16无机化学万题库计算题46.docx

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16无机化学万题库计算题46

（四）化学热力学初步

1．已知25℃时：

F2（g）的SmΘ＝187.6J·mol－1·K－1

F（g）的SmΘ＝158.7J·mol－1·K－1

F2（g）→2F（g）的∆rGmΘ＝123.9kJ·mol－1

由上述数据估算F－F的键焓。

***

2．1molHg（l）在沸点（630K）可逆地蒸发，其标准摩尔蒸发焓为54.56kJ·mol－1，求：

⑴汞蒸发过程中所吸收的热量Q；⑵对环境所作功W；

⑶ΔrUmΘ；⑷ΔrSmΘ；⑸ΔrGmΘ****

3．已知下列数据（298K）

H2（g）+

O2（g）＝H2O（g）ΔrHmΘ

（1）＝－242kJ·mol－1①

H2（g）→2H（g）ΔrHmΘ

（2）＝436kJ·mol－1②

O2（g）→2O（g）ΔrHmΘ

（2）＝498kJ·mol－1③

通过计算确定反应H2O（g）→2H（g）＋O（g）是吸热还是放热？

***

4．已知下列反应的焓变为：

H2（g）＋

I2（s）＝HI（g）ΔrHmΘ＝25.9kJ·mol－1

H2（g）＝H（g）ΔrHmΘ＝218kJ·mol－1

I2（s）＝I（g）ΔrHmΘ＝75.7kJ·mol－1

I2（s）＝I2（g）ΔrHmΘ＝62.3kJ·mol－1

计算反应H（g）+I（g）＝HI（g）的焓变ΔrHmΘ。

***

5．已知下列数据（298K）：

⑴H2（g）＋

O2（g）→H2O（g）ΔrHmΘ⑴＝－242kJ·mol－1

⑵H2（g）→2H（g）ΔrHmΘ⑵＝＋436kJ·mol－1

⑶O2（g）→2O（g）ΔrHmΘ⑶＝＋500kJ·mol－1

试计算H2O（g）中O－H键的键能。

***

6．已知K与过量水作用，反应焓变为－196.9kJ·mol－1，ΔfHmΘ（KH,S）为－63.43

kJ·mol－1，求：

KH（s）+H2O（l）＝KOH（aq）+H2（g）的焓变。

***

7．由下列热化学方程，计算298K时N2O（g）的标准摩尔生成焓。

⑴C（s）+N2O（g）→CO（g）+N2（g）ΔrHmΘ

（1）＝－192.9kJ·mol－1

⑵C（s）+O2（g）→CO2（g）ΔrHmΘ

（2）＝－393.5kJ·mol－1

⑶2CO（g）+O2（g）→2CO2（g）ΔrHmΘ（3）＝－566.0kJ·mol－1

***

8．甲苯、二氧化碳和水在298K下的标准摩尔生成焓分别为：

C6H5－CH3（l）ΔfHmΘ＝－48.0kJ·mol－1

CO2（g）ΔfHmΘ＝－393.5kJ·mol－1

H2O（l）ΔfHmΘ＝－286.0kJ·mol－1

计算在298K和恒压下，10g液体甲苯完全燃烧所放出的热量。

***

9．已知H2和O2的离解焓分别为436kJ·mol－1和498kJ·mol－1，H2O（g）的标准摩尔生成焓为－242kJ·mol－1，求H2O（g）中O－H键的平均键焓。

