无机化学第四版第二章思考题答案

1第二章思考题1.下列说法是否正确?（1）质量定律适用于任何化学反应。×（2）反应速率常数取决于反应温度，与反应的浓度无关。√（3）反应活化能越大，反应速率也越大。×（4）要加热才能进行的反应一定是吸热反应。×2.以下说法是否恰当，为什么?（1）放热反应均是自发反应。不一定（2）ΔrSm为负值的反应均不能自发进行。不一定（3）冰在室温下自动溶化成水，是熵起了主要作用的结果。是3．由锡石(SnO2)生产金属锡，要求温度尽可能低。可以单独加热矿石(产生O2)，或将锡石与碳一起加热(产生CO2)，或将锡石与氢气一起加热(产生水蒸气)。根据热力学原理，应选用何种方法?（氢气一起加热）4.已知下列反应的平衡常数：H2(g)+S(s)H2S(g)；S(s)+O2(g)SO2(g)；则反应：H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数是下列中的哪一个。(1)-(2)·(3)/(4)/√5.区别下列概念：(1)与(2)与(3)J与Jc、Jp(4)Kθ与Kc、Kp26.评论下列陈述是否正确?（1）因为（T）=-RTlnKθ，所以温度升高，平衡常数减小。不一定（2）（T）＝Σνi(298.15)(生成物)+Σνi(298.15)(反应物)×（3）CaCO3在常温下不分解，是因为其分解反应是吸热反应；在高温(T1173K)下分解，是因为此时分解放热。×7.向5L密闭容器中加入3molHCl(g)和2molO2(g)，反应：4HCl(g)+O2(g)2H2O(g)+2Cl2(g)的＝-114.408kJ·mol-1，在723K达到平衡，其平衡常数为Kθ。试问：（1）从这些数据能计算出平衡常数吗?若不能，还需要什么数据?不能（须知道转化率或平衡分压或反应的熵）（2）标准态下，试比较723K和823K时Kθ的大小。（Kθ（723K）Kθ（823K））（3）若下列两反应的平衡常数分别为和2H2O(g)2H2(g)+O2(g)2HCl(g)H2(g)+2Cl2(g)那么，Kθ与和之间有什么关系(以式子表示)?()2/8．对于可逆反应：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)；0下列说法你认为对否?为什么?（1）达平衡时各反应物和生成物的分压一定相等。×3（2）改变生成物的分压，使JKθ，平衡将向右移动。√（3）升高温度使υ正增大；υ逆减小，故平衡向右移动；×（4）由于反应前后分子数目相等，所以增加压力对平衡无影响。×（5）加入催化剂使υ正增加，故平衡向右移动。×9.可逆反应：达平衡时，A(g)+B(g)2C(g)((298.15K)0)如果改变下述各项条件，试将其它各项发生的变化填入表中。操作条件υ正υ逆k正k逆平衡常数平衡移动方向增加A(g)分压-↑-↑-─-─-─正正-压缩体积-↑-↑-─-─-─逆-降低温度-↓-↓-↓-↓-↑-正使用正催化剂-↑-↑-↑-↑-─不变-10．根据平衡移动原理，讨论下列反应：2Cl2(g)+2H2O(g)4HCl(g)+O2(g)；(298．15K)0将Cl2，H2O，HCl，O2四种气体混合后，反应达平衡时，若进行下列各项操作，对平衡数值各有何影响(操作项目中没有注明的是指温度不变、体积不变)?操作项目平衡数值(1)加O2H2O的物质的量-↑(2)加O2HCl的物质的量↓(3)加O2O2的物质的量-↑4(4)增大容器的体积H2O的物质的量↓(5)减小容器的体积Cl2的物质的量-↑(6)减小容器的体积Cl2的分压-↑(7)减小容器的体积Kθ不变(8)升高温度Kθ-↑(9)升高温度HCl的分压-↑(10)加催化剂HCl的物质的量不变11.设有反应A(g)+B(g)─→2C(g),A、B、C都是理想气体，在25℃、1×105Pa条件下，若分别按下列两种过程变化，那么变化过程的Q、W、、、、各是多少？(1)体系放热41.8kJ·mol-1,而没有做功；(2)体系做了最大功，放出1.64kJ·mol-1的热。过程QW体积W非体积①---41.8-00--41.8---41.8–5.5--–40.16②--1.64-0-–40.16--41.8--41.8-–5.5-–40.16解:(提示:在等温\等压下,体系的减小等于体系素做的最大非体积功)由于体系的H、U、S、G都是状态函数，其改变量与过程的途径无关，所以以上2个过程的、、、是相同的。5由(1)可知，W＝0，Q＝-41.8kJ·mol-1,根据热力学第一定律：＝Qp+W＝+p(V2-V1)=+ΔnRT因为Δn＝0，所以＝Q＝-41.8kJ·mol-1由(2)可知，体系作了最大非体积功，且放出1.64kJ·mol-1的热。根据＝Q+W非体积可知：-41.8kJ·mol-1＝-1.64kJ·mol-1+W非体积所以：W非体积＝＝-40.16kJ·mol-1因为：＝-T＝-41.8kJ·mol-1-298.15K×＝-40.16kJ·mol-1所以：＝-5.50J·mol-1·K-112.能否用Kθ来判断反应自发性?为什么?不能13.若基元反应A─→2B的活化能为Ea,而其逆反应活化能为Ea',问(1)加催化剂后，Ea和Ea'各有何变化?等值降低(2)加不同的催化剂对Ea的影响是否相同?Ea值不同(3)提高反应温度，Ea、Ea'各有何变化?不变(4)改变起始浓度，Ea有何变化?不变*14.状态函数p、T、V、U、H、S、G中哪些具有加和性（指其值与6体系中物质的量有关）?V、U、H、S、G习题作业：P60~622./3./6./8./11./13./15./18.1.应用公式（T）=（T）-T（T）,计算下列反应的值，并判断反应在298.15K及标准态下能自发向右进行。8Al(s)+3Fe3O4(s)─→4Al2O3(s)+9Fe(s)(提示：13113347.6298.15216.6103283.00rmrmrmGHTSkJmolKkJmolKkJmol该反应能自发地向右进行。)#2.