化学反应中的能量关系7

2009-2010学年第一学期无机化学期末考试试卷

班级:_____________学号:_____________姓名:_____________得分:_____________ (卷面共有38题, 总分100分, 各大题标有题量和总分, 每小题标号后有小分) 一、是非题(25小题, 共25分)

[1分](1)氨的沸点是-33℃，可将100kPa 、－20℃时的氨气看作理想气体。 （ ） [1分](2)通常，高温低压下的真实气体可被看作理想气体。 （ ） [1分](3)在相同温度和压力下，气体的物质的量与它的体积成反比。 （ ） [1分](4)在理想气体状态方程式中，R 为8.314J ·mol -1·K -1。若体积的单位为m 3，则压力的单位是kPa 。 （ ） [1分](5)在一定温度和压力下，混合气体中某组分的摩尔分数与体积分数不相等。（）

[1分](6)含有N 2和H 2的混合气体中，N 2的分体积V (N2)=n (N2) RT /p (总) 。 （ ） [1分](7)气体膨胀或被压缩所做的体积功是状态函数。 （ ） [1分](8)系统的焓变等于恒压反应热。 （ ） [1分](9)由于CaCO 3的分解是吸热的，故它的生成焓为负值。 （ ）

Θ[1分](10)298.15K时由于Na +(g)+Cl-(g)→NaCl(s)的△r H m =-770.8kJ·mol -1，则

NaCl(s)的标准摩尔生成焓是-770.8kJ ·mol -1。 （ ） [1分](11)298K时石墨的标准摩尔生成焓为零。 （ ） [1分](12)已知在某温度和标准态下，反应2KClO 3(s)→2KCl(s)+3O2(g)进行时，有

Θ

2.0molKClO 3分解，放出89.5kJ 的热量，则在此温度下该反应的△r H m ＝－89.5kJ ·mol 。 （ ） [1分](13)物质的量增加的反应不一定是熵增加的反应。 （ ）

Θ[1分](14)△r S m 为负值的反应均不能自发进行 。 （ ） ΘΘ[1分](15)298K时，C(石墨)+O2(g)→CO 2(g)的△r S m

-1

[1分](16)从过饱和溶液中析出晶体的过程，△r S m 0。 （ ） [1分](18)已知反应CH 4(g)+2O2(g)→CO 2(g)+2H2O(l)在298K 、标准态下反应向右进

Θ

行，则△r G m >0。 （ ）

Θ[1分](19)已知298K 时，反应N 2O 4(g)→N 2(g)+2O2(g)的△r G m =-97.8kJ·mol -1，则

Θ△f G m (N2O 4，g)=97.8kJ·mol -1。 （ ） Θ[1分](20)已知298K 时，反应SnO 2(s)→Sn(s)+O2(g)的△r G m =519.7kJ·mol -1，则Θ△f G m (SnO2，s)=519.7kJ·mol -1。 （ ） Θ[1分](21)反应的△r G m 值越负，其自发的倾向就越大，反应速率亦越快。 （ ） Θ[1分](22)在一定温度下，反应的△r G m 值越小，其K θ值越大。 （ ）

[1分](23)对于H 2O(l)（ ）

[1分](24)对于H 2O(s)

H 2O(g)相平衡，在373.15K 、101.325kPa 时，△r G m =0kJ·mol -1。

H 2O(l)，273.15K 、101.325kPa 时，△r G m =0kJ·mol -1。（ ）

ΘΘΘ

[1分](25)某反应的△r H m 和△r S m 均为负值，当温度升高时，△r G m 将减小。 （ ）

二、计算题(11小题, 共55分)

[5分](1)某化合物中各元素的质量分数分别为：碳64.7％、氢10.77％、氧24.53％。质量为0.1396g 的该气态化合物样品在147℃和90.22kPa 时占有体积41.56mL ，通过计算确定该化合物的化学式。

[5分](2)硼和氯的相对原子质量分别为10.81和35.5。现有含硼、氯的质量分数分别为23％、77％的固体硼氯化物试样0.0516g ，在69℃完全蒸发，蒸气在2.96kPa 时占有体积268mL 。通过计算确定该化合物的化学式。

[5分](3)将1.0×10－2molPCl 5充入200mL 容器内，加热到473K ，发生下列反应： PCl 5(g)→PCl 3(g)+Cl2(g)；当PCl 5解离40.0％时，容器内总压力、各组分分压分别为多少？

