基础化学试题(4)

4．已知反应：4 HCl (g) + O2 (g) 解：根据温度与平衡常数关系式：

θKθ(823)ΔrHm(298.15K)823-723 lnθ=()

R823′723K(723)θ2 H2O (g) + 2 Cl2 (g) ΔrHm= -114.4 kJ·mol-1

标准态下，试比较723K和823K时Kθ的大小。

θ可以清楚地看出，对于ΔrHm＜0的反应，Kθ(723K) ＞Kθ(823K）

5．选择题

（1）热力学状态下进行的气相化学反应，是指恒温时

A. 各反应物、产物的浓度都是1mol / L; B. 各反应物、产物的分压都是100 kPa 或pθ; C. 反应物、产物的总浓度为1mol / L; D. 反应物、产物的总压为100 kPa 或pθ。

θ（2）反应 2 Cl2 (g) + 2 H2O (g) = 4 HCl (g) + O2 (g) ΔrHm> 0

将Cl2、H2O、HCl、O2混合并达平衡，下面哪一种操作不能使平衡发生移动？ A. 增大容器的体积; B. 降低温度; C. 加入氧气; D. 加入催化剂. （3）催化剂可以增大化学反应速率，是因为催化剂使反应的

θθθA. ΔrGm降低 B. ΔrHm升高 C. ΔrSm升高 D. Ea降低

（4）一般地说，温度升高反应速率明显增加，其主要原因是 A. 分子碰橦机会增多 B. 反应物压力增大 C. 活化分子百分数增大 D. 反应的活化能降低 （5）已知反应NO (g) + CO (g) =

1θN2 (g) + CO2 (g) ΔrHm(298K) = -373.2 kJ·mol -1， 2有利于有毒气体NO和CO最大转化率的措施是：

A. 低温低压 B. 低温高压 C. 高温高压 D. 高温低压 （6）反应N2 (g) + 3 H2 (g) = 2 NH3 (g), Kθ= 0.63,

θ反应达平衡时，若再通入一定量N2(g)，则Kθ, Q和ΔrGm的关系为： θθA. Q =Kθ ΔrGm= 0 B. Q >Kθ ΔrGm> 0 θθC. Q 0

解：(1) B (2) D (3) D (4) C (5) B (6) C

θ6. 反应N2 (g) + 3 H2 (g) = 2 NH3 (g), ΔrHm= - 92 kJ·mol -1 已达平衡。

下列操作对N2生成NH3的转化率有何影响？

（1）压缩混合气体 ； （2）升高温度 ；

（3）引入H2 ; （4）恒压下引入惰性气体 ; （5）恒容下引入惰性气体 。

解：(1) 增加; (2) 降低; (3) 增加; (4) 降低; (5) 不变

7．对于可逆反应： C (s) + H2O (g)

θ CO (g) + H2 (g); ΔrHm＞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。 （2） 改变生成物的分压，使Q＜Kθ，平衡将向右移动。 （3） 升高温度使v正 增大、v逆 减小，故平衡将向右移动。 （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v正 增加，故平衡将向右移动。 解：由题意可知该反应是吸热、气体分子数增多的反应。

（1） 错。达平衡时生成物和反应物的分压幂的乘积比为一常数，而不是分压相等。 （2） 对。采用降低生成物分压，使Q＜Kθ，平衡即将向生成物方向移动。 （3） 错。因为升高温度使v正 增大的同时v逆 也增大，而不会减小。

（4） 错。因为该反应前后气体分子数不等，所以增加压力会使平衡向左移动。 （5） 错。催化剂不影响平衡状态。

8．能否用Kθ来判断反应的自发性？为什么？

解：不能。Kθ只是表明化学反应限度的一种特征值。它只有与Q相比较才能判断反应自发

进行的方向。

9 已知反应CaCO3 (s) = CaO (s) + CO2 (g) 在1123 K时, Kθ= 0.489

试确定在密闭容器中，下列情况下反应进行的方向： (1) 只有CaO和CaCO3

(2) 只有 CaO 和CO2, 且 p (CO2) = 100 Pa (3) 有CaCO3, CaO, CO2; 且p (CO2) = 100 Pa 解：反应商的表达式为 Q = p (CO2) /pθ

(1) 无CO2时，Q = 0, Q

100?10?3(3) Q =

100

10 在一定温度和压力下，1 L 容器中PCl5 (g) 的分解率为50％。若改变下列条件，PCl5 的分解率如何变化？ [分解反应为：PCl5 (g) = PCl3 (g) + Cl2 (g)]

