無機化學(xué)第四版第二章思考題答案.

1、第二章思 考 題1. 下列說法是否正確 ?（ 1）質(zhì)量定律適用于任何化學(xué)反應(yīng)。 ×（ 2）反應(yīng)速率常數(shù)取決于反應(yīng)溫度，與反應(yīng)的濃度無關(guān)。 （ 3）反應(yīng)活化能越大，反應(yīng)速率也越大。 ×（ 4）要加熱才能進行的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)。 ×2. 以下說法是否恰當，為什么 ?（ 1）放熱反應(yīng)均是自發(fā)反應(yīng)。 不一定（ 2） r Sm為負值的反應(yīng)均不能自發(fā)進行。 不一定（ 3）冰在室溫下自動溶化成水，是熵起了主要作用的結(jié)果。是3由錫石 (SnO2)生產(chǎn)金屬錫，要求溫度盡可能低。可以單獨加熱礦石( 產(chǎn)生 O2)，或?qū)㈠a石與碳一起加熱( 產(chǎn)生 CO2)，或?qū)㈠a石與氫氣一起加熱( 產(chǎn)生

2、水蒸氣 ) 。根據(jù)熱力學(xué)原理，應(yīng)選用何種方法?（氫氣一起加熱 ）4. 已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：H2(g) + S(s)H2S(g)；S(s) + O2(g)SO2(g)；則反應(yīng)：H2(g) + SO2(g)O2(g) + H2S(g)的平衡常數(shù)是下列中的哪一個。(1)-(2)·(3)/(4)/5. 區(qū)別下列概念：(1)與(2)與(3)J 與 Jc、Jp(4)K 與 Kc 、Kp6. 評論下列陳述是否正確 ?（1）因為（T）=- RTln K ，所以溫度升高，平衡常數(shù)減小。不一定（2）（T）i(298.15)(生成物 ) + i(298.15)(反應(yīng)物)×（3）CaCO3在常

3、溫下不分解，是因為其分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；在高溫 ( T>1173K)下分解，是因為此時分解放熱。 ×7.向 5L 密閉容器中加入3molHCl(g) 和 2molO2(g) ，反應(yīng)：4HCl(g) +O2(g)2H2O(g) + 2Cl2(g)的-114.408 kJ ·mol-1 ，在 723K達到平衡，其平衡常數(shù)為K。試問：（ 1）從這些數(shù)據(jù)能計算出平衡常數(shù)嗎 ? 若不能，還需要什么數(shù)據(jù) ?不能（須知道轉(zhuǎn)化率或平衡分壓或反應(yīng)的熵）（ 2）標準態(tài)下，試比較 723K和 823K時 K的大小。（K（723K）> K（ 823K）（ 3）若下列兩反應(yīng)的平衡常數(shù)分別

4、為和2H2O(g)2H2(g) + O2(g)2HCl(g)H2(g) + 2Cl2(g)那么， K與和之間有什么關(guān)系( 以式子表示 )? () 2/8對于可逆反應(yīng)：C(s) + H2O(g)CO(g) + H2(g) ；> 0下列說法你認為對否 ? 為什么 ?（ 1）達平衡時各反應(yīng)物和生成物的分壓一定相等。 ×（ 2）改變生成物的分壓，使 J < K ，平衡將向右移動。 （ 3）升高溫度使 正增大； 逆減小，故平衡向右移動； ×（ 4）由于反應(yīng)前后分子數(shù)目相等，所以增加壓力對平衡無影響。×（ 5）加入催化劑使 正增加，故平衡向右移動。 ×9

5、.可逆反應(yīng)：達平衡時， A(g) + B(g)2C(g) (298.15K) <0) 如果改變下述各項條件，試將其它各項發(fā)生的變化填入表中。k 正k 逆平衡移動方操作條件正平衡常數(shù)逆向增加 A(g) 分-正正-壓壓縮體積-逆-降低溫度-正使用正催化劑-不變-10根據(jù)平衡移動原理，討論下列反應(yīng)：2Cl2(g) + 2H2O(g)4HCl(g) + O2(g)；(298 15K)>0將 Cl2 ，H2O，HCl，O2四種氣體混合后，反應(yīng)達平衡時，若進行下列各項操作，對平衡數(shù)值各有何影響( 操作項目中沒有注明的是指溫度不變、體積不變 )?操作項目平衡數(shù)值(1)加 O2H2O 的物質(zhì)的量

