题目
下列反应的Delta_(r) H_(m)^Theta和Delta_(r) U_(m)^Theta值相等的是( )A. 2Mg(s) + O₂(g) = 2MgO(s)B. H₂(g) + Br₂(g) = 2HBr(g)C. CO(g) + 1/2O₂(g) = CO₂(g)D. 2Fe(s) + 3/2O₂(g) = Fe₂O₃(s)
下列反应的$\Delta_{r} H_{m}^{\Theta}$和$\Delta_{r} U_{m}^{\Theta}$值相等的是( )
A. 2Mg(s) + O₂(g) = 2MgO(s)
B. H₂(g) + Br₂(g) = 2HBr(g)
C. CO(g) + 1/2O₂(g) = CO₂(g)
D. 2Fe(s) + 3/2O₂(g) = Fe₂O₃(s)
题目解答
答案
B. H₂(g) + Br₂(g) = 2HBr(g)
解析
本题考查化学反应中焓变$\Delta_{r} H_{m}^{\Theta}$和热力学能变$\Delta_{r} U_{m}^{\Theta}$的关系及应用。解题的关键在于明确$\Delta_{r} H_{m}^{\Theta}$和$\Delta_{r} U_{m}^{\Theta}$之间的关系式,并根据各反应中气体物质的化学计量数变化来判断二者是否相等。
根据热力学第一定律,在恒压条件下,焓变$\Delta_{r} H_{m}^{\Theta}$和热力学能变$\Delta_{r} U_{m}^{\Theta}$的关系为$\Delta_{r} H_{m}^{\Theta}=\Delta_{r} U_{m}^{\Theta}+\Delta n_{g}RT$,其中$\Delta n_{g}$是反应前后气体物质的化学计量数的变化量,$R$是理想气体常数,$T$是热力学温度。当$\Delta n_{g}=0$时,$\Delta_{r} H_{m}^{\Theta}=\Delta_{r} U_{m}^{\Theta}$。
下面对各选项进行分析:
- A选项:反应$2Mg(s) + O₂(g) = 2MgO(s)$中,反应前气体的化学计量数为$1$,反应后气体的化学计量数为$0$,则$\Delta n_{g}=0 - 1=-1\neq0$,所以$\Delta_{r} H_{m}^{\Theta}\neq\Delta_{r} U_{m}^{\Theta}$。
- B选项:反应$H₂(g) + Br₂(g) = 2HBr(g)$中,反应前气体的化学计量数为$1 + 1 = 2$,反应后气体的化学计量数为$2$,则$\Delta n_{g}=2 - 2 = 0$,所以$\Delta_{r} H_{m}^{\Theta}=\Delta_{r} U_{m}^{\Theta}$。
- C选项:反应$CO(g) + \frac{1}{2}O₂(g) = CO₂(g)$中,反应前气体的化学计量数为$1+\frac{1}{2}=\frac{3}{2}$,反应后气体的化学计量数为$1$,则$\Delta n_{g}=1-\frac{3}{2}=-\frac{1}{2}\neq0$,所以$\Delta_{r} H_{m}^{\Theta}\neq\Delta_{r} U_{m}^{\Theta}$。
- D选项:反应$2Fe(s) + \frac{3}{2}O₂(g) = Fe₂O₃(s)$中,反应前气体的化学计量数为$\frac{3}{2}$,反应后气体的化学计量数为$0$,则$\Delta n_{g}=0-\frac{3}{2}=-\frac{3}{2}\neq0$,所以$\Delta_{r} H_{m}^{\Theta}\neq\Delta_{r} U_{m}^{\Theta}$。