大學物理化學3

本文格式為Word版，下載可任意編輯——大學物理化學3化學平衡課后習題

一、是非題

以下各題中的表達是否正確？正確的在題后括號內畫“?〞，錯誤的畫“?〞。

1.某一反應在定溫、定壓且無非體積功的條件下，當該反應的?rGm0時，隨著惰性氣體的參與而平衡向左移動。（）

4.對理想氣體反應：0=?B?BB，在定溫定壓下當?B?B>0時，隨著惰性氣體的參與而平衡向左移動。（9.假使某一化學反應的?rH不隨溫度變化，那么其?rS也不隨溫度變化，但是其?rG卻與溫度有關。（）

5.對于真實氣體混合物的反應，該反應的標準平衡常數(shù)K僅僅是溫度的函數(shù)。（）

二、選擇題

選擇正確答案的編號，填在各題后的括號內：

1.PCl5的分解反應PCl5(g)==PCl3(g)+Cl2(g)在473K達到平衡時PCl5(g)有48.5%分解，在573K達到平衡時，有97%分解，則此反應是（）（1）吸熱反應；（2）放熱反應；（3）反應的標準摩爾焓變?yōu)榱愕姆磻?/p>

（4）在這兩個溫度下標準平衡常數(shù)相等的反應。

2.設反應aA(g)==yY(g)+zZ(g),在101.325kPa、300K下，A的轉化率是600K的2倍，而且在300K下系統(tǒng)壓力為101325Pa的轉化率是2×101325Pa的2倍，故可推斷該反應()

（1）標準平衡常數(shù)與溫度，壓力成反比；（2）是一個體積增加的吸熱反應；（3）是一個體積增加的放熱反應；

(4)標準平衡常數(shù)與溫度成正比，與壓力成反比。

3.理想氣體反應N2O5（g）==N2O4（g）+1/2O2（g）的?rH

為41.84kJ?mol

－1

，

??C(B)?0。要增加N2O4（g）的產(chǎn)率可以（）

Bp,m（1）降低溫度；（2）提高溫度；

（3）提高壓力；（4）定溫定容參與惰性氣體。4.影響任意一個化學反應的標準平衡常數(shù)值的因素為：（）。(1)催化劑；

(2)溫度；(3)壓力。

5.溫度升高時，固體氧化物的分解壓力（分解反應是吸熱反應）：（）（1）降低；（2）增大；

（3）恒定；（4）無法確定。

6.反應2NO(g)+O2(g)==2NO2(g)是放熱的,當反應在某溫度、壓力下達平衡時，若使平衡向右移動。則應采取的措施是：（）

（1）降低溫度和減小壓力；（2）降低溫度和增大壓力；（3）升高溫度和減小壓力；（4）升高溫度和增大壓力。

三、填空題

在以下各小題的“?????????〞處填上答案。

1.某氣相反應A==Y+Z是吸熱反應,在25℃時其標準平衡常數(shù)K=1,則25℃時

反應的?rS?????0，此反應在40℃時的K?????25℃時的K。(選填?，=，?)

四、計算題

1．將丁烯脫氫制取丁二烯的反應如下：C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)各物質在298K的△fHm?和Sm?的數(shù)值為：

物質△fHm?/(kJ·mol-1)Sm?/(J·mol-1·K-1)C4H8(g)0.125305.3C4H6(g)110.06278.5H2(g)0130.6(1)計算該反應298K的△rHm?和△rSm?;(2)計算該反應在298K的△rGm?和K?;

(3)計算該反應830K的K?（假定該反應的△rHm?不隨溫度而變）;

(4)為提高丁烯的轉化率，在反應時參與惰性氣體水蒸氣。若反應開始時，丁烯與水

蒸氣物質的量之比為1:15,反應在830K,202.65kPa條件下進行，C4H8(g)的平衡轉化率為多少？

2．在1500K下，金屬Ni土存在總壓為101.325kPa的CO(g)和CO2(g)混合氣體，可能進行的反應為：

Ni(s)+CO2(g)=NiO(s)+CO(g)

為了不使Ni(s)被氧化，在上述混合氣體中CO2(g)的分壓力p(CO2)不得大于多大的壓力？已知以下反應的△rGm?與溫度T的關系為：

(ⅰ)2Ni(s)+O2(g)=2NiO(s),△rGm,i?=(－489.1+0.1917T/K)kJ·mol-1(ⅱ)2C(石墨)+O2(g)=2CO(g),△rGm,ii?=(－223.0－0.1753T/K)kJ·mol-1(ⅲ)C(石墨)+O2(g)=CO2(g),△rGm,iii?=(－394.0－0.84×10-3T/K)kJ·mol-1

3．已知以下反應在373Ｋ時，K?=1.25×108CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)（１）已知上述反應的△rSm?(373k)=-125.52J·mol-1·K-1，求COCl2(g)的解離反應在373Ｋ下的△rHm?=___;

(２)設反應的∑?BCp,m=0,且反應開始時系統(tǒng)中只有COCl2(g)，則保持系統(tǒng)壓力的條件下，若要COCl2(g)的解離度為0.001，則反應溫度為_______(p?=100kPa)。

4．在200K~400K濕度范圍內，反應NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)的標準平衡常數(shù)與T的關系為:

lgK??16.2?9127T/K(1)計算300K時，反應的△rHm?,△rGm?,△rSm?；

(2)在300K時，若反應開始只有NH4Cl(s)放在一真空容器內，求平衡時HCl(g)的分壓；

化學平衡習題答案

一、是非題

1.?2.?3.?4.?5.?

