北京大学：《大学化学》课程PPT教学课件（讲稿）第3章 热力学习题答案

习题 1.查阅CRC的 Handbook of Chemistry and Physics或者其他化学 手册,计算BaSO分解为BaOs)和SOg)反应的标准熵变、焓变 和 Gibbs自由能变。分析BaSO4在室温下的稳定性,计算热分解 温度。 2.NH4HCO3俗称“气肥”,写出其分解的化学反应方程式,查有 关化合物的热力学常数,计算反应的标准熵变、焓变、 Gibbs 自由能和分解温度。应该如何保存NH4HCO3 3.汽油(以C6H1为代表)燃烧的焓变和熵变,查有关化合物的热力学 常数,计算说明汽油在什么温度下可以燃烧?

1. 查阅CRC的Handbook of Chemistry and Physics 或者其他化学 手册, 计算BaSO4分解为BaO(s) 和SO3 (g)反应的标准熵变、焓变 和Gibbs 自由能变。分析BaSO4在室温下的稳定性，计算热分解 温度。 2. NH4HCO3俗称 “气肥”, 写出其分解的化学反应方程式，查有 关化合物的热力学常数，计算反应的标准熵变、焓变、Gibbs 自由能和分解温度。应该如何保存NH4HCO3？ 3. 汽油(以C6H14为代表)燃烧的焓变和熵变,查有关化合物的热力学 常数，计算说明汽油在什么温度下可以燃烧? 习题

如何得到热力学性质( thermodynamic properties)的数据?例如: 从CRC的 Handbook of chemistry and Physics,查C6H14的常数, 1.从手册后的索引(ndex)查关键词( Key words) B s: thermodynamic properties, entropy, enthalpy 2. Index E: Entropy values, standard, of hydrocarbons D76 3从D76表中查: C6H14n- Hexane△H。=-167.0,S°=386 (注意单位)

如何得到热力学性质（thermodynamic properties)的数据？例如： 从CRC 的Handbook of Chemistry and Physics，查C6H14的常数， 1. 从 手册后的索引（Index ）查关键词（Key words）, 例如: thermodynamic properties, entropy, enthalpy 2. Index 查：Entropy values, standard, of hydrocarbons D76 3. 从 D76表中查： C6H14 n –Hexane Hf = -167.0 , S= 386 （注意单位）

查出所有反应物和生成物O2,H2O,CO2的热力学常数 写出配平的化学方程式: C6H14()+9.502(g)=7H2O(g)+6CO2(g) 由△H°和△S°的数据, 按照 Gibbs公式△G。=△H°-T△S° 计算反应的△G°,并得到反应的条件

查出所有反应物和生成物O2 ， H2O，CO2的热力学常数 写出配平的化学方程式： C6H14(l) + 9.5O2 (g) = 7H2O (g) + 6CO2 (g) 由H和S 的数据， 按照Gibbs 公式G = H-T S 计算反应的G，并得到反应的条件

Standard thermodynamics properties of chemical substances Chemicals A m /kcal mol- A Gm /kcaL mol- Socal. mol- K Bao(s) 131.0 124.38 17.23 Basoa(s) 352.1 -325.5 31.6 SO3g) 94.58 88.69 61.34 NHHCO3(S -203.0 1592 28.9 H2O() 68.315 56.687 16.71 H2o(g) 57.796 54.634 45.104 CO2(g) 94.05 96.26 5107 NH3(g) 11.2 -3.94 45.97 61114 (1) -47.52 -0.91 70.76 6H14(g) 39.96 0.06 92.83 O2(g) 49.00 以上数据来自“ Lange's handbook of Chemistry” 13th ed. By J.A. Dean, McGraw-Hill Book Company, 1985

Standard thermodynamics properties of chemical substances Chemicals fHm  /kcal.mol –1 fGm  /kcal.mol –1 Sº m/ cal.mol-1 .K-1 BaO (s) -131.0 -124.38 17.23 BaSO4 (s) -352.1 -325.5 31.6 SO3 (g) -94.58 -88.69 61.34 NH4HCO3 (s) -203.0 -159.2 28.9 H2O(l) -68.315 -56.687 16.71 H2O(g) -57.796 -54.634 45.104 CO2 (g) -94.05 -96.26 51.07 NH3 (g) -11.2 -3.94 45.97 C6H14 (l) -47.52 -0.91 70.76 C6H14 (g) -39.96 -0.06 92.83 O2 (g) 0 0 49.00 以上数据来自“Lange’s Handbook of Chemistry” 13th ed. By J.A.Dean, McGraw-Hill Book Company,1985

Standard thermodynamics properties of chemical substances Chemicals AHme /kj mol △AGne/kj Jmol Son/j molK-I Bao(s) -131.0×4.184=548.1(-124.38×4.184=)17.23×4.184=72.09 BaSO4(s)-3521×4.184=-14732(325.5×4.184=)316×4.184=1322 SO3(g) 94.58×4184=39572(-8869×4184=)6134×4.184=256.6 NH4HCO3(s)-203.0×4.184=84935(-1592×4.184=) 28.9×4.184=120.9 H2O() 68315×4184=285.8(56687×4.184=)16.71×4.184=69.91 H,o(g) -57796×4.184=-241.8(-54634×4.184=)45.104×4.184=188.7 NH3g -11.02×4.184=46.1(-3.94×4.184=) 45.97×4.184=192.3 CO2(g) 94.05×4.184=393.5(-96.26×4.184=)5107×4184=213.7 C6H14 7.52×4.184=1988(-0.91×4.184=) 70.76×4.184=296.1 C6H14(g) 3996×4.184=1672(-784×4.184=) 9283×4.184=388.4 O2(g) 49.00×4.184=205.0

