第四章习题参考解答
6.已知
（1） C(s) + O2 (g) = CO2(g) ΔrHm(1) =-393.5kJmol-1
(2) H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) ΔrHm(2) = -285.9 kJ.mol-1 (3) CH(g) + 2 O (g) = CO(g) + 2HO(l) ΔrHm(3) = -890.0kJ.mol-1 试求反应 C(s) + 2H2(g) = CH4(g) 的ΔrHm 。 . 解：（1）+ 2×(2)=（3）
ΔrHm= ΔrHm(1)+2ΔrHm(2)- ΔrHm(3)
= -393.5 + 2×（-285.9）-（-890.0）= -75.3 kJ.mol-1
7. 阿波罗登月火箭用N2H4(l)作为燃料，用N2O4(g)作氧化剂，燃烧后产生N2(g)和H2O(l)，写出配平的化学方程式，并计算N2H4(l)燃烧反应的ΔrHm(298.15K)。
解： 2N2H4(l) + N2O4(g) = 3N2(g) + 4H2O(l) 查表得各物质的ΔrHm为
ΔfHm( N2H4,1) = 50.63kJmol-1 ΔfHm( N2O4) = 9.16kJmol-1
ΔfHm( H2O ,1) =-285.84kJmol-1
ΔrHm= 4ΔfHm( H2O) - 2ΔfHm( N2H4)- ΔfHm( N2O4)
= 4×(-285.84) - 2×50.63 - 9.16 = -1253.8 kJ.mol-1
8．预言下列过程体系的ΔS符号：
(1) 水变成水蒸汽； （2） 气体等温膨胀；
（3）苯与甲苯相溶； （4） 盐从过饱和水溶液中结晶出来； （5）渗透。
解：(1)ΔS＞0；(2)ΔS＞0；(3)ΔS＞0； (4)ΔS＜0；(5)ΔS＞0
9．利用附录的数据，判断下列反应在标准态下能否自发进行。 (1) Ca(OH)2(s) + CO2(g) = CaCO3(s) + H2O(l) (2) 略
解：由附录得Ca(OH)2(s), CO2(g), CaCO3(s), H2O(l)的ΔfGm分别为
-896.69， -394.36，-1128.8， -237.13kJ.mol-1
ΔrGm= -1128.8 + (-237.13) -(-896.69 -394.36) kJ.mol-1 =-74.88 kJ.mol-1 在标准态下ΔrGm=ΔrGm < 0 ，能自发进行。
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10. CO 是汽车尾气的主要污染源，有人设想用加热分解的方法来消除它： CO(g) = C (s) + 1/2 O2(g) 试从热力学角度判断该想法能否实现？
解：ΔfGm (CO,g) = -137.17kJ.mol-1
上述反应的ΔrGm =137.17kJ.mol-1 >> 0
反应逆向进行的倾向性很大。该想法不能实现。
11. 蔗糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可写成： C12H22O11 (s) + 12 O2(g) = 12 CO2 + 11 H2O(l)
假定有25%的反应热转化为有用功，试计算体重为65kg的人登上3000米高的山，须消耗多少蔗糖？（已知ΔfHm(C12H 22O11)= -2222kJ.mol-1 ）
解：CO2 和H2O(l)的ΔfHm分别为-393.5kJmol-1和-285.84kJmol-1
ΔrHm= 11ΔfHm( H2O) + 12ΔfHm( CO2)- ΔfHm( C12H 22O11)
= 11×(-285.84) + 12×(-393.5) - (-2222) = -5644.2 kJ.mol-1
有25%的反应热转化为有用功,每摩尔蔗糖可做的功W =-5644.2×25% =-1411 kJ。 体重为65kg的人登上3000米高的山，须作功为
W =mgh= 65kg×3000m×9.8m.s-2=1911kJ 须消耗蔗糖量 n = 1911/1411=1.354mol
m = nM =1.354mol×342×10-3kg.mol-1= 463g
12. 已知反应 (a) S(s) + H2(g) = H2S(g) Ka = 1.0×10-3 (b) S(s) + O2(g) = SO2 (g) Kb = 5.0×106 计算下列反应 SO2(g) + H2(g) = H2S(g) + O2(g) 的K值。
解：（a）-（b）得所求的反应。所以有 K = Ka/ Kb = 1.0×10 –3 / 5.0 ×10 6 = 2.0×10-10
13. 有反应 PCl5 (g) = PCl3(g) + Cl2(g)
(1) 计算在298.15K时该反应的ΔrGm(298.15K)和K的值各是多大。
(2) 近似计算在800K时该反应的K。
解： 查表得：PCl5的 ΔfGm = -305 kJ.mol-1 ΔfHm= -375 kJ.mol-1
PCl3的 ΔfGm = -268 kJ.mol-1 ΔfHm = -287 kJ.mol-1
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(1) ΔrGm =-268-(-305)= 37 kJ.mol-1
K =exp(-ΔrGm /RT) = exp(-37000 / 8.314 × 298.15) = 3.3 ×10-7
(2) ΔrHm =-287-(-375) = 88 kJ.mol-1
???rHmK2118800011ln??(?)?(?)?22.27603
RT1T28.314298.15800K1 K2 =1.56 ×103
14. 已知反应 1/2Cl2(g) + 1/2H2(g) = HCl(g) 在298.15K时，K = 4.97×1016， ΔrHm (298.15K) = -92.3 kJ.mol-1，求500K时的K(500K)。
??K2?rHm11 解： ln??(?)
K1RT1T2?K2?9230011ln?(?) 4.97?10168.314298.15500解之得： K(500K) = 1.47×1010
17. 设反应 aA + bB → C 在恒温下，当cA恒定时，若将cB增大为原来的二倍，测得
其反应速率亦增大为原来的二倍；当cB恒定时，若将cA增大为原来的二倍，测得其反应速率增大为原来的四倍。试写出此反应的速率方程式。
解：设速率方程为 υ = k cAαcBβ (1)
当cA恒定时 2υ = k cAα (2cB)β (2) 当cB恒定时 4υ = k (2cA)α(cB)β (3) (2) / (1) 得 β=1，(3) / (1) 得α= 2 此反应的速率方程为 υ = k cA2cB
18. 对下列反应 C2H5Cl (g) → C2H4(g) + HCl(g)
已知其活化能Ea=246.9kJ.mol-1，700K时的速率常数 k1=5.9×10-5s-1，求800K时的速率常数k2是多少？
解： ln ln
k2Ea11?(?) k1RT1T2k224690011?(?) ?5?15.9?10s8.314700800
k2=200.9× k1 =1.19×10-2s-1
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近代化学基础 第四章 习题答案