[5分](4)已知在25℃、101.325kPa 下，含有N 2和H 2的混合气体的密度为0.500g ·L -1。试计算N 2和H 2的分压及体积分数。

[5分](5)实验室用排水集气法制取氢气。在23℃、100.5kPa 下，收集了480.0mL 气体，已知23℃时水的饱和蒸气压为2.81kPa ，试计算：

(1)23℃时该气体中氢气的分压；(2)氢气的物质的量；(3)若在收集氢气前，集气瓶瓶中已充入氮气20.0mL ，其温度和压力保持不变，而收集氢气后气体的总体积为500.0mL ，问氢气的物质的量是否变化？氢气的分压是多少？ [5分](6)已知298K 时反应：

Θ

(1)2NH3(g)+3N2O(g)→4N 2(g)+3H2O(l)的△r H m (1)=-1011.5kJ·mol -1； Θ (2)N2O(g)+3H2(g)→N 2H 4(l)+H2O(l)的△r H m (2)=-317.3kJ·mol ；

-1

Θ (3)2NH3(g)+O 2(g)→N 2H 4(l)+H2O(l)的△r H m (3)=-143kJ·mol -1；

Θ (4)H2(g)+O 2(g)→H 2O(l)的△r H m (4)=-285.8kJ·mol -1；

①确定N 2H 4(l)生成反应与上述各方程式的关系；

Θ ②计算N 2H 4(l)的△f H m 。

[5分](7)制取水煤气时，将水蒸气通过灼热的煤炭，发生下列反应： (1)C(s)+H2O(g)→CO(g)+H2(g)（主要的） (2)CO(g)+H2O(g)→CO 2(g)+H2(g)（次要的）

将此混合气体冷却到室温(298K)，即得水煤气。设其完全燃烧的产物是CO 2(g)和

ΘΘ

H 2O(g)。已知298K 时，△f H m (CO2,g)=-393.5kJ·mol -1，△f H m

Θ(CO,g)=-110.5kJ·mol -1，△f H m (H2O,g)=-241.8kJ·mol -1。

计算：(1)若水煤气中不含CO 2和H 2O(g)，则在100.0kPa 下1.00m 3水煤气完全燃烧时放出的热量；(2)若水煤气中5%(体积分数）的CO 转变为CO 2，则在100.0kPa 下1.00m 3水煤气完全燃烧时放出的热量。

ΘΘ

[5分](8)已知25℃时，△f G m (H2O,l)=-237.2kJ·mol -1，△f G m (H2O,g)=-228.5kJ·mol -1，计算25℃时水的饱和蒸气压。

[5分](9)已知2100K 时，反应：Si(s)+2H2(g)

SiH 4(g)的K θ=9.96×10-7。试计算：

Θ

(1)该反应在2100K 时的△r G m ，并判断反应进行的方向； ΘΘ(2)若反应的△r S m =-126.9J·mol -1·K -1，则△r H m 为多少？

Θ[5分](10)已知298K 时，反应：Cr 2O 3(s)+3C(s)→2Cr(s)+3CO(g)，△f H m (Cr2O 3，ΘΘs)=-1135.0kJ·mol -1，△f H m (CO，g)=-110.5kJ·mol -1，△f G m (Cr2O 3，Θs)=-1053.0kJ·mol -1，△f G m (CO，g)=-137.3kJ·mol -1。试问在标准态、600K 及1500K 时，该反应能否分别自发向右进行。

[5分](11)已知反应：H 2(g)+I2(g)2HI(g)在623K 和723K 时的标准平衡常数分别

Θ

为64.8和45.6。试计算：(1)此温度范围内的△r H m ； (2)在623K ，p (H2)=p (I2)=400.0kPa，p (HI)=200.0kPa时的△r G m 。

三、计算题(2小题, 共20分)

[10分](1)已知298K 时，反应：(1)Fe2O 3(s)+1.5C(s)→2Fe(s)+1.5CO2(g)， (2)Fe2O 3(s)+3H2(g)→2Fe(s)+3H2O(g)，

ΘΘΘ

△f H m (Fe2O 3,s)=-824.2kJ·mol -1，△f H m (CO2，g)=-393.5kJ·mol -1，△f H m (H2O ，ΘΘg)=-241.8kJ·mol -1，S m (Fe2O 3，s)=87.4J·mol -1·K -1，S m (C,石墨)=5.7J·mol -1·K -1，

