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精选优质文档-倾情为你奉上第一章 热化学与能源1. 是非题（对的在括号内填“+”号，错的填“-”号） （1）已知下列过程的热化学方程式为：则此温度时蒸发1mol，会放出热。 （-） （2）在定温定压条件下，下列两个生成液态水的化学方程式所表达的反应放出的热量是一相同的值。 （-） （3）功和热是在系统与环境之间的两种能量传递方式，在系统内部不讨论功和热。 （+）（4）反应的就是反应的热效应。 （-）2、选择题（将所有正确答案的标号填入空格内）（1）在下列反应中，进行1mol反应时放出热量最大的是 （c） （2）通常，反应热的精确的实验数据是通过测定反应或过程的哪个物理量而获得的。 （d）（a） （b） （c） （d） （3）下列对功和热的描述中，正确的是 （a）（a）都是途径函数，无确定的变化途径就无确定的数值（b）都是途径函数，对应于某一状态有一确定值（c）都是状态函数，变化量与途径无关（d）都是状态函数，始终态确定，其他值也确定 （4）在温度T的标准状态下，若已知反应的标准摩尔反应焓，与反应的标准摩尔反应焓，则反应的标准摩尔反应焓与及的关系为= （d）（a）2+ （b）2（c）+ （d）2 （5）对于热力学可逆过程，下列叙述正确的是 （abd）（a）变化速率无限小的过程（b）可做最大功的过程（c）循环过程（d）能使系统与环境完全复原的过程 （6）在一定条件下，由乙二醇溶液、冰、水蒸气、氮气和氧气组成的系统中含有 （ad）（a）三个相 （b）四个相 （c）三种组分 （d）四种组分 （e）五种组分 *（7）一只充满氢气的气球，飞到一定高度即会爆炸，这取决于一定高度上的 （d）（a）外压 （b）温度 （c）湿度 （d）外压和温度 （8）下述说法中，不正确的是 （d）（a）焓只有在某种特定条件下，才与系统反应热相等（b）焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量（c）焓是状态函数（d）焓是系统能与环境进行交换的能量3、填空题使可燃样品（质量为1.000g）在弹式量热计内完全燃烧，以测定其反应热，必须知道：（1） 弹式量热计内吸热介质（通常为水）质量和比热容；（2） 钢弹组件的总热容；（3） 反应前后系统的温度。*4、钢弹的总热容可利用已知反应热数值的样品而求得。设将0.500g苯甲酸（）在盛有1209g水的弹式量热计的钢弹内（通入氧气）完全燃烧尽，系统的温度由296.35K上升到298.59K。已知此条件下苯甲酸完全燃烧的反应热效应为-3226，水的比热容为4.18。试计算该钢弹的总热容。解：苯甲酸的摩尔质量为122，0.500g苯甲酸完全燃烧的反应热为：= -3226×0.500g/122 = -13.2 kJ又 =得该钢弹的总热容 5、葡萄糖完全燃烧的热化学方程式为当葡萄糖在人体内氧化时，上述反应热约30%可用做肌肉的活动能量。试估计一食匙葡萄糖（3.8g）在人体内氧化时，可获得的肌肉活动的能量。解：葡萄糖的摩尔质量为180，其热效应为一食匙葡萄糖（3.8g）氧化时可获得的肌肉活动的能量为6、已知下列热化学方程式：不用查表，计算下列反应的。提示：根据盖斯定律利用已知方程式，设计一循环，使消去和，而得到所需的反应方程式。若以（1），（2），（3），（4）依次表示所给出的反应方程式，则可得到解：若以（1）、（2）、（3）、（4）依次表示上面所给出的反应方程式，则得下列方程式：上式除以6，即得反应方程式（4），故对应的反应热效应关系为： =7、已知乙醇在101.325kPa大气压下正常沸点温度（351K）时的蒸发热为39.2。试估算1mol液态在蒸发过程中的体积功和。解：乙醇的蒸发过程是等温定压相变过程 故 = = -1×8.314×10-3×351 = -2.92 （39.2-2.92）= 36.38、在下列反应或过程中，和有区别吗？简单说明。25（1）25（2）-78（3）-25（4）解： 根据 对于只有凝聚相（液态和固态）的系统，0，所以 对于有气态物质参与的系统，是由于各气体的物质的量发生变化引起的，则有 所以： （1）0， （2）=0， （3）0，（4）0， 9、根据第8题中所列的各化学方程式和条件，试计算发生下列变化时，各自和之间的能量差。