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第三章 化学反应系统热力学
习题及答案
§3.1 标准热化学数据(P126)
O1. 所有单质的 ?fGm (T)皆为零?为什么?试举例说明?
O答:所有处于标准态的稳定单质的?fGm (T) 皆为零,因为由稳定单质生成稳定单质的
OO状态未发生改变。如:单质碳有石墨和金刚石两种,?fGm (298.15K,石墨)=0,而?fGm
(298.15K,金刚石)=2.9 kJ·mol-1 (课本522页),从石墨到金刚石状态要发生改变,即要
O发生相变,所以?fGm (298.15K,金刚石)不等于零。
2. 化合物的标准生成热(焓)定义成:“由稳定单质在298.15K和100KPa下反应生成1mol化合物的反应热”是否准确?为什么?
答:标准生成热(焓)的定义应为:单独处于各自标准态下,温度为T的稳定单质生成单独处于标准态下、温度为T的1mol化合物B过程的焓变。此定义中(1)强调压力为一个标准大气压,而不强调温度;(2)变化前后都单独处于标准态。
3. 一定温度、压力下,发生单位化学反应过程中系统与环境交换的热Qp与化学反应摩尔焓变?rHm是否相同?为什么?
答: 等压不作其他功时(W’=0),数值上Qp=?rHn。但Qp 是过程量,与具体的过程有关;而?rHm是状态函数,与过程无关,对一定的化学反应有固定的数值。如将一个化学反应至于一个绝热系统中,Qp为零,但?rHm有确定的数值。
§3.2 化学反应热力学函数改变值的计算(P131) 1.
OO(T)、?rGm(T)、?fGm(B,相态,T)各自的含义是什么? ?rGmO答:?rGm(T): 温度为T,压力为Pθ,发生单位反应的ΔG;
?rGm(T):温度为T,压力为P,发生单位反应的ΔG;
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O(B,相态,T):温度为?fGmT,压力为Pθ,由各自处于标准状态下的稳定单质,生成
处于标准态1mol化合物反应的ΔG。
2. 25℃时,H2O(l)及H2O(g)的标准摩尔生成焓分别为-285.838 kJ mol-1及-241.825 kJ mol-1。计算水在25℃时的气化焓。
解:?lgHm=ΔfHmθ(H2O,g)- ΔfHmθ(H2O,l)=-241.825-(-285.838)=44.01 kJ·mol-1
O3.用热化学数据计算下列单位反应的热效应?rHm(298.15K)。
(1) 2CaO(s)+5C(s,石墨)→2CaC2(s)+CO2(g) (2) C2H2(g)+H2O(l)→CH3CHO(g) (3) CH3OH(l)+1O2(g)→HCHO(g)+H2O(l) 2解: (1) 2CaO(s)+5C(s,石墨)→2CaC2(s)+CO2(g) ΔfHmθ(kJ·mol-1): -635.09 0 59.8 -393.509
ΔrHmθ(298.15K)=2ΔfHmθ(CaC2(s)) + ΔfHmθ(CO2(g)) - 2ΔfHmθ(CaO(s)) - 5ΔfHmθ(C(s))
=[2×(-59.8)+(-393.509)] - 2×(-635.09) - 0=757.07 kJ·mol-1
(2) C2H2(g)+H2O(l)→CH3CHO(g)
ΔcHmθ(kJ·mol-1): -1300 0 -1193
ΔrHmθ(298.15K)= ΔcHmθ(C2H2(g))+ ΔcHmθ(H2O(l))- ΔcHmθ(CH3CHO(g))
=-1300-(-1193)=-107 kJ·mol-1