第二章习题

1第2章化学反应的基本原理与大气污染1.是非题（对的在括号内填“＋”号，错的填“－”号）（1）Sr为正值的反应均是自发反应。（2）某一给定反应达到平衡后，若平衡条件不变，分离除去某生成物，待达到新的平衡后，则各反应物和生成物的分压或浓度分别保持原有定值。（）（3）对反应系统)g(H)g(CO)g(OH)s(C22，1mrmolkJ3.131)K15.298(H。由于化学方程式两边物质的化学计量数（绝对值）的总和相等，所以增加总压力对平衡无影响。（）（4）上述反应达到平衡后，若升高温度，则正反应速率v(正)增加，逆反应速率v(逆)减小，结果平衡向右移动。（）（5）反应的级数取决于反应方程式中反应物的化学计量数（绝对值）。（）（6）催化剂能改变反应的历程，降低反应的活化能，但不能改变反应的mrG。（）（7）在常温常压下，空气中的N2和O2是长期存在而不化合生成NO。且热力学计算表明这表明N2（g）+O2（g）=2NO（g）0)15.298(KGmr，则N2和O2混合气必定也是动力学稳定系统。（）（8）已知CCl4不会与H2O反应，但CCl4+2H2O=CO2+4HCl(aq)的)15.298(KGmr193379molkJ,则必定是热力学不稳定而动力学稳定系统。（）答案（1-）（2-）（3-）（4-）（5-）（6+）（7+）（8+）2.选择题（将所有正确答案的标号填入空格内）（1）真实气体行为接近理想气体性质的外部条件是（）（a）低温高压（b）高温低压（c）低温高压（d）高温高压（2）某温度时，反应)g(HBr2)g(Br)g(H22的标准平衡常数2104K，则反应)g(Br21)g(H21)g(HBr22的标准平衡常数K等于（）(a)21041(b)21041(c)2104（3）升高温度可以增加反应速率，主要是因为（）(a)增加了分子总数(b)增加了活化分子百分数(c)降低了反应的活化能(d)促使平衡向吸热方向移动（4）已知汽车尾气无害化反应反应)g(CO)g(N21)g(CO)g(NO22的1mrmolkJ2.373)K15.298(H，要有利于取得有毒气体NO和CO的最大转化率，可采取的措施是（）2(a)低温低压(b)高温高压(c)低温高压(d)高温低压（5）温度升高而一定增大的量是（）(a)mrG(b)吸热反应的平衡常数K(c)液体的饱和蒸气压(d)反应的速率常数k（6）一个化学反应达到平衡时，下列说法中正确的是（）(a)各物质的浓度或分压不随时间而变化(b)0mrG(c)正逆反应的速率常数相等(d)如果寻找到该反应的高效催化剂，可以提高其平衡转化率答案1b2b3b4c5bcd6a3.填空题（1）对于反应：)g(NH2)g(H3)g(N322；1mrmolkJ2.92)K15.298(H，若升高温度（例如升高100K），则下列各项如何变化(填写：不变,基本不变,增大或减小。)mrH，mrS，mrG，K_，v(正)，v(逆)_。答案：基本不变，基本不变，增大减小，增大增大（2）对于下列反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)；1mrmolkJ5.172)K15.298(H若增加总压力或升高温度或加入催化剂，则反应速率常数k(正)、k(逆)和反应速率v(正)、v(逆)以及标准平衡常数K、平衡移动的方向等将如何？分别填入下表中。k(正)k(逆)v(正)v(逆)K平衡移动方向增加总压力不变不变增大增大不变逆向移动升高温度增大增大增大增大增大正向移动加催化剂增大增大增大增大不变不移动（3）造成平流层中臭氧层破坏的主要物质有___________；主要的温室气体有________；形成酸雨的大气污染物主要是__________和_________。答案：氟里昂，NOX、HCl；CO2；NOX和SO24.不用查表，将下列物质按其标准熵)K15.298(Smr值由大到小的顺序排列，并简单说明理由。3（a）K（s）（b）Na（s）（c）Br2（l）（d）Br2（g）（e）KCl（s）答案：（d）（c）（e）（a）（b）原因是气体熵液体固体分子量大的熵大5.定性判断下列反应或过程中熵变的数值是正值还是负值。（1）溶解少量食盐于水中。答案：正（2）活性炭表面吸附氧气。答案：负（2）碳与氧气反应生成一氧化碳。答案：正6.利用下列两个反应及其)15.298(KGmr值，计算Fe3O4在298.15K时的标准生成吉布斯函数。)()(23)(2322sOFegOsFe；1.2.742)15.298(molkJKGmr)(3)()(44332sOFesFesOFe；1.7.77)15.298(molkJKGmr答案：由定义可知Fe2O3的1.2.742)15.298(molkJKGmf1.7.77)15.298(molkJKGmr=3),15.298(43OFeKGmf-4),15.298(32OFeKGmf),15.298(43OFeKGmf=31[(-77.7)+4(-742.2)]=-1015.5kJ.mol-17.通过热力学计算说明下列水结冰过程：H2O（l）H2O（s）在298.15K的标准态时能否自发进行。已知冰在298.15K标准生成吉布斯函数为-236.7kJ.mol-1。答案：查表水的1.129.237)15.298(molkJKGmf过程的1.429.0)129.237()7.236()15.298(molkJKGmr0所以在298.15K的标准态时不能自发进行.8.