題解三化學(xué)動力學(xué)

題解三化學(xué)動力學(xué)1第1頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日

1.是非題（對的在括號內(nèi)填“+”號，錯的填“-”號）（1）ΔrS為正值的反應(yīng)均是自發(fā)反應(yīng)。（）習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)（2）某給定反應(yīng)達(dá)到平衡后，若平衡溫度條件不變，分離除去某生成物，待達(dá)到新的平衡后，則各反應(yīng)物和生成物的分壓和濃度分別保持原有定值。（）-解：對孤立系統(tǒng)正確。解：各反應(yīng)物和生成物的分壓和濃度均發(fā)生變化，平衡發(fā)生移動。各產(chǎn)物與反應(yīng)物以其化學(xué)計量數(shù)為指數(shù)的分壓或濃度的比值不變（即K值不變）。-2第2頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日（3）對反應(yīng)系統(tǒng)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，(298.15K)=131.3k·Jmol-1。由于化學(xué)方程式兩邊物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)的總和相等，所以增加總壓力對平衡無影響。（）習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)解：反應(yīng)前后氣態(tài)組分總體積不等，平衡向體積縮小的方向即逆向移動。-（4）上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，若升高溫度，則正反應(yīng)速率v(正)增加，逆反應(yīng)速率v(逆)減小，結(jié)果平衡向右移動。（）解：正逆反應(yīng)速率都增加；因吸熱，平衡右移（K增大）。-3第3頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日（5）反應(yīng)的級數(shù)取決于反應(yīng)方程式中反應(yīng)物的化學(xué)計量數(shù)。（）習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)（6）催化劑能改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能，但不能改變反應(yīng)的。（）解：對基元反應(yīng)結(jié)論合理，對于非基元反應(yīng)，反應(yīng)級數(shù)必須由實驗測定。-+解：定溫下，均為狀態(tài)函數(shù)。4第4頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日（7）在常溫常壓下，空氣中的N2和O2能長期存在而不化合生成NO。且熱力學(xué)計算表明：N2(g)+O2(g)2NO(g)的(298.15K)?0，則N2與O2混合氣必定也是動力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)。（）習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)+解：根據(jù)事實，該反應(yīng)非自發(fā)，則必為熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)。熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)必然是動力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)。5第5頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日（8）已知CCl4不會與H2O反應(yīng)，但CCl4(l)+2H2O(l)CO2(g)+4HCl(aq)的（298.15K）=-397.93kJ·mol-1，則必定是熱力學(xué)不穩(wěn)定而動力學(xué)穩(wěn)定的系統(tǒng)。（）習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)+解：根據(jù)事實，該反應(yīng)為動力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)。動力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)可以是熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)。6第6頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日

2.填空題（解）（1）對于反應(yīng)：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)；(298.15K)=-92.2kJ·mol-1若溫度升高（例如升高100K），則下列各項將如何變化（填寫：不變，基本不變，增大或減小。）解：·

，·

，

·

，·

，

v（正）·

，v（逆）·

。適用公式：習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)基本不變基本不變增大減小增大增大7第7頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日解：適用公式：

v=k{c(A)}a·{c(B)}b

k(正)k(逆)v(正)v(逆)平衡移動方向增加總壓力升高溫度加催化劑（2）對于下列反應(yīng)：C(s)+CO2(g)2CO(g)；(298.15K)=172.5kJ·mol-1若增加總壓力或升高溫度或加入催化劑，則反應(yīng)速率常數(shù)k(正)、k(逆)和反應(yīng)速率v(正)、v(逆)以及標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)、平衡移動的方向等將如何？分別填入下表中。習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)不變不變增大增大不變逆向增大增大增大增大增大正向增大增大增大增大不變不變8第8頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日答：氟利昂(CFC)、NOx、烴類物質(zhì)(CH4)；CO2、CH4、N2O、CFC、O3等；SO2，NOx

；（自學(xué)內(nèi)容）（3）造成平流層中臭氧層破壞的主要物質(zhì)有

；主要的溫室氣體有

；形成酸雨的大氣污染物主要是

和

。習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)9第9頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日3.不用查表，將下列物質(zhì)按其標(biāo)準(zhǔn)熵（298.15K）值由大到小的順序排列，并簡單說明理由。（a）K（s），（b）Na（s），（c）Br2（l），（d）Br2（g），（e）KCl（s）；習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)解：d>c>e>a>b同一物質(zhì)的熵值：氣體>液體的熵>固體熵；分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜的物質(zhì)熵比較大；原子量大的物質(zhì)熵比較大。10第10頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日

4.定性判斷下列反應(yīng)或過程中熵變的數(shù)值是正值還是負(fù)值。（1）溶解少量食鹽于水中。（2）活性炭表面吸附氧氣。（3）碳與氧氣反應(yīng)生成一氧化碳。習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)解：（1）ΔS>0；（2）ΔS<0；（3）ΔS>0，2C(s)+O2(g)2CO(g)11第11頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日5.通過熱力學(xué)計算說明下列水結(jié)冰過程：H2O（l）→H2O（s）在298.15K的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時能否自發(fā)進(jìn)行。已知冰在298.15K時的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)為-236.7kJ·mol-1。

習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)解：(298.15K)=ΣvB,m(298.15K)=

(冰)-(水)=[(-236.7)–(-237.1)]kJ·mol-1=0.4kJ·mol-1>0故這個過程在298.15K的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時不能自發(fā)進(jìn)行。12第12頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日6.試用書末附錄中的標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)數(shù)據(jù)，計算下列反應(yīng)的(298.15K)和(298.15K)（1）3Fe(s)+4H2O(l)Fe3O4(s)+4H2(g)（2）Zn(s)+2H+(aq)Zn2+(aq)+H2(g)（3）CaO(s)+H2O(l)Zn2+(aq)+2OH-(aq)（4）AgBr(s)Ag(s)+Br2(l)習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)13第13頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日解（1）3Fe(s)+4H2O(l)Fe3O4(s)+4H2(g)

