2(g) N2(g)+2H2O(g)，（1）试计算N2H4(l)的标准生成Gibbs函数变；（2）N2H4(l)在298K、100kPa下能否分解？解： N2H4(l) N2(g)+2H2(g)， < 0; 在298K时能自发. 故N2H4(l)在298K、100kPa下能分解。21. 查附录二，计算反应SiO2(s)+2Cl2 (g)SiCl4(g)+ O2(g)的标准Gibbs函数变，并判断它们在标准状态、298K时能否自发?将上述反应与2C(s)+O2 (g)2CO(g)相耦合，计算说明此时耦合反应2C(s)+SiO2(s)+2Cl2 (g)SiCl4(g)+ 2CO(g)在298K时能否自发?解： SiO2(s)+2Cl2 (g)SiCl4(g)+ O2(g)