6、- (2)加 O2HCl 的物質(zhì)的量 (3)加 O2O2 的物質(zhì)的量 - (4)增大容器的體積H2O 的物質(zhì)的量 (5)減小容器的體積Cl2 的物質(zhì)的量 - (6)減小容器的體積Cl 2 的分壓 - (7)減小容器的體積K 不變(8)升高溫度K- (9)升高溫度HCl 的分壓 - (10)加催化劑HCl 的物質(zhì)的量 不變11. 設(shè)有反應(yīng) A(g) + B(g) 2C( g), A 、B、C都是理想氣體，在25、 1×105Pa 條件下，若分別按下列兩種過程變化，那么變化過程的Q、W、各是多少？ (1) 體系放熱 41.8kJ ·mol-1, 而沒有做功； (2) 體系做了最

7、大功，放出1.64kJ ·mol-1 的熱。過W 非體QW 體積程積-41.8-00-41.8 -41.85.5-40.16-1.64-0-40.16-41.8-41.8-5.5-40.16解: (提示 :在等溫 等壓下 ,體系的減小等于體系素做的最大非體積功)由于體系的 H、U、S、G 都是狀態(tài)函數(shù)，其改變量與過程的途徑無關(guān)，所以以上 2 個過程的、是相同的。由(1)可知， W0，Q-41.8kJ·mol-1,根據(jù)熱力學(xué)第一定律：Qp+W+p(V2-V1)=+nRT因為n0，所以Q-41.8 kJ·mol -1由(2)可知，體系作了最大非體積功，且放出1.64

8、kJ·mol-1 的熱。根據(jù)Q+W 非體積 可知：-41.8kJ·mol -1-1.64 kJ·mol -1+W 非體積所以： W 非體積 -40.16 kJ·mol-1因為：-T-41.8 kJ·mol -1×-298.15K -40.16 kJ·mol-1所以：-5.50J·mol-1 ·K -112. 能否用 K來判斷反應(yīng)自發(fā)性 ? 為什么 ? 不能13. 若基元反應(yīng) A 2B 的活化能為 Ea, 而其逆反應(yīng)活化能為 Ea', 問(1) 加催化劑后， Ea 和 Ea' 各有何變化 ?

9、等值降低(2) 加不同的催化劑對 Ea 的影響是否相同 ? Ea 值不同(3) 提高反應(yīng)溫度， Ea、Ea' 各有何變化 ?不變(4) 改變起始濃度， Ea 有何變化 ? 不變*14. 狀態(tài)函數(shù) p、T、V、U、H、S、G 中哪些具有加和性（指其值與體系中物質(zhì)的量有關(guān)） ? V、U、H、S、G習(xí) 題作業(yè)： P60622./3./6./8./11./13./15./18.1.應(yīng)用公式（T）=（T）- T（T）,計算下列反應(yīng)的值，并判斷反應(yīng)在 298.15K 及標準態(tài)下能自發(fā)向右進行。8Al(s) + 3FeOO (s)+ 9Fe(s)3 4(s)4Al23rGmr H mTr Sm334

10、7.6kJ mol (提示： 3283.0kJ mol11298.15K216.6 10 3 kJ mol 1 K0)該反應(yīng)能自發(fā)地向右進行。#2. 通過計算說明下列反應(yīng)：2CuO(s) Cu2O(s) + 1/2O2(g)(1) 在常溫 (298K) 、標準態(tài)下能自發(fā)進行 ?(2) 在 700K 時、標準態(tài)下能否自發(fā)進行 ?r Gm113.4kJ mol 10（提示：（ 1）該反應(yīng)在此條件下不能自發(fā)地向右進行。r Gm (700K )r H mTr Sm146.0kJ mol1700K110.45 10 3 kJ mol 1 K 1（2）68.7kJ mol10）該反應(yīng)在此條件下不能自發(fā)地向

11、右進行。#3.碘鎢燈可提高白熾燈的發(fā)光效率并延長其使用壽命。其原理是由于燈管內(nèi)所含少量碘發(fā)生了如下可逆反應(yīng),即W(s) + I 2(g)WI 2(g)當生成的 WI2(g) 擴散到燈絲附近的高溫區(qū)時，又會立即分解出 W而重新沉積至燈管上。已知298.15K 時：W(s)WI 2(g)/(kJ ·mol-1)0-8.37/(J ·mol-1 ·K-1)33.5251(1)若燈管壁溫度為623K，計算上式反應(yīng)的(623K)(2) 求 WI 2(g)在燈絲上發(fā)生分解所需的最低溫度。r Gm (T )r H mT r Sm（提示：（1）70.81kJmol 1623K (