(1) 减小压力使容器的体积增大1倍；

(2) 保持容器体积不变，加入氮气使体系总压力增大1倍； (3) 保持体系总压力不变，加入氮气使容器体积增大1倍； (4) 保持体系总压力不变，逐渐加入氯气使体系体积增大1倍； (5) 保持体积不变，逐渐加入氯气使体系总压力增大1倍。

解：（1）变大； （2）不变； （3）变大； （4）变小； （5）变小。

习 题

1． 下列变化中，系统的熵变ΔSθ是正值还是负值？

(1) H2O (g) = H2O (l) (2) NaCl (s) = NaCl (l) (3) 2 NO2 (g) = 2 NO (g) + O2 (g) (4) 2CO (g) + O2 (g) = 2 CO2 (g)

解：熵是体系混乱程度的度量，若体系状态改变后ΔSθ增大，即表示体系的混乱程度增大，

反之亦然。

(1) 水由气态变为液态, 分子间作用力变大, 分子运动自由度减小, ΔSθ＜0。 (2) NaCl 由固态变为液态, 分子间作用力减弱, 分子运动自由度增大, ΔSθ＞0。 (3) 反应后气体分子数增多，体系混乱程度增大，ΔSθ＞0。 (4) 反应后气体分子数减少，体系混乱程度减小，ΔSθ＜0。

θ2．求下列反应的ΔrGm（用两种方法求解）, 并判断反应在标准态、298K自发进行的方向。

2 NO (g) + O2 (g) = 2 NO2 (g)

解：查附录知： NO (g) O2 (g) NO2 (g)

qDfGm/kJ mol-1 86.57 0 51.30

qDfHm/kJ mol 90.25 0 33.2 qSm/J鬃mol-1-1K-1 210.65 205.03 240.0

qθ第一种方法：由DfGm计算ΔrGm

qqqθ ΔrGm=2DfGm,NO2(g)-2DfGm,NO(g)-DfGm,O2(g)

=2?51.302?86.570=-70.54kJ mol-1 ＜ 0，反应自发向右进行。

θ第二种方法：由吉布斯公式计算ΔrGm

qqq由 DrGm =DrHm-TDrSmqqqq DrHm=2DfHm,NO2(g)-2DfHm,NO(g)-DfHm,O2(g)

＝ 2×33.2－2×90.25－0 ＝ －114.1 kJ?mol?1

qqqqDrSm=2Sm,NO2(g)-2Sm,NO(g)-Sm,O2(g)

mol-1K-1 = 2×240.0－2×210.65－205.03 ＝ －146.33 J鬃θ故 ΔrGm= -114.1-298×(-146.33) ×10-3 = -70.49 kJ?mol?1< 0, 反应自发向右进行。

θ3. 查附录数据，计算下列反应的ΔrGm

（1） SiO2 (s) + 2 H2 (g) = Si (s) + 2 H2O (1) （2） 2 HgO (s) = 2 Hg (1) + O2 (g)

（3） CH4 (g) + 2 O2 (g) = CO2 (g) + 2 H2O (1) 解：查附录数据可知：

SiO2(s) H2O(1) HgO(s) CH4(g) CO2(g)

qDfGm/kJ mol -856.67 -237.18 -58.53 -50.75 -394.36

-1qqqqq（1）DrGm=DfGm,Si(s)+2DfGm,H-DG-2DGO(1)fm,SiO(s)fm×H2(g) 22 ?0?2?(?237.18)?(?856.37)?2?0?382.0kJ?mol?1

qqq（2）DrGm=2DfGm,Hg(l)+DfGm,O-2(g)q 2DfGm,HgO(s) ??2?(?58.53)?117.06kJ?mol?1

qqq（3）DrGm=DfGm,CO+2DG-(g)fm,H22O(l)qq DfGm,CH-2DG(g)fm,O42(g) ??394.36?2?(?237.18)?(?50.75)?2?0??818.0kJ?mol?1

qqqθ4. 应用公式 DrGm 计算下列反应的ΔrGm(298.15K)值，并判断反应(T)=DrHm-TDrSm在298.15K及标准态下能否自发向右进行。

8 Al (s) + 3 Fe3O4 (s) → 4 Al2O3 (s) + 9 Fe (s)

解： 8 Al (s) + 3 Fe3O4 (s) → 4 Al2O3 (s) + 9 Fe (s)

q/kJ?mol?1 0 -1120.9 -1676 0 DfHmq/J?mol?1?K?1 28.33 146.44 50.92 27.3 Smθqq ΔrHm= 4DfHm(Al2O3,s) –3DfHm(Fe3O4,s)