试用书末附录3中的标准热力学数据,计算下列反应的)K15.298(Smr和)15.298(KGmr(查表时注意状态,计算时注意乘系数)11..)15.298(KmolJKSmr1.)15.298(molkJKGmr（1）)(4)()(4)(32432gHsOFelOHsFe307.7-66.9（2）)()()(2)(22gHaqZnaqHsZn-23.0-147.06（3）)(2)()()(22aqOHaqCalOHsCaO-184.3-26.9（4）)(21)()(2lBrsAgsAgBr-51.496.99.用锡石(SnO2)制取金属锡，有建议可用下列几种方法：（1）单独加热矿石，使之分解。（2）用碳（以石墨计）还原矿石（加热产生CO2）。（3）用H2(g)还原矿石（加热产生水蒸汽）。今希望加热温度尽可能低一些。试利用标准热力学数据通过计算，说明采用何种方法为宜。答案：(1)SnO2=Sn+O2(2)SnO2+C=Sn+CO2(3)SnO2+2H2=Sn+2H2O（g）411..)15.298(KmolJKSm52.351.55205.13852.35.7451.55213.7452.32×130.68451.552×188.8251.)15.298(molkJKHmf-580.700-580.700-393.509-580.7002×(-241.818)11..)15.298(KmolJKSmr(1)204.388(2)207.25(3)115.5321.)15.298(molkJKHmr(1)580.7(2)187.191(3)97.064Tc)15.298()15.298(KSKHmrmr(1)2841K903K(3)840K(温度最低,合适)10．糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可表示为：C12H22O11(s)+12O2(g)=12CO2(g)+11H2O(l)若在人体内实际上只有30%上述反应的标准吉布斯函数变可转变成为功(非体积功),则一食匙(3.8g)糖在体温370C时进行新陈代谢,可做多少功?答案：C12H22O11(s)+12O2(g)=12CO2(g)+11H2O(l))K15.298(Smr11..)15.298(KmolJKSm360.2205.138213.7469.91=11×69.91+12(213.74-205.138)-360.2=512.0341.)15.298(molkJKHmf-2225.50-393.509-285.83)15.298(KHmr-5640.738)3715.273(KGmr-5640.738-310.15×(512.034÷1000)=-5799.54kJ.mol-1()15.298(KGmr=-5796.127kJ.mol-1温度对反应的标准吉布斯函数变有影响,但由于该反应的熵变相对于焓变小(绝对值),故变化不大)做的非体积功=5799.54kJ.mol-1×30%×3.8/342=19.33kJ11.计算利用水煤气制取合成天然气的下列反应在523K时(近似)的K值。CO（g）+3H2（g）=CH4（g）+H2O（g）答案：查表11..)15.298(KmolJKSm197.674130.684186.264188.825)K15.298(Smr=-214.6371.)15.298(molkJKHmf-110.5250-74.81-241.818)15.298(KHmr-206.103)523(KGmr)15.298(KHmr-523K×)K15.298(Smr=（-206.103）-523K×（-206.103÷1000）=-93.85kJ.mol-158.21523314.81000)85.93(523)523()523(lnKRKGKKmr937.9303.2/58.2158,211035.21010eK12.某温度时8.0molSO2和4.0molO2在密闭容器中进行反应生成SO3气体,测得起始和平衡时(温度不变)系统的总压力分别为300kPa和220kPa.。利用上述实验数据求该温度时反应：52SO2（g）+O2（g）=2SO3（g）的标准平衡常数和SO2的转化率。答案：设平衡时有2Xmol的SO2转化2SO2（g）+O2（g）=2SO3（g）起始n/mol840n（始）=12mol平衡时n/mol8-2x4-x2xn（平衡）=（12-x）mol根据PV=nRTTV一定时（平衡）（始）（平衡）始）PPnn(2203001212x2x=6.4molSO2的转化率=6.4/8=80%))(())(())((22223pOppSOppSOpKeqeqeq)1002208.88.0()1002208.86.1()1002208.84.6(22802201008.08.8)6.14.6(2K(注意在计算时可不用先计算分压,列综合算式更方便计算)13.已知下列反应：Ag2S（s）+H2（g）=2Ag（s）H2S（g）在740K时的36.0K。若在该温度下，在密闭容器中将1。0molAg2S还原为银，试计算最少需要H2的物质的量。答案：该反应是可逆反应，需要H2的量包括反应需要的量1mol和为维持平衡需要xmol（最少量）)()()()())(())((222222HnSHnHpSHppHppSHpKeqeqeqeqeqeq=x0.1=0.36x=2.78mol需要H2的量=1+2.78=3.78mol(注:该反应是反应前后气体分子数不变的,在标准平衡常数表达式中系统的总压和标准压力在计算时可以在分式中消去,否则在计算时必须知道平衡时总压才能根据平衡常数计算.)14．已知下列反应：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)；标准平衡常数为1KFe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)；标准平衡常数为2K在不同温度时反应的标准平衡常数值如下：T/K1K2K9731.472.380