第二章 化學反應的一般原理 部分習題解答.doc

第二章 化學反應的一般原理 部分習題解答2-2.利用附錄III的數(shù)據(jù)，計算下列反應的DrHym(1)Fe3O4(s)+4H2(g)3Fe(s)+4H2O(g)(3)4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)解：(1) DrHym=4(-241.8) - (-1118.4)kJmol-1 = 151.2 kJmol-1(3) DrHym =6(-241.8)+ 490.25 - 4(-46.11)kJmol-1 = -905.4kJmol-12-3.已知下列化學反應的反應熱：（1）C2H2(g) + 5/2O2(g) 2CO2(g) + H2O(g)； DrHym= -1246.2 kJmol-1（2） C(s) + 2H2O(g) CO2(g) + 2H2(g)； DrHym = +90.9 kJmol-1（3）2H2O(g) 2H2(g) + O2(g)； DrHym = +483.6 kJmol-1求乙炔(C2H2,g)的生成熱 DfHym解：本題關鍵要清楚生成熱 DfHym的概念，再利用蓋斯定律。反應2(2)-(1)-2.5(3)為：2C(s)+H2(g)C2H2(g)DfHym(C2H2,g)=DrHym =2DrHym(2)-DrHym(1)- 2.5DrHym(3)=290.9-(-1246.2) -2.5483.6 kJmol-1 =219.0 kJmol-12-6. 軟錳礦二氧化錳制備金屬錳可采取下列兩種方法： (1) MnO2(s) + 2H2(g) Mn(s) + 2H2O(g)； (2) MnO2(s) + 2C(s) Mn(s) + 2CO(g)； 上述兩個反應在25，100 kPa下是否能自發(fā)進行？如果考慮工作溫度愈低愈好的話，則制備錳采用哪一種方法比較好解： DrGym(1)=2(-228.575) -(-466.14) kJmol-1 = 8.99 kJmol-1 DrGym(2) =2(-137.168) -(-466.14) kJmol-1 = 191.80kJmol-1 反應在標準狀態(tài)、298.15K均不能自發(fā)進行；計算欲使其自發(fā)進行的溫度：DrHym(1)=2(-241.818) - (-520.03)kJmol-1 =36.39 kJmol-1DrSym(1)=2(188.825)+32.01 -2130.684-53.05Jmol-1K-1 =95.24 Jmol-1K-1 DrHym(1) - T1DrSym(1)= 0T1= 36.39 kJmol-1/95.2410-3kJmol-1K-1=382.1KDrHym(2)=2(-110.525) - (-520.03)kJmol-1 =298.98 kJmol-1DrSym(2)=2(197.674)+32.01 -25.740-53.05Jmol-1K-1 =362.28 Jmol-1K-1 DrHym(2) - T1DrSym(2)= 0T2= 298.98 kJmol-1/362.2810-3kJmol-1K-1=825.27KT1 0 反應不能自發(fā)進行；(2) DrHym0，D r Sym0，升高溫度對反應有利，有利于DrGymDrHym/D r Sym= 178.32/160.610-3K=1110K2-10已知下列化學反應在298.15K時的平衡常數(shù)：(1) CuO(s) + H2(g) Cu(s) + H2O (g)；Ky1 = 21015(2) 1/2O2(g) + H2(g) H2O(g)； Ky2 = 51022計算反應 CuO(s)Cu(s) + 1/2O2(g) 的平衡常數(shù)Ky 解：反應(1) - (2)為所求反應，根據(jù)多重平衡規(guī)則：Ky= Ky1/ Ky2=21015/51022= 410-82-13密閉容器中的反應 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) 在750K時其Ky = 2.6，求：(1)當原料氣中H2O(g)和CO(g)的物質的量之比為1:1時，CO(g)的轉化率為多少？ (2)當原料氣中H2O(g):CO(g)為4:1時，CO(g)的轉化率為多少？說明什么問題？ 解：(1) V、T不變 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) 起始n/mol 1 1 0 0 平衡n/mol 1-x 1-x x x Sn=2(1-x)+2x=2平衡分壓 p總 p總 p總 p總Ky = (p(H2)/py) (p(CO2)/ py) (p(H2O)/ py)-1 (p(CO)/ py)-12.6 = ()2 ()-2x=0.6200a(CO)= 62.00%(2) V、T不變 CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) 起始n/mol 1 4 0 0 平衡n/mol 1-x 4-x x x Sn=1-x+4-x +2x=5平衡分壓 p總 p總 p總 p總Ky = (p(H2)/py)(p(CO2)/py)(p(H2O)/py)-1(p(CO)/py)-1 2.6 = (x/5)2(1-x)/5-1(4-x)/5-1 x=0.9000a(CO)= 90.00%H2O(g)濃度增大，CO(g)轉化率增大，利用廉價的H2O(g)，使CO(g)反應完全。2-14在317K，反應 N2O4(g) 2NO2(g) 的平衡常數(shù)Ky = 1.00。分別計算當系統(tǒng)總壓為400kPa和800kPa時N2O4(g)的平衡轉化率，并解釋計算結果。 解： N2O4(g) 2NO2(g) 起始n/mol 1 0 平衡n/mol 1-x 2x 平衡相對分壓 x = 0.243a(N2O4) = 24.3%當總壓為800kPa時 x = 0.174a(N2O4)= 17.4%增大壓力，平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動，a(N2O4)下降。2-16 . 25時，反應2H2O2(g)2H2O(g)+O2(g)的DrHym為-210.9kJmol-1，DrSym為131.8Jmol-1K-1。試計算該反應在25和100時的Ky，計算結果說明什么問題？ 解： DrGym=DrHym-TDrSym DrGym,298.15K= -210.9 kJmol-1-298.15K131.810-3 kJmol-1K-1= -250.2 kJmol-1lgKy = -DrGym/(2.303RT)= 250.2 103/(2.3038.314298.15)= 43.83Ky298.15K =6.71043DrGym,373.15K= -210.9 kJmol-1-373.15K131.810-3 kJmol-1K-1= -260.1 kJmol-1lgKy = -DrGym/(2.303RT)= 260.1 103/(2.3038.314373.15)= 36.40Ky373.15K =2.51036該反應為放熱反應，對放熱反應，溫度升高，Ky下降。2-20 某基元反應 A + B C，在1.20L溶液中，當A為4.0 mol，B為3.0mol時，v為0.0042molL-1s-1，計算該反應的速率常數(shù)，并寫出該反應的速率方程式。 解： v = kcAcB k=0.0042moldm-3s-1/(4.0 mol/1.20L)(3.0mol)/1.20L=5.010-4 mol-1Ls-12-26 某理想氣體在恒定外壓(101.3kPa)下吸熱膨脹，其體積從80L變到160L，同時吸收25kJ的熱量，試計算系統(tǒng)熱力學能的變化.解： DU=Q+W=Q-pDV=25kJ