ΘΘΘ

(Fe，s)=27.3J·mol -1·K -1，S m (CO2，g)=213.7J·mol -1·K -1，S m (H2，S m

Θg)=130.6J·mol -1·K -1，S m (H2O ，g)=188.7J·mol -1·K -1。计算上述两个反应自发进行的最低温度，并比较其相对大小。

[10分](2)已知反应：C(s)+CO2(g)2CO(g)在1500K 和1273K 时的标准平衡常数分

ΘΘΘ

别为2.1×103和1.6×102。试计算反应在1000K 时的△r G m ，△r H m ，△r S m 及标准平衡常数。

=======================================================================================================答案==================================== 一、01(25小题, 共25分) [1分](1)错 [1分](2)对 [1分](3)错 [1分](4)错 [1分](5)错 [1分](6)对 [1分](7)错 [1分](8)对 [1分](9)错 [1分](10)错 [1分](11)对 [1分](12)对 [1分](13)对 [1分](14)错 [1分](15)对 [1分](16)对 [1分](17)错 [1分](18)错 [1分](19)对 [1分](20)错

[1分](21)错 [1分](22)对 [1分](23)对 [1分](24)对 [1分](25)错

二、07(11小题, 共55分) [5分](1)解：

mRT 0.1396g ⨯8.314J ⋅mol -1⋅K -1⨯(273+147) K M ===130g ⋅mol -1 -3

pV 90.22kPa ⨯41.56⨯10L

n (H ) =

130⨯0.1077

=14

1.0130⨯0.2453

=2

16130⨯0.647

=7

12

n (O ) =

n (C ) =

所以其化学式为C 7H 14O 2。 [5分](2)解：

mRT 0.0516g ⨯8.314J ⋅mol -1⋅K -1⨯(273+69) K M ===185g ⋅mol -1

pV 2.96kPa ⨯0.268L

n (B ) =

185⨯0.23

=3.9≈4

10.81

185⨯0.77

=4.0

35.5

n (Cl ) =

则化学式为B 4Cl 4。

[5分](3)解： PCl5(g)→PCl 3(g)+Cl2(g)

开始时n i /mol1.0×10

反应后n i /mol6.0×10-34.0×10-34.0×10-3

-2

(α=40.0%)

Σn i ＝1.4×10-2mol

nRT 14⨯10-2mol ⨯8.314J ⋅mol -1⋅K -1⨯473K p ===280kPa

V 0.200L 4.0⨯10-3⨯2.8⨯102

p (Cl 2) =p (PCl 3) =kPa =80kPa -2

1.4⨯10

p (PCl5)=1.2×102kPa [5分](4)解：

pV =nRT =

m

RT M

M =

ρRT

0.500g ⋅L -1⨯8.314J ⋅mol -1⋅K -1⨯298.15K ==12.2g /mol p 101.325kPa

M r (N2)=28.0，M r (H2)=2.0

设N 2的体积分数为x 28.0x +2.0(1-x )=12.2 x =0.39

p (N2)=0.39×101.325kPa=40kPa p (H2)=101.325kPa-40kPa=61kPa ϕ(N2)=39% ϕ(H2)=61% [5分](5)解：

(1)p (H2)=(100.5-2.81)kPa=97.7kPa

(2)n (H ) =

0.480L ⨯97.7kPa

=1.91⨯10-2mol -1-1

8.314J ⋅mol ⋅K ⨯296K

(3)n (H2) 不变

n (H 2) RT 1.91⨯10-2mol ⨯8.314J ⋅mol -1⋅K -1⨯296K

p (H 2) ===94.0kPa

V 0.500L

[5分](6)解：将3×(2)式-(1)式+(3)式-(4)式得： 8H2(g)+4N2(g)→4N 2H 4(l) 2H2(g)+N2(g)→N 2H 4(l)

ΘΘΘΘΘ

△r H m =3×△r H m (2)-△r H m (1)+△r H m (3)-△r H m (4)

=3×(-317.3kJ·mol -1)-(-1011.5kJ·mol -1)+ (-143.0kJ·mol -1)-(-285.8kJ·mol -1) =202.4kJ·mol -1

Θ △f H m (N2H 4，l)=0.25×202.4kJ ·mol -1=50.6kJ·mol -1

[5分](7)解：CO(g)+0.5O2(g)→CO 2(g) H 2(g)+0.5O2(g)→H 2O(g)

