题目

下列反应的Delta_(r)^ӨU_(m)^Ө的代数值小于Delta_(r)^ӨH_(m)^Ө的代数值的是（ ）A. H_(2)(g)+Cl_(2)(g)=2HCl(g)B. NH_(3)(g)+HCl(g)=NH_(4)Cl(s)C. C(s)+CO_(2)(g)=2CO(g)D. C_(2)H_(2)(g)+H_(2)(g)=C_(2)H_(4)(g)

下列反应的$\Delta_{r}^{Ө}U_{m}^{Ө}$的代数值小于$\Delta_{r}^{Ө}H_{m}^{Ө}$的代数值的是（ ）

A. $H_{2}(g)+Cl_{2}(g)=2HCl(g)$

B. $NH_{3}(g)+HCl(g)=NH_{4}Cl(s)$

C. $C(s)+CO_{2}(g)=2CO(g)$

D. $C_{2}H_{2}(g)+H_{2}(g)=C_{2}H_{4}(g)$

题目解答

答案

C. $C(s)+CO_{2}(g)=2CO(g)$

解析

本题考查化学反应中焓变$\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}$与热力学能变$\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}$的关系，解题思路是利用公式$\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}=\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}+\Delta n_{g}RT$，通过计算各反应的$\Delta n_{g}$（反应前后气体物质的量的变化），来判断$\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}$与$\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}$的大小关系。

选项A

对于反应$H_{2}(g)+Cl_{2}(g)=2HCl(g)$：

  • 计算$\Delta n_{g}$：$\Delta n_{g}$等于反应后气体的物质的量减去反应前气体的物质的量。反应后$HCl$的物质的量为$2mol$，反应前$H_{2}$和$Cl_{2}$的物质的量之和为$1mol + 1mol = 2mol$，所以$\Delta n_{g}=2 - 2 = 0$。
  • 根据公式$\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}=\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}+\Delta n_{g}RT$，将$\Delta n_{g}=0$代入可得$\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}=\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}+0\times RT=\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}$，即$\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}=\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}$，该选项不符合要求，排除。

选项B

对于反应$NH_{3}(g)+HCl(g)=NH_{4}Cl(s)$：

  • 计算$\Delta n_{g}$：反应后$NH_{4}Cl$为固体，气体物质的量为$0mol$，反应前$NH_{3}$和$HCl$的物质的量之和为$1mol + 1mol = 2mol$，所以$\Delta n_{g}=0 - 2 = -2$。
  • 根据公式$\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}=\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}+\Delta n_{g}RT$，将$\Delta n_{g}=-2$代入可得$\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}=\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}-2RT$，移项可得$\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}=\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}+2RT$，因为$R\gt0$，$T\gt0$，所以$\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}\gt\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}$，该选项不符合要求，排除。

选项C

对于反应$C(s)+CO_{2}(g)=2CO(g)$：

  • 计算$\Delta n_{g}$：反应后$CO$的物质的量为$2mol$，反应前$CO_{2}$的物质的量为$1mol$，$C$为固体，不影响气体物质的量的计算，所以$\Delta n_{g}=2 - 1 = 1$。
  • 根据公式$\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}=\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}+\Delta n_{g}RT$，将$\Delta n_{g}=1$代入可得$\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}=\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}+RT$，移项可得$\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}=\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}-RT$，因为$R\gt0$，$T\gt0$，所以$\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}\lt\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}$，该选项符合要求。

选项D

对于反应$C_{2}H_{2}(g)+H_{2}(g)=C_{2}H_{4}(g)$：

  • 计算$\Delta n_{g}$：反应后$C_{2}H_{4}$的物质的量为$1mol$，反应前$C_{2}H_{2}$和$H_{2}$的物质的量之和为$1mol + 1mol = 2mol$，所以$\Delta n_{g}=1 - 2 = -1$。
  • 根据公式$\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}=\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}+\Delta n_{g}RT$，将$\Delta n_{g}=-1$代入可得$\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}=\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}-RT$，移项可得$\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}=\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}+RT$，因为$R\gt0$，$T\gt0$，所以$\Delta_{r}U_{m}^{\ominus}\gt\Delta_{r}H_{m}^{\ominus}$，该选项不符合要求，排除。