***

10．Ag的熔点为960℃，熔化热为10.56kJ·mol－1，计算熔化54.0gAg的熵变。

（原子量：

Ag108）***

11．在相变温度291K下，Sn（白）Sn（灰）ΔrHmΘ＝－2.1kJ·mol－1，

求：

⑴相变过程的熵变。

⑵若SmΘ（Sn,白）＝51.5J·mol－1·K－1，求SmΘ（Sn,灰）。

***

12．已知25℃时：

F2（g）的SmΘ＝187.6J·mol－1·K－1，

F（g）的SmΘ＝158.7J·mol－1·K－1，

F2（g）→2F（g）∆rGmΘ＝123.9kJ·mol－1，

试计算F2（g）→2F（g）的反应热ΔrHmΘ。

**

13．根据热力学近似计算，判断氯化铵的升华分解反应，在100℃时能否自发进行？

NH4Cl（s）＝NH3（g）+HCl（g）***

在25℃，100kPa下NH4Cl（s）NH3（g）HCl（g）

ΔfHmΘ/kJ·mol－1－314.4－46.1－92.3

SmΘ/J·mol－1·K－194.56192.34186.82

14．已知在298K时：

C（石墨）CO2（g）CO（g）

ΔfHmΘ/kJ·mol－10－393.5－110.5

SmΘ/J·mol－1·K－15.69213.6197.9

判断在900℃时，C（石墨）＋CO2（g）＝2CO（g）反应能否自发进行？

**

15．根据热力学近似计算，说明下列反应：

ZnO（s）+C（s）＝Zn（s）+CO（g）

约在什么温度时才能自发进行？

***

25℃，100kPa时：

ZnO（s）CO（g）Zn（s）C（s）

ΔfHmΘ/kJ·mol－1－348.3－110.500

SmΘ/J·mol－1·K－143.6197.641.65.7

16．工业上由下列反应合成甲醇：

CO（g）＋2H2（g）＝CH3OH（g）

ΔrHmΘ＝－90.67kJ·mol－1，ΔrSmΘ＝－221.4J·mol－1·K－1，为了加速反应必须升

高温度，但温度又不宜过高。

通过计算说明此温度最高不得超过多少？

***

17．已知CaCO3（s）的分解反应：

CaCO3（s）＝CaO（s）＋CO2（g）

298K,101.3kPa时ΔfGmΘ/kJ·mol－1－1128.84－604.04－394.36

若空气中CO2的含量为0.030％（体积分数），计算298K时CaCO3（s）在空气中分解

反应的ΔGm，在此条件下该反应能否自发进行？

****

18．通过计算解释：

氯化铵溶解于水是吸热过程，但它却易溶于水。

***

已知：

ΔfHmΘ/kJ·mol－1SmΘ/J·mol－1·K－1

NH4Cl（s）－315.594.6

NH4＋（aq）－132.4113.4

Cl－（aq）－167.156.5

19．已知晶体碘和碘蒸气的SmΘ分别为116.7和261.0J·mol－1·K－1，碘蒸气的ΔfHmΘ为

62.4kJ·mol－1。

试计算晶体碘的升华温度。

***

20．实验表明，NF3在室温下稳定而NCl3却遇震爆炸，试用键焓数据推算出两化合物的

ΔfHmΘ，以此说明两化合物稳定性的差别。

（已知：

N≡N，N－F，N－Cl，F－F，

Cl－Cl的键焓分别为942，272，201，155，243kJ·mol－1）****

21．已知：

H2O2（l）H2O（l）O2（g）

ΔfHmΘ/kJ·mol－1－286

SmΘ/J·mol－1·K－1109.569.96205.03

ΔfGmΘ/kJ·mol－1－237.19

实验测得：

2H2O2（l）＝2H2O（l）＋O2（g）ΔrHmΘ＝－195.96kJ·mol－1

试计算H2O2（l）的ΔfHmΘ和ΔfGmΘ。

***

22．已知下列热力学数据：

NO（g）NO2（g）O2（g）

ΔfHmΘ/kJ·mol－190.433.90

SmΘ/J·mol－1·K－1210240205

问：

298K、标准压力下，2NO（g）＋O2（g）＝2NO2（g）能否自发进行？

**

23．已知：

SO2（g）+

O2（g）＝SO3（g）

ΔfHmΘ/kJ·mol－1－296.80－395.7

SmΘ/J·mol－1·K－1248.1205.0256.6

通过计算说明在1000K时，SO3，SO2，O2的分压分别为0.10，0.025，0.025