100kPa ⨯0.500m 3

=20.2mol (1)n (CO ) =n (H 2) =-1-1

8.314J ⋅mol ⋅K ⨯298K

△H 1=[(-393.5+110.5)+(-241.8)]kJ·mol -1×20.2mol =-1.06×104kJ (2)n (CO)=20.2mol×0.950=19.2mol

n (H2)=20.2mol×1.050=21.3mol

△H 2=(-393.5+110.5)kJ·mol -1×19.2mol+(-241.8kJ·mol -1) ×21.3mol=-1.06×104kJ

[5分](8)解：H 2O(l) H2O(g)

Θ △r G m =(-228.5+237.2)kJ·mol -1=8.70kJ·mol -1

3

-8.70⨯10

=-3.51 lnK θ=

8.314⨯298

K θ=0.0300 K θ＝

p θp

p =0.0300×100kPa=3.0kPa

[5分](9)解：Si(s)+2H2(g) SiH4(g)

Θ

(1)△r G m =-8.314J·mol -1·K -1×2100Kln9.96×10-7

=241kJ·mol -1

Θ △r G m >0kJ·mol -1；反应向左进行。

ΘΘΘ (2)△r H m =△r G m +T △r S m =[241+2100×10-3×(-126.9)]kJ·mol -1

=-25kJ·mol -1

[5分](10)解：Cr 2O 3(s)+3C(s)→2Cr(s)+3CO(g)

Θ △r H m =[3×(-110.5)-(-1135.0)]kJ·mol -1=803.5kJ·mol -1 Θ 298K，△r G m =[3×(-137.3)-(-1053.0)]kJ·mol -1=641.1kJ·mol -1 ΘΘΘ △r G m =△r H m -T △r S m

Θ △r S m =

(803.5-641.1) kJ /mol -1-1

=545.0J ⋅mol ⋅K -3

298⨯10K

Θ

600K，△r G m =(803.5-600×10-3×545.0)kJ ·mol -1

=476.5kJ·mol -1>0kJ·mol -1 所以不能进行

Θ 1500K，△r G m =(803.5-1500×10-3×545.0)kJ ·mol -1

=-14.0kJ·mol

-1-1

[5分](11)解：H 2(g)+I2(g) 2HI(g)

θθ

∆r H m R 2T -T

(1)ln =θ=⋅21

R 2R T 2T 1

Θ

△r H m =-13.2kJ·mol -1

(2)623K时

Θ △r G m =-RT ln K θ=-21.6kJ·mol -1

Θ △r G m =△r G m +RT ln Q =(-21.6+8.314×10-3×

22623ln )kJ ·mol -1 =-28.8kJ·mol -1

4⨯4

三、08(2小题, 共20分)

[10分](1)解：Fe 2O 3(s)+1.5C(s)→2Fe(s)+1.5CO2(g)

Θ

△r H m =[1.5×（-393.5)-(-824.2)]kJ·mol -1=234.0kJ·mol -1 Θ △r S m =(1.5×213.7+2×27.3-1.5×5.7-87.4)J ·mol -1·K -1

=279.2J·mol -1·K -1

234.0⨯103J ⋅mol -1

T >=838.1K

279.2J ⋅mol -1⋅K -1

Fe 2O 3(s)+3H2(g)→2Fe(s)+3H2O(g)

Θ

△r H m =[3×（-241.8)-(-824.2)]kJ·mol -1=98.8kJ·mol -1 Θ △r S m =(3×188.7+2×27.3-3×130.6-87.4)J ·mol -1·K -1

=141.5J·mol -1·K -1

98.8⨯103J ⋅mol -1

T >141.5J ⋅mol -1⋅K -1=698K

第二个反应所需温度低。

[10分](2)解：C(s)+CO2(g) 2CO(g) △r G Θm =-RT ln K θ △r G Θ-33m (1500K)=-8.314×1500×10kJ ·mol -1ln(2.1×10) =-95.4kJ △r G Θm (1273K)=-8.314×1273×10-3kJ ·mol -1ln(1.6×102) =-53.7kJ ⎧⎪⎨∆θθ10-3K ∆θ

r G m (1500K ) =∆r H m -1500⨯r S m ⎪⎩∆θθ⨯10-3K ∆θ r G m (1273K ) =∆r H m -1273r S m 解得：

△r H Θm 180.2kJ ·mol -1≈△r H m (1000K) △r S ΘΘm =183.7J·mol -1·K -1≈△r S m (1000K) △r G Θm (1000K)=(180.2-183.7)kJ·mol -1=-3.5kJ·mol -1