（1）2.00mol分解（2）生成1.00mol（3）5.00mol（干冰）的升华（4）沉淀出2.00mol25解：（1） = -2×8.314×10-3×298.15= -4.9582.00mol分解过程两者的能量差为 2.00 mol×（-4.958）= -9.9225 （2）=0=0生成1.00mol过程两者的能量差为0-78 （3） = -1×8.314×10-3×（273.15-78）= -1.625.00mol（干冰）的升华过程两者的能量差为5.00 mol×（-1.62）= -8.10-25 （4）0，故沉淀出2.00mol过程两者的能量差为010、试查阅附表3的数据计算下列反应的（298.15K）解： （1） （298.15K）/ -46.11 0 0 -285.83 = 6×（-285.83）-4×（-46.11） = -1530.54（2） （298.15K）/ 226.73 0 52.26 = （52.26-226.73） = -174.47（3） （298.15K）/ -46.11 0 -132.45 = （-132.45）-（-46.11） = -86.32（4） （298.15K）/ 0 64.77 -89.1 0 = （-89.1-64.77） = -153.911、计算下列反应的（1）（298.15K）；（2）（298.15K）和（3）298.15K进行1mol反应时的体积功解：（1） （298.15K）/ -74.81 0 -135.44 -92.307 （298.15K）=（-135.44）+4×（-92.307）-0×4-（-74.81） = -429.86（2） = -429.86-（4-4-1）×8.314×10-3×298.15K= -427.38 （3）反应在等温等压条件下进行： = -（4-4-1）×8.314×10-3×298.15K= 2.47912、近298.15K时的弹式量热计内使1.0000g正辛烷（）完全燃烧，测得此反应热效应为-47.79kJ（对于1.0000g液体而言）。试根据此实验值，估算正辛烷（）完全燃烧的（1）；（2）（298.15K）。解：（1）正辛烷的摩尔质量为114.23 =（ -47.79）×114.23 = -5459（2） =-5459+（8- ）×8.314×10-3×298.15K = -5470 （298.15K）= -547013、利用、和的（298.15K）的数据，估算煅烧1000kg石灰石（以纯计）成为生石灰所需的热量。又在理论上要消耗多少燃料煤（以标准煤的热值估算）？解：（298.15K）/ -1206.92 -635.09 -393.509 = （-635.09）+4×（-393.509）-（-1206.92） = 178.33 1000kg石灰石完全分解为生石灰所需热量为 q= 178.33 ×1000×103g/100 =1.78 ×106 kJ标准煤的热值为29.3，需耗燃料煤的质量： m= 1.78 ×106 kJ/（29.3×103）= 60.8 kg14、设反应物和生成物均处于标准状态，试通过计算说明298.15K时究竟是乙炔（）还是乙烯（）完全燃烧会放出更多的热量：（1）均以表示；（2）均以表示。解： （1） （298.15K）/ 226.73 0 -393.509 -285.83= （-393.509）×2+（-285.83）-（226.73） = -1299.58（298.15K）/ 52.26 0 -393.509 -285.83= （-393.509）×2+（-285.83）×2-（52.26） = -1410.94（2）若均以表示，对于而言，则有 （298.15K）= -1299.58/28 = -49.41 对于（298.15K）= -1410.94/26 = -50.30 通过计算可见，298.15K时乙烯完全燃烧放出更多的热量。15、通过吸收气体中含有的少量乙醇可使酸性溶液变色（从橙红色变为绿色），以检验汽车驾驶员是否酒后驾车（违反交通规则）。其化学反应可表示为试利用标准摩尔生成焓数据求该反应的（298.15K）=?解： （298.15K）/ -1490.3 0 -277.69-1999.1 -285.83 -484.5 = （-1999.1）×4+（-285.83）×11+（-484.5）×3-（-1490.3）×2-（-277.69）×3 = -8780.4*16、试通过计算说明下列甲烷燃烧反应在298.15K进行1mol反应进度时，在定压和定容条件燃烧热之差别，并说明差别之原因。解： = （1-1-2）×8.314×10-3×298.15K = -4.958 可见定压等温燃烧放热更多。因为此时系统体积减少（因反应后气体分子数减少了），环境对系统做功，这部份功以热的形式返回环境。17、在298.15K时，碳、氢和甲烷标准摩尔燃烧焓分别为-393.5，-285.8和-890.4，试推算出该温度下甲烷的标准摩尔生成焓的值。 提示：找出甲烷的生成反应与碳（石墨）、氢（g）及甲烷（g）三个燃烧反应的关系，再利用盖斯定律的运算方法求算。