MPa时，正反应是否自发进行？

（pΘ＝100kPa）****

24．已知某弹式量热计常数C＝826J·℃－1。

505mg萘（C10H8）和过量O2在钢弹中燃烧所

放热量使温度由25.62℃升高到29.06℃，水浴中盛有1215g水。

求萘燃烧反应的ΔU和ΔHΘ。

***

25．阿波罗登月火箭用N2H4（l）作燃料，用N2O4（g）作氧化剂，燃烧后产生N2（g）和

H2O（l）。

写出配平的化学方程式，利用下列ΔfHmΘ数据计算N2H4（l）的摩尔燃烧热。

（298K时：

N2（g）H2O（l）N2H4（l）N2O4（g）

ΔfHmΘ/kJ·mol－10－285.8450.639.16）***

26．根据下列热力学数据，近似计算反应CO2（g）+C（s）＝2CO（g）能够自发进行的最低温度。

***

298K时：

CO2（g）C（s）CO（g）

ΔfHmΘ/kJ·mol－1－393.70－110.5

SmΘ/J·mol－1·K－1213.85.7197.9

27．由下列热力学数据，计算生成水煤气的反应：

C（石墨）＋H2O（g）＝CO（g）＋H2（g）

能够自发进行的最低温度是多少?

（不考虑ΔrHmΘ、ΔrSmΘ随温度的变化）***

25℃，101.3kPa时：

C（石墨）H2O（g）CO（g）H2（g）

ΔfHmΘ/kJ·mol－10－241.8－110.50

SmΘ/J·mol－1·K－15.7188.7197.9130.6

28．反应2Ca（l）+ThO2（s）→2CaO（s）+Th（s）

T=1373K时，∆rGmΘ＝－10.46kJ·mol－1

T=1473K时，∆rGmΘ＝－8.37kJ·mol－1

近似计算Ca（l）能还原ThO2（s）的最高温度。

***

29．利用下面热力学数据近似计算CaCO3的分解温度。

已知：

***

298K时：

CaCO3（s）＝CaO（s）＋CO2（g）

ΔfHmΘ/kJ·mol－1－1207.0－635.5－393.5

SmΘ/J·mol－1·K－192.8839.8213.6

30．已知：

MgCO3（s）＝MgO（s）＋CO2（g）

ΔfHmΘ/kJ·mol－1－1112.3－601.2－393.5

SmΘ/J·mol－1·K－165.626.8213.6

近似计算MgCO3的分解温度。

***

31．已知298K时反应：

3Fe（s）＋4H2O（g）＝Fe3O4（s）＋4H2（g）

ΔfHmΘ/kJ·mol－10－242－11170

SmΘ/J·mol－1·K－127189146131

试计算：

⑴上述反应在1200℃时能否自发进行？

⑵欲使此反应自发进行，必须控制多高温度？

***

32．利用下面热力学数据计算反应：

Ag2O（s）＝2Ag（s）＋

O2（g）

Ag2O（s）的最低分解温度和在该温度下O2（g）的分压。

（假定反应的ΔrHmΘ和ΔrSmΘ

不随温度的变化而变化）***

298K时：

Ag2O（s）Ag（s）O2（g）

ΔfHmΘ/kJ·mol－1－31.100

SmΘ/J·mol－1·K－112142.55205.03

33．已知298K时，

N2（g）＋

H2（g）＝NH3（g）ΔrHmΘ1＝－46.19kJ·mol－1，

求：

⑴2NH3（g）＝N2（g）＋3H2（g）的ΔrHmΘ2；

⑵2NH3（g）＝N2（g）＋3H2（g）的QV；

⑶pΔV项占ΔrHmΘ2的百分数。

***

34．某化工厂生产中需用银作催化剂，它的制法是将浸透AgNO3溶液的浮石在一定温度下焙

烧，使发生下列反应：

AgNO3（s）→Ag（s）＋NO2（g）＋

O2（g）

试根据下列热力学数据估算上述反应所需的最低温度。

***

AgNO3（s）的ΔfHmΘ＝－123.14kJ·mol－1，SmΘ＝140J·mol－1·K－1，

NO2（g）的ΔfHmΘ＝35.15kJ·mol－1，SmΘ＝240.6J·mol－1·K－1，

Ag（s）的SmΘ＝42.68J·mol－1·K－1，O2（g）的SmΘ＝205J·mol－1·K－1。

35．斜方硫和单斜硫的SmΘ分别为31.9J·mol－1·K－1和32.6J·mol－1·K－1，它们的标准燃烧焓分别为－296.81kJ·mol－1和－297.14kJ·mol－1。