θ3.5⨯103J ⋅mol -1

lnK (1000K)=8.314J ⋅mol -1⋅K -1⨯298K K θ=1.52 ·mol -1·mol -1

2009-2010学年第一学期无机化学期末考试试卷

班级:_____________学号:_____________姓名:_____________得分:_____________ (卷面共有38题, 总分100分, 各大题标有题量和总分, 每小题标号后有小分) 一、是非题(25小题, 共25分)

[1分](1)氨的沸点是-33℃，可将100kPa 、－20℃时的氨气看作理想气体。 （ ） [1分](2)通常，高温低压下的真实气体可被看作理想气体。 （ ） [1分](3)在相同温度和压力下，气体的物质的量与它的体积成反比。 （ ） [1分](4)在理想气体状态方程式中，R 为8.314J ·mol -1·K -1。若体积的单位为m 3，则压力的单位是kPa 。 （ ） [1分](5)在一定温度和压力下，混合气体中某组分的摩尔分数与体积分数不相等。（）

[1分](6)含有N 2和H 2的混合气体中，N 2的分体积V (N2)=n (N2) RT /p (总) 。 （ ） [1分](7)气体膨胀或被压缩所做的体积功是状态函数。 （ ） [1分](8)系统的焓变等于恒压反应热。 （ ） [1分](9)由于CaCO 3的分解是吸热的，故它的生成焓为负值。 （ ）

Θ[1分](10)298.15K时由于Na +(g)+Cl-(g)→NaCl(s)的△r H m =-770.8kJ·mol -1，则

NaCl(s)的标准摩尔生成焓是-770.8kJ ·mol -1。 （ ） [1分](11)298K时石墨的标准摩尔生成焓为零。 （ ） [1分](12)已知在某温度和标准态下，反应2KClO 3(s)→2KCl(s)+3O2(g)进行时，有

Θ

2.0molKClO 3分解，放出89.5kJ 的热量，则在此温度下该反应的△r H m ＝－89.5kJ ·mol 。 （ ） [1分](13)物质的量增加的反应不一定是熵增加的反应。 （ ）

Θ[1分](14)△r S m 为负值的反应均不能自发进行 。 （ ） ΘΘ[1分](15)298K时，C(石墨)+O2(g)→CO 2(g)的△r S m

-1

[1分](16)从过饱和溶液中析出晶体的过程，△r S m 0。 （ ） [1分](18)已知反应CH 4(g)+2O2(g)→CO 2(g)+2H2O(l)在298K 、标准态下反应向右进

Θ

行，则△r G m >0。 （ ）

Θ[1分](19)已知298K 时，反应N 2O 4(g)→N 2(g)+2O2(g)的△r G m =-97.8kJ·mol -1，则

Θ△f G m (N2O 4，g)=97.8kJ·mol -1。 （ ） Θ[1分](20)已知298K 时，反应SnO 2(s)→Sn(s)+O2(g)的△r G m =519.7kJ·mol -1，则Θ△f G m (SnO2，s)=519.7kJ·mol -1。 （ ） Θ[1分](21)反应的△r G m 值越负，其自发的倾向就越大，反应速率亦越快。 （ ） Θ[1分](22)在一定温度下，反应的△r G m 值越小，其K θ值越大。 （ ）

[1分](23)对于H 2O(l)（ ）

[1分](24)对于H 2O(s)

H 2O(g)相平衡，在373.15K 、101.325kPa 时，△r G m =0kJ·mol -1。

H 2O(l)，273.15K 、101.325kPa 时，△r G m =0kJ·mol -1。（ ）

ΘΘΘ

[1分](25)某反应的△r H m 和△r S m 均为负值，当温度升高时，△r G m 将减小。 （ ）

二、计算题(11小题, 共55分)

[5分](1)某化合物中各元素的质量分数分别为：碳64.7％、氢10.77％、氧24.53％。质量为0.1396g 的该气态化合物样品在147℃和90.22kPa 时占有体积41.56mL ，通过计算确定该化合物的化学式。

[5分](2)硼和氯的相对原子质量分别为10.81和35.5。现有含硼、氯的质量分数分别为23％、77％的固体硼氯化物试样0.0516g ，在69℃完全蒸发，蒸气在2.96kPa 时占有体积268mL 。通过计算确定该化合物的化学式。

[5分](3)将1.0×10－2molPCl 5充入200mL 容器内，加热到473K ，发生下列反应： PCl 5(g)→PCl 3(g)+Cl2(g)；当PCl 5解离40.0％时，容器内总压力、各组分分压分别为多少？

