【高中化学奥赛课件】奥赛练习题

1、反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)，在298K和标准压力下的摩尔反应焓变为=-285.84kJ.mol-1。试计算反应在800K时的摩尔反应焓变。已知H2O(l)在373K和标准压力下的摩尔蒸发焓为

40.65kJ.mol-1Cp,m(H2，g)=29.07J.K-1.mol-1+(8.36×10-4J.K-2.mol-1)T.Cp,m(O2)=36.16.K-1.mol-1+(8.45×10-4J.K-2.mol-1)TCp,m{H2O(g)}=30.00J.K-1.mol-1+(10.7×10-3J.K-2.mol-1)TCp,m{H2O(l)}=75.26J.K-1.mol-11解：2H2(g)+1/2O2(g)298K,PH2O(l)298K,PH2O(l)373K,PH2O(g)373K,PH2(g)+1/2O2(g)800K,PH2O(g)800K,P(1)(2)(4)(5)另解设计如下过程：(3)342、在环境温度为298K、压力为100kPa的条件下，用乙炔与压缩空气混合，燃烧后用来切割金属，试粗略计算这种火焰可能达到的最高温度，设空气中氧的含量为20%。已知298K时的热力学数据如下：52、在环境温度为298K、压力为100kPa的条件下，用乙炔与压缩空气混合，燃烧后用来切割金属，试粗略计算这种火焰可能达到的最高温度，设空气中氧的含量为20%。已知298K时的热力学数据如下：6C2H2(g)+2.5O2(g)+10N2(g)

T1=298K

2CO2(g)

+H2O(g)

+10N2(g)

T2

2CO2(g)

+H2O(g)

+10N2(g)

T1=298K解:设计过程如下:783、某一化学反应,在298K和大气压力下进行，当反应进度为1mol时,放热40.0kJ，若使该反应通过可逆电池来完成，反应程度相同,则吸热4.0kJ。(1)计算反应进度为1mol时的熵变ΔrSm；(2)当该反应不通过可逆电池完成时，求环境的熵变和隔离系统的总熵变；从隔离系统的总熵变值说明了什么问题；(3)计算系统可能做的最大功的值。94、在298K和100kPa压力下，已知C(金刚石)和C(石墨)的摩尔熵、摩尔燃烧焓和密度分别为：10试求：（1）在298K和100kPa压力下，石墨→金刚石的（2）在298K和100kPa压力下哪个晶体更为稳定？（3）增加压力能否使稳定的晶体向不稳定的晶体，如有可能，则需要加多大的压力，才能实现这种转化？11(2)在298K、100kPa下，说明在此条件下反应不能右向进行，即石墨不能变为金刚石，故此时石墨稳定。(3)加压有利于反应朝着体积缩小的方向进行。金刚石的密度比石墨大，单位质量的体积比石墨小，所以增加压力有可能使石墨变为金刚石。125、Ag2O分解的计量方程为当用Ag2O(s)进行分解时，体系的组分数、自由度和可能平衡共存的最大相数各为多少？解:136、指出下列各体系的独立组分数、相数和自由度各为若干？（1）NH4Cl(s)部分分解为NH3(g)和HCl(g)达平衡。（在抽空容器中）（2）若在上述体系中额外再加入少量NH3(g)。（3）NH4HS(s)和任意量的NH3(g)和H2S（s）混合达到平衡。（4）C(s)与CO(g)、CO2(g)、O2(g)在973K时达到平衡。解:14157、CaCO3(s)在不同温度下达到分解平衡，这时CO2的压力为：温度7738739731073117012731373pCO2/Pa9.724529592.23×1041.01×1053.92×1053.92×108（1）绘出p-T图，指出各区中的相。16（2）若在一个带盖的坩埚中加热（设压力与外界相等，但空气不能进入坩埚），问在什么温度下CaCO3能完全分解？（3）烧生石灰时，若窑中气体不与外界对流，为了使CaCO3不断分解，窑的温度应如何调节？（4）若用焦碳做燃料，通入空气的量恰能使所有焦碳燃烧为CO2

