△cH298 = ∑(△cHm、)反应物- ∑(△cHm、)产物 298298= [(-874.5) + (-726.5)] -[(-1594.9)+0 ] = -6.10 kJ·mol
例8、计算298K时,NaCl和AgCl溶解过程的△G溶,并对其溶解性解释。已知:
NaCl -1-1
0000AgCl 65.50 33.56 00△H?/kJ·mol 溶△S?/J·mol-1·K 溶0000-13.620 42.76 0分析:将△H溶、△S溶代入△G溶=△H溶-T△S溶计算。若△G溶>0,则该盐难溶;若△G溶<0,则该盐易溶。
解:对NaCl(s) == Na+ (aq) + Cl(aq)
-
△G溶=△H溶-T△S溶= 3.620-298×对AgCl(s) == Ag+(aq) + Cl(aq)
-
00042.761000 = -9.122 kJ·mol-1
△G溶=△H溶-T△S溶= 65.50-298×
0000033.561000= 55.50 kJ·mol-1
0以上两过程中,△S溶>0,△H溶>0。NaCl的溶解过程,熵变项的贡献使得△G溶为负,从而使溶解虽然吸热但为自发。在AgCl溶解过程中,熵变的贡献不能使△G溶为负值,故难溶。此分析结果与事实符合。
【知能训练】
1、25℃,KNO3在水中的溶解度是6mol·dm-3,若将1 mol固体KNO3置于水中,则KNO3变成盐溶液过程的ΔG的符号为_____________,ΔS的符号为_____________。
2、已知下列反应 :
H2(g)= 2H(g) △H = +Q1 ;1/2O2(g)= O(g) △H = +Q2
2H(g)+ O(g)= H2O(g) △H = -Q3 ;H2O(g)= H2O(l) △H = -Q4 H2(g)+ 1/2O2(g)= H2O(l) △H = -Q5
试指出Q1、Q2、Q3、Q4、Q5的关系 。
-1
??2 H (g) 的内能变化ΔU与键能ΔHH-H相等,已知ΔHH-H为433.2 kJ·mol ,则3、假设反应H2 (g)?0键焓ΔH是 kJ·mol-1 。
4、298 K时,生成气态水的Δf Gm= -228.6 kJ·mol-1,ΔrSm= -44.4 J·mol-1·K-1, 则其Δf Hm为
000_________________________。
5、27℃时,将100g Zn溶于过量稀硫酸中,反应若分别在开口烧杯和密封容器中进行,哪种情况放热较多?多出多少?
6、已知下列反应的焓变为: H2 (g) +
1212I2 (s) = HI (g)
-1
Δr Hm = 25.9 kJ·mol
0H2 (g) =H (g)
2
12
I(g) = I (g)
-1
Δr Hm = 218 kJ·mol
0
-1
Δr Hm = 75.7 kJ·mol
0 13
I2 (s) =I2 (g)
-1
Δr Hm = 62.3 kJ·mol
00计算反应 H (g) + I (g) =HI (g) 的焓变Δr Hm。 7、100 g铁粉在25℃溶于盐酸生成氯化亚铁(FeCl2), (1) 这个反应在烧杯中发生;
(2) 这个反应在密闭贮瓶中发生;两种情况相比, 哪个放热较多? 简述理由。 8、已知:
BaO(s)+ H2O(l)= Ba(OH)2(s) △H = -103 kJ·mol-1 Ba(OH)2(s) + aq = Ba2(aq)+ 2OH(aq) △H = -52 kJ·mol-1
+
-
Ba(OH)2·8H2O(s)+ aq = Ba2(aq)+ 2OH(aq)+ 8H2O △H = + 64 kJ·mol-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)2·8H2O(s)能量变化吗? (3)能求得“O2”(s)+ H2O(l)= 2OH(s)的能量变化吗?
--
-
(4)能求得“O2”(s)+ aq = 2OH(s)的能量变化吗?
-
9、如果将10 g金属锂置于100 g 0℃的冰块上,试确定:100℃时,由溶液中沉淀的氢氧化锂的一水合物的质量。
反应按下式进行:2 Li(s)+ 2 H2O(l) = 2 LiOH(s)+ H2(g);△H = -398.2 kJ·mol-1
由于跟周围的介质交换,溶解时热效应为0,冰的熔化热为330 kJ·kg-1,水的比热为4.200 kJ·kg-1·K-1,水的汽化热为2 300 kJ·kg-1,LiOH的比热为49.58 J·mol-1·K-1,100℃时,一水合氢氧化锂的溶解度为19.1 g。
10、反应
3212H2(g) + N2(g) = NH3(g) 在298K、101 kPa下能否自发进行?
