高中化学奥林匹克竞赛专题练习：专题三 化学热力学基础

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专题三 化学热力学基础

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1、25℃，KNO3在水中的溶解度是6mol·dm-3，若将1 mol固体KNO3置于水中，则KNO3变成盐溶液过程的ΔG的符号为_____________，ΔS的符号为_____________。

2、已知下列反应 ：

H2（g）= 2H（g） △H = +Q1 ；1/2O2（g）= O（g） △H = +Q2

2H（g）+ O（g）= H2O（g） △H = －Q3 ；H2O（g）= H2O（l） △H = －Q4 H2（g）+ 1/2O2（g）= H2O（l） △H = －Q5

试指出Q1、Q2、Q3、Q4、Q5的关系 。

??2 H (g) 的内能变化ΔU与键能ΔHH-H相等，已知ΔHH-H为433.2 kJ·mol-1 ，3、假设反应H2 (g)?则键焓ΔH是 kJ·mol-1 。

00-1-1-1

4、298 K时，生成气态水的Δf G0= -228.6 kJ·mol，ΔS= -44.4 J·mol·K， 则其Δ Hrfmmm为

_________________________。

5、27℃时，将100g Zn溶于过量稀硫酸中，反应若分别在开口烧杯和密封容器中进行，哪种情况放热较多？多出多少？

6、已知下列反应的焓变为： H2 (g) +1I2 (s) = HI (g)

21H(g) = H (g) 22

0-1

Δr Hm = 25.9 kJ·mol 0-1

Δr Hm = 218 kJ·mol 0-1

Δr Hm = 75.7 kJ·mol

1I(g) = I (g) 22

I2 (s) = I2 (g)

0-1

Δr Hm = 62.3 kJ·mol

0计算反应 H (g) + I (g) = HI (g) 的焓变Δr Hm。

7、100 g铁粉在25℃溶于盐酸生成氯化亚铁（FeCl2）， (1) 这个反应在烧杯中发生；

(2) 这个反应在密闭贮瓶中发生；两种情况相比， 哪个放热较多？ 简述理由。 8、已知：

BaO（s）+ H2O（l）= Ba(OH)2（s） △H = －103 kJ·mol-1 Ba(OH)2(s) + aq = Ba2（aq）+ 2OH（aq） △H = －52 kJ·mol-1

＋

－

Ba(OH)2·8H2O（s）+ aq = Ba2（aq）+ 2OH（aq）+ 8H2O △H = + 64 kJ·mol-1

＋

－

请回答下列问题，若能，给出答案；若不能，简述原因。

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（1）能求得BaO（s）的溶解热吗？

（2）能求得Ba(OH)2（s）转变成Ba(OH)2·8H2O（s）能量变化吗？ （3）能求得“O2”（s）+ H2O（l）= 2OH（s）的能量变化吗？

－

－

（4）能求得“O2”（s）+ aq = 2OH（s）的能量变化吗？

－

－

9、如果将10 g金属锂置于100 g 0℃的冰块上，试确定：100℃时，由溶液中沉淀的氢氧化锂的一水合物的质量。

反应按下式进行：2 Li(s)+ 2 H2O(l) = 2 LiOH(s)+ H2(g)；△H = －398.2 kJ·mol-1

由于跟周围的介质交换，溶解时热效应为0，冰的熔化热为330 kJ·kg-1，水的比热为4.200 kJ·kg-1·K-1，水的汽化热为2 300 kJ·kg-1，LiOH的比热为49.58 J·mol-1·K-1，100℃时，一水合氢氧化锂的溶解度为19.1 g。

10、反应

31H2(g) + N2(g) = NH3(g) 在298K、101 kPa下能否自发进行？ 22-1

（已知：△f G0= －16.5 kJ·mol） (NH)m,298311、通常中和热、溶解热等测定是在一种恒压绝热的量热计（又叫杜瓦瓶）中进行。已知：△f H0m,H2O(l)= －286 kJ·mol-1，△f Hm,OH?(aq)= －230 kJ·mol-1。欲测弱酸与强碱反应的中和热，进行下列实验：

第一步，量照计热容量的测定。先在杜瓦瓶中装入350 mL 0.2 mol·L-1 HCl溶液，在另一带活塞的小储液管中装入35mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液，并将储液管放入杜瓦瓶酸液中，测定反应前温度为23.20℃，然后快速拔去活塞，使碱液与酸混合并搅拌，测得反应后最高温度为28.33℃。

第二步，以350 mL 0.2 mol·L-1 HAc标准溶液代替盐酸，重复上述操作，测得反应前后温度分别为23.33℃和27.64℃。

（1）求HAc与NaOH的中和热（kJ·mol-1）； （2）求HAc的电离热（kJ·mol-1）。

12、将金属镁粉在纯氮气中加热，得到Mg3N2和剩余Mg的混合物。经测定，混合物中含氮为18.73 ％。在25℃、101.3 kPa下：

①将149.5 g混合物加到过量的稀盐酸中，放热2129.8 J，且放出的氢气被水蒸气饱和。

②将1.00 mol Mg放入与①同量的稀盐酸中（也是过量），放热467.2 kJ，放出的氢气也被水蒸气饱和； ③将1.00 mol气态氨溶于与①同量的稀盐酸中，放热87.9 kJ。

