发布时间 : 星期四 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
所以1 mol HCl(g)溶于足量水的释放热为75.2 kJ?mol–1
5-18： 用标准摩尔生成焓的数据计算SiF4(g)与足量H2O(l)的反应生成SiO2(s)和HF(g)的摩尔反应焓。
解 :反应方程式为：SiF4(g)+ 2H2O(l) =SiO2(s)+4HF(g)
△rHmO=△rHmO (SiO2)+4△rHmO (HF) – △rHmO (SiF4) –2△rHmO (H2O)
=(–910.94 kJ?mol-1)+4*(–271.1 kJ?mol–1) –2*(285.830 kJ?mol-1) –(–1416.98 kJ?mol–1) =191.3( kJ?mol–1)
所以为：SiF4(g)+ 2H2O(l) =SiO2(s)+4HF(g) △rHmO =191.3( kJ?mol-1)
5-19 利用本书附表与下列数据计算石灰岩[以CaCO3(方解石)计]被CO2 (g)溶解发育成喀斯特地形的如下反应的标准摩尔反应焓：
CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O(l) =Ca2+ (aq)+2HCO–-3(aq)
△rHmθ /kJ?mol-1: Ca2+ (aq) –543.0 HCO-3(aq) –691.1 解：CaCO3 (s) + CO2 (g) + H2O(l) =Ca2+ (aq)+2HCO-3(aq)
△rHmθ =△rHmθ (Ca2+(aq))+2△rHmθ (HCO-3(aq)) – △rHmθ（CaCO3 (s) ）–△rHmθ (CO2 (g)) – △rHmθ (H2O(l) )
=(–543.0 kJ?mol–1)+2×(–691.1 kJ?mol–1) –2×(–1260.92 kJ?mol–1) –( –393.509 kJ?mol–1) –(–285.830 kJ?mol–1) = –38.941( kJ·mol–1)
5-20 火柴头中的P4S3(s)标准摩尔燃烧热为-3677 kJ?mol-1 [注：燃烧产物为P4O10 (s)和SO2
(g)]，利用本书附表的数据计算
P4S3(s)的标准摩尔生成焓。
解：P4S3(s) +8O2 (g)=P4O10 (s) +3SO2 (g)
△rHmθ =△rHmθ (P4O10 (s))+3△rHmθ (SO2 (g)) –△rHmθ（P4S3 (s)）–8△rHmθ (O2 (g)) – (–2984.0 kJ?mol–1)+3×(–296.830 kJ?mol–1) – △rHmθ（P4S3 (s)）–(0 kJ?mol–1)= –3677 ( kJ?mol–1)
∴△rHmθ（P4S3 (s)）= –197.4 kJ?mol–1
即P4S3(s)的标准摩尔生成焓为197.4 kJ?mol–1
5-21 诺贝尔发明的炸药爆炸可使产生的气体因热膨胀体积增大1200倍，其化学原理是硝酸甘油发生如下分解反应：4C3H5（NO3）3(l)=6 N2(g)+10H2O (g)+12CO2 (g) +O2 (g)
已知C3H5（NO3）3(l)的标准摩尔生成焓为–355 kJ?mol–1，计算爆炸反应的标准摩尔反应焓。
解：4C3H5（NO3）3=6 N2+10H2O +12CO2 (g) +O2 (g)
△rHmθ =6×△rHmθ (N2)+10△rHmθ (H2O)+12△rHmθCO2 (s)）+ △rHmθ (O2 (g)) – 4△rHmθ (C3H5（NO3）3)
=6×(0kJ?mol–1)+10×(–241.818kJ?mol–1)–12×(-393.509kJ?mol–1)–(0kJ?mol–1)– 4(–355kJ?mol–1) = –5.72( kJ?mol–1)
∴4C3H5（NO3）3=6 N2+10H2O +12CO2 (g) +O2 (g) △rHmθ =－5.72( kJ?mol–1)