12、 43.2 10 3 ) kJ mol 1 K 143.9kJ mol 10r Gm (T )r H mT r Sm 0（2） Tr H m1639K）r SmWI2 (g)在燈絲上的最低分解溫度為1639K4. 寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù) Kc 、Kp、 K的表達式 :(1)CH 4(g) + H 2O(g)CO(g) + 3H2(g)(2)NH 3(g)1/2N2(g) + 3/2H2(g)(3) CaCO3(s)2CaO(s) + CO (g)(4)Al 2O3(s) + 3H2(g)2Al(s) + 3H 2O(g)(注意：固體和溶劑液體不計入平衡常數(shù))5. 298.15K 時，下列反應(yīng)：

13、 2H2 222(g)的= -196.10O (l)2H O(l) + OkJ·mol-1 ,= 125.76 J ·mol-1 ·K-1,試分別計算該反應(yīng)在 298.15K和 373.15K 的 K值。r Gm (T )r H mT r SmG (298.15K )233.60kJmol 1r mr Gm (373.15K )243.03kJmol 1（提示：r Gm (T )RT ln K2.303RT lg K）所以：K（）=8.31040298.15KK（）=1.01034373.15K#6. 試判斷下列反應(yīng)N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)(1)

14、 在 298.15K、標準態(tài)下能否自發(fā)進行 ?(2) 計算 298.15K 時該反應(yīng)的 K值。(1):r Gm32.90kJ mol10該反應(yīng)在此條件下能自發(fā)進行（2）：G (T )RT ln K（提示：rm2.303RT lg K）所以：K （298.15K）=5.81057. 將空氣中的 N2(g)變成各種含氨的化合物的反應(yīng)叫做固氮反應(yīng)。根據(jù)計算下列 3 種固氮反應(yīng)的及 K，并從熱力學(xué)角度選擇那個反應(yīng)最好?N2(g) + O2(g) 2NO(g)2N2(g) + O2(g) O(g)2NN(g) + 3H(g)(g)222NH3r Gm (T )RT ln K2.303RT lg K(1)

15、: K1 =4.810-31（提示：(2) :K2=3.210-37）(3) : K3=5105.8由以上計算可知，選擇合成氨固氮最好。#8. 求下列反應(yīng)的、，并用這些數(shù)據(jù)分析利用該反應(yīng)凈化汽車尾氣中 NO和 CO的可能性。CO(g) + NO(g) CO22(g)(g) + 1/2Nr H m373.23kJ mol 1S98.89kJmol 1 K 1r m（提示 :r Gm343.74kJmol 10）由計算可知此反應(yīng)能用于尾氣凈化。9. 設(shè)汽車內(nèi)燃機內(nèi)溫度因燃料燃燒反應(yīng)達到 1300, 試估算此溫度時下列反應(yīng)1/2N(g) + 1/2O2(g)的和K值。2NO(g)r Gm（1573.

16、15 ）r H m（298.15K） Tr Sm（298.15K）=70.795 kJ mol 1（提示：r Gm（1573.15K）=-RTlnK(1573.15K )）K(1573.15K )4.48 10 310. 在 699K 時，反應(yīng) H2(g) + I 2(g)2HI(g) 的 Kp = 55.3,如果將2.00molH2 和 2.00molI2 作用于 4.00L 的容器內(nèi)，問在該溫度下達到平衡時合成了多少 HI?由： pV=nRT計算出H2(g) 和I2 ( g)的起始分壓均為：2905.74kPa（提示：對于反應(yīng)：H 2 (g )I 2 ( g)2HI (g)平衡分壓 kPa

17、 2905.74-x2905.74-x 2x(2 x)255.3(2905.74x) 2x2290.12kPa所以： p(HI )2x4580.24kPa ）pVn(HI )3.15molRT#11. 反應(yīng) CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g)在某溫度下 Kp = 1,在此溫度下于 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)問反應(yīng)向哪個方向進行 ?(提示：在恒溫下由p1V

18、1=p2V2 分別求出將氣體加入該容器后的分壓。P(CO)=1.01×105Pa，P(H2O)=2.02×105Pa，P(CO2)=1.01×105Pa，P(H2)=0.34× 105PaCO( g)H 2O( g)CO2 ( g)H 2 ( g)起始分壓 105Pa 1.012.011.010.34p(CO2 ) / pp(H 2 )/ p0.168Jp(H 2O) / p反應(yīng)商 J 為：p(CO) / p所以： JK p平衡向正方向移動。 )12. 在 294.8K 時反應(yīng)： NH4HS(s)NH3(g) + H2S(g) 的 K = 0.070，求

