2010年10级有机化学期中试题和解答

2010年10级有机化学期中试题和解答

一、选择与填空题 ( 20分)

1、在绝热钢瓶中发生放热反应H2(g) + Cl2(g) = 2HCl(g), 则 ?U 和 ?H 的变化值为

(1) ?U > 0 , ?H > 0 (2) ?U < 0 , ?H < 0

(3) ?U = 0 , ?H = 0 (4) ?U = 0 , ?H > 0 ( 4 )

2、 1 mol O2(g) 与2 mol N2(g) 等温等压混合，过程的熵变为 ( 3) (1) 11.53 J. K-1 (2) 23.06 J. K-1 (3) 15.88 J. K-1 (4) 31.75 J. K-1

2A???3B，3、将1 mol A置于封闭体系中进行反应：体系中产生了1 mol B，

此时的反应进度为 ( ??

1 mol )。 3?G)? ( 4 ) ?Tp4、 从热力学四个基本公式可以导出( (1) (?H?A?A?U)p (2) ()T (3) ()S (4) ()V ?S?T?V?V5、 373.2K、100 kPa的液态水，使其与大热源接触，向真空蒸发成为373.2K、100 k Pa下的水气，对这一个过程，应选用哪一个作为过程方向的判据： (3 )

(1) ?U (2) ?H (3) ?A (4) ?G

6、300K时, 2 mol理想气体的热力学能与焓之差 (H－U) 为 ( kJ )

(1) 1.247 (2) 2.494 (3) 4.988 (4) 9.977 ( 3 )

7、在下面的过程中，体系内能变化不为零的是 ( 3 )

(1) 不可逆循环过程 (2) 可逆循环过程 (3) 纯液体的向真空蒸发过程 (4) 理想气体的自由膨胀

过程

(5) 理想气体的节流膨胀过程

1

8、等温、等压、不可逆条件下进行一电池反应，可用下面哪个公式计算体系的熵变 ( 1 )。 (1) ?S??H??G?HQ (2) ?S? (3) ?S? (4) TTT?S?nRlnp2 p19、对于一个只做体积功的简单封闭体系，等温时，气体(g)、液体(l)的Gibbs自由能G随压力p的变化符合下图中的哪一个 ( d )。

10、Cl2(g)的燃烧热为何值? ( 4 )

(1) HCl(g)的生成热 (2) HClO3的生成热

(3) HClO4的生成热 (4) Cl2(g)生成盐酸水溶液的热效应

二、 已知298 K、100 kPa时各物质的基础热数据如下： ( 18分)

??物 质 ?cHm(kJ?mol?1) (kJ?mol?1) ?fHmCp,m(J?K?1?mol?1)

C2H5OH(l) －276.1 133.9

CO2(g) －393.3 29.29 H2O(l) －285.8 CO(g) －284.5

CH4(g) －887 20.92

?1、计算反应 3CH( 8分) )C2O(g?)??22C5HO H(的) l?rHm(298K)；4(g??2、计算上述反应的?rUm(298K) ( 5分)

2

3、计算上述反应的 ??K)与 ??rHm(273rHm(298K)之差。 ( 5分)

解：

1、计算反应 3CH?4(g?)CO2(g?)??22C5HO H(的) l?rHm(298K)

方法一、利用各物质生成热

?????rHm(298K)?2?fHm[C2H5OH(l)]?3?fHm[CH4(g)]??fHm[CO2(g)]

??(298K)?2?(?276.1)?3??rHmfHm[CH4(g)]?(?393.3)

(1) 利用CH4(g)的燃烧反应

CH4(g)?2O2(g)?CO2(g)?2H2O(l)

?H??rm(298K)??CHm[CH4(g)]??887??393.3?2?(?285.8)??H?fm[CH4(g)]???1fHm[CH4(g)]??77.9 kJ?mol

(2) 利用CH4(g)的生成反应： C(s)?2H2(g)?CH4(g)

?H?K)??????rm(298fHm[CH4(g)]??CHm[C(s)]?2?CHm[H2(g)]??CHm[CH4(g)] ??4H???fHm[CH(g)]??fm[CO2(g)]?2?fHm[H2O(g)]??CHm[CH4(g)]

