全国高中生化学竞赛初赛分专题训练试题 7、化学热力学.doc
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七、化 学 热 力 学 （A）1． 当反应：N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)在恒容的弹式量热计内进行，放出热量87.2kJmol-1，计算：此反应的DH和DU是多少？(25℃时)2．已知反应： C (金钢石) + O2(g) = CO2(g) DH 298 = －395.01kJmol-1 C (石墨) + O2(g) = CO2(g) DH 298 = －393.13kJmol-1求：C (石墨) ＝ C(金刚石)的 DH 298 =？3． 已知下列热化学方程式 Fe2O3(s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO2(g) D 1H = －27.59kJmol-1 3Fe2O3(s) + CO(g) 2Fe3O4(s) + CO2(g) D2H = －58.52kJmol-1Fe3O4(s) + CO(g) 3FeO(s) + CO2(g) D 3H = ＋38.04kJmol-1计算下列反应的DH FeO(s) + CO(g) Fe (s) + CO2(g)4．已知某温度下，下列反应的焓变化： (1) 3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) DH = －92.4kJmol-1 (2) 2H2(g) + O2(g) 2H2O(g) DH = －483.7kJmol-1计算：反应4NH3(g) + 3O2(g) 2N2(g) + 6H2O(g)的焓变化。
说明在此温度下，此正反应是吸热还是放热的5．预言下列从左到右的过程，熵是增加的还是减少的？ (1) H2O(s) H2O(l) (2) C(s) + 2H2(g) CH4(g) (3) 2CO2(g) 2CO(g) + O2 (g) (4) N2 (g ,1atm) N2(g,2atm) (5) CaCO3(s) + 2H+(aq) Ca2+(aq) + CO2(g) + H2O(l)(6) NaCl(s) Na+(aq) + Cl- (aq)6．已知反应(1)、(2)的DG 298分别为D1 G ＝－142.0kJmol-1，D2G = －113.6kJmol-1 (1) 16H+ + 2MnO4- + 10Cl- 5Cl2(g) + 2Mn2+ + 8H2O(l) (2) Cl2(g) + 2Fe2+ 2Fe3+ + 2Cl-试求下面反应的DG 8H+ + MnO4- + 5Fe2+ 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O(l)7．已知： CH4(g) O2(g) CO2(g) H2O(l) DfHm －74.82 － －392.9 －285.5 (kJmol-1) S 186.01 205.0 213.6 16.75 (Jmol-1K-1)试求下面反应的标准自由能的变化DG 298 CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) 8．利用298K时的下列数据，估计在1atm下，Fe2O3能用碳来还原的温度。
2C + O2 ＝ 2CO DH = -221kJmol-1 2Fe + 3/2O2 ＝ Fe2O3 DH = -820kJmol-1 S (C) = 5.5Jmol-1K-1 S (O2) = 205Jmol-1K-1 S (Fe2O3) = 180Jmol-1K-1 S (Fe) = 27Jmol-1K-1 S (CO) = 198Jmol-1K-1 9．利用问题8中对于反应C＋O2＝2CO所给数据和下列数据 Ti + O2 ＝ TiO2 DH = －912 kJmol-1 S (Ti) = 30 Jmol-1K-1 S (TiO2) = 50.5 Jmol-1K-1估计反应TiO2 + 2C = Ti + 2CO的温度（以K为单位） 10． 计算下列两个反应DH 、DG 298和DS ，并讨论用焦炭还原炼制金属铝的可能性。
2Al2O3(s)＋3C(s) == 4Al(s)＋3CO2(g) Al2O3(s)＋3CO(g) == 2Al(s)＋3CO2(g)（B）1．已知原电池H2(g)NaOH(aq)HgO(s), Hg(l)在298.15 K下的标准电动势e = 0.9260 V, 反应H2(g)+1/2O2(g) = H2O(l)的D rGm (298.15K) = －237.2 kJmol－1物质Hg (l)HgO (s)O2 (g)Sm (298.15K)/Jmol-1K-177.173.2205.0(1) 写出上述原电池的电池反应与电极反应(半反应)2(2) 计算反应HgO(s)= Hg(l) + 1/2O2(g)在298.15K下的平衡分压pO 和DrHm (298.15K)(3) 设反应的焓变与熵变不随温度而变，求HgO(s)在空气中的起始分解温度2．在298K下，下列反应的D rHm 依次为：C8H18(g)+25/2 O2(g) 8CO2(g)+9H2O(l) D1Hm = －5512.4 kJmol-1C (石墨) + O2(g) CO2(g) D2Hm = －393.5 kJmol-1H2(g) + 1/2 O2(g) H2O(l) D3Hm = －285.8 KJmol-1正辛烷、氢气和石墨的标准熵分别为：463.7, 130.6, 5.694 JK-1mol-1。