Standard thermodynamics properties of chemical substances Chemicals fHm  /kj.mol –1 fGm  /kj.mol –1 Sº m/ j.mol-1 .K-1 BaO (s) -131.0 4.184=-548.1 (-124.38 4.184=) 17.23 4.184= 72.09 BaSO4 (s) -352.1 4.184=-1473.2 ( -325.5 4.184=) 31.6 4.184= 132.2 SO3 (g) -94.58 4.184=-395.72 ( -88.69 4.184=) 61.34 4.184= 256.6 NH4HCO3 (s) -203.0 4.184=-849.35 ( -159.2 4.184=) 28.9 4.184= 120.9 H2O(l) -68.315 4.184=-285.8 ( -56.687 4.184=) 16.71 4.184=69.91 H2O(g) -57.796 4.184=-241.8 ( -54.634 4.184=) 45.104 4.184=188.7 NH3 (g) -11.02 4.184=-46.11 ( -3.94 4.184=) 45.97 4.184=192.3 CO2 (g) -94.05 4.184=-393.5 ( -96.26 4.184=) 51.07 4.184= 213.7 C6H14 (l) -47.52 4.184=-198.8 (-0.91 4.184= ) 70.76 4.184=296.1 C6H14 (g) -39.96 4.184=-167.2 (-7.84 4.184= ) 92.83 4.184= 388.4 O2 (g) 0 0 49.00 4.184= 205.0

1解答 BaSO4(s)->BaO(s)+SO3(g) △HA 1473 -548.1-395.7 132.2 7209256.6 △GA-1362 520.4-371.1 △H=(-3957)+(-5481)-(-1473)=5292 kJ. mol1 △Se=2566+7209-1322=196.5JmoK1 △Ge=△HeT△Se 5292kJmo1-298K×196.5Jmol1K1×10-3=470.6 k. mol1 或者直接由△G的数据计算: △G=(-5204-371.1)(-1362)=470.5 k. mol- △G=△HeT△Se2693K 说明BaSO4分解温度高

BaSO4 (s) ⎯→BaO(s) +SO3（g） Hf  -1473 -548.1 -395.7 Sf  132.2 72.09 256.6 Gf  -1362 -520.4 -371.1 H = (-395.7)+(-548.1) -(-1473)=529.2kJ.mol-1 S = 256.6+72.09-132.2=196.5 J.mol-1K-1 G = H-TS = 529.2kJ.mol-1 -298K  196.5 J.mol-1K-1 10-3=470.6kJ.mol-1 或者直接由Gf  的数据计算： G = (-520.4 -371.1)-(-1362 )= 470.5kJ.mol-1 G = H-TS  0 529.2-T  196.5 10-3  0 T > 2693K 说明BaSO4分解温度高 1.解答

2解答 NH4HCO3S)->NH3(g)+H2o(g+CO2 g) △He-84935 46.11 241.8393.5 120.9 1923 188.7213.7 △He=(-4611241.8-393.5)-(-849.35)=167.9 kJ. mol △S=(1923+1887+2137)-120.9=4738Jmol1kK1 △G=△HeT△Se354K=81°C 温度略高则易分解,因此称为“气肥

2.解答 NH4HCO3 (s) ⎯→ NH3 (g) + H2O(g) +CO2 (g) Hf  -849.35 -46.11 -241.8 -393.5 Sf  120.9 192.3 188.7 213.7 H = （-46.11-241.8 -393.5)-(-849.35)= 167.9 kJ.mol-1  S = (192.3 +188.7+213.7)- 120.9 = 473.8 J.mol-1K-1 G = H-TS  0 167.9-T 473.810-3  0 T354K=81C, 温度略高则易分解，因此称为“气肥

3解答 6H14(D+9.502(g)—>6CO2(g)+7H2O(g) △HA-198.8 -393.5×6 241.8×7 296.1 9.5×205.0 213.7×6 188.7×7 △He=-3854 kJ. mol-1(强烈放热) ΔSe=3595Jmo-Kl(熵增加) 因此:△G=△HeT×△Se>0该不等式恒成立 从热力学的角度看,汽油与空气在任何温度下均可反应,并放大量热

3.解答 C6H14 (l) +9.5O2 (g) ⎯→ 6 CO2 (g) + 7H2O(g) Hf  -198.8 0 -393.5  6 -241.8 7 Sf  296.1 9.5  205.0 213.7  6 188.7 7 H= -3854 kJ.mol-1 (强烈放热）  S =359.5 J.mol-1K-1 （熵增加） 因此：G= H -T  S  0 该不等式恒成立 从热力学的角度看，汽油与空气在任何温度下均可反应，并放大量热