通过计算说明下列反应：2CuO(s)─→Cu2O(s)+1/2O2(g)(1)在常温(298K)、标准态下能自发进行?(2)在700K时、标准态下能否自发进行?（提示：（1）1113.40rmGkJmol该反应在此条件下不能自发地向右进行。7（2）13111(700)146.0700110.451068.70rmrmrmGKHTSkJmolKkJmolKkJmol该反应在此条件下不能自发地向右进行。）#3.碘钨灯可提高白炽灯的发光效率并延长其使用寿命。其原理是由于灯管内所含少量碘发生了如下可逆反应,即W(s)+I2(g)WI2(g)当生成的WI2(g)扩散到灯丝附近的高温区时，又会立即分解出W而重新沉积至灯管上。已知298.15K时：W(s)WI2(g)/(kJ·mol-1)0-8.37/(J·mol-1·K-1)33.5251(1)若灯管壁温度为623K，计算上式反应的(623K)(2)求WI2(g)在灯丝上发生分解所需的最低温度。（提示：（1）13111()70.81623(43.210)43.90rmrmrmGTHTSkJmolKkJmolKkJmol（2）()01639()1639rmrmrmrmrmGTHTSHTKSgK2WI在灯丝上的最低分解温度为）4.写出下列反应的平衡常数Kc、Kp、Kθ的表达式:(1)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)(2)NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g)8(3)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)(4)Al2O3(s)+3H2(g)2Al(s)+3H2O(g)(注意：固体和溶剂液体不计入平衡常数)5.298.15K时，下列反应：2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)的=-196.10kJ·mol-1,=125.76J·mol-1·K-1,试分别计算该反应在298.15K和373.15K的Kθ值。（提示：11()(298.15)233.60(373.15)243.03()ln2.303lg298.15373.15rmrmrmrmrmrmGTHTSGKkJmolGKkJmolGTRTKRTKKKKK4034所以：（）=8.310（）=1.010）#6.试判断下列反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(1)在298.15K、标准态下能否自发进行?(2)计算298.15K时该反应的Kθ值。（提示：1(1):32.900()ln2.303lg298.155.8rmrmGkJmolGTRTKRTKKK5该反应在此条件下能自发进行（2）：所以：（）=10）7.将空气中的N2(g)变成各种含氨的化合物的反应叫做固氮反应。根据计算下列3种固氮反应的及Kθ，并从热力学角度选择那个反应最9好?N2(g)+O2(g)─→2NO(g)2N2(g)+O2(g)─→2N2O(g)N2(g)+3H2(g)─→2NH3(g)（提示：123()ln2.303lg(1):4.8(2):3.2(3):.8rmGTRTKRTKKKK-31-375=10=10=510由以上计算可知，选择合成氨固氮最好。）#8.求下列反应的、、，并用这些数据分析利用该反应净化汽车尾气中NO和CO的可能性。CO(g)+NO(g)─→CO2(g)+1/2N2(g)（提示:1111373.2398.89343.740rmrmrmHkJmolSkJmolKGkJmol由计算可知此反应能用于尾气净化。）9.设汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到1300℃,试估算此温度时下列反应1/2N2(g)+1/2O2(g)─→NO(g)的和Kθ值。10（提示：13()()4.4810rmrmrmrmGHTSkJmolGK（1573.15）（298.15K）（298.15K）=70.795（1573.15K）=-RTlnK1573.15K1573.15K）10.在699K时，反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的Kp=55.3,如果将2.00molH2和2.00molI2作用于4.00L的容器内，问在该温度下达到平衡时合成了多少HI?（提示：22()2905.74()()2()gkPaHgIgHIg22由：pV=nRT计算出H(g)和I的起始分压均为：对于反应：平衡分压／kPa2905.74-x2905.74-x2x22(2)55.3(2905.74)2290.12()24580.24()3.15xxxkPapHIxkPapVnHImolRT所以：）#11.反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在某温度下Kp=1,在此温度下于6.0L容器中加入：2.0L、3.04×105Pa的CO(g)3.0L、2.02×105Pa的CO(g)6.0L、2.02×105Pa的H2O(g)1.0L、2.02×105Pa的H2(g)问反应向哪个方向进行?11(提示：在恒温下由p1V1=p2V2分别求出将气体加入该容器后的分压。P(CO)=1.01×105Pa，P(H2O)=2.02×105Pa，P(CO2)=1.01×105Pa，P(H2)=0.34×105Pa222()()()()COgHOgCOgHg起始分压／105Pa1.012.011.010.34反应商J为：222()/()/0.168()/()/ppCOppHpJpCOppHOpJK所以：平衡向正方向移动。)12.在294.8K时反应：NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)的Kθ=0.070，求：(1)平衡时该气体混合物的总压。(2)在同样的实验中，NH3的最初分