思考题与习题

3-1　下列符号代表什么意义：找出它们间有关联的符号，并写出它们之间的关系式。

3-2　区别下列基本概念，并举例说明之。

（1）系统和环境；

（2）状态和状态函数；

（3）过程和途径；

（4）热和功；

（5）热和温度；

（6）标准摩尔生成焓和标准摩尔反应焓；

（7）标准状况和标准状态。

3-3　某理想气体在恒定外压（100kPa）下吸收热膨胀，其体积从80L变到160L，同时吸收25kJ的热量，试计算系统的内能变化。

3-4　已知乙醇（C2H5OH）在351K和100kPa大气压下正常沸点温度（351K）时的蒸发热为39.2kJ·mol-1，试估算1mol C2H5OH（l）在该蒸发过程中的W体和ΔU。

3-5　下列过程是熵增还是熵减？

（1）固体KBr溶解在水中；

（2）干冰汽化；

（3）过饱和溶液析出沉淀；

（4）大理石烧制生石灰；

（5）。

3-6　判断题（正确的在括号中填“√”号，错的填“×”号）：

（1）葡萄糖转化为麦芽糖的（298.15K=3.7）kJ·mol-1，因此，2mol C6H12O6（s）在转化的过程中吸收了3.7kJ的热量。（　）

（2）任何纯净单质的标准摩尔生成焓都等于零。（　）

（3）在等温定压下，下列两个反应方程式的反应热相同。（　）

（4）ΔrSm为负值的反应均不能自发进行。（　）

（5）吸热反应也可能是自发的。（　）

（6）某反应的ΔrGm>0，选取适宜的催化剂可使反应自发进行。（　）

（7）的反应一定自发进行。（　）

（8）常温下所有单质的标准摩尔熵都为零。（　）

（9）应用盖斯定律，不但可以计算化学反应的ΔrHm，还可以计算ΔrUm、ΔrSm、ΔrGm的值。（　）

（10）热是系统和环境之间因温度不同而传递的能量形式，受过程的制约，不是系统自身的性质，所以不是状态函数。（　）

（11）在常温常压下，将H2和O2长期混合无明显反应，表明该反应的摩尔吉布斯自由能变为正值。（　）

（12）热力学标准状态是指系统压力为100kPa，温度为298K时物质的状态。（　）

（13）在等温定压下，反应过程中若产物的分子总数比反应物分子总数增多，该反应的ΔrSm一定为正值。（　）

（14）指定稳定单质的（298.15K）、（298.15K）和（298.15K）均为零。（　）

（15）焓变、熵变受温度影响很小，可以忽略，但吉布斯自由能受温度影响较大，故不能忽略。（　）

3-7　选择填空（将正确答案的标号填入括号中）

（1）25℃和标准状态下，N2和H2反应生成1g NH3（g）时放出2.71kJ的热量，则（NH3，g，298.15K）等于（　）kJ·mol-1。

A.-2.71/17

B.2.71/17

C.-2.71×17

D.2.71×17

（2）如果一封闭体系，经过一系列变化后又回到初始状态，则体系的（　）。

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（　）

A.石墨（s）

B.O2（g）

C.CO2（g）

D.Cu（s）

（4），在25℃及100kPa是自发反应，高温逆向自发，说明反应属于（　）类型。

A.

B.

C.

D.

（5）对于一个确定的化学反应来说，下列说法中正确的是（　）。

A.越负，反应速率越快

B.越正，反应速率越快

C.越负，反应速率越快

D.活化能越小，反应速率越快

（6）下列各热力学函数中，哪一个为零？（　）

A.（I2，g，298K）

B.（Br2，l，298K）

C.（H2，g，298K）

D.（O3，g，298K）

E.（CO2，g，298K）

（7）下列反应中，放出热量最多的反应是（　）。

A.

B.

C.

D.

（8）若某反应（A）的反应速率大于（B）的反应速率，则反应的热效应的关系为（　）。

A.

B.

C.

