发布时间 : 星期二 文章北师大《无机化学》第四版习题答案5更新完毕开始阅读4bdb1f6a25c52cc58bd6beaf
5-32 以下反应，哪些在常温的热力学标态下能自发向右进行？哪些不能？ ΔrHmθ/kJ?mol–1 ΔrSmθJ?mol–1 /k
（1）2 CO2（g）＝2CO（g）+ O2（g） 566.1 174 （2）2N2O（g）＝2N2（g）+ O2（g） –163 22.6 （3）2NO2（g）＝2NO（g）+ O2（g） 113 145 （4）2NO2（g）＝2O2（g）+ N2（g） –67.8 120 （5）CaCO3(s) ＝CaO(s) + CO2（g） 178.0 161 （6）C (s) + O2（g）＝CO2（g） –393.5 3.1 （7）CaF (s) +aq＝CaF2( aq) 6.3 －152 向右
解：（1）2 CO2（g）＝2CO（g）+ O2（g） 吸热熵增型 不自发进行 （2）2N2O（g）＝2N2（g）+ O2（g） 放热熵增性 自发进行 （3）2NO2（g）＝2NO（g）+ O2（g） 吸热熵增型 不自发进行 （4）2NO2（g）＝2O2（g）+ N2（g） 放热熵增性 自发进行 （5）CaCO3(s) ＝CaO(s) + CO2（g） 吸热熵增型 不自发进行 （6）C (s) + O2（g）＝CO2（g） 放热熵增性 自发进行 （7）CaF (s) +aq＝CaF2( aq) 吸热熵增型 不自发进行
5-33计算氯化铵固体在试管内及在斜置的两头开口的玻璃管内分解所需的最低温度。 解：答案见课本例题5-19
（1）氯化铵固体在试管内分解：HCl气体和N H3气体的总压= 标准压力Pθ 则HCl气体的分压=0.5 Pθ N H3气体的分压=0.5 Pθ
分解温度T需根据范特霍夫等温式 即ΔrGm=ΔrGmθ（298K）+RTlnKp 令ΔrGm=0，则得T=－ΔrGmθ（298K）／RTlnKp =ΔrHmθ（298K）／[ΔrSmθ（298K）－Rln（0.5×0.5）] =594K
（2）氯化铵固体在斜置的两头开口的玻璃管内分解，分解后较重的HCI气体向下逸出，较轻的N H3气体向上逸出，两气体分压都等于标准压力
NH4CI（s） = N H3（g） + HCI（g）
ΔfHmθ/ kJ?mol-1 －314.43 － 46.11 － 92.307 SmθJ?mol-1 /k 94.6 192.45 186.908 ∴ΔrHmθ＝176.01 kJ?mol-1 ΔrSmθ=285 J?mol-1 /k 而ΔrHmθ=ΔrHmθ-TΔrSmθ
令ΔrGmθ=0，得T=ΔrHmθ（298K）/ΔrSmθ（298K）= 618K 5-34 银器与硫化物反应表面变黑是生活中的常见现象。
（1）设空气中H2S气和H2气―物质的量‖都只达10-6mol，问在常温下银和硫化氢能否反应生成氢气？温度达到多高，银器表面才不会因上述反应而变黑？
（2）如果考虑空气中的氧气加入反应，使反应改为2Ag(s)+ H2S(g)+1/2 O2(g) ＝Ag2S(g)+ H2O(l)，该反应是否比银单独和氢化物反应放出氢气更容易？通过计算来回答。温度对该反应自发性的影响如何？
附：298下的标准生成焓和标准熵分别为－31.8 kJ?mol-1和146J?mol-1 /k 解：（1） 2Ag(s) + H2S(g) ＝ Ag2S(g) + H2 ΔfHmθ/ kJ?mol-1 0 –20.63 –31.8 0 SmθJ?mol-1 /k 42.55 205.79 146 130.684 ∴ΔrHmθ＝–11.17 kJ?mol-1 ΔrSmθ= –14.206 J?mol-1 /k
而ΔrHmθ=ΔrHmθ–TΔrSmθ 令ΔrGmθ=0，得T=ΔrHmθ（298K）/ΔrSmθ（298K）=786K 所以银器与硫化物在低于768K可自发生成氢气，高于786K时，银器表面才不会因上述反应而变黑
（2）
2Ag(s) + H2S(g) + 1/2 O2(g) ＝ Ag2S(g) + H2O(l)
ΔfHmθ/ kJ?mol–1 0 －20.63 0 －31.8 －285.830 SmθJ?mol–1 /k 42.55 205.79 205.138 146 109.6 ∴ΔrHmθ＝－298.95 kJ?mol–1 ΔrSmθ=－137.859 J?mol–1 /k 而ΔrHmθ=ΔrHmθ-TΔrSmθ
令ΔrGmθ=0，得T=ΔrHmθ（298K）/ΔrSmθ（298K）=
5-35 高价金属的氧化物在高温下容易分解为低价氧化物。以氧化铜分解为氧化亚铜为例， 估算分解反应的温度。该反应的自发性是焓驱动的还是熵驱动的？温度升高对反应自发性的影响如何？
5-36 很早就有人用热力学理论估算过，CuI2固体在298K下的标准摩尔生成焓和标准摩尔生成自由能分别为-21.34kj/mol和23.85kj/mol。可是，碘化铜固体却至今并没有制得过。据认为，这不是动力学上的原因而是热力学上的原因。试分析是什么原因。
