【正文】 243 431 436 (1) 求反應(yīng) 2NH3(g) ＋ 3Cl2(g) === N2(g) ＋ 6HCl(g) 的? rHm?； (2) 由標(biāo)準(zhǔn)生成熱判斷 NCl3(g)和 NH3(g)相對穩(wěn)定性高低。 假設(shè)空氣中含有百萬分之一的 H2S 和百萬分之一的 H2，根據(jù)下列反應(yīng)判斷，通常 條件下純銀能否和 H2S 作用生成 Ag2S? 2Ag(s) ＋ H2S(g) === Ag2S(s) ＋ H2(g) 4Ag(s) ＋ O2(g) === 2Ag2O(s) 4Ag(s) ＋ 2H2S(g) ＋ O2(g) === 2Ag2S(s) ＋ 2H2O(g) 通過計(jì)算說明，常溫常壓下固體 Na2O 和固體 HgO 的熱穩(wěn)定性高低。 反應(yīng) A(g) ＋ B(s) === C(g)的? rHm?＝－mol －1 ，設(shè) A、C 均為理想氣體。298K，標(biāo)準(zhǔn)狀況下，反應(yīng)經(jīng)過某一過程做了最大非體積功，并防熱mol－1 。試求體系在此過程中的 Q、W、? rUm?、? rHm?、? rSm?、? rGm?。 煉鐵高爐尾氣中含有大量的 SO3，對環(huán)境造成極大污染。人們設(shè)想用生石灰 CaO 吸收 SO3 生成 CaSO4 的方法消除其污染。已知下列數(shù)據(jù) CaSO4(s) CaO(s) SO3(g) △ fHm176。/ kJmol－1 －1433 － － Sm176。/ Jmol－1 K－1 通過計(jì)算說明這一設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)。11 由鍵焓能否直接求算 HF(g)、HCl(g)、H 2O(l)和 CH4(g)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓？如能計(jì)算， 請與附錄中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。 高爐煉鐵是用焦炭將 Fe2O3 還原為單質(zhì)鐵。試通過熱力學(xué)計(jì)算說明還原劑主要是CO而非焦炭。相關(guān)反應(yīng)為 2Fe2O3(s) ＋ 3C(s) === 4Fe(s) ＋ 3CO2(g) Fe2O3(s) ＋ 3CO(g) === 2Fe(s) ＋ 3CO2(g) 通過熱力學(xué)計(jì)算說明為什么人們用氟化氫氣體刻蝕玻璃，而不選用氯化氫氣體。相關(guān)反應(yīng)如下： SiO2(石英 ) ＋ 4HF(g) ===SiF4(g) ＋ 2H2O(l) SiO2(石英 ) ＋ 4HCl(g) ===SiCl4(g) ＋ 2H2O(l) 根據(jù)熱力學(xué)計(jì)算說明，常溫下石墨和金剛石的相對有序程度高低。已知 Sm176。(石墨)＝mol －1 K－1 ，△ fHm176。(金剛石)＝mol －1 ，△ fGm176。(金剛石)＝mol －1 。 NO 和 CO 是汽車尾氣的主要污染物，人們設(shè)想利用下列反應(yīng)消除其污染：2CO(g) ＋ 2NO(g) === 2CO2(g) ＋ N2(g)試通過熱力學(xué)計(jì)算說明這種設(shè)想的可能性。 白云石的主要成分是 CaCO3MgCO3，欲使 MgCO3 分解而 CaCO3 不分解，加熱溫度應(yīng)控制在什么范圍？ 如 題所示，高爐煉鐵是用焦炭將 Fe2O3 還原為單質(zhì)鐵。試通過熱力學(xué)計(jì)算說明，采用同樣的方法能否用焦炭將鋁土礦還原為金屬鋁？相關(guān)反應(yīng)為 2Al2O3(s) ＋ 3C(s) === 4Al(s) ＋ 3CO2(g) Al2O3(s) ＋ 3CO(g) ===2Al(s) ＋ 3CO2(g)12 臭化肥 NH4HCO3 在常溫下極易分解，從而限制了它的使用。通過熱力學(xué)計(jì)算說明， 在實(shí)際應(yīng)用中能否通過控制溫度來阻止 NH4HCO3 的分解？ 比較下列各組物質(zhì)熵值的大小(1) 1molO2(298K，110 5 Pa) 1molO2(303K，110 5Pa)(2) 1molH2O(s， 273K，1010 5 Pa) 1molH2O(l，273K，1010 5Pa)(3) 1gH2(298K，110 5Pa) 1molH2(298K，110 5Pa)(4) n molC2H4(298K，110 5 Pa) 2mol －(CH 2) n－ (298K，110 5Pa)(5) 1molNa(s，298K，110 5Pa) 1molMg(s，298K，110 5Pa) 試判斷下列過程熵變的正負(fù)號(1) 溶解少量食鹽于水中；(2) 水蒸氣和熾熱的碳反應(yīng)生成 CO 和 H2；(3) 冰熔化變?yōu)樗?4) 石灰水吸收 CO2；(5) 石灰石高溫分解。