已知：△f H0mol-1，25℃、101.3 kPa时水的饱和蒸气压为23.0 mmHg，水的摩尔蒸m,NH3(g)= －46.1 kJ·发热为43.93 kJ·mol-1。相对原子质量：N：14.0，Mg：24.3。试回答下列问题：

（1）写出有关相应的化学反应方程式； （2）求 △f H0m,Mg3N2(s)（298 K）的值。

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13、合成氨造气工段生产水煤气是将水蒸气通过炽热的炭，其反应为：

??CO（g）+ H2（g） C（s）+ H2O（g）???0（1）设造气炉温度为1100℃，求此温度下反应的△rU0、△Hrmm。

101.3kPa（2）把制得的50 kg水煤气（CO︰H2 = 1︰1）送进101.3 kPa、100℃的气柜储存，求此过程中Q、W、△U、△H。已知298 K时有关物质的热力学数据如下：

△f H0mol-1） m（kJ·Cp/（J·mol-1·K-1） C（s） 8.64 H2O（g） －241.8 33.58 CO（g） －110.5 29.14 H2（g） 28.84 14、试判断反应：2NaHCO3 (s)= Na2CO3 (s)+ CO2 (g)+ H2O (g) (1)298K标态下反应的自发方向；(2)反应方向逆转的温度条件。 已知298K时下列热力学数据：

0mol-1 △f Gm/kJ·0mol-1 △f Hm/kJ·NaHCO3 (s) －852 －948 102 Na2CO3 (s) －1048 －1130.8 135 CO2 (g) －394.36 －393.51 214 H2O (g) －228.59 －241.82 189 S0mol-1·K-1 m/J·

参考答案

1、ΔG < 0 为 － ； ΔS > 0 为 +

2

、 Q5 = －Q1－Q2＋Q3＋Q4

3、435.7

4、－241.8 kJ·mol-1

5、在开口烧杯进行时热效应为Qp，在密封容器中进行时热效应为QV ，后者因不做膨胀功，故放热多，多出的部分为ΔnRT＝3814J

6、待求的反应 = 反应(1) －反应(2) － 反应(3) － 按Hess定律,有：

Δr H0m=Δr Hm(1)－Δr Hm(2)－Δr Hm(3)－Δr Hm(4)

00001反应(4) 2华仔出品

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= 25.9 kJ·mol-1- 218 kJ·mol-1 - 75.7 kJ·mol-1 - 62.3 kJ·mol-1?

1= -299 kJ·mol-1 27、Qp = QV +ΔnRT ,第(1)种情况放热量为Qp，第(2)种情况为QV ，因为变化过程有气体产生，Δ n为正值。所以情况(2)放热多于(1)。

8、（1）－155 kJ·mol-1 （2）－116 kJ·mol-1 （3）不能；该热效应是拆散BaO晶格吸能、Ba2水合

＋

释能、O2与水反应生成OH释能以及水合释能的代数和。 （4）不能 理同（3）

－

－

9、10g Li与水反应放热：Q =284.42 kJ，消耗水：25.71 g，生成LiOH：34.28g，即1.43 mol，反应所放出的热将用于：①熔冰：33 kJ；②水由0℃升至100℃：31.20 kJ；③LiOH由0℃升至100℃：7.09 kJ；因此：可蒸发水量：92.7 g。而所剩水量仅为：74.29 g＜92.7g。故产物中无氢氧化锂的一水合物。

10、△r Gm,298=

0??f00－??fGm = －16.5－0.0 = －16.5 kJ·mol-1 Gm,298(生),298(反)计算表明，该反应的△r Gm,298＜0，可以自发进行。 11、（1）△H = －47.05 kJ·mol-1 （2）△H = 8.95 kJ·mol-1

12、（1）Mg3N2+6HCl = 3MgCl2+2NH3 NH3+HCl = NH4Cl Mg+2HCl = MgCl2+H2↑ （2）－478.4 kJ·mol-1

13、（1）△rU0mol-1 △rH0mol-1 m = 148.24 kJ·m = 136.82 kJ·

（2）Q = △H = －9.665×104 kJ W = 2.771×104 kJ △U = 6.894×104 kJ

14、（1）△r Gm,298=

00??f00－??fGm = －228.59－394.36－1048+2×852 = 32.95 Gm,298(生),298(反)kJ·mol-1 ＞0 即表明298K及标态下,该反应逆向自发 。

（2）△r Hm,298 = kJ·mol-1

△r Sm,298=

000mol?Sm,298(生)－?Sm,298(反)=189+214+135－2×102 = 334 J·

-1

0??fHm,298(生) － ??fHm,298(反)= －241.82－393.51－1130.8+2×948 = 129.87

·K-1

00△r G0334×103 m(T) = △r Hm,298 － T×△r Sm,298 = 129.87－ T×

－

00当△r G0m(T)＜0，才能使上述反应方向发生逆转，变为正向自发过程，因此有 129.87－ 0.334 T ＜ 0 T ＞

129.87 = 389 K 即标态下NaHCO3 (s)自发分解的最低温度为389K。 0.334华仔出品