普通化学习题和解答（第二章）

WORD格式.整理版

7、通过热力学计算说明下列水结冰过程：

H2O(l)?H2O(s)

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-236.7kJmol?1。

解： H2O(l)?H2O(s)

??fGm(298K)/kJmol?1 -237.129 -236.7

???rGm(298K)??vB?fGm,B(298K)

B =﹛（-236.7）-（-237.129）﹜kJmol?1=0.4kJmol?1＞0 故在298K的标准状态时，水结冰的过程不能自发进行。

?(298K)和8、试用教材附录3中的标准热力学数据，计算下列反应的?rSm??rGm(298K)

(1) 3Fe(s)?4H2O(l)?Fe3O4?4H2(g) (2) Zn(s)?2H?(aq)?Zn2?(aq)?H2(g) (3) CaO(s)?H2O(l)?Ca2?(aq)?2OH?(aq)

1(4) AgBr(s)?Ag(s)?Br2(l)

2解：（1） 3Fe(s)?4H2O(l)?Fe3O4(s)?4H2(g)

?Sm(298K)/Jmol?1K?1 27.28 69.91 146.4

130.684

??fGm(298K)/kJmol?1 0 -237.129 -1015.4 0

???rSm(298K)??vBSm,B(298K)

B =﹛130.864×4+146.4-69.91×4-27.28×3﹜Jmol?1K?1

优质.参考.资料

WORD格式.整理版

= 307.7Jmol?1K?1

???rGm(298K)??vB?fGm,B(298K)

B=﹛（-1015.4）-（-237.129）×4﹜kJmol?1 = -66.9kJmol?1

（2） Zn(s)?2H?(aq)?Zn2?(aq)?H2(g)

?Sm(298K)/Jmol?1K?1 41.63 0 -112.1

130.684

??fGm(298K)/kJmol?1 0 0 -147.06 0

???rSm(298K)??vBSm,B(298K)

B =﹛130.864+（-112.1）-41.63﹜Jmol?1K?1

= -23.0Jmol?1K?1

???rGm(298K)??vB?fGm,B(298K)

B= -147.6kJmol?1

（3） CaO(s)?H2O(l)?Ca2?(aq)?2OH?(aq)

?Sm(298K)/Jmol?1K?1 39.75 69.91 -53.1 -10.75

??fGm(298K)/kJmol?1 -604.03 -237.129 -553.58

-157.244

???rSm(298K)??vBSm,B(298K)

B =﹛(-10.75)×2+(-53.1)-69.91-39.75﹜Jmol?1K?1

= -184.3Jmol?1K?1

???rGm(298K)??vB?fGm,B(298K)

B=﹛（-157.244）×2+(-553.58)-（-237.129）-(-604.03)﹜

优质.参考.资料

WORD格式.整理版

kJmol?1

= -26.91kJmol?1

（4） AgBr(s)?Ag(s)?1Br2(l) 2?Sm(298K)/Jmol?1K?1 170.1 42.55 152.231

??fGm(298K)/kJmol?1 -96.90 0 0

???rSm(298K)??vBSm,B(298K)

B =﹛152.231×

1+42.55-170.1﹜Jmol?1K?1 2= -54.1Jmol?1K?1

???rGm(298K)??vB?fGm,B(298K)

B= 96.90kJmol?1

9、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

SnO2(s)?Sn(s)?O2(g)

??fHm(298K)/kJmol?1 -580.7 0 0

?Sm(298K)/Jmol?1K?1 52.3 51.55 205.138

???rHm(298K)??vB?fHm,B(298K)

B = 580.7kJmol?1

优质.参考.资料

WORD格式.整理版

???rSm(298K)??vBSm,B(298K)

B=﹛205.138+51.55-52.3﹜Jmol?1K?1 = 204.4Jmol?1K?1

???(T)??rHm(298K)?T?rSm(298K)?0 依据 ?rGmT＞580.7kJmol?1/204.4Jmol?1K?1=2841K

（2）用碳还原矿石的温度条件估算

SnO2(s)?C(s)?Sn(s)?CO2(g)

??fHm(298K)/kJmol?1 -580.7 0 0 -393.509

?Sm(298K)/Jmol?1K?1 52.3 5.74 51.55 213.74

???rHm(298K)??vB?fHm,B(298K)

B = ﹛（-393.509）-（-580.7）﹜kJmol?1 = 187.2kJmol?1

???rSm(298K)??vBSm,B(298K)

B=﹛213.74+51.55-5.74-52.3﹜Jmol?1K?1 = 207.3Jmol?1K?1

T＞187.2kJmol?1/207.3Jmol?1K?1=903.0K

（3）用H2还原矿石的温度条件估算

SnO2(s)?2H2(g)?Sn(s)?2H2O(g)

??fHm(298K)/kJmol?1 -580.7 0 0 -241.818

?Sm(298K)/Jmol?1K?1 52.3 130.684 51.55 188.825

???rHm(298K)??vB?fHm,B(298K)

B = ﹛（-241.818）-（-580.7）﹜kJmol?1

优质.参考.资料