注意，这种计算与反应的各个步骤在实际上能否发生无关，所需要的仅仅是各步骤在形式上是可能的解： 根据题意有：反应式（1）+2×（2）-（3）得反应式（4），故 = （-393.5）+2×（-285.8）-（-890.4） = -74.7 = 18、环己烯的氢化焓是-120，苯氢化焓是-208，计算苯的离域焓。 提示：环己烯及苯的性质与氢化反应可参考大学有机化学教材，也可根据分子式进行推演苯有三个定域双键为基础计算苯的氢化焓，这个数值与观察值（-208）之间的差别就是离域焓。共轭双键的离域作用带来了苯的化学稳定性解： 氢化焓可表示为下列反应的焓变：苯环己三烯环己烯若把环己烯的氢化焓作为每个双键的氢化焓，则假设的分子“环己三烯”的氢化焓为3×（-120）。而苯的氢化焓为-208，说明苯比环己三烯稳定。这种作用来源于苯的离域作用或离域焓。故苯的离域焓为：= 3×（-120）-（-208） = -152第二章 化学反应的基本原理和大气污染1、是非题（对的在括号内填“+”号，错的填“-”号）（1） 为正值的反应均是自发反应。 （-）（2）某一给定反应达到平衡后，若平衡条件不变，分离除去某生成物，待达到新的平衡，则各反应物和生成物的分压或浓度分别保持原有定值。 （-）（3）对反应系统。由于化学方程式两边物质的化学计量数（绝对值）的总和相等，所以增加总压力对平衡无影响。 （-）（4）上述（3）中反应达到平衡后，若升高温度，则正反应速率（正）增加，逆反应速率（逆）减小，结果平衡向右移动。 （-）（5）反应的级数取决于反应方程式中反应物的化学计量数（绝对值）。 （-）（6）催化剂能改变反应历程，降低反应的活化能，但不能改变反应的。 （+）（7）在常温常压下，空气中的N2 和O2 能长期存在而不化合生成NO。且热力学计算表明的，则N2 和O2混合气必定也是动力学稳定系统。 （+）（8）已知不会与反应，但的，则必定是热力学不稳定而动力学稳定的系统。（+）2、选择题（将所有正确答案的标号填入空格内）（1）真实气体行为接近理想气体性质的外部条件是 （b）（a）低温高压 （b）高温低压 （c）低温低压 （d）高温高压（2）某温度时，反应的标准平衡常数，则反应的标准平衡常数等于 （b）（a） （b） （c）（3）升高温度可以增加反应速率，最主要是因为 （b）（a）增加了分子总数（b）增加了活化分子的百分数（c）降低了反应的活化能（d）促使平衡向吸热方向移动(4)已知汽车尾气无害化反应的，要有利于取得有毒气体和的最大转化率，可采取的措施是 ( c )（a）低温低压 （b）高温高压（c）低温高压 （d）高温低压*（5）温度升高而一定增大的量是 ( bc )（a） （b）吸热反应的平衡常数（c）液体的饱和蒸气压 （d）反应的速率常数（6）一个化学反应达到平衡时，下列说法中正确的是 ( a )（a）各物质的浓度或分压不随时间而变化（b）=0（c）正、逆反应的速率常数相等（d）如果寻找到该反应的高效催化剂，可提高其平衡转化率3、填空题（1）对于反应： 若升高温度(约升高100 K)，则下列各项将如何变化(填写：不变，基本不变，增大或减小。) ： 基本不变 ： 基本不变 ： 增大 ： 减小 ： 增大 ： 增大 （2）对于下列反应：。若增加总压力或升高温度或加入催化剂，则反应速率常数 (正)、 (逆)和反应速率 (正)、 (逆)以及标准平衡常数、平衡移动的方向等将如何?分别填人下表中。（正）（逆）（正）（逆）平衡移动方向增加总压力不变不变增大增大不变向左升高温度增大增大增大增大增大向右加催化剂增大增大增大增大不变不变（3）造成平流层中臭氧层破坏的主要物质有 CFC、哈龙、N2O、NO、CCl4、CH4等；主要的温室气体有 CO2、CH4、N2O、CFC、O3等 ；形成酸雨的大气污染物主要是 SO2、NOx等 。4、不用查表，将下列物质按其标准 (298K)值由大到小的顺序排列，并简单说明理由。(a)K(s) （b)Na(s) (c)Br2(1) (d) Br2 (g) (e)KCl(s)解：（298K）值由大到小的顺序为说明 （1）同一物质气态时的熵大于液态时的； （2）一般（相对分子质量相近时）液体的熵大于固体物质的熵； （3）一般说来，当温度和聚集状态相同时，分子或晶体结构较复杂（内部微观粒子较多）的物质的熵大于分子或晶体结构较简单（内部微观粒子较少）的物质的熵。K(s)和Na(s)的原子结构属同一族，K的结构较Na的复杂。5、定性判断下列反应或过程中熵变的数值是正值还是负值。 （1）溶解少量食盐于水中；（2）活性炭表面吸附氧气；（3）碳与氧气反应生成一氧化碳。解：（1）熵变为正值；（2）熵变为负值；（3）熵变为正值。*6、利用些列两个反应及其（298K）值，计算（s）在298K时的标准生成吉布斯函数。解： （1） （2），可得 （3）故 = = -1015.57、通过热力学计算说明下列水结冰过程：在298K标准状态时能否自发进行。