= (-1676kJ?mol?1) × 4 –3 × (-1120.9 kJ?mol?1) = -3341.3 kJ?mol?1

qqqqq(Al2O3,s) + 9Sm(Fe,s) + (-8)Sm(Al,s) + (-3)Sm(Fe3O4,s) DrSm= 4Sm = 4×50.92 + 9×27.3 - 8 × 28.33 -3 ×146.44 = -216.6 J?mol?1?K?1

qqq DrGm(T)=DrHm-TDrSm= - 3341.3 kJ?mol?1 –298.15K × (-216.6) × 10-3 kJ?mol?1?K?1 = - 3276.7 kJ?mol?1 < 0

该反应在298.15 K及标准态下可自发向右进行。

5． 求出下列反应自发进行的温度范围： （1）2 H2 (g) + O2 (g) = 2 H2O (l) （2）CaCO3 (s) = CaO (s) + CO2 (g)

解：（1） 2 H2 (g) + O2 (g) = 2 H2O (l)

q/kJ?mol?1 0 0 -285.83 DfHmq/J?mol?1?K?1 130.57 205.03 69.94 Sm－θ= -285.83 × 2 = -571.66 kJ·mol1 ΔrHm－qmol1·K-1 DrSm=-326.29 J·

qqq由DrGm< 0时反应可自发进行, (T)=DrHm-TDrSmqDrHm-571.66 103则可求得： T<==1752K q-326.29DrSm此反应在1752 K以下自发进行。温度超过1752 K，逆反应自发进行。

（2） CaCO3(s) ?CaO(s) + CO2 (g)

q/ kJ·mol-1 –1206.9 –635.09 –393.51 DfHmq/ J·K-1·mol-1 92.9 39.75 213.6 Smθ=（–393.51）+（–635.09）–（–1206.9）= 178.3 kJ·mol-1 ΔrHmqK-1·mol-1 DrSm= 213.6 + 39.75 – 92.9 = 160.45 J·

当 DrGqm(T)=DrHqm(298.1K5-譊)TqrSm时，反应可自发进行, (29<8.K1 5)0178.′3310=1111K则可求得： T>

160.45即此反应在1112 K以上自发进行。

6. 通过计算说明下列反应： 2 CuO (s) = Cu2O (s) +

12O2 (g)

（1） 在常温（298.15 K）、标准态下能否自发进行？ （2） 在700 K、标准态下能否自发进行？ 解：（1） 2 CuO (s) → Cu2O(s) +

1O2 (g) 2q/ kJ·mol-1 -130 -146 0 DfGmqqθ = DfGm(Cu2O,s) - 2 ×DfGm(CuO,s) ΔrGm = -146 kJ·mol1 –2 ×(-130 kJ·mol1 ) = 114 kJ·mol

－

－

－1

> 0

反应在常温（298.15 K）、标准态下不能自发进行。 （2） 2 CuO (s) → Cu2O(s) +

1O2(g) 2q/ kJ·mol-1 -157 -169 0 DfHm－q/ J·mol1·K-1 42.63 93.14 205.03 Smθqq= DfHm(Cu2O,s) – 2 ×DfHm(CuO,s) ΔrHm= -169 kJ·mol-1– 2 × (-157 kJ·mol1 ) = 145 kJ·mol

－

－1

qDrSm=1qqq(O2,g) +Sm(Cu2O,s) - 2×Sm(Cu2O,s)} Sm21－－ －×205.03 J·mol1·K-1 + 93.14 J·mol1·K-1-2×42.63 J·mol1·K-1 2=

= 110.4 J·mol1·K-1

－

θθq(700K) = ΔrHm- TDrSm ΔrGm = 145 kJ·mol

－1

- 700 K × 110.4 × 10-3 kJ·mol1·K-1

－

= 67.7 kJ·mol

－1

> 0

反应在700K、标准态下也不能自发进行。

7. 气体A的分解反应 A(g)→产物，当A浓度等于0.20 mol·L-1时，反应速率为 0.015

mol·L-1·S-1。如该反应为：（1）零级反应，（2）一级反应，（3）二级反应，反应速率常数分别是多少？A的浓度等于0.5 mol·L-1时，反应速率分别是多少？

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