習(xí)題解答 當(dāng)反應(yīng)物中氣體的物質(zhì)的量比生成物中氣體的量小時(shí)， ；反之則 ；VpQ?VpQ?當(dāng)反應(yīng)物與生成物氣體的物質(zhì)的量相等時(shí)，或反應(yīng)物與生成物全是固體或液體時(shí)。VpQ? 由公式 VpUH?????)(液體水的體積不計(jì)，水蒸氣為理想氣體，則 nRT?37479(J)?????蒸發(fā)過程是在 373K、1atm 下進(jìn)行的，13故該過程為可逆過程，可采用 進(jìn)行計(jì)算TQSp??)KmolJ(?????S 不相等。 是進(jìn)行一摩爾反應(yīng)的反應(yīng)熱，它與反應(yīng)式的書寫有關(guān)；而 是?rH ?mfH?指某溫度下，由處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的各種元素最穩(wěn)定的單質(zhì)生成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 1mol 該純物質(zhì)的反應(yīng)熱，它與反應(yīng)式的書寫無關(guān)。對本題 =2?mrH??f 不相等C 的同素異形體中，石墨最為穩(wěn)定，即 ；金剛石 ；而石墨與金0???mf 0???mf剛石燃燒的產(chǎn)物完全相同，因此可得兩者的燃燒熱不同。 焓變?yōu)椋?；熵變亦為＋? Zn(s)+S(s)+2O2(g)===ZnSO4(s)可由 得到)4(321)(21????因此 ZnSO4(s) 標(biāo)準(zhǔn)生成熱 ?fHm?= ?rHm?(1)+ ?rHm?(2)+ ?rHm?(3) ?rHm?(4)21= ()+ = kJmol－1??)(2?? ???HJK－?TSJmol－??????nRU 由給定反應(yīng)式可得C(s) ＋ H2O(g) === CO(g) ＋ H2(g) 1C(s) ＋ 2H2O(g) === CO2(g) ＋2H 2(g) 21dm3 水煤氣的物質(zhì)的量為 (mol)???RTpVn設(shè)轉(zhuǎn)化為水煤氣的炭的物質(zhì)的量為 x，則有95%x+95%x+5%x+25%x=　得到 x=水煤氣的燃燒反應(yīng)為：CO(g)+ O2(g)=== CO2(g) 3114H2(g)+ O2(g)===H2O(g) 41則燃燒熱為 )(0.)()]().39[( ???????? 反應(yīng)在溶液中進(jìn)行，反應(yīng)式可寫為離子式H+(aq)+NH3(aq) NH4+(aq) (kJ)0())(H(aq)N)(34 ????????? fffH－ 反應(yīng)方程式為：2 N 2H4(l) + N2O4(g) === 3 N2 + 4 H2O(l)kJ)8.( ?????mr燃燒 N2H4(l)需 N2O4(g)的體積為 35???pnRTV放出的熱量為 ????Q (1) 2NH3(g)+3Cl2(g)===N2(g)+6HCl(g) )HCl()N()Cl(3)HN( ???????? EEmr? 1molkJ468194586 ???(2) N2(g)+ Cl2(g)===NCl3(g) N2(g)+ H2(g)===NH3(g)133E(N≡N)+ E(Cl－Cl) －3E(N－Cl)= 945+ 2433201=234 1)g,Cl(3???mrH 12kJmol1E(N≡N)+ E(H－H)－3E(H －Cl)= 945+ 4363389=2),N(3?r 2 3mol1從計(jì)算結(jié)果表明：NH 3 穩(wěn)定而 NCl3 不穩(wěn)定。 銀在空氣中可能發(fā)生的反應(yīng)有： （1）2Ag(s) ＋ H2S(g) === Ag2S(s) ＋ H2(g) （2）4Ag(s) ＋ O2(g) === 2Ag2O(s) （3）4Ag(s) ＋ 2H2S(g) ＋ O2(g) === 2Ag2S(s) ＋ 2H2O(g)三反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由焓變化分別為＝ － ＝－－（－）＝－ kJmol 1?)1(G??)SAg(2f?)SH(2fG?= =－mol 1?)2(?)O(2f15＝ + － ＝－＋（－）－（－）?)3(G??)SAg(2f?)O(gH2fG??)SH(2f ?。剑?kJmol 1在題示條件下，反應(yīng)的 ΔG 為：＝ ＋RTlnQ P(1)= －＋298247。1000ln)1(??)( SH2P= －＋298247。1000ln1＝－ kJmol 1＝ ＋RTlnQ P(2)= －＋298247。1000ln)2(G?)( 2O1＝－＋298247。