思考題與習題

3-1　下列符號代表什么意義：找出它們間有關聯的符號，并寫出它們之間的關系式。

3-2　區別下列基本概念，并舉例說明之。

（1）系統和環境；

（2）狀態和狀態函數；

（3）過程和途徑；

（4）熱和功；

（5）熱和溫度；

（6）標準摩爾生成焓和標準摩爾反應焓；

（7）標準狀況和標準狀態。

3-3　某理想氣體在恒定外壓（100kPa）下吸收熱膨脹，其體積從80L變到160L，同時吸收25kJ的熱量，試計算系統的內能變化。

3-4　已知乙醇（C2H5OH）在351K和100kPa大氣壓下正常沸點溫度（351K）時的蒸發熱為39.2kJ·mol-1，試估算1mol C2H5OH（l）在該蒸發過程中的W體和ΔU。

3-5　下列過程是熵增還是熵減？

（1）固體KBr溶解在水中；

（2）干冰汽化；

（3）過飽和溶液析出沉淀；

（4）大理石燒制生石灰；

（5）。

3-6　判斷題（正確的在括號中填“√”號，錯的填“×”號）：

（1）葡萄糖轉化為麥芽糖的（298.15K=3.7）kJ·mol-1，因此，2mol C6H12O6（s）在轉化的過程中吸收了3.7kJ的熱量。（?。?/p>

（2）任何純凈單質的標準摩爾生成焓都等于零。（?。?/p>

（3）在等溫定壓下，下列兩個反應方程式的反應熱相同。（?。?/p>

（4）ΔrSm為負值的反應均不能自發進行。（　）

（5）吸熱反應也可能是自發的。（?。?/p>

（6）某反應的ΔrGm>0，選取適宜的催化劑可使反應自發進行。（?。?/p>

（7）的反應一定自發進行。（　）

（8）常溫下所有單質的標準摩爾熵都為零。（?。?/p>

（9）應用蓋斯定律，不但可以計算化學反應的ΔrHm，還可以計算ΔrUm、ΔrSm、ΔrGm的值。（?。?/p>

（10）熱是系統和環境之間因溫度不同而傳遞的能量形式，受過程的制約，不是系統自身的性質，所以不是狀態函數。（?。?/p>

（11）在常溫常壓下，將H2和O2長期混合無明顯反應，表明該反應的摩爾吉布斯自由能變為正值。（?。?/p>

（12）熱力學標準狀態是指系統壓力為100kPa，溫度為298K時物質的狀態。（?。?/p>

（13）在等溫定壓下，反應過程中若產物的分子總數比反應物分子總數增多，該反應的ΔrSm一定為正值。（?。?/p>

（14）指定穩定單質的（298.15K）、（298.15K）和（298.15K）均為零。（　）

（15）焓變、熵變受溫度影響很小，可以忽略，但吉布斯自由能受溫度影響較大，故不能忽略。（　）

3-7　選擇填空（將正確答案的標號填入括號中）

（1）25℃和標準狀態下，N2和H2反應生成1g NH3（g）時放出2.71kJ的熱量，則（NH3，g，298.15K）等于（?。﹌J·mol-1。

A.-2.71/17

B.2.71/17

C.-2.71×17

D.2.71×17

（2）如果一封閉體系，經過一系列變化后又回到初始狀態，則體系的（?。?/p>

A.Q=0　　W=0　　ΔU=0　　ΔH=0

B.Q≠0　　W=0　　ΔU=0　　ΔH=0

C.Q=-W　　ΔU=W+Q　　ΔH=0

D.Q≠-W　　ΔU=W+Q　　ΔH=0

（3）下列分子的值不等于零的是（?。?/p>

A.石墨（s）

B.O2（g）

C.CO2（g）

D.Cu（s）

（4），在25℃及100kPa是自發反應，高溫逆向自發，說明反應屬于（　）類型。

A.

B.

C.

D.

（5）對于一個確定的化學反應來說，下列說法中正確的是（　）。

A.越負，反應速率越快

B.越正，反應速率越快

C.越負，反應速率越快

D.活化能越小，反應速率越快

（6）下列各熱力學函數中，哪一個為零？（?。?/p>

A.（I2，g，298K）

B.（Br2，l，298K）

C.（H2，g，298K）

D.（O3，g，298K）

E.（CO2，g，298K）

（7）下列反應中，放出熱量最多的反應是（?。?/p>

A.

B.

C.

D.

（8）若某反應（A）的反應速率大于（B）的反應速率，則反應的熱效應的關系為（?。?。

A.

B.

C.