设正辛烷和氢气为理想气体，问：(1) 298K下，由单质生成1mol 正辛烷的反应的平衡常数Kp ，给出计算过程2) 增加压力，对提高正辛烷的产率是否有利？为什么？(3) 升高温度对提高产率是否有利？为什么？(4) 若在298K及101.325kPa下进行，平衡气相混合物中正辛烷的摩尔分数能否达到0.1?(5) 若希望正辛烷在平衡气相混合物中的摩尔分数达到0.5, 则在298K时，需要多大的压力才行？给出计算过程3．25C时电池Pt, H2 (g, p )KOH (1.00 moldm-3)Ni(OH)2 (s), Ni (s)的电动势为0.108V1) 写出上述电池的电极反应及电池反应2) 氢和氧在相同溶液中所构成的电池在氧和氢分压分别为标准压力p 时的电动势为1.229V, 氢和氧在KOH溶液中所构成电池的反应为H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l)写出KOH溶液中氢与氧电极的电极反应，并计算氧电极在25C 时的标准电极电势（设电池中所有物质的活度系数与逸度系数为1）(3) 计算25C 时下列反应 Ni(OH)2(s) = Ni(s) + 1/2 O2(g) + H2O(l)的平衡常数K ,并判断25C 时上述反应能否在干燥空气中自动进行？（干燥空气中氧分压为0.21p ）。
F = 96500 C/mol)4．在298.2K 时，电池：(Pt) H2 (p )NaOH(aq)Ag2O(s) Ag(s)的电动势e = 1.172V, 化学反应：H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(g)的D rGm = －228.6 kJmol-1, 水的饱和蒸气压为3.168kPa，试求该温度下固体Ag2O的D rGm 及其分解压已知，F = 96500Cmol-1, R= 8.314Jmol-1K-1，p =101.3kPa (要求写出必要的运算过程) 5．在铜的电解精练过程中，之所以生成阳极泥(主要由沉入电解槽底部的铜粉组成)，据认为是由于电解过程中，在电解质本体溶液里发生了如下反应：2Cu+ =Cu+Cu2+ (I)已知：298.15K时，下列可逆电极反应的标准还原电极电势 Cu2+ + 2e Cu j = +0.340V Cu2+ + e Cu+ j = +0.167V气体常数R = 8.314JK-1mol-1, 法拉第常数F = 96500Cmol-1, 请解答下列问题：(1) 试计算在298.15K时，若上述反应达平衡时，电解质溶液中Cu+和Cu2+两种离子的相对比例。
2) 按照上述反应方程式(I), 说明生成阳极泥的原因6．在燃烧煤、石油的废气中，常含有CO、NOx、SO2等气体，排放前，这些有害气体都应尽量除去请根据下列数据，尽可能多地提出从废气中除去NOx的可能途径(如有反应式，请一并写出)，并指出实施时所需的条件DrHm kJ/molH20N20O20H2O(g) －242CO－110.5CO2－393.5NO90.4NO233.9NH3－46.2S J/(molK)1311922051891982142112411937．已知BaO(s) + H2O(l) = Ba(OH)2(s) DrHm = －103kJmol-1 Ba(OH)2(s) + aq Ba2+(aq) + 2OH-(aq) DrHm = －52kJmol-1 Ba(OH)28H2O(s) + aq = Ba2+(aq) + 2OH-(aq) DrHm = ＋64kJmol-1请回答下列问题若能，给出答案；若不能，简述原因1) 能求得BaO(s)的溶解热吗？(2) 能求得Ba(OH)2(s)转变成Ba(OH)28H2O能量变化吗？(3) 能求得“O2-”(s) + H2O(l) = 2OH- (s)的能量吗？(4) 能求得“O2-”(s) + aq 2OH- (s)的能量吗？ 8．从能量观点出发，人类的食物向人体供应能量。
其中一种可折合成葡萄糖在人体里完全氧化释放出来的化学反应能 (1) 已知 化合物 葡萄糖 H2O(l) CO2 (g) DfHm /kJmol-1 －1259.8 －285.8 －393.5 设葡萄糖完全氧化释放出的化学反应能全部转化为热计算1kg 葡萄糖最多可向人体提供多少热量？ (2) 已知用葡萄糖为燃料，设计成燃料电池，其理论标准电动势为1.24V人体肌肉作功等可归因于生物电过程所产生，因此可折合成葡萄糖氧化作电功释放出来的化学能。