19、：(1) 平衡時該氣體混合物的總壓。(2) 在同樣的實驗中， NH3 的最初分壓為 25.3 kPa時 ，H2S 的平衡分壓為多少 ?（提示：（）N HH(S ) sN H() g2H( S) g143平衡分壓為：xxKp(NH 3 )p(H2 S)pp2則標準平衡常數(shù)為：x0.07px26kPa所以平衡時的總壓為：p=2×26kPa=52kPa(2) T 不變，則平衡常數(shù)不變。NH 4HS(s)NH 3 ( g)H 2 S( g)平衡分壓為：25.3+yyK(25.3 y)ypp0.07y17kPa所以 H2S 的平衡分壓為 17kPa）#13. 反應(yīng)： PCl5(g)PCl3(g

20、) + Cl 2(g)(1) 523K 時，將 0.70mol 的 PCl5 注入容積為 2.0L 的密閉容器中，平衡時有0.50molPCl5 被分解了。試計算該溫度下的平衡常數(shù)Kc、K和PCl5 的分解百分數(shù)。(2) 若在上述容器中已達平衡后，再加入 0.10molC12，則 PCl5 的分解百分數(shù)與未加 Cl2 時相比有何不同 ?(3) 如開始時注入 0.70molPCl5 的同時，注入 0.10molCl2，則平衡時 PCl5的分解百分數(shù)又是多少? 比較 (2)、(3)所得結(jié)果，可得出什么結(jié)論?(提示：（1）PCl5 (g)PCl3 ( g)Cl2 ( g)起始濃度為 (mol

21、83;L-1 )0.70/2.000平衡濃度濃度為 (mol· L-1 ) (0.70-0.50)/2.00.50/2.00.50/2.0Kc=0.62mol· L-1，(PCl5)=71%PCl5 (g)PCl3 ( g)Cl2 ( g)RT00起始分壓為0.70V平衡分壓為RTRTRT0.200.500.50VVVK27.2（2）PCl5 (g)PCl3 (g) Cl2 ( g)新的平衡濃度為：0.10+y0.25-y0.25+(0.10/2)-yT 不變，則 Kc0.62 mol·L -1 不變， y=0.01 mol·L-1 ，(PCl5)=68

22、%（3）P C5l( g)P3C( l ) g 2 C( l ) g起始濃度為 (mol ·L-1 )0.70/2.000.10/2.0平衡濃度為 (mol ·L-1 )0.35-zz0.050+zKc 不變， z=0.24 mol·L -1 ，(PCl5)=68%。比較（2）（3）說明最終濃度及轉(zhuǎn)化率只與始終態(tài)有關(guān)，與加入的過程無關(guān)。）14. 在 673K 下，1.0L 容器內(nèi) N2、H2、NH 3 三種氣體的平衡濃度分別為： c(N2)= 1.0mol L·-1，c(H2) = 0.50mol L-·1，c(NH 3)0.50mol

23、83;L-1。若使 N2 的平衡濃度增加到 1.2mol ·L-1 ，需從容器中取走多少摩爾的 H2 才能使體系重新達到平衡 ?（提示： 先求出平衡常數(shù)Kc.N2 (g)3H 2 (g )2NH 3 (g)平衡濃度為 (mol ·L-1 ) 1.00.500.50所以 Kc2.0 mol·L -1N2 的平衡濃度發(fā)生變化后：N2 (g)3H 2 (g )2NH3 (g)起始濃度為 (mol· L-1 ) 1.00.500.50新的平衡濃度 (mol ·L -1（ ×）0.5-（×）) 1.2 0.5+ 30.2 -x20.2

24、所以從容器中取走的氫氣為：x=0.94mol）#15. 在 749K 條件下，在密閉容器中進行下列反應(yīng)：CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g)Kc = 2.6，求：(1) 當 H2O 與 CO 物質(zhì)的量之比為 1 時， CO 的轉(zhuǎn)化率為多少 ?(2) 當 H2O 與 CO 物質(zhì)的量之比為 3 時， CO 的轉(zhuǎn)化率為多少 ?(3) 根據(jù)計算結(jié)果，你能得出什么結(jié)論 ?（提示： 在體積恒定時，物質(zhì)的量之比等于濃度之比，故當H2O 與 CO 物質(zhì)的量之比為 1 時，則 c(H2O)/ c(CO)=1 .（1）C O( g) 2H O( )g2C O( )g 2 H( )g起始濃度為 (mol ·L-1 )cc00平衡濃度 (mol ·L -1)c-xc-xxxx1.6x100%61.5%所以： c2.6c（2）設(shè)達到平衡后，已轉(zhuǎn)化的CO 濃度為 xmol·L -1 ，Kc = 2.6 不變CO( g)H 2O( g)CO2 (g)H 2 (