2. 判断下列反应，哪些是熵增加的过程，哪些是熵减少的 程，并说明理由。 解: (1) (电解水) H2O(l) = H2(g) + 1/2O2(g) ∵反应后气体分子总数增加， ∴反应是熵增的过程，即ΔS > 0。 (2) 2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g) ∵反应后气体分子总数减少， ∴反应是熵减的过程，即ΔS < 0。 (3) AgCl(s) = Ag+(aq) + Cl-(aq) 难溶电解质溶解，混乱度增大， ∴该过程是熵增的过程，即ΔS > 0。 (4) 2HI(g) = H2(g) + I2(s) ∵反应后气体分子总数减少， ∴反应是熵减的过程，即ΔS < 0。
6. 利用热力学数据，计算下列反应在298 K和500 K时的平衡常 数K⊖。 (1) SO2(g) + ½O2(g) = SO3(g) (2) CaCO3(s) = CaO (s) + CO2(g)
6.解：(1) SO2(g) + ½O2 (g) = SO3(g) ΔfH298⊖ /kJ· -1 -296.83 0 mol -395.72 S298⊖/J· -1· -1 248.11 K mol 205.03 256.65 ΔfG298⊖ /kJ· -1 -300.19 mol 0 -371.08 ΔH298⊖ = ∑(i ΔfH298⊖)生成物 - ∑ (i ΔfH298⊖)反应物 = (-395.72 ) - 0 - (-296.83 ) = -98.89 kJ· -1 mol ΔS298⊖ = ∑(iS298⊖)生成物 - ∑ (iS298⊖)反应物 = 256.65 - 248.11 - ½×205.03 = -93.975 J· -1· -1 K mol ΔG298⊖ = ∑(i ΔfG298⊖)生成物 - ∑ (iGfH298⊖)反应物 = (-371.08) - 0 - (-300.19 ) = -70.89 kJ· -1 mol T = 298 K时，
8. 298K时已知下列化学平衡： （1）FeO(s) + CO(g) ⇌ Fe(s) + CO2(g)，K1⊖ = 0.403 （2）FeO(s) + H2(g) ⇌ Fe(s) + H2O (g) ，K2⊖ = 0.669 试计算反应： CO2(g) + H2(g) ⇌ CO(g) + H2O (g) 的K ⊖值。 解： 已知：(1) FeO(s) + CO(g) ⇌ Fe(s) + CO2(g)，K1⊖ = 0.403 (2) FeO(s) + H2(g) ⇌ Fe(s) + H2O (g) ，K2⊖ = 0.669 (2) - (1)得： CO2(g) +H2(g)⇌ CO(g) +H2O (g) ，K ⊖
10. 解：设平衡时有x mol NO 生成。 N2 +O2 ⇌ 2NO 起始浓度/ mol· -3 dm 0
平衡浓度/ mol· -3 dm
2 .5 2 . 15 15
1 2 .5 x 2 2 15
11. 在某温度时，反应
CO (g) + H2O(g) ⇌ CO2(g) + H2(g) 的Kc = 1.0，问2 mol
3.解： (2) CaO(s) + H2O(l) = Ca2+(aq) + 2OH- (aq) S298⊖/J· -1· -1 39.75 69.91 K mol -53.1 -10.75 ΔfG298⊖ /kJ· -1 -604.04 -237.18 -553.54 -157.29 mol
ΔS298⊖ = ∑(iS298⊖)生成物 - ∑ (iS298⊖)反应物 = -53.1 + 2(-10.75) - 39.75 - 69.91 = -184.26 J· -1· -1 K mol ΔG298⊖ = ∑(i ΔfG298⊖)生成物 - ∑ (i ΔfG298⊖)反应物 = -553.54 + 2(-157.29) - (-604.04) - (-237.18 ) = -26.90 kJ· -1 <0 mol ∴反应能自发进行。
H 298 580 . 7 1000 T 2843 K S 204 . 28 (2) SnO2 (s) +298 C(s) ≜ Sn(s) + CO2 (g) ΔfH298⊖ /kJ· -1 -580.7 mol 0 0 -393.50 S298⊖/J· -1· -1 52.3 5.740 51.55 213.64 K mol
3. 查表计算下列反应的ΔS298⊖和ΔG298⊖，并说明反应能否自 发进行？
(1) 4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) + 6H2O (g)
(2) CaO(s) + H2O(l) = Ca2+(aq) + 2OH- (aq)