计算S（斜方）→S（单斜）的ΔrGmΘ。

***

36．已知HBr（g）的ΔfGmΘ＝－53.43kJ·mol－1，在298K、总压力为标准压力时，对于

H2（g）＋

Br2（g）＝HBr（g）反应，若H2（g）和Br2（g）的分压分别为0.051MPa和0.010MPa，求这种条件下反应的ΔrGm。

**

37．高纯锡在600K熔铸，有下面反应发生：

Sn（l）＋O2（g）＝SnO2（s）ΔrGmΘ＝－418kJ·mol－1

为了避免SnO2的生成，拟用Ar作保护气体。

通常在Ar中O2的分压为0.10Pa，试通过计算说明熔铸锡时使用Ar是否能起到保护Sn的作用？

***

38．反应CCl4（l）＋H2（g）＝HCl（g）＋CHCl3（l）

ΔrHmΘ＝－90.3kJ·mol－1，ΔrSmΘ＝41.5J·mol－1·K－1，

通过计算说明下述情况中哪一种反应的自发性较大？

⑴标态下⑵p（H2）＝1.0MPap（HCl）＝0.010MPa**

39．以白云石为原料，用Si作还原剂来冶炼Mg，在1450K下发生的主反应为：

CaO（s）＋2MgO（s）＋Si（s）＝CaSiO3（s）＋2Mg（g）

ΔrGmΘ＝－126kJ·mol－1，试计算反应器内蒸气压升高到多少，反应将不能自发进行？

**

40．用羰基法提纯镍时，由粗镍生成羰基镍（沸点316K），常控制操作温度为320～350K，羰基镍在温度稍高（450～470K）时分解出纯镍。

试根据下列热力学数据进行必要的计算后，讨论上述工艺过程的合理性。

已知：

298.15K时，Ni（CO）4的ΔfHmΘ＝－603kJ·mol－1，SmΘ＝402J·mol－1·K－1，

Ni（s）的SmΘ＝30J·mol－1·K－1，CO（g）的ΔfHmΘ＝－110.5kJ·mol－1，

SmΘ＝197.5J·mol－1·K－1。

***

41．已知NaF和NaCl的晶格能分别为894kJ·mol－1、768kJ·mol－1，F2和Cl2的离解焓分别为159kJ·mol－1、242kJ·mol－1，F和Cl的电子亲合能分别为340kJ·mol－1、

365kJ·mol－1。

求NaCl（s）＋

F2（g）＝NaF（s）＋

Cl2（g）的ΔrHmΘ。

***

42．分子量为46的某纯液体，在60.0℃时蒸气压为46.5kPa，在70.0℃时蒸气压为72.0

kPa，试求：

⑴液体的正常沸点⑵沸点时的摩尔蒸发熵变。

***

43．已知298K时的下列热力学数据：

C（s）CO（g）Fe（S）Fe2O3（s）

ΔfHmΘ/kJ·mol－10－110.50－822.2

SmΘ/J·mol－1·K－15.74197.5627.2890

假定上述热力学数据不随温度而变化，试估算Fe2O3能用C还原的温度。

***

44．根据下列热力学数据，计算按照下面式子制取HCl的反应能够开始的近似温度：

2Cl2＋2H2O＝4HCl＋O2

已知：

HCl（g）O2（g）H2O（g）Cl2（g）

ΔfHmΘ/kJ·mol－1－92.300－241.840

SmΘ/J·mol－1·K－1186.77205.06188.74222.97

***

45．若将反应N2（g）＋3H2（g）＝2NH3（g）的ΔrHmΘ和ΔrSmΘ视为不随温度而变化，且反应是在标准状态下进行，试由下列热力学数据计算反应自发进行的温度条件。