5-22石灰的水化反应放出的热足以将纸张着火或鸡蛋煮熟。试利用本书附表的数据计算500g(1市斤)生石灰（s）与足量的水生成熟石灰（s）放出的热。（注：可忽略溶解反应）。
解：CaO (s) + H2O(l) =Ca（OH）2(s)
△rHmθ =△rHmθ (Ca（OH）2(s)) –△rHmθ (CaO (s)) – △rHmθ（H2O(l)）= –64.28( kJ?mol–1) ∴500g/56g/mol×△rHmθ =573.93 mol–1
5-23生命体的热源通常以摄入的供热物质折合成葡萄糖[C6H12O6 (s)]燃烧放出的热量，已知葡萄糖 [C6H12O6 (s)]的标准摩尔生成焓为－1273 kJ?mol–1,利用附表数据计算它的燃烧热。
解: 假设葡萄糖的燃烧热为Q，经查表和已知得：C6H12O6 (s) +O2 (g) =6H2O(l) +6CO2 (g) △rHmθ =6×△rHmθ(H2O(l))+6△rHmθ(CO2 (g)) –△rHmθ（O2 (s) ）– △rHmθ(C6H12O6 (s) =－2803( kJ?mol–1)
C6H12O6 (s) +O2 (g) =6H2O(l) +6CO2 (g) △rHmθ= –2803( kJ?mol–1)
5-24经测定葡萄糖完全氧化反应：C6H12O6 （s）+O2 (g) =6H2O(l) +6CO2 (g)的标准摩尔反应自由能为-2840 kJ?mol-1，试查出产物的标准生成自由能，计算葡萄糖的标准摩尔生成自由能。将所得数据与上题的生成焓数据做比较。
解：
5-25 已知N2、NO和O2的解离焓分别为941.7( kJ?mol-1)、631。8( kJ?mol-1)和493。7( kJ?mol-1)，
仅利用这些数据判断NO在常温常压下能否自发分解。、
解： 假设进行NO=N2+ O2发生，则由已知得反应是吸热反应是极性分子，分子结构复杂，所以是熵减反应，即明显地即反应不是自发的，也就是说在常温常压下不能自发分解。
5-26 预计下列反应是熵增反应还是熵减反应？不能预计的通过标准熵进行计算。 （1）
葡萄糖燃烧 （2）乙炔燃烧 （3）碳酸氢钠分解 （4）铁丝燃烧
（5）甲烷与水蒸气反应生成水煤气(steam gas–CO和 H2的混合气体) （6）甲烷与氧气反应生成合成气（syngas–CO和 H2的混合气体）. 解: (1) 葡萄糖燃烧: S增大
因为CO的结构比O2复杂，因而生成物的混乱度比反应物大,即反应是熵增反应。 (2) 乙炔燃烧: S减小
因为生成物中气体计量数之和比反映物大，因而混乱度增大，是熵减反应。 (3) 碳酸氢钠分解: S增大
因为反成物只有固体，而生成物有气体，因而混乱度增大，是熵增反应。 (4) 铁丝燃烧: S减小
因为反应消耗O2气体，而生成物只有固体，因而混乱度减小，是熵减反应。 (5) 甲烷与水蒸气反应生成水煤气: S增大
因为生成物的气体计量数要比反应计量数大，因而混乱度大，是熵增反应。
(6) 甲烷与氧气反应生成合成气: S增大
因为生成物的气体计量数比反映物大，因而混乱度增大，是熵反应。 5-27解：C（s）+O2（g）=CO（g）
5-28 碘钨灯因在灯内发生如下可逆反应：W(s)＋I2(g)＝WI2(g).碘蒸气与扩散到玻璃内壁的钨会反应生成碘化钨，后者扩散到钨丝附近会因钨丝的高温.而分解出钨重新沉积到钨丝上去，从而可延长灯丝的使用寿命。
已知在298K时： W(s) WI2(g) I2(g) ΔfGmθ/ kJ?mol–1 0 －8.37 19.327 Smθ/ J?mol–1 /k 33.5 251 260.69 （a）设玻璃内壁的温度为263K，计算上式反应的ΔrGmθ（623K） （b）估算WI2(g)在钨丝上分解所需的最低温度。 解： W（s）+I2（g）=WI2（g）
（1）由吉布斯-亥姆霍兹方程，在298K时，△rGmθ=△rHmθ—T1△rSmθ ① 在623K时，△rGmθ（623K）=△rHmθ—T2△rSmθ ② 由②—①得，△rGmθ（623K）=（T1—T2）△rHmθ—T2△rSmθ