1000ln =－ kJmol ＝ ＋RTlnQ P(3)= －＋298247。1000ln)3(??)( 21OSHP?＝ －＋298247。1000ln =??由此可見，在題示條件下，反應(yīng)（3）進(jìn)行的程度最大，即純銀在常溫及題示條件下能生成 Ag2S。實(shí)際空氣中 H2S 含量常大于百萬分之一，所以銀制品在空氣中久置會生成 Ag2S 而變黑。 (1) Na2O(s)→2Na(s)+ O2(g)1(2)HgO(s) → Hg(l)+ O2(g) ?rHm?=－mol 1 ?rUm?=?rHm?－ΔnRT=? rHm?=－mol 1進(jìn)行一摩爾反應(yīng)，Q=－由?U＝Q －W 得　W＝－－（－）＝－ kJ?rGm?=Wf(max)=mol1?rSm?＝ JK1mol110298??T 反應(yīng)式為 SO3(g)+CaO(s)→CaSO 4(s)?G=?HT?S= 1433()()298() 103=16反應(yīng)可在常溫下自發(fā)進(jìn)行。　 (1)? fHm?(HF(g))= E(H－H)+ E(F－F)－E(H －F)2121= + －565= － (kJmol1)查表得 HF(g) kJmol 1，與計(jì)算數(shù)值相近(2)?fHm?(HCl(g))= E(H－H)+ E(Cl－Cl) －E(H－Cl)2121= + －428= － (kJmol1)查表得 HCl(g)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱為 kJmol1，與計(jì)算數(shù)值相近(3)?fHm?(H2O(l))= E(H－H)+ E(O=O)－2E(H－O)1=+ －2=－(kJmol 1)2查表得 H2O(l) kJmol 1，與計(jì)算數(shù)值有差距(4)對 CH4(g)，由石墨與氫氣這兩種最穩(wěn)定的單質(zhì)生成，反應(yīng)式為C(s)+2H2(g)→CH 4(g)每個(gè)碳原子周圍有三條 C－C 鍵、層間作用相當(dāng)于一條鍵，即 1 個(gè)碳原子與四個(gè)碳原子相連，而每條鍵被兩個(gè)碳原子占有，故反應(yīng)斷裂的 C－C 的數(shù)目為 4=221??fHm?(CH4(g))= 2E(H－H)+2 E(C－C)－4E(H－C)=2+2－4411=－ (kJmol 1)查表得 CH4(g)的標(biāo)準(zhǔn)生成熱為 kJmol1，與計(jì)算數(shù)值有差距 反應(yīng)式為：2Fe2O3(s) ＋ 3C(s) === 4Fe(s) ＋ 3CO2(g)　　　　　　　1Fe2O3(s) ＋ 3CO(g) === 2Fe(s) ＋ 3CO2(g)　　　　　　2?rGm?（ 1）＝ (產(chǎn)物)－ （反應(yīng)物）?mfG???mfG??＝3 （ ）2＝mol 1?rGm?（ 2）＝ (產(chǎn)物)－ （反應(yīng)物）?f ?f＝3 （ ）() 3＝mol 1可看出反應(yīng)（1）在常溫下不能自動(dòng)進(jìn)行，而（2）可自發(fā)進(jìn)行。故還原劑主要17是 CO 而非焦炭。 反應(yīng)式為SiO2(石英 ) ＋ 4HF(g) ===SiF4(g) ＋ 2H2O(l)　　　　　　　1SiO2(石英 ) ＋ 4HCl(g) ===SiCl4(g) ＋ 2H2O(l)　　　　　 　2?rGm?（ 1）＝ (產(chǎn)物)－ （反應(yīng)物）?mfG???mfG??＝（）＋（）2（ ）4－（ ）＝mol1?rGm?（ 2）＝ (產(chǎn)物)－ （反應(yīng)物）?mf???mf??＝（）＋（）2（）4－（）＝mol 1可見（2）反應(yīng)不會自發(fā)進(jìn)行，故不可用 HCl 刻劃玻璃 對于反應(yīng)　C（石墨） →C （金剛石）?rHm?=?fHm?(C，金剛石)，? rGm?＝? fGm?（C，金剛石）由? rGm?=?rHm?－T? rSm?得?rSm?＝ Jmol1).(?????????rSm?= Sm?(金剛石 )－S m?（石墨）Sm?（金剛石）＝? rSm?＋S m?（石墨）＝－＋＝ Jmol 1K1由于 Sm?（金剛石）＜S m?（石墨） ，說明金剛石中碳原子排列更為有序。 2CO(g) ＋ 2NO(g) === 2CO2(g) ＋ N2(g)?rGm?＝ (產(chǎn)物)－ （反應(yīng)物）?f??fG??＝2（－）－2（－）－2＝－mol 1從熱力學(xué)計(jì)算可知設(shè)想可行　MgCO 3→MgO+CO 2 1CaCO3→CaO+CO 2 2反應(yīng)進(jìn)行的臨界點(diǎn)為? G＝0，由公式? rGm?=?rHm?－T? rSm?反應(yīng) 1 進(jìn)行的臨界溫度為 ??????)42()0()80(ST