二、選擇題

1.(1)2.(2)3.(1)4.(2)5.(2)6(2)

三、填空題1.＞，＞

四、計算題1．：(1)△rHm?(298K)=∑?B△fHm?(B,298K)

=[110.6－(－0.125)]kJ·mol-1

=110.19kJ·mol-1

△rSm?(298K)=∑?BSm?(B,298K)

=103.8J·mol-1·K-1

(2)△rGm?(298K)=△rHm?(298K)－298K×△rSm?(298K)

=(110.19-298×103.8×10-3)kJ·mol-1=79.26kJ·mol-1

由△rGm?(298K)=－298RlnK?(298K)

79.26?103J?mol?1㏑K?(298K)=?298K?8.314J?mol?1?K?1

解得K?=1.278×10-14(3)由

K?(830K)?rHm(298K)11?(?)㏑?R298K830KK(298K)?110.19?103J?mol?111?(?)?1?1298K830K8.314J?mol?K解得K?(830K)=3.07×10-2

(4)C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)

開始：n/mol100平衡：neq/mol1－xAxAxA平衡：∑neq=[(1－xA)+xA+xA+15]=(16+xA)mol

xAp/p?)216?xAK?(830K)??3.07?10?2

1?xA()p/p?16?xA(

代入p=202.65kpa,解得，C4H8(g)的平衡轉化率xA=0.389

：此題從物質的熱力學數(shù)據(jù)△fHm?(298K)、Sm?(298K)出發(fā)計算反應的△????

再忽略溫度對△rHm?rHm(298K)及△rSm(298K),繼而算出△rGm(298K),并算得K(298K)，

的影響，由范特荷夫方程算出830K時的K?(830K),最終利用K?(830K),計算C4H8(g)脫氫制取丁二烯時，C4H8(g)的平衡轉化率。比較全面考察了標準平衡常數(shù)的熱力學計算及其應用。這一整套熱力學計算的思路，是必需把握的重點內容。

2．：可能進行的反應=反應(i)?11?反應(ii)??反應(iii),2211????故可能進行的反應的?rGm(T)???rGm,i???rGm,ii??rGm,iii

22則

11?rGm?(T)?[?(?489.1?0.1917T/K)??(?223.0?0.1753T/K)22

?(?394.0?0.84?10?3T/K)]kJ?mol?1?(37.9?0.0117T/K)kJ?mol?1

得△rGm?(1500K)=55.45kJ·mol

由△rGm?(T)=－RTlnK?(T)

△rGm?(1500K)=－1500KRlnK?(1500K)55.45kJ·mol-1=-1500K×8.0314J·mol-1·K-1K?(1500K)

解得K?(1500K)=0.0117

p(CO)/p?101.325kPa?p(CO2)?而J(1500K)??p(CO2)p(CO2)/p?為使可能進行的反應不發(fā)生，則根據(jù)范特荷夫定溫方程

△rGm(1500K)=－RTlnK?(1500K)+RTlnJ?(1500K)

J?>K?,△rGm(1500K)>0才行。故

101.325kPa?p(CO2)?0.0117

p(CO2)即p(CO2)不得大于100.15kPa

：此題所給反應是理想氣體純固體的多相反應。(i)先由給定的三個反應△rGm?

與溫度T的關系式通過線性組合求出可能發(fā)生的反應的△rGm?(1500K)，進而求出K?(1500K)；(ii)再列出J?(1500K)的表達式，此時應注意對有純固體參與的多相反應的表達式，式中只出現(xiàn)氣體的分壓；(iii)最終根據(jù)范特荷夫定溫方程，確定防止可能進行的反應發(fā)生，CO2(g)分壓的最大值。3．：（１）已知COCl2(g)的合成反應K?(373K)=1.25×108，則其解離反應的

?K?(373K)?11?8??0.8?10?8K(373K)1.25?10故COCl2解離反應的△rGm?’(373K)=-RTlnK?’(3773K)

=-8.314J·mol-1·K-1×373Kln(0.8×10-8)=57816.8J·mol-1而解離反應的△rSm?’(373K)=-△rSm?(373K)=125.52J·mol-1·K-1

所以解離反應△rHm?’(373K)=△rGm?’(373K)+373K△rSm?’(373K)

=57816.8J·mol-1+373K×125.52J·mol-1·K-1

=104635J·mol-1

（２）COCl2(g)=CO(g)+Cl2(g)開始n/mol：100

平衡neq/mol：1-0.0010.0010.001平衡∑neq/mol=1-0.001+0.001+0.001=1+0.001

K??[p(CO)/p?][p(Cl2)/p?](T)??p(COCl2)/p0.001p/p?)2?1.0011?0.001(p/p?)1.001(代入p=200kPa,解得K?’(T)=2×10-6

因解離反應的△rCp,m=0，即△rHm?’與溫度無關，則由范特荷夫方程：

????rHmK?(T)11ln?(?)

?R373KTK?(373K)代入K?’(373K)=0.8×10-8,△rHm?’(373K)=104635J·mol-1,

解得T=446K：解此題需要正確應用最基本的熱力學公式外，關鍵還在于要把COCl2(g)解離反應與合