3.解： (1) 4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g) + 6H2O (g) S298⊖/J· -1· -1 192.34 K mol 205.03 210.65 188.72 ΔfG298⊖ /kJ· -1 -16.48 mol 0 86.57 -228.59 ΔS298⊖ = ∑(iS298⊖)生成物 - ∑ (iS298⊖)反应物 = 4210.65 + 6188.7 - 4192.34 - 5205.03 = 180.41 J· -1· -1 K mol ΔG298⊖ =∑(i ΔfG298⊖)生成物 - ∑ (i ΔfG298⊖)反应物 = 486.57 + 6(-228.59) - 0 - 5 (-16.48 ) = -959.34 kJ· -1 < 0 mol ∴反应能自发进行。
T = 500 K时， ΔG⊖ = ΔH298⊖ - TΔS298⊖ = -98.89 - 500×(-93.975)×10-3 = -51.90 kJ· -1 mol
G 51 . 90 1000 lg K 5 . 421 2 . 303 RT 2 . 303 8 . 314 500 K 2 . 64 10 5
4. 由锡石( SnO2)制取金属锡(Sn)，可以有以下三种方法。若 希望加热温度尽可能低一些，试根据热力学数据计算说 明应推荐哪一种方法。 (1) SnO2 (s) ≜ Sn(s) + O2 (g) (2) SnO2 (s) + C(s) ≜ Sn(s) + CO2 (g) (3) SnO2 (s) + 2H2(g) ≜ Sn(s) + 2H2O(g)
第二章 化学反应的方向和程度
1.不用查表，指出下列各组物质中熵值由大到小的顺序。 (1) O2(l), O3( g), O2(g) (2) K(s) , KCl(s) , Na(s)
解：（1）S(O3, g) > S(O2, g) > S(O2, l)
（2）S(KCl, s) > S(K, s) > S(Na, s)
解：已知：(1) H2(g) + ½S2(g) ⇌ H2S(g) (2) 3H2(g) + SO2(g) ⇌ H2S(g) + 2H2O(g) (2)×2- (1)×2，得： 4H2(g) + 2SO2(g) ⇌ 4H2O(g) + S2(g)
∴
10. 在某温度时，反应 N2 + O2 ⇌ 2NO的平衡常数Kc为 0.0045，若2.5 mol O2与 2.5 mol N2作用于15 dm3 密闭容器中，问达到平衡时有多少NO生成？
ΔH298⊖ = 0 - 393.50 - (-580.7 ) - 0 = 187.2 kJ· -1 mol ΔS298⊖ = 51.55 + 213.64 - 52.3 - 5.740 = 207.15 J· -1· -1 K mol ΔGT⊖ = ΔH298⊖ - TΔS298⊖ < 0 ⇒
(3) SnO2 (s) + 2H2(g) ≜ Sn(s) + 2H2O(g) ΔfH298⊖ /kJ· -1 -580.7 mol 0 0 -241.82 S298⊖/J· -1· -1 52.3 K mol 130.574 51.55 188.72 ΔH298⊖ = 0 - 2(-241.82) - (-580.7 ) - 0 = 97.06 kJ· -1 mol ΔS298⊖ = 51.55 + 2188.72 - 52.3 - 2130.574 = 115.542 J· -1· -1 K mol ΔGT⊖ = ΔH298⊖ - TΔS298⊖ < 0 ⇒
9. 已知在1362 K时下列化学平衡： (1) H2(g) + ½S2(g) ⇌ H2S(g) K1⊖ = 0.80 (2) 3H2(g) + SO2(g) ⇌ H2S(g) + 2H2O(g) K1⊖ = 1.8×104 试计算反应：4H2(g) + 2SO2(g) ⇌ 4H2O(g) + S2(g)，在1362 K 时的平衡常数K⊖。
解：(1) SnO2 (s) ≜ Sn(s) + O2 (g)298⊖/J· -1· -1 52.3 K mol 51.55 205.03 ΔH298⊖ =∑(i ΔfH298⊖)生成物 - ∑(i ΔfH298⊖)反应物 = 0 + 0 - (-580.7 ) = 580.7 kJ· -1 mol ΔS298⊖ =∑(iS298⊖)生成物 - ∑ (iS298⊖)反应物 = 51.55 + 205.03 - 52.3 = 204.28 J· -1· -1 K mol ΔGT⊖ = ΔH298⊖- TΔS298⊖ < 0 ⇒
6.解：(2)
S298⊖/J· -1· -1 K mol