已知冰在298K时的标准摩尔生成吉布斯函数为-236.7。解： -237.129 -236.7 =（-236.7）-（-237.129）=0.40故在298K的标准状态时，水结冰的过程不能自发进行。8、试用教材附录3中的标准热力学数据，计算下列反应的和(1) (2) (3) (4) 解：（1） 27.28 69.91 146.4 130.684 0 -237.129 -1015.4 0 =130.864×4+146.4-69.91×4-27.28×3= 307.7=（-1015.4）-（-237.129）×4= -66.9（2） 41.63 0 -112.1 130.684 0 0 -147.06 0 =130.864+（-112.1）-41.63= -23.0= -147.6（3） 39.75 69.91 -53.1 -10.75 -604.03 -237.129 -553.58 -157.244 =(-10.75)×2+(-53.1)-69.91-39.75= -184.3=（-157.244）×2+(-553.58)-（-237.129）-(-604.03)= -26.91（4） 170.1 42.55 152.231 -96.90 0 0 =152.231×+42.55-170.1= -54.1= 96.909、用锡石(SnO2)制取金属锡，有建议可用下列几种方法：（1）单独加热矿石，使之分解。（2）用碳（以石墨计）还原矿石（加热产生CO2）。（3）用H2（g）还原矿石（加热产生水蒸汽）。今希望加热温度尽可能低一些。试通过计算，说明采用何种方法为宜。解：（1）单独加热矿石SnO2使之分解的温度条件估算 -580.7 0 0 52.3 51.55 205.138 = 580.7=205.138+51.55-52.3= 204.4依据 T580.7/204.4=2841K（2）用碳还原矿石的温度条件估算 -580.7 0 0 -393.509 52.3 5.74 51.55 213.74 = （-393.509）-（-580.7） = 187.2=213.74+51.55-5.74-52.3= 207.3T187.2/207.3=903.0K（3）用H2还原矿石的温度条件估算 -580.7 0 0 -241.818 52.3 130.684 51.55 188.825 = （-241.818）-（-580.7） = 97.1=188.825+51.55-130.684-52.3= 115.5T97.1/115.5=841K依据计算，用用H2还原可使矿石分解温度最低。10、糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可用下式表示：若在人体内实际上只有30上述总反加的标准吉布斯函数变可转变成为功(非体积功)，则一食匙(3.8g)糖在体温37时进行新陈代谢，可以做多少功？解： -2225.5 0 -393.509 -285.83 360.2 205.138 213.74 69.91 = （-285.83）×11+（-393.509）×12-（-2225.5） = -5640.7=69.91×11+213.74×12-205.138×12-360.2= 512.03= -5640.7-（273+37）K×512.03 = -5799.4转化为功（非体积功） = -19.3kJ11、计算利用水煤气制取合成天然气的下列反应在523K时(近似)的值。解：可利用公式代入热力学化学数据，先求出反应的。 -110.525 0 -74.81 -241.818 197.674 130.684 186.264 188.825 = （-241.818）+（-74.81）-（-110.525） = -206.10=188.825+186.264-130.684×3-197.674= -214.637依据 -206.10-523×（-214.637）×10-3 = -93.842.36×10912、某温度时8.0molSO2和4.0molO2在密闭容器中进行反应生成SO3气体，测得起始时和平衡时(温度不变)系统的总压力分别为300 kPa和220 kPa。试利用上述实验数据求该温度时反应：的标准平衡常数和SO2的转化率。解：设平衡时SO3的物质的量为mol起始时物质的量/mol 8.0 4.0 0平衡时物质的量/mol 8.0- 4.0- 在恒温恒容条件下，系统总压与系统的总物质的量成正比，故300 kPa：220 kPa=（8.0+4.0）：（8.0-+4.0-+）得 = 6.4SO2的转化率为：平衡时各物质的摩尔分数为=（8.0-6.4）mol/（8.0-6.4+4.0-+6.4）mol=（4.0-）mol/（8.0-6.4+4.0-+6.4）mol= 6.4mol/（8.0-6.4+4.0-+6.4）mol=根据分压定律，各气体平衡时的分压分别为 =×220 kPa= 40 kPa= ×220 kPa= 20 kPa= ×220 kPa= 160 kPa =8013、已知下列反应：在740 K时的0.36。