=（298K－623K）×（251－33.5－260.69）×10–3+（－8.37–19.327） = －13.66KJmol–1
（2）WI2（g）分解即得：△rGm = 0，即吉布斯-亥姆霍兹方程中△rGm =0， 由①得，△rHmθ= －13.66KJmol–1，△rSmθ= －43.19 KJmol–1K–1 0=△rGm =△rGmθ（T）+RTlnJ
T≈△rGmθ（298K）/ RlnJ=△rHmθ（298K）/〔△rSmθ（298K）－RlnJ〕 = –13.66 kJmol–1 〔〕–43.19 kJmol–1K–1–8.314 RlnJ〕
5-29用凸透镜聚集太阳光加热倒置在液汞上的装满液汞的试管内的氧化汞，使氧化汞分解出氧气，是拉瓦锡时代的古老实验。试从书后附录查出氧化汞、氧气和液汞的标准生成焓和标准熵，估算：使氧气的压力达到标态压力和1kPa所需的最低温度（忽略汞的蒸气压），并估计为使氧气压力达1kPa，试管的长度至少多长？
解： 方法一：经查阅：H: HgO=-90.83kJ/mol O2=0 kJ/mol Hg(l)=0 kJ/mol S: HgO=70.29J/mol K O2=205.138 J/mol K Hg(l)=76.02 J/mol K 因为：HgO(s) = Hg(l)+1/2O2 △rHm =0+1/2 0– (–90.83)=90.83 △rSm =70.02+1/2 205.138-70.29=102.199
△rGm =△H–T△S= –RT㏑J △rHm –T△rSm = –RT㏑P(O2)/P
从而求得温度分别为：T1=889K T2=647K 方法二： 2HgO（l）=02（g）+2Hg（l）
当02的压力P（02）=1atm，由范特霍夫等温方程式△rGm =0 0=△rGm =△rGmθ（T）+RTlnKθ
lnKθ1=△rSmθ（298K）/R—△rHmθ（298K）/RT1 lnKθ2=△rSmθ（298K）/R—△rHmθ（298K）/RT2 lnK2/K1= －（1/T2—1/T1）△rHmθ（298K）/R 分解HgO时，P（02）=100KPa，则KPθ=100/100=1.00
5-30查出生成焓和标准熵，计算汽车尾气中的一氧化氮和一氧化碳在催化剂表面上反应生成氮气和二氧化碳在什么温度范围内是自发的。这一反应能否实际发生？
解：2NO+2CO=N2+2CO2
θθθ△rGm=△rHm–T1△rSm
5-31石灰窑的碳酸钙需加热到多少度才能分解（这时，二氧化碳的分压达到标准压力）？若在一个用真空泵不断抽真空的系统内，系统内的气体压力保持10Pa，加热到多少度，碳酸钙就能分解？
解： CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）
△rHmθ（298K）=〔–（–1206.92）+（–635.09）+（–393.509）〕kJ·mol—1 =178.32KJmol—1＞0（吸热）
△rSmθ（298K）=〔–（92.9）+39.75+213.74〕Jmol—1K–1 =169.6Jmol—1K–1＞0（熵增大）
(2) 该分解反应为吸热熵增型反应，在温度达到某零界点之前△rGmθ＞0，反应不自发， 高于该零界点△rGmθ＜0，反应自发，
正处于零界点温度时，△rGmθ=0
所以0=△rGmθ≈△rHmθ（298K）– T△rSmθ（298K） T=△rHmθ（298K）/△rSmθ（298K） =178.32KJmol×1000kJ—1/169.6Jmol—1K—1 =1051K=778℃，
所以CaCO3加热到778℃以上才能分解。
（2）当P（O2（g））=10Pa时，Kp=10Pa/100kPa=10-4 而ΔrGm=ΔrGmθ（298K）+RTlnKp
令ΔrGm=0，则得T=－ΔrGmθ（298K）／RTlnKp 代入数据，解得 T=752K