工科大学化学习题与解答

第一章 化学反应热

1．说明下列符号的含义。

ΘΘQV ?rHm(T) ?rHm(T) ?fHm（T） ?

答：QV：等容反应热； ?rHm(T)：某温度下，反应的摩尔焓变（数

Θ值等于等压反应热）；?fHm(T)：某温度下某物质的标准摩尔生成焓； ?：反应进度。

2．盖斯定律的使用条件，下列哪种说法正确？

（1）等压 （2）等容 （3）等温、等容或等温、等压 （4）等温、不做有用功，等容或等压 答：正确答案为（4）。

3．热力学标准态的含义？为什么要确定热力学标准态？ 答：热力学标准态是指在温度T（但没有限定温度）和标准

Θ

压力 [ p

(100kPa)]下物质所处状态。而对纯理想气体热力学标准态是指

Θ

该气体处于标准压力 [ p(100kPa)]下的状态。混合理想气体中

Θ

任一组分的标准态是指该组分气体的分压为p时的状态。因为化学反应中的能量以及状态函数改变是受许多条件（如温度、压力、浓度、聚集状态等）的影响，为了比较方便，国际上规定了物质的热力学标准态。

4．简述照明弹中的铝、镁、硝酸钠和硝酸钡等物质各起什么作用？

??H答：金属铝、镁在燃烧时,可以放出大量热（fm,MgO= - 601.7

kJ/ mol, ?Hm,AlO= - 1675.69 kJ/?mol-1）产生千度以上的高温，

而反应放出的热量又能使硝酸盐分解产生O2，又加速镁、铝的燃烧反应，使照明弹更加绚丽夺目。

在其中铝和镁作为还原剂；氧气、硝酸钠和硝酸钡等作氧化剂。

5．通过计算说明，氧－乙炔焰为什么可以用于金属焊接和切割？

答： （5/2）O2 + C2H2 = 2CO2 + H2O(g)

23???fHm/（kJ?

mol-1） 0 226.7 -393.5 -241.8

??H(生成物)－?fm（反应物）

?rH

?m=???mf H

?m△rH=2×(-393.5) + (-241.82) – 226.7 – 0 = - 1255.5

-kJ·mol1

因反应放出大量热，可以熔化金属，所以可用于焊接或切割金属。

6．通过计算说明，为什么称硼的氢化物（硼烷），硅的氢化

Θ-物（硅烷）是高能燃料[ 已知B2H6（g）的?fHm＝36.56 kJ·mol1，

ΘΘ-B2O3（s）的?fHm＝-1132.55 kJ·mol1；SiH4（g）的?fHm＝34.31

Θ--kJ·mol1，SiO2（s）的?fHm＝-910.7kJ·mol1 ]。

解： B2H6（g） + 3O2(g) = B2O3（s） + 3H2O（g）

／（kJ·mol-1） 36.56 0 -1132.55 -241.82

?△rHm= -1132.55+3×(-241.82) – 36.56 – 0 = - 1894.57

-kJ·mol1

SiH4（g） + 2O2(g) = SiO2（s） +

2H2O（g）

??fHm／（kJ·mol-1） ??fHm 34.31 0 -910.7

-241.82

? △rHm= -910.7 + 2×(-241.82) – 34.31 – 0 = - 1428.65

-kJ·mol1

上述两个反应都放出大量热，因此B2H6（g）和SiH4（g）可以作为高能燃料。

7．已知下列反应的化学反应热

C（石墨）+ O2（g）= CO2（g） ΔrHm(1) = -393.5 kJ·mol1

-

H2（g）+ (1/2) O2（g）=H2O（l） ΔrHm(2) = -285.8 kJ·mol1

-

C2H6（g）+(7/2)O2（g）=2CO2（g）+3H2O（l） ΔrHm (3) = -1559.8 kJ·mol1

-

不用查表，计算由石墨和氢气化合生成1mol C2H6（g）反应的ΔrHm。

解:根据Hess定律 ΔrHm (C2H6) = 2ΔrHm(1) + 3ΔrHm(2) -ΔrHm (3)

