普通化學:化學熱力學初步和化學平衡練習題

2.1 已知標態下,下面反應的摩爾反應焓變為-75kj/mol,求cl-的水合離子生成焓。
hcl(g) = h+(aq) + cl-(aq)
(h+(aq)的摩爾生成焓為0,hcl(g)的摩爾生成焓為-92.31kj/mol)
 
2.2 氯化鈣溶於水的反應經常被用於急救熱敷袋。在熱敷袋中,一個包有cacl2的小包被捏破後,cacl2溶於周圍的水。
cacl2(s) = ca2+(aq) + 2cl-(aq)
(a) 計算該反應的標準焓變;(參考教材後面的表)
(b) 假設20°c時,20.0g cacl2溶於0.100dm3水。計算溶液最後的溫度(設溶液的熱容與純水的熱容相當,即418j k-1/100g溶液)。
 
2.3 一個熱機在兩個熱源之間可逆循環工作。高溫熱源為450k,低溫熱源為300k。
(a) 熱機的效率是多少?
(b) 若熱機每個循環從高溫熱源吸收熱量1500j,那么它在低溫熱源放出熱量為多少?
(c) 該熱機每個循環做功為多少?
 
2.4 一個研究者用冰櫃使他/她的反應維持在-10°c。若冰櫃每個循環從-10°c吸熱800j,然後將熱在室溫(20°c)釋放,那么冰櫃每個循環做功多少?每個循環在高溫熱源放熱為多少?
 
2.5* 假設把一台冰櫃放在一間密閉的房間裡,把冰櫃門打開,插上電源讓冰櫃工作。室內溫度會怎樣變化?為什麼?
 
2.6 當把h2o(l)和d2o(l)混和後,會自發發生下面反應:
h2o(l) + d2o(l) = 2hod(l)
o-h鍵和o-d鍵的鍵焓幾乎沒有區別,那么什麼是這個反應的主要驅動力?
 
2.7 預測下列過程的熵變:
(a) nacl熔融;
(b) 建築物坍塌;
(c) 把空氣分為溫度、壓力相同的氧氣、氮氣和氬氣。
 
2.8 固體氨的摩爾熔化焓為5.65kj mol-1, 摩爾熵變為28.9j mol-1 k-1。
(a)計算1mol固體氨在170k熔化的gibbs自由能;
(b)在何溫度下,固體氨和液體氨在標態下達到平衡。

答案: 
2.1 -167 kj/mol
2.2 (a) -81.4 kj (b)55.1°c。
2.3 (a) 0.333 (b) q = -1000j (c) w = 500 j。
2.4w = -91j; q = -891j。 
2.5* 上升。因為冰櫃內外溫度相同,所以熱機效率為零。換言之,冰櫃僅做少量功就可以把冰櫃內的大量熱量傳遞到冰櫃外。
由於體系總能量守恆,所以冰櫃放熱等於吸熱和冰櫃所做的功之和,因此房間溫度會上升。
2.6熵增加。
2.7 (a) delats > 0; (b) deltas > 0; (c) deltas < 0。
2.8 (a) 7.4×102j; (b) 196k。