2.2 课后习题详解
1．在带有活塞的气缸中充有空气和汽油蒸气的混合物，气缸最初体积为40.0cm 3。如果该混合物燃烧放出950.0 J 的热，在650.0mm Hg 的定压下，气体膨胀，燃烧所放出的热全部转化为推动活塞做功。计算膨胀后气体的体积。 解：由于燃烧所放出的热全部转化为功，，则，定压膨胀过程系统对
0U ∆=950W Q J =-=-环境所做的功为421650.0
() =101325a=8.6610a
760.0
；=--⨯⨯ex ex W p V V p P P 则
。63
214
95040108.6610ex W J V V m p Pa
---=
+=-+⨯⨯30.01111m L ==2．在0℃，760mm Hg 下，氦气球体积为875L ，n （He ）为多少？当
38.0℃，气球体积在定压下膨胀至
997
L 。计算这一过程中系统的Q ，W 和△U（氦的摩尔定压热容
是
解：根据题意可知，,,2311.15T K =,，
1273.15T K =
1875V L =2
997V L =，
则
气体在定压下膨胀所做的体积功为
定压过程系统所吸收的热为
p,m 2111Q=n(He)C (He)()
=39.020.8=30.8k (311.15-273.15)K ---⨯⨯
g g T T mol J K mol J
此系统为封闭系统，其热力学能的变化为
。
3．在25℃时，将0.92g 甲苯置于一含有足够O 2的绝热刚性密闭容器中燃烧，最终产物为25℃的CO 2和液态水，过程放热39.43 KJ 试求下列化学反应计量式的标准摩尔焓 变。
解：根据题意可知，，则C 7H 8的物质量为
178()92M C H g mol -=g 78781
781
31
1
()0.92()0.01()9239.430.013943() =(394328.31410295.15)3948r m r m r m B mC H g
n C H m ol M C H g m ol
U kJ m ol kJ m ol H U g R T
kJ m ol
kJ m ol
ν-----=
==∆=-=-∆=∆+∑--⨯⨯⨯=-g g g g 忽略压力的影响，则有。
13948r m r m H H kJ mol θ
-∆=∆=
-g 4
生成反应方程式。
解：
因为是由稳定态单质而生成的生成反应，所有与上述几种化合物的的标准摩尔生成焓相对应的生成反应为
5．航天飞机的可再用火箭助推器使用了金属铝和为燃料。有关反应为：
计算该反应的焓变
解：由标准摩尔生成焓得到的反应焓为
6．在大气中可以发生下列反应：
计算上述各反应的
解：(298)(298)
r m B f m B
H K H K θθ
υ∆=∆∑（1）查热力学数据得
(298)(,298)
r m B f m B
H K H B K θθ
υ∆=∆∑相态,。
11(166.19142.752.26)361.2kJ mol kJ mol --=---=-g g （2）查热力学数据得
(298)(,298)
r m B f m B
H K H B K θθυ∆=∆∑相态,。
11(33.18142.790.25)199.8kJ mol kJ mol --=--=-g g （3）查热力学数据得
(298)(,298)
r m B f m B
H K H B K θθυ∆=∆∑相态,。
11[(909.27(395.72)(285.83)]227.72kJ mol kJ mol --=----=-g g （4）查热力学数据得
(298)(,298)
r m B f m B
H K H B K θθυ∆=∆∑相态,。
11(233.18290.25)114.14kJ mol kJ mol --=⨯-⨯=-g g 7．用
数据计算下列反应的
根据计算结果说明，金属钠着火时，为什么不能用水或二氧化碳灭火剂来扑救。解：（1）查热力学数据得
(298)(,298)
r m B f m B
H K H B K θθυ∆=∆∑相态,。
112(414.22)828.44kJ mol kJ mol --=⨯-=-g g （2）查热力学数据得
(298)(,298)
r m B f m B
H K H B K θθυ∆=∆∑相态,11[2(470.114)2(285.830)]368.568kJ mol kJ mol --=⨯--⨯-=-g g 。
（3）查热力学数据得
(298)(,298)
r m B f m B
H K H B K θθυ∆=∆∑相态,
11
[414.22(110.525)
(393.509)]131.24kJ mol kJ mol --=-+
---=-g g 金属钠与水或二氧化碳反应剧烈，会产生爆炸，危害更大。8．已知下列热化学反应方程式：
解：由反应方程式（3）+2×（2）-（1），可得
2222()()()
C s H g C H g +=则
(3)2(2)(1)
r m r m r m r m H H H H θθθθ
∆=∆+∆-∆又因为此反应的，所以
22(,)r m f m H H C H g θθ
∆=∆。
1122(,)[2862(394)(1300)]226f m H C H g kJ mol kJ mol θ
--∆=-+⨯
---
=g g 9．有一种甲虫，名为投弹手，它能用由尾部喷射出来的爆炸性排泄物的方法作为防卫措施，所涉及的化学反应是氢醌被过氧化氢氧化生成醌和水：
根据下列热化学方程式计算该反应的
解：由反应方程式，可得
(1)
(2)2(3)2
(4)-+⨯+⨯则
。
11[177.4(191.2)2(241.8)2(44)]203kJ mol kJ mol --=--+⨯-+
⨯-=-g g 10．已知298K 下，下列热化学方程式：
仅由这些热化学方程式确定298K
下，并用多种方法计算
298K 下的
解：由
可得
由反应方程式，可得
(1)32(2)(3)⨯+⨯-23233()4()()
C s H g CH CH CH g +=即的生成反应，故
323()CH CH CH g 323(,)
r m f m H H CH CH CH g θθ
∆=∆1
3(1)2(2)(3)[3(393.51)2(571.66)(2200)]r m r m r m H H H kJ mol θθθ
-=∆+∆-∆=⨯-+⨯---g 1
104kJ mol -=-g 11．已知：
计算
并判断单斜硫和正交硫何者更稳定。
解：由反应方程式（1）－（2），可得
所以正交硫比单斜硫要更稳定一些。
12
．通常，元素锌以闪锌矿（ZnS ）的形式存在于自然界。在火法冶炼锌的生产中，ZnS 经过培烧，其反应为：
（1）用计算该反应的
（2）
在定压下培烧放出多少热?
解：（1）由反应方程式
222()3(2()2()
ZnS s O
g ZnO s SO g +=+）查阅相关热力学数据得：
（2）反应的进度为
=5.13×103 mol
则放出的热量为
=4.51×106 kJ 。
13．半导体工业生产单质硅的过程中有三个重要反应：（1
）二氧化硅被还原为粗硅：（2）硅被氯氧化生成四氯化硅：（3）四氯化硅被镁还原生成纯硅：计算上述各反应的
和生产1.00kg 纯硅的总反应热。
解：（1）根据，可得反应的为
(1)(,)r m B f m B
H H B θθυ∆=∆∑相态r m H θ∆11
(1)[2(110.525)(903.49)]682.44r m H kJ mol kJ mol θ--∆=⨯---=g g （2）同理可得 1
(2)657.01r m H kJ mol θ
-∆=-g （3）同理可得 11
(3)[2(641.32)(657.01)]625.63r m H kJ mol kJ mol θ--∆=
⨯
---=-
g g 将三个反应式相加，可得
则反应焓为
已知硅的摩尔质量为则物质量为
所以生产的纯硅的总反应热为
1.00kg 1435.6(600.2)
2.1410r H mol kJ mol kJ θ-∆=
⨯-=-⨯g 。
14．联氨和二甲基联氨
均易与氧气反应，并可用作火箭燃料。
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