[5分](4)已知在25℃、101.325kPa 下，含有N 2和H 2的混合气体的密度为0.500g ·L -1。试计算N 2和H 2的分压及体积分数。

[5分](5)实验室用排水集气法制取氢气。在23℃、100.5kPa 下，收集了480.0mL 气体，已知23℃时水的饱和蒸气压为2.81kPa ，试计算：

(1)23℃时该气体中氢气的分压；(2)氢气的物质的量；(3)若在收集氢气前，集气瓶瓶中已充入氮气20.0mL ，其温度和压力保持不变，而收集氢气后气体的总体积为500.0mL ，问氢气的物质的量是否变化？氢气的分压是多少？ [5分](6)已知298K 时反应：

Θ

(1)2NH3(g)+3N2O(g)→4N 2(g)+3H2O(l)的△r H m (1)=-1011.5kJ·mol -1； Θ (2)N2O(g)+3H2(g)→N 2H 4(l)+H2O(l)的△r H m (2)=-317.3kJ·mol ；

-1

Θ (3)2NH3(g)+O 2(g)→N 2H 4(l)+H2O(l)的△r H m (3)=-143kJ·mol -1；

Θ (4)H2(g)+O 2(g)→H 2O(l)的△r H m (4)=-285.8kJ·mol -1；

①确定N 2H 4(l)生成反应与上述各方程式的关系；

Θ ②计算N 2H 4(l)的△f H m 。

[5分](7)制取水煤气时，将水蒸气通过灼热的煤炭，发生下列反应： (1)C(s)+H2O(g)→CO(g)+H2(g)（主要的） (2)CO(g)+H2O(g)→CO 2(g)+H2(g)（次要的）

将此混合气体冷却到室温(298K)，即得水煤气。设其完全燃烧的产物是CO 2(g)和

ΘΘ

H 2O(g)。已知298K 时，△f H m (CO2,g)=-393.5kJ·mol -1，△f H m

Θ(CO,g)=-110.5kJ·mol -1，△f H m (H2O,g)=-241.8kJ·mol -1。

计算：(1)若水煤气中不含CO 2和H 2O(g)，则在100.0kPa 下1.00m 3水煤气完全燃烧时放出的热量；(2)若水煤气中5%(体积分数）的CO 转变为CO 2，则在100.0kPa 下1.00m 3水煤气完全燃烧时放出的热量。

ΘΘ

[5分](8)已知25℃时，△f G m (H2O,l)=-237.2kJ·mol -1，△f G m (H2O,g)=-228.5kJ·mol -1，计算25℃时水的饱和蒸气压。

[5分](9)已知2100K 时，反应：Si(s)+2H2(g)

SiH 4(g)的K θ=9.96×10-7。试计算：

Θ

(1)该反应在2100K 时的△r G m ，并判断反应进行的方向； ΘΘ(2)若反应的△r S m =-126.9J·mol -1·K -1，则△r H m 为多少？

Θ[5分](10)已知298K 时，反应：Cr 2O 3(s)+3C(s)→2Cr(s)+3CO(g)，△f H m (Cr2O 3，ΘΘs)=-1135.0kJ·mol -1，△f H m (CO，g)=-110.5kJ·mol -1，△f G m (Cr2O 3，Θs)=-1053.0kJ·mol -1，△f G m (CO，g)=-137.3kJ·mol -1。试问在标准态、600K 及1500K 时，该反应能否分别自发向右进行。

[5分](11)已知反应：H 2(g)+I2(g)2HI(g)在623K 和723K 时的标准平衡常数分别

Θ

为64.8和45.6。试计算：(1)此温度范围内的△r H m ； (2)在623K ，p (H2)=p (I2)=400.0kPa，p (HI)=200.0kPa时的△r G m 。

三、计算题(2小题, 共20分)

[10分](1)已知298K 时，反应：(1)Fe2O 3(s)+1.5C(s)→2Fe(s)+1.5CO2(g)， (2)Fe2O 3(s)+3H2(g)→2Fe(s)+3H2O(g)，

ΘΘΘ

△f H m (Fe2O 3,s)=-824.2kJ·mol -1，△f H m (CO2，g)=-393.5kJ·mol -1，△f H m (H2O ，ΘΘg)=-241.8kJ·mol -1，S m (Fe2O 3，s)=87.4J·mol -1·K -1，S m (C,石墨)=5.7J·mol -1·K -1，

