普通化学：化学热力学初步和化学平衡练习题

2.1已知标态下，下面反应的摩尔反应焓变为-75kJ/mol，求Cl-的水合离子生成焓。

       HCl(g) = H+(aq) + Cl-(aq)

   (H+(aq)的摩尔生成焓为0，HCl(g)的摩尔生成焓为-92.31kJ/mol)

2.2氯化钙溶于水的反应经常被用于急救热敷袋。在热敷袋中，一个包有CaCl2的小包被捏破后，CaCl2溶于周围的水。

       CaCl2(s) = Ca2+(aq) + 2Cl-(aq)

   (a)计算该反应的标准焓变；(参考教材后面的表)

   (b)假设20°C时，20.0g CaCl2溶于0.100dm3水。计算溶液最后的温度(设溶液的热容与纯水的热容相当，即418J K-1/100g溶液)。

2.3一个热机在两个热源之间可逆循环工作。高温热源为450K，低温热源为300K。

   (a)热机的效率是多少？

   (b)若热机每个循环从高温热源吸收热量1500J，那么它在低温热源放出热量为多少？

   (c)该热机每个循环做功为多少？

2.4一个研究者用冰柜使他/她的反应维持在-10°C。若冰柜每个循环从-10°C吸热800J，然后将热在室温(20°C)释放，那么冰柜每个循环做功多少？每个循环在高温热源放热为多少？

2.5*假设把一台冰箱放在一间密闭的房间里，把冰箱门打开，插上电源让冰箱工作。室内温度会怎样变化？为什么？

2.6当把H2O(l)和D2O(l)混和后，会自发发生下面反应：

       H2O(l) + D2O(l) = 2HOD(l)

   O-H键和O-D键的键焓几乎没有区别，那么什么是这个反应的主要驱动力？

2.7预测下列过程的熵变：

   (a) NaCl熔融；

   (b)建筑物坍塌；

   (c)把空气分为温度、压力相同的氧气、氮气和氩气。

2.8固体氨的摩尔熔化焓为5.65kJ mol-1,摩尔熵变为28.9J mol-1 K-1。

   (a)计算1mol固体氨在170K熔化的Gibbs自由能；

   (b)在何温度下，固体氨和液体氨在标态下达到平衡。

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。

2.4 W = -91J; Q = -891J。　

2.5*上升。因为冰箱内外温度相同，所以热机效率为零。换言之，冰箱仅做少量功就可以把冰箱内的大量热量传递到冰箱外。

由于体系总能量守恒，所以冰箱放热等于吸热和冰箱所做的功之和，因此房间温度会上升。

2.6 熵增加。

2.7 (a) delatS > 0; (b) deltaS > 0; (c) deltaS < 0。

2.8 (a) 7.4×102J; (b) 196K。