D.不能确定

（9）已知反应在一定温度、压力下达到平衡。此后通入氖气，若保持反应的压力、温度不变，则（　）。

A.平衡向左移动

B.平衡向右移动

C.平衡保持不变

D.无法预测

（10）某反应的，，据估算该反应处于平衡时的转变温度为（　）K。

A.273

B.298

C.546

D.596

3-8　填空题

（1）状态函数的性质之一是：状态函数的变化值与系统的（　）有关，与（　）无关。

（2）热力学规定，系统从环境吸热，Q为（　）；系统向环境放热，Q为（　）。系统对环境做功，W为（　）；环境对系统做功，W为（　）。热和功都与（　）有关，所以热和功（　）状态函数。

（3）物理量U、H、W、Q、S、G中，属于状态函数的是（　）。

（4）1mol理想气体，经过等温膨胀、定容加热、定压冷却三个过程，完成一个循环后回到起始状态，系统的W和ΔU等于零的是（　），不等于零的是（　）。

（5）热力学第一定律的数学表达式为（　）；它只适用于（　）系统。

（6）QV=ΔU的条件是（　）；Qp=ΔH的条件是（　）。

（7）ΔrGm（　）于零时，反应是自发的。根据ΔrGm=ΔrHm-TΔrSm，当ΔrSm为正值时，放热反应（　）自发的，当ΔrSm为负值时，吸热反应（　）自发。

（8）有人利用甲醇分解来制取甲烷：此反应是（　）热、熵（　）的、故在（　）温条件下正向自发进行。

（9）已知反应的，若升高温度，将（　），将（　），将（　），将（　）；若减小反应系统体积，平衡将（　）移动；若加入氢气以增加总压力，平衡将（　）移动；若加入氦气以增加总压力，平衡将（　）移动；若加入氯化氢气体，平衡将（　）移动。

（10）已知反应和的平衡常数分别为和，则反应的=（　）。

3-9　当下述反应达到平衡后，在反应系统中加入一定量的惰性气体，对于平衡系统有何影响？试就加入惰性气体后系统的体积保持不变或总压力保持不变这两种情况加以讨论。

3-10　已知下列热化学方程式：

（1）

（2）

（3）

计算反应：的。

3-11　人体靠下列一系列反应去除体内的酒精：

计算人体去除1mol C2H5OH时各步反应的及总反应的（假设T=298.15K）。

3-12　写出下列各化学反应的标准平衡常数表达式。

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

3-13　计算下列反应在298.15K下的、和，并判断哪些反应能自发向右进行。

（1）

（2）

（3）

（4）

3-14　植物在光合作用中合成葡萄糖的反应可以近似表示为：

计算反应的标准摩尔吉布斯函数变，判断反应在298K及标准状态下能否自发进行（已知葡萄糖的（C6H12O6，s）=-910.5kJ·mol-1）。

3-15　已知反应的，（1000K）=-3.4kJ·mol-1，计算：

（1）在标准状态及温度分别为298K和1000K时的标准平衡常数；

（2）当1000K时，p（CO）=200kPa，p（CO2）=800kPa，判断该反应方向。

3-16　已知反应在973K时的。若系统中各组分气体分压为p（CO2）=p（H2）=127kPa，p（CO）=p（H2O）=76kPa，计算此时ΔrGm（973K）时值并判断反应进行的方向。

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

3-18　密闭容器中的反应在750K时其，试计算：

（1）当原料气中H2O（g）和CO（g）的物质的量之比为1:1时，CO（g）的转化率为多少？

（2）当原料气中H2O（g）和CO（g）的物质的量之比为4:1时，CO（g）的转化率为多少？说明什么问题？

3-19　Ag2O遇热分解：。已知Ag2O的，，试估算Ag2O的最低分解温度及298K时该系统中p（O2）。

3-20　大力神火箭的发动机采用液态N2H4和气体N2O4作为燃料，反应放出大量的热和气体可以推动火箭升高。

根据附录Ⅱ中的数据，计算反在298K时的标准摩尔焓变。若反应的热能完全转化为势能，可将100kg的重物垂直升高多少？［已知（N2H4，l）=50.63kJ·mol-1］

3-21　将空气中的单质氮变成各种含氮化合物叫固氮反应。根据附表中的的数据计算下述三种固氮反应的，从热力学的角度判断选择哪个反应最好。

（1）

（2）

（3）

3-22　汽车内内燃机工作时温度高达1573K，估算在此温度下反应：的和，并说明对大气有无污染。