，燃烧后的气体从窑顶逸出，在这种情况下窑的温度应维持在多少度？解:(1)绘制CaCO3的分解温度和分解压力的关系图，P-T（见图）17在区域Ⅰ中,当温度恒定时,CO2（g）的压力大于分解平衡时的压力,此时分解反应向左移动,CaO(s)全部转化为CaCO3(s),为CaCO3(s)和CO2（g）二相共存。在区域Ⅱ中，当温度恒定时,CO2（g）的压力小于平衡压力,反应向右移,CaCO3(s)全部分解为CaO(s)和CO2（g),为CaO(s)和CO2（g）二相共存区。图中曲线为CaCO3分解达平衡时的三相共存线。(2)假设坩埚盖没有重量，需要Pco2=pθ时方能使CaCO3(s)开始分解，若要完全解离，必须使Pco2>pθ

，此时温度必须大于1170K。18（3）窑内空气中含量忽略不计，开始分解温度略低于800K即可。由于窑中空气不与外界对流，窑内Pco2逐渐增大，其分解温度也不断升高。在窑壁强度允许的前提下，应提高温度才能使CaCO3(s)不断分解。8、氧化银（Ag2O）分解时，在不同的氧气压为：T/K401471443463486pO2/KPa10.120.350.7101.3202.619（1）在空气中加热银粉，试问在413K和423K时，是否会有Ag2O生成？（2）如何才能使氧化银加热到443K时而不分解？解：绘制p-T图，得氧化银分解平衡时的曲线。20曲线左上方为Ag2O（s）和O2(g)的稳定区，因为在该区域中的氧的压力大于同温下氧化银分解平衡时氧的压力，使平衡左移，在O2(g)充足条件下，Ag（s）全部消耗掉成为Ag2O（s）和剩余的O2(g)。曲线右下方为Ag（s）+1/2O2(g)的稳定区。因为在此区域内，氧的压力小于同温下氧化银分解平衡时氧的压力，使平衡右移，Ag2O（s）全部分解为Ag（s）+1/2O2(g)。（1）空气中的氧的分压为

在413K时，Ag2O（s）的平衡分解压力从曲线上找得为16.0kPa，如在空气中加热银粉，由于空气中的氧的压力大于同温下Ag2O（s）的平衡分解压力，所以反应左移可以制得Ag2O（s）。21在423K时，氧的平衡分解压力pO2约为25kPa，小于空气中氧的分压，平衡右移，所以这时Ag2O不可能生成。(2)在443K时氧化银的分解压力为50.7kPa，要在该温度下加热而不分解必须使氧的分压大于50.7kPa。9、右图是碳的相图，试根据该图回答下列问题。（1）说明曲线OA、OB、OC、分别代表什么？（2）说明点O的含意。（3）碳在室温及101.325kPa下，以什么状态稳定存在？22（4）在2000K时，增加压力，使石墨转变成金刚石是一个放热反应，试从相图判断两者的摩尔体积Vm哪个大？（5）试从图上估计2000K时，将石墨变为金刚石需要多大压力?解：(1)OA线表示石墨，OB线金刚石晶形转化的两相平衡共存线，OC线为石墨和液态碳的固液平衡共存线，OC线为金刚石和液态碳的固液平衡共存线。在这三条线上，Φ=2，f=1，温度和压力只有一个是可以独立变动的。(2)点O是三条曲线的交点，为三相点，即石墨、金刚石、液态碳三相平衡点，Φ=3，f=0，该点的温度和压力是恒定的。（3）碳在室温及101.325kPa下，此点位于石墨单相区，以石墨形态稳定存在。23(5)2000K时，欲使石墨变为金刚石，从图上估计p约为

5.2×109Pa。10、在101.325kPa时使水蒸气通入固体碘（I2）和水的混合物，蒸馏进行的温度为371.6K，使馏出的蒸气凝结，并分析馏出物的组成。已知每0.10kg水中有0.0819kg碘