5-37 一直二氧化钛（金红石）在常温下的标准摩尔生成焓和标准焓分别为—912kJ/mol 和和50.25J.mol-1K-1，试分析以下哪一种还原反应是消耗热能最省的？
TiO2(s)+2H2(g) = Ti(s)+2H2O(g) TiO2(s)+C(s) = Ti(s)+CO2(g)
TiO2(s)+2Cl2(g) +C(s) = TiCl4(l) +CO2(g) TiCl4(l) +2H2(g) = Ti(s)+4HCl(g)
附：TiCl4(l)298K下的生成焓和标准焓分别为－750.2 kj/mol和252.7 J.mol-1K-1
5-38以温度T/K为横坐标，以生成焓ΔfGmθ/KJ.mol-1为纵坐标，利用吉布斯-亥姆霍兹
方程画出CO(g) 和CO2 (g)的生成焓随温度变化的曲线。
（1）哪条曲线的 斜率较大？为什么？
（2）两条曲线的相交点对反应CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g)有什么特殊的物理意义？ （3）在图上区ΔfGmθ(CO)> ΔfGmθ(CO2)和ΔfGmθ(CO)< ΔfGmθ(CO2)的温度区间里，反应CO(g)+1/2O2(g) = CO2(g)的方向有何不同？
（4）请在图上添加一条曲线，用以判断反应Fe2O3(s)在什么温度区间可被CO还原为铁。
提示：需按1/3 Fe2O3(s)+ CO=2/3Fe+ CO2来添加该曲线而不应直接使用ΔfGmθ（Fe2O3）的温度曲线。
（5）通过此题你对不同反应的自由能的可比性或者不同反应的自由能有没有物理意义有什么认识？
5-40 分辨如下概念的物理意义： （1） 封闭系统和孤立系统。
解：封闭系统和孤立系统：封闭系统是指系统与环境之间无物质交换而有能量交换。而孤立系统是指系统与环境之间既无物质交换又无能量交换。
（2）环境压力和标准压力。 解：
（3）热力学标准态和理想气体标准状态。 （4）气体的分压和分体积。
解：气体的分压是指相同温度下组分理想气体单独占有混合气体的体积时显示的压力。气体的分体积是指相同温度下组分气体具有和混合气体相同压力时所显示的体积。
（5）功、热和能。
解：功：除热以外的所有其它能量的传递形式都叫“功”； 热：是指系统与环境之间因温度差异而引起的能量传递形式； 能：是系统内各种形式的能量的总和。 （6）等压膨胀功和可逆膨胀功。
解：等压膨胀功：膨胀是在恒定的外压，既P=P始态=P终态，气体所做的膨胀功： W= —PΔV= —P（V终—V始）
可逆膨胀功：膨胀分无限多次连续不断地进行，第一次膨胀时外压比P始态小一个无限小量，随后每次膨胀时的外压总比上一次小一个无限小量，直到最后一次，外压比 P终态大一个无限小量，这种膨胀过程中气体所做的功叫做可逆膨胀功，是做功的极大值。
（7）膨胀功和有用功。
解：膨胀功是气体的体积变化引起做功，气体向外膨胀，克服环境的压力，向环境做功，气体被压缩，是环境向气体做功，似“压缩功”，但它与气体膨胀做功只是数符（正负号）
不同，仍叫膨胀功。
有用功：除膨胀功以外的“其它功”。 （8）热力学能和焓。
解：热力学能是指系统内各种形式的能量的总和。 焓：在恒温恒压下，系统不做非体积功时的热效应。 （9）等压热效应和等容热效应。
解：等压热效应：在等温等压条件下，化学反应的热效应叫等压热效应，用Qp表示； 等容热效应：在等温等容条件下，化学反应的热效应叫等容热效应，用Qv表示。 （10）生成焓、燃烧焓和反应焓。
解：生成焓： 在标准压力和指定温度下，由各种元素的最稳定单质生成标准状态下单位物质的量（1mol）某纯物质的等压热效应叫标准摩尔生成焓，简称生成焓，用“ΔfHmθ‖表示；
燃烧焓：在100KPa的压强下，1mol物质完全燃烧时的热效应叫做该物质的标准摩尔燃烧焓，简称燃烧焓，用―ΔcHmθ‖表示；
反应焓：全称标准摩尔反应焓变，指当生成物和反应物的温度相同时，化学反应过程中吸收或放出的热量，用“ΔrHmθ‖表示。
（11）过程和状态。
解：过程：体系的状态发生变化，从始态变到终态，我们说体系经历了一个热力学过程，简称“过程”。
状态：由一系列表示体系性质的物理量，如温度、压力、体积、物态、物质的量、相、个种能量等所确定下来的体系的存在形式称为体系的状态；
（12）状态函数和非状态函数。
解：状态函数：由物质系统的状态决定的物理量称为“状态函数”，状态函数的变化量只与终态和始态两种状态有关，与其具体路径无关。
非状态函数：不由物质系统的状态决定的物理量。 （13）过程的自发性和可逆性。
解：过程的自发性：在一定条件下，该过程的发生不需外力作用就能自动进行； 过程的可逆性：在一个过程中，无限接近平衡态。 （14）理想气体和非理想气体。
解：理想气体：假设一种气体，它的分子只有位置而不占有体积（分子本身体积小或接近于没有体积），是一个没有质量的几何点，并且分子之间没有相互吸引力，分子之间以及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失，这种气体称为理想气体；
非理想气体：指不具备理想气体条件的气体。