已知：

N2H2NH3

ΔfHmΘ/kJ·mol－100－46.19

SmΘ/J·mol－1·K－1191.5130.6192.5***

46．当甲烷在煤气灯上燃烧时，它与空气中的氧化合生成二氧化碳与水蒸气。

假设煤气灯经过调节，使空气量五倍于甲烷燃烧时所需要的空气量。

计算在这些条件下煤气灯所能达到的最高温度（℃）。

计算中可作下列假定：

①空气与甲烷在20℃时进入煤气灯；

②空气由N2和O2组成，摩尔比为4׃1；

③在甲烷燃烧过程中放出的热量完全用于提高燃烧产物和过量空气的温度；

④已知气体的比热/J·g－1·℃－1分别是：

CO20.845、H2O1.866、O20.874、N2

1.042；生成热：

ΔfHmΘ/kJ·mol－1分别是：

CO2－393.5、H2O－241.8、CH4

－74.8；分子量分别是：

CO244.0、H2O18.0、O232.0、N228.0

****

47．在标准状况下，有100升水煤气，该水煤气是H2、CO、CO2和N2的混合气体。

现通入60升氧气燃烧。

燃烧后，同样在标准状况下，测得的体积是65升，将它和NaOH水溶液一起振荡后，体积变为20升。

上述100升水煤气燃烧的放热量是1143.5kJ。

已知：

H2的燃烧热为285.77kJ·mol－1，CO的燃烧热为282.84kJ·mol－1。

求该水煤气中各组分气体的分体积。

***

48．已知：

①4NH3（g）＋5O2（g）→4NO（g）＋6H2O（l）ΔrHmΘ＝－1170kJ·mol－1

②4NH3（g）＋3O2（g）→2N2（g）＋6H2O（l）ΔrHmΘ＝－1530kJ·mol－1

试计算NO的生成焓ΔfHmΘ。

**

49．在298.15K时于弹式量热计中使1.0000g正辛烷（C8H18，l，分子量114）完全燃烧，测得此反应热效应为－47.79kJ（对1.0000g正辛烷C8H18液体而言）。

写出正辛烷完全燃烧的反应方程式，计算1mol正辛烷完全燃烧的QV和QP。

**

50．已知乙醇（C2H5OH）在351K和101.325kPa时的蒸发热为39.2kJ·mol－1，试计算1

mol的C2H5OH（l）在该蒸发过程中的体积功W和ΔrUmΘ。

**

51．在25℃、101.3kPa下，CaSO4（s）＝CaO（s）＋SO3（g），已知该反应的ΔrHmΘ＝402kJ·mol－1，ΔrSmΘ＝189.6J·mol－1·K－1，通过计算回答：

⑴在25℃时，上述反应能否自发进行？

⑵对于上述反应，是升温有利还是降温有利？

⑶计算使上述反应自发进行所需的温度条件。

***

52．已知298K时：

ΔfHmΘ/kJ·mol－1SmΘ/J·mol－1·K－1

NH3（aq）－80.29111.3

H2O（l）－285.8369.91

NH

（aq）－132.51113.4

OH－（aq）－229.99－10.75

计算下列反应：

NH3（aq）＋H2O（l）＝NH4+（aq）＋OH－（aq）

在298K和373K时的解离常数K

。

***

53．在500K,101.325kPa下，使等摩尔的CO2与H2发生如下反应，根据热力学原理计算反应在此温度下的最大转化率。

CO2（g）＋H2（g）＝CO（g）＋H2O（g）

已知298K时下列物质的热力学数据：

ΔfHmΘ/kJ·mol－1SmΘ/J·mol－1·K－1

CO2（g）－393.5218.6

H2（g）0130.6

CO（g）－110.5197.9

H2O（g）－241.8188.7****

54．氧化银受热分解：

2Ag2O（s）＝4Ag（s）＋O2（g），

已知Ag2O（s