ΘΘΘ

(Fe，s)=27.3J·mol -1·K -1，S m (CO2，g)=213.7J·mol -1·K -1，S m (H2，S m

Θg)=130.6J·mol -1·K -1，S m (H2O ，g)=188.7J·mol -1·K -1。计算上述两个反应自发进行的最低温度，并比较其相对大小。

[10分](2)已知反应：C(s)+CO2(g)2CO(g)在1500K 和1273K 时的标准平衡常数分

ΘΘΘ

别为2.1×103和1.6×102。试计算反应在1000K 时的△r G m ，△r H m ，△r S m 及标准平衡常数。

=======================================================================================================答案==================================== 一、01(25小题, 共25分) [1分](1)错 [1分](2)对 [1分](3)错 [1分](4)错 [1分](5)错 [1分](6)对 [1分](7)错 [1分](8)对 [1分](9)错 [1分](10)错 [1分](11)对 [1分](12)对 [1分](13)对 [1分](14)错 [1分](15)对 [1分](16)对 [1分](17)错 [1分](18)错 [1分](19)对 [1分](20)错

[1分](21)错 [1分](22)对 [1分](23)对 [1分](24)对 [1分](25)错

二、07(11小题, 共55分) [5分](1)解：

mRT 0.1396g ⨯8.314J ⋅mol -1⋅K -1⨯(273+147) K M ===130g ⋅mol -1 -3

pV 90.22kPa ⨯41.56⨯10L

n (H ) =

130⨯0.1077

=14

1.0130⨯0.2453

=2

16130⨯0.647

=7

12

n (O ) =

n (C ) =

所以其化学式为C 7H 14O 2。 [5分](2)解：

mRT 0.0516g ⨯8.314J ⋅mol -1⋅K -1⨯(273+69) K M ===185g ⋅mol -1

pV 2.96kPa ⨯0.268L

n (B ) =

185⨯0.23

=3.9≈4

10.81

185⨯0.77

=4.0

35.5

n (Cl ) =

则化学式为B 4Cl 4。

[5分](3)解： PCl5(g)→PCl 3(g)+Cl2(g)

开始时n i /mol1.0×10

反应后n i /mol6.0×10-34.0×10-34.0×10-3

-2

(α=40.0%)

Σn i ＝1.4×10-2mol

nRT 14⨯10-2mol ⨯8.314J ⋅mol -1⋅K -1⨯473K p ===280kPa

V 0.200L 4.0⨯10-3⨯2.8⨯102

p (Cl 2) =p (PCl 3) =kPa =80kPa -2

1.4⨯10

p (PCl5)=1.2×102kPa [5分](4)解：

pV =nRT =

m

RT M

M =

ρRT

0.500g ⋅L -1⨯8.314J ⋅mol -1⋅K -1⨯298.15K ==12.2g /mol p 101.325kPa

M r (N2)=28.0，M r (H2)=2.0

设N 2的体积分数为x 28.0x +2.0(1-x )=12.2 x =0.39

p (N2)=0.39×101.325kPa=40kPa p (H2)=101.325kPa-40kPa=61kPa ϕ(N2)=39% ϕ(H2)=61% [5分](5)解：

(1)p (H2)=(100.5-2.81)kPa=97.7kPa

(2)n (H ) =

0.480L ⨯97.7kPa

=1.91⨯10-2mol -1-1

8.314J ⋅mol ⋅K ⨯296K

(3)n (H2) 不变

n (H 2) RT 1.91⨯10-2mol ⨯8.314J ⋅mol -1⋅K -1⨯296K

p (H 2) ===94.0kPa

V 0.500L

[5分](6)解：将3×(2)式-(1)式+(3)式-(4)式得： 8H2(g)+4N2(g)→4N 2H 4(l) 2H2(g)+N2(g)→N 2H 4(l)

ΘΘΘΘΘ

△r H m =3×△r H m (2)-△r H m (1)+△r H m (3)-△r H m (4)

=3×(-317.3kJ·mol -1)-(-1011.5kJ·mol -1)+ (-143.0kJ·mol -1)-(-285.8kJ·mol -1) =202.4kJ·mol -1

Θ △f H m (N2H 4，l)=0.25×202.4kJ ·mol -1=50.6kJ·mol -1

[5分](7)解：CO(g)+0.5O2(g)→CO 2(g) H 2(g)+0.5O2(g)→H 2O(g)