若在该温度下，在密闭容器中将1.0molAg2S还原为银，试计算最少需用H2的物质的量。解：设最少需用H2的物质的量为mol起始时物质的量/mol 1.0 0 0反应中物质的量的变化/mol -1.0 -1.0 2.0 1.0平衡时物质的量/mol 0 -1.0 2.0 1.0因在定温定压下，气体的分压之比为其物质的量的比。故 mol*14、已知下列反应： 在不同温度时反应的标准平衡常数值如下： T/K 973 1.47 2.381073 1.81 2.001173 2.15 1.671273 2.48 1.49试汁算在上述各温度时反应：的标准平衡常数，并说明此反应是放热还是吸热的。解： （1） （2）（1）-（2）得 （3）根据多重平衡规则，有各不同温度时反应的标准平衡常数值如下： T/K 973 1.47 2.38 0.6181073 1.81 2.00 0.9051173 2.15 1.67 1.291273 2.48 1.49 1.66从计算结果得知，当温度升高时，值增大，故反应（3）是吸热反应。15、已知反应：在298.15K 时的=4.9×1016，求在500K 时的值近似计算，不查 （298.15K）和 （298.15K）数据。解：根据范特霍夫等压方程式，得=22.516、利用标准热力学函数估算反应：在873K 时的标准摩尔吉布斯函数变和标准平衡常数。若系统中各组分气体的分压为， （注意：此时系统不一定处于平衡状态），计算此条件下反应的摩尔吉布斯函数变，并判断反应进行的方向。解： -393.509 0 -110.525 -241.818 213.74 130.684 197.674 188.825 = （-241.818）+（-110.525）-（-393.509） = 41.17=188.825+197.674-130.684-213.74= 42.08 = 41.17-873K×42.08=4.43 = = -0.610=0.54 = -3.0，故此条件反应正向正反应进行。17、对于一个在标准态下是吸热、熵减的化学反应，当温度升高时，根据吕·查德里原理判断，反应将向吸热的正方向移动；而根据公式判断，将变得更正（正值更大），即反应更不利于向正方向进行。在这两种矛盾的判断中，哪一种是正确的？简要说明原因。（提示：可参阅参考文献9上册417页）解：前一种判断是正确的。当温度改变时，应用来判断平衡移动的方向。由范特霍夫等压方程式可知，随温度的变化率只与有关。当0，即吸热反应，T升高，变大，反应将向正反应（即吸热反应）移动。18、研究指出下列反应在一定温度范围内为元反应（1）写出该反应的反应速率方程。（2）该反应的总级数是多少？（3）其他条件不变，如果将容器的体积增加到原来的2倍，反应速率如何变化？（4）如果容器体积不变而将NO的浓度增加到原来的3倍，反应速率又将怎样变化？解： （1） 由于上述反应为元反应，据质量作用定律：（2） 反应的总级数n=2+1=3（3） 其他条件不变，容器的体积增加到原来的2倍时，反应物浓度则降低为原来的1/2。即反应速率为原来的1/8。（4） 若NO的浓度增加到原来的3倍，则即反应速率为原来的9倍。19、已知某药物是按一级反应分解的，在25分解反应速率常数=2.09×10-5h-1。该药物的起始浓度为94单位/cm3，若其浓度下降至45单位/cm3，就无临床价值，不能继续使用。问该药物的有效期应当定为多长？解：根据公式得 =20、根据实验结果，在高温时焦炭中碳与二氧化碳的反应：其活化能为167.4，计算自900K升高到1000K时，反应速率的变化。解：由阿仑尼乌斯公式，得 =2.24即反应温度自900K升高到1000K时，反应速率增大9.4倍。21、将含有0.1 和0.1的溶液与过量的稀硫酸溶液混合均匀，产生下列反应：今由实验测得在17时，从混合开始至溶液刚出现黄色的沉淀共需时1515s；若将上述溶液温度升高10，重复上述实验，测得需时500s，试求该反应的活化能值。(提示：实验中，反应速率常用某物质一定浓度改变所需的时间来表示。)解：该反应17（290K）时，所需时间=1515s；27（300K）时，所需时间=500s。因反应速率与反应所需时间成反比，故可得即 = -1.11=8.02×104=80.222、在没有催化剂存在时，H2O2 的分解反应：的活化能为75。当有铁催化剂存在时，该反应的活化能就降低到54。计算在298K 时此两种反应速率的比值。解：设无催化