D.不能確定

（9）已知反應在一定溫度、壓力下達到平衡。此后通入氖氣，若保持反應的壓力、溫度不變，則（?。?。

A.平衡向左移動

B.平衡向右移動

C.平衡保持不變

D.無法預測

（10）某反應的，，據估算該反應處于平衡時的轉變溫度為（?。㎏。

A.273

B.298

C.546

D.596

3-8　填空題

（1）狀態函數的性質之一是：狀態函數的變化值與系統的（　）有關，與（?。o關。

（2）熱力學規定，系統從環境吸熱，Q為（　）；系統向環境放熱，Q為（?。?。系統對環境做功，W為（　）；環境對系統做功，W為（?。?。熱和功都與（　）有關，所以熱和功（?。顟B函數。

（3）物理量U、H、W、Q、S、G中，屬于狀態函數的是（?。?。

（4）1mol理想氣體，經過等溫膨脹、定容加熱、定壓冷卻三個過程，完成一個循環后回到起始狀態，系統的W和ΔU等于零的是（?。?，不等于零的是（?。?。

（5）熱力學第一定律的數學表達式為（?。凰贿m用于（?。┫到y。

（6）QV=ΔU的條件是（　）；Qp=ΔH的條件是（?。?。

（7）ΔrGm（?。┯诹銜r，反應是自發的。根據ΔrGm=ΔrHm-TΔrSm，當ΔrSm為正值時，放熱反應（?。┳园l的，當ΔrSm為負值時，吸熱反應（　）自發。

（8）有人利用甲醇分解來制取甲烷：此反應是（?。?、熵（?。┑?、故在（?。貤l件下正向自發進行。

（9）已知反應的，若升高溫度，將（　），將（　），將（　），將（　）；若減小反應系統體積，平衡將（　）移動；若加入氫氣以增加總壓力，平衡將（?。┮苿?；若加入氦氣以增加總壓力，平衡將（?。┮苿樱蝗艏尤肼然瘹錃怏w，平衡將（?。┮苿印?/p>

（10）已知反應和的平衡常數分別為和，則反應的=（　）。

3-9　當下述反應達到平衡后，在反應系統中加入一定量的惰性氣體，對于平衡系統有何影響？試就加入惰性氣體后系統的體積保持不變或總壓力保持不變這兩種情況加以討論。

3-10　已知下列熱化學方程式：

（1）

（2）

（3）

計算反應：的。

3-11　人體靠下列一系列反應去除體內的酒精：

計算人體去除1mol C2H5OH時各步反應的及總反應的（假設T=298.15K）。

3-12　寫出下列各化學反應的標準平衡常數表達式。

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

3-13　計算下列反應在298.15K下的、和，并判斷哪些反應能自發向右進行。

（1）

（2）

（3）

（4）

3-14　植物在光合作用中合成葡萄糖的反應可以近似表示為：

計算反應的標準摩爾吉布斯函數變，判斷反應在298K及標準狀態下能否自發進行（已知葡萄糖的（C6H12O6，s）=-910.5kJ·mol-1）。

3-15　已知反應的，（1000K）=-3.4kJ·mol-1，計算：

（1）在標準狀態及溫度分別為298K和1000K時的標準平衡常數；

（2）當1000K時，p（CO）=200kPa，p（CO2）=800kPa，判斷該反應方向。

3-16　已知反應在973K時的。若系統中各組分氣體分壓為p（CO2）=p（H2）=127kPa，p（CO）=p（H2O）=76kPa，計算此時ΔrGm（973K）時值并判斷反應進行的方向。

3-17　已知尿素CO（NH2）2的（CO（NH2）2，s）=-197.15kJ·mol-1，求下列尿素合成反應在298.15K時的和。

3-18　密閉容器中的反應在750K時其，試計算：

（1）當原料氣中H2O（g）和CO（g）的物質的量之比為1:1時，CO（g）的轉化率為多少？

（2）當原料氣中H2O（g）和CO（g）的物質的量之比為4:1時，CO（g）的轉化率為多少？說明什么問題？

3-19　Ag2O遇熱分解：。已知Ag2O的，，試估算Ag2O的最低分解溫度及298K時該系統中p（O2）。

3-20　大力神火箭的發動機采用液態N2H4和氣體N2O4作為燃料，反應放出大量的熱和氣體可以推動火箭升高。

根據附錄Ⅱ中的數據，計算反在298K時的標準摩爾焓變。若反應的熱能完全轉化為勢能，可將100kg的重物垂直升高多少？［已知（N2H4，l）=50.63kJ·mol-1］

3-21　將空氣中的單質氮變成各種含氮化合物叫固氮反應。根據附表中的的數據計算下述三種固氮反應的，從熱力學的角度判斷選擇哪個反應最好。

（1）

（2）

（3）

3-22　汽車內內燃機工作時溫度高達1573K，估算在此溫度下反應：的和，并說明對大氣有無污染。