?H?CH4(g)]??393.3?2?(?285.8)?(?887)??77.9 kJ?mol?1fm[

所以， ??rHm(298K)?2?(?276.1)?3?(?77.9)?(?393.3)?74.8 kJ?mol?1

方法二、利用各物质燃烧热

??(298K)?3??rHmCHm[CH4(g)]?2??CHm[C2H5OH(l)]

C2H5OH(l)?3.5O2(g)?2CO2(g)?3H2O(l)

??(298K)???rHmCHm[C2H5OH(l)]?2???3???fHm[CO2(g)]fHm[H2O(g)]??fHm[C2H5OH(l)]

??252?(?393.3)?3?(?285.8)?(?276.1)??1367.9 kJ?mol?1CHm[CHOH(l)]??H?rm(298K)?3?(?887)?2?(?1367.9)?74.8 kJ?mol?1 2、计算上述反应的??rUm(298K)

3

???rHm(298K)??rUm(298K)??n(g)RT

??rUm(298K)?74.8?(?4)?8.314?298?10?3?84.71 kJ?mol?1 ??3、计算上述反应的 ?rHm(273K)与 ?rHm(298K)之差。

???rHm(298K)??rHm(273K)??Cp(298?273)

?Cp?2?133.9?3?20.92?29.29?175.75 J?K?1?mol?1

???rHm(298K)??rHm(273K)?175.75?(298?273)?4.39 kJ?mol?1

三、 在298 K、100 kPa下，1 mol双原子分子理想气体经过下列过程膨胀到体积增大一倍，求各过程的 ?S。 ( 16分)

(1) 等温自由膨胀； (2) 等温可逆膨胀； (3) 等温反抗恒外压( p外 = p2 )膨胀；

(4) 绝热可逆膨胀； (5) 绝热反抗恒外压( p外 = p2 )膨胀； (6) 在100 kPa下加热。

解：分析：前三个过程的始终态一样，?S值相同。 ( 6分) ?S?nRlnV22V?Rln1?8.314ln2?5.76 J?K?1?mol?1 V1V1(4) 绝热可逆膨胀: ?S = 0 ( 2分)

(5) 绝热反抗恒外压( p外 = p2 )膨胀: 对理想气体任意状态变化， ( 5分) dS?CVdT?TpdVTV ?S?nCV,mln2?nRln2

T1V1先求 T2 : ?U?W

CV(T2?T1)??pe(V2?V1)??p2(V2?V1)??nRT2?p2nRT1 p1p55R(T2?T1)??RT2?RT1?2 (T2?298)??T2?298?0.1

22p1T2?221K?S?5221?8.314ln?8.314ln2??6.21?5.76??0.45 J?K?1?mol?1 2298

4

(6) 在100 kPa下加热: 等压加热使体积加倍， 温度变化为： T2 = 2T1

?S?nCp,mln

T27?Rln2?20.17 J?K?1?mol?1 ( 3分) T12四、 在363 K、100 kPa下，1 mol液态水蒸发为同温同压下的水蒸气， (1) 求过程的 ?H , ?S 和 ?G; (2) 选择合适的判据判断过程的性质。 已知，373 K、100 kPa下，水的可逆蒸发热为 40.65 kJ mol-1;

Cp,H2O(l)?75.30 J?K?1?mol?1,( 20分)

Cp,H2O(g)?33.58 J?K?1?mol?1。

解(1)：分析：在363 K、100 kPa下，1 mol液态水蒸发为同温同压下的水蒸气为不可逆相变，必须设计可逆途径求解。根据题给条件，只能设计等压变温途径。

( 4

分)

?H??H1??H2??H3

?H1?75.30?(373?363)?753 J?mol?1 ?H2?40650 J?mol?1 ?H3?33.58?(363?373)??335.8 J?mol?1

?H?753?40650?335.8?41067 J?mol?1 ( 4分)

?S??S1??S2??S3 ?S1?75.30ln373?2.05 J?K?1?mol?1 363?S2?40650363?109 J?K?1?mol?1 ?S3?33.58ln??0.91 J?K?1?mol?1 373373?S?2.05?109?0.91?110.14 J?K?1?mol?1 ( 4分) ?G??H?T?S?41067?363?110.14?1086 J?mol?1 ( 3分)

(2) 判据 ( 5分)

5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/l26v.html