100kPa ⨯0.500m 3

=20.2mol (1)n (CO ) =n (H 2) =-1-1

8.314J ⋅mol ⋅K ⨯298K

△H 1=[(-393.5+110.5)+(-241.8)]kJ·mol -1×20.2mol =-1.06×104kJ (2)n (CO)=20.2mol×0.950=19.2mol

n (H2)=20.2mol×1.050=21.3mol

△H 2=(-393.5+110.5)kJ·mol -1×19.2mol+(-241.8kJ·mol -1) ×21.3mol=-1.06×104kJ

[5分](8)解：H 2O(l) H2O(g)

Θ △r G m =(-228.5+237.2)kJ·mol -1=8.70kJ·mol -1

3

-8.70⨯10

=-3.51 lnK θ=

8.314⨯298

K θ=0.0300 K θ＝

p θp

p =0.0300×100kPa=3.0kPa

[5分](9)解：Si(s)+2H2(g) SiH4(g)

Θ

(1)△r G m =-8.314J·mol -1·K -1×2100Kln9.96×10-7

=241kJ·mol -1

Θ △r G m >0kJ·mol -1；反应向左进行。

ΘΘΘ (2)△r H m =△r G m +T △r S m =[241+2100×10-3×(-126.9)]kJ·mol -1

=-25kJ·mol -1

[5分](10)解：Cr 2O 3(s)+3C(s)→2Cr(s)+3CO(g)

Θ △r H m =[3×(-110.5)-(-1135.0)]kJ·mol -1=803.5kJ·mol -1 Θ 298K，△r G m =[3×(-137.3)-(-1053.0)]kJ·mol -1=641.1kJ·mol -1 ΘΘΘ △r G m =△r H m -T △r S m

Θ △r S m =

(803.5-641.1) kJ /mol -1-1

=545.0J ⋅mol ⋅K -3

298⨯10K

Θ

600K，△r G m =(803.5-600×10-3×545.0)kJ ·mol -1

=476.5kJ·mol -1>0kJ·mol -1 所以不能进行

Θ 1500K，△r G m =(803.5-1500×10-3×545.0)kJ ·mol -1

=-14.0kJ·mol

-1-1

[5分](11)解：H 2(g)+I2(g) 2HI(g)

θθ

∆r H m R 2T -T

(1)ln =θ=⋅21

R 2R T 2T 1

Θ

△r H m =-13.2kJ·mol -1

(2)623K时

Θ △r G m =-RT ln K θ=-21.6kJ·mol -1

Θ △r G m =△r G m +RT ln Q =(-21.6+8.314×10-3×

22623ln )kJ ·mol -1 =-28.8kJ·mol -1

4⨯4

三、08(2小题, 共20分)

[10分](1)解：Fe 2O 3(s)+1.5C(s)→2Fe(s)+1.5CO2(g)

Θ

△r H m =[1.5×（-393.5)-(-824.2)]kJ·mol -1=234.0kJ·mol -1 Θ △r S m =(1.5×213.7+2×27.3-1.5×5.7-87.4)J ·mol -1·K -1

=279.2J·mol -1·K -1

234.0⨯103J ⋅mol -1

T >=838.1K

279.2J ⋅mol -1⋅K -1

Fe 2O 3(s)+3H2(g)→2Fe(s)+3H2O(g)

Θ

△r H m =[3×（-241.8)-(-824.2)]kJ·mol -1=98.8kJ·mol -1 Θ △r S m =(3×188.7+2×27.3-3×130.6-87.4)J ·mol -1·K -1

=141.5J·mol -1·K -1

98.8⨯103J ⋅mol -1

T >141.5J ⋅mol -1⋅K -1=698K

第二个反应所需温度低。

[10分](2)解：C(s)+CO2(g) 2CO(g) △r G Θm =-RT ln K θ △r G Θ-33m (1500K)=-8.314×1500×10kJ ·mol -1ln(2.1×10) =-95.4kJ △r G Θm (1273K)=-8.314×1273×10-3kJ ·mol -1ln(1.6×102) =-53.7kJ ⎧⎪⎨∆θθ10-3K ∆θ

r G m (1500K ) =∆r H m -1500⨯r S m ⎪⎩∆θθ⨯10-3K ∆θ r G m (1273K ) =∆r H m -1273r S m 解得：

△r H Θm 180.2kJ ·mol -1≈△r H m (1000K) △r S ΘΘm =183.7J·mol -1·K -1≈△r S m (1000K) △r G Θm (1000K)=(180.2-183.7)kJ·mol -1=-3.5kJ·mol -1

θ3.5⨯103J ⋅mol -1

lnK (1000K)=8.314J ⋅mol -1⋅K -1⨯298K K θ=1.52 ·mol -1·mol -1