所以ΔrHm (C2H6) = 2×(－393.5) + 3×(－285.8)－(－1559.8) = －84.6 kJ·mol-1

8．在用硝石制硝酸时，下列反应同时发生 （1）KNO3（s）+ H2SO4（l）= KHSO4（s）+ HNO3（g）

（2）2KNO3（s）+ H2SO4（l）= K2SO4（s）+ 2HNO3（g）

制得的硝酸中80%是由反应（1）产生的，20%是由反应（2）产生的。问在25℃制取1kgHNO3(g)时将放出多少热量？已知KNO3、H2SO4、KHSO4、HNO3（g）、K2SO4的标准生成焓依次为-494.63、813.99、-1160.6、135.6、-1437.79（kJ·mol1）。

-

解： KNO3（s）+H2SO4（l）= KHSO4（s）+ HNO3（g）方程（1）

??fHm/(kJ?mol-1) -494.63

?m?m 813.99 -1160.6 135.6

f?Hm（反应物）

?rH=??f H(生成物)－???m△rH(1) = ( －1160.6 +135.6 ) － ( －494.63 + 813.99 ) = －1344.36 kJ·mol-1

2KNO3（s）+H2SO4（l）= K2SO4（s）+2HNO3

（g）方程（2）

??fHm/（kJ?mol-1）-494.63 813.99

?m -1437.79 135.6

△rH(2)= [-1437.79]+ 2×(135.6)]- [2× (-469.63) +(813.99)]=－991.32 kJ·mol-1

HNO3的相对分子量为63, 1 kg HNO3的物质的量n

1000=63=15.9 (mol)

制取1 kg HNO3(g)时的反应热为

9．甘油三油酸脂是一种典型的脂肪，当它在人体内代谢时发生下列反应

C57H104O6（s）+ 80 O2（g）= 57CO2（g）+52H2O（l）

?-该反应的?rHm= -3.35×10 4 kJ·mol1 ，问如以当代男大学生平

均每人每日耗能10125.3kJ，且以完全消耗这种脂肪来计算，每天需消耗多少脂肪？

n?10125.3??rHm80%?15.9???1344.36??20%?15.9???1041.32???2.04?104kJ/kg

?解：每天消耗脂肪物质的量 该脂肪相对分子量为884； 每天消耗脂肪的质量为：0.302×884=267.0 (g)

10．葡萄糖（C6H12O6）完全燃烧反应的方程式为

C6H12O6（s）+ 6O2（g）= 6CO2（g）+ 6H2O（l）

Θ-该反应的?rHm= -2820 kJ·mol1，反应热的约40%可用于肌

肉活动的能量。试计算一匙葡萄糖（以3.8g计）在人体内氧化时，可获得的肌肉活动能量。

解：葡萄糖相对分子量为180；一匙葡萄糖(3.8g)的物质的量为 3.8 / 180 = 0.021(mol) 一匙葡萄糖被氧化放出的热量为 = 0.021 ×2820 = 59.2 kJ

可获得的肌肉活动能量 59.2×40% = 23.7 kJ

11．辛烷是汽油的主要成分，据附录的有关数据计算下列两

Θ个反应的热效应，并从计算结果比较得出结论（已知：?fHm-（C8H18，l）=-218.97 kJ·mol1）？

（1）完全燃烧 C8H18（l）+ O2（g）→CO2（g）+ H2O（l）

（2）不完全燃烧 C8H18（l）+ O2（g）→C（s）+ H2O（l） 解：据附录查得下列物质C8H18(l), O2 (g) , CO2 (g),C(s), H2O(l)的标准生成

焓变分别为218.97kJ.mol-1, 0, －393.5 kJ.mol-1, 0, －285.83 kJ.mol-1

－ ??f Hm(（反应物）

C8H18（l）+（25/2）O2（g）= 8CO2 （g） + 9H2O（l）

???10125.3?0.302(mol)33500???Hrm0.021

?rHm=??f Hm(生成物)