(已知:△f G0mol-1) (NH3)= -16.5 kJ·m,29811、通常中和热、溶解热等测定是在一种恒压绝热的量热计(又叫杜瓦瓶)中进行。已知:△f H0m,H286 kJ·mol-1,△f H0m,OH?2O(l)= -
(aq)= -230 kJ·mol-1。欲测弱酸与强碱反应的中和热,进行下列实验:
第一步,量照计热容量的测定。先在杜瓦瓶中装入350 mL 0.2 mol·L-1 HCl溶液,在另一带活塞的小储液管中装入35mL 0.2 mol·L-1 NaOH溶液,并将储液管放入杜瓦瓶酸液中,测定反应前温度为23.20℃,然后快速拔去活塞,使碱液与酸混合并搅拌,测得反应后最高温度为28.33℃。
第二步,以350 mL 0.2 mol·L-1 HAc标准溶液代替盐酸,重复上述操作,测得反应前后温度分别为23.33℃和27.64℃。
(1)求HAc与NaOH的中和热(kJ·mol-1); (2)求HAc的电离热(kJ·mol-1)。
12、将金属镁粉在纯氮气中加热,得到Mg3N2和剩余Mg的混合物。经测定,混合物中含氮为18.73 %。在25℃、101.3 kPa下:
①将149.5 g混合物加到过量的稀盐酸中,放热2129.8 J,且放出的氢气被水蒸气饱和。
②将1.00 mol Mg放入与①同量的稀盐酸中(也是过量),放热467.2 kJ,放出的氢气也被水蒸气饱和; ③将1.00 mol气态氨溶于与①同量的稀盐酸中,放热87.9 kJ。 已知:△f H0m,NH3(g)= -46.1 kJ·mol-1,25℃、101.3 kPa时水的饱和蒸气压为23.0 mmHg,水的摩尔蒸发热
为43.93 kJ·mol-1。相对原子质量:N:14.0,Mg:24.3。试回答下列问题:
(1)写出有关相应的化学反应方程式; (2)求 △f H0m,Mg
3N2(s)(298 K)的值。
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13、合成氨造气工段生产水煤气是将水蒸气通过炽热的炭,其反应为:
??CO(g)+ H2(g) C(s)+ H2O(g)???101.3kPa(1)设造气炉温度为1100℃,求此温度下反应的△rU0、△rH0。 mm(2)把制得的50 kg水煤气(CO︰H2 = 1︰1)送进101.3 kPa、100℃的气柜储存,求此过程中Q、W、△U、△H。已知298 K时有关物质的热力学数据如下:
△f H0(kJ·mol-1) mCp/(J·mol-1·K-1) C(s) 8.64 H2O(g) -241.8 33.58 CO(g) -110.5 29.14 H2(g) 28.84
14、试判断反应:2NaHCO3 (s)= Na2CO3 (s)+ CO2 (g)+ H2O (g) (1)298K标态下反应的自发方向;(2)反应方向逆转的温度条件。 已知298K时下列热力学数据:
mol-1 △f Gm/kJ·0NaHCO3 (s) -852 -948 102 Na2CO3 (s) -1048 -1130.8 135 CO2 (g) -394.36 -393.51 214 H2O (g) -228.59 -241.82 189 mol-1 △f Hm/kJ·0Sm/J·mol-1·K-1 0
参考答案
1、ΔG < 0 为 - ; ΔS > 0 为 + 2、 Q5 = -Q1-Q2+Q3+Q4 3、435.7
4、-241.8 kJ·mol-1
5、在开口烧杯进行时热效应为Qp,在密封容器中进行时热效应为QV ,后者因不做膨胀功,故放热多,多出的部分为ΔnRT=3814J
6、待求的反应 = 反应(1) -反应(2) - 反应(3) - 按Hess定律,有:
Δr Hm=Δr Hm(1)-Δr Hm(2)-Δr Hm(3)-Δr Hm(4)
= 25.9 kJ·mol-1- 218 kJ·mol-1 - 75.7 kJ·mol-1 - 62.3 kJ·mol-1?
120012反应(4)
000= -299 kJ·mol-1
7、Qp = QV +ΔnRT ,第(1)种情况放热量为Qp,第(2)种情况为QV ,因为变化过程有气体产生,Δ n为正值。所以情况(2)放热多于(1)。
8、(1)-155 kJ·mol-1 (2)-116 kJ·mol-1 (3)不能;该热效应是拆散BaO晶格吸能、Ba2水合释能、
+
O2与水反应生成OH释能以及水合释能的代数和。 (4)不能 理同(3)
-
-
9、10g Li与水反应放热:Q =284.42 kJ,消耗水:25.71 g,生成LiOH:34.28g,即1.43 mol,反应所放出的热将用于:①熔冰:33 kJ;②水由0℃升至100℃:31.20 kJ;③LiOH由0℃升至100℃:7.09 kJ;因此:可蒸发水量:92.7 g。而所剩水量仅为:74.29 g<92.7g。故产物中无氢氧化锂的一水合物。
10、△r Gm,298=
0??00mol Gm,298(生)-??fGm(反) = -16.5-0.0 = -16.5 kJ·f,298-1
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计算表明,该反应的△r G0<0,可以自发进行。 m,29811、(1)△H = -47.05 kJ·mol-1 (2)△H = 8.95 kJ·mol-1
12、(1)Mg3N2+6HCl = 3MgCl2+2NH3 NH3+HCl = NH4Cl Mg+2HCl = MgCl2+H2↑ (2)-478.4 kJ·mol-1
13、(1)△rU0 = 148.24 kJ·mol-1 △rH0 = 136.82 kJ·mol-1 mm(2)Q = △H = -9.665×104 kJ W = 2.771×104 kJ △U = 6.894×104 kJ
14、(1)△r G0= m,298(2)△r H0 = m,298kJ·mol-1
△r S0= ?m,298molSm,298(生)-?Sm,298(反)=189+214+135-2×102 = 334 J·
0??f00molGm,298(生)-??fGm(反) = -228.59-394.36-1048+2×852 = 32.95 kJ·,298-1
>0 即表明298K及标态下,该反应逆向自发 。
??fHm,298(生) - ??fHm,298(反)= -241.82-393.51-1130.8+2×948 = 129.87
000-1
·K-1
03
△r G0△r S0 = 129.87- T×334×10 m(T) = △r Hm,298 - T×m,298-
当△r G0m(T)<0,才能使上述反应方向发生逆转,变为正向自发过程,因此有 129.87- 0.334 T < 0 T >
129.870.334 = 389 K 即标态下NaHCO3 (s)自发分解的最低温度为389K。
16