27.2869.91146.4130.680-237.129-1015.40

=(146.4+4×130.68-4×69.91-3×27.28)=307.7J·mol-1K-1

=[(-1015.4)+0-4×(-237.129)-3×0]=-66.9kJ·mol-1習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)14第14頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日（2）習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)=[(-147.06)+0–2×0-0]=-147.06kJ·mol-1=

[(-112.1)+130.684-41.63–2×0]=-23.0J·mol-1·K-115第15頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日=[(-553.58)+2(-157.24)-(-604.03)-(-237.129)]=-26.91kJ·mol-1=[2×(-10.75)+(-53.1)-39.75-69.91]=-184.3J·mol-1·K-1（3）習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)16第16頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日（4）AgBr(s)Ag(s)+Br2(l)=42.55+0.5×152.231-170.1=-51.4J·mol-1·K-1=[0+0-(-96.90)]=96.90kJ·mol-1）習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)

170.142.55152.231-96.900017第17頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日7.用錫石（SnO2）制取金屬錫，有建議可用下面幾種辦法：（1）單獨加熱礦石，使之分解；（2）用碳（以石墨計）還原礦石（加熱產(chǎn)生CO2）；（3）用H2（g）還原礦石（加熱產(chǎn)生水蒸氣）。今希望加熱溫度盡可能低一些。試?yán)脴?biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)數(shù)據(jù)通過計算，說明采用何種方法為宜。習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)18第18頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日解：（1）SnO2(s)Sn(s)+O2(g)-580.70052.351.55205.138=0+0-(-580.7)kJ·mol-1=580.7kJ·mol-1習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)=(51.55+205.138-52.3)J·mol-1=204.4J·mol-1·K-119第19頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日依據(jù)反應(yīng)溫度習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)=580.7kJ·mol-1/204.410×10-3kJ·mol-1·K-1=2841K20第20頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日解（2）SnO2(s)+C(s)Sn(s)+CO2(g)-580.700-393.50952.35.74051.55213.74=0+(-393.509)-0-(-580.7)kJ·mol-1=187.2kJ·mol-1習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)=[51.55+213.74–(52.3+5.740)]=207.3J·mol-1·K-1Tc>187.2kJ·mol-1/207.3×10-3kJ·mol-1·K-1=903.0K21第21頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日（3）SnO2(s)+2H2(g)Sn(s)+2H2O(g)-580.700-241.8252.3130.68451.55188.825=0+(-241.82)×2-0-(-580.7)=97.1kJ·mol-1習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)=[51.55+2×188.825–(52.3+2×130.684)=115.5J·mol-1·K-1Tc>97.1kJ·mol-1/115.5×10-3kJ·mol-1·K-1=841K22第22頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日8.計算利用水煤氣制取合成天然氣的下列反應(yīng)在523K時（近似）的值。CO（g）+3H2（g）CH4（g）+H2O（g）解：寫出化學(xué)方程式，從附錄查反應(yīng)物和生成物的（298.15）和(298.15K)值，并在各物質(zhì)下面標(biāo)出。習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)-110.5250-74.81-241.818197.674130.684186.264188.82523第23頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日=-214.637J.mol-1.K-1=-206.10kJ·mol-1習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)=-93.848kJ·mol-124第24頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日9.某溫度時8.0molSO2和4.0molO2在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)生成SO3氣體，測得起始時和平衡時（溫度不變）系統(tǒng)的總壓力分別為300kPa和220kPa。試?yán)蒙鲜鰧嶒灁?shù)據(jù)求該溫度時反應(yīng)：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)和SO2的轉(zhuǎn)化率。習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)25第25頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日解：設(shè)SO3在平衡的物質(zhì)的量為xmol2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始時物質(zhì)的量/mol8.0

4.0

0平衡時物質(zhì)的量/mol8-

x4-

x/2x則恒溫恒容條件下，系統(tǒng)總壓與系統(tǒng)物質(zhì)總量成正比。SO2轉(zhuǎn)化率習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)26第26頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日平衡時各物質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)：

xeq(SO2)=(8.0-6.4)mol/(8.0-6.4+4.0-6.4/2+6.4)mol=1.6/8.8

xeq(O2)=(4.0-6.4/2)mol/(8.0-6.4+4.0-6.4/2+6.4)mol=0.8/8.8

xeq(SO3)=6.4mol/(8.0-6.4+4.0-6.4/2+6.4)mol=6.4/8.8習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)peq(SO2)=1.6/8.8×220kPa=40kPapeq(O2)=0.8/8.8×220kPa=20kPapeq(SO3)=6.4/8.8×220kPa=160kPa平衡分壓：27第27頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)28第28頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日10.已知反應(yīng)：H2(g)+Cl2(g)HCl(g)在298K時的=4.9×1016，(298K)=-92.31kJ·mol-1，求在500K時的值【近似計算，不查(298)和

(298K)數(shù)據(jù)】。習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)解:根據(jù)范德霍夫等壓方程29第29頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日11.利用標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)函數(shù)估算反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)在873K時的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。若此時系統(tǒng)中各組分氣體的分壓為p(CO2)=p(H2)=127kPa，p(CO)=p(H2O)=76kPa，計算此條件下反應(yīng)的摩爾吉布斯函數(shù)變，并判定反應(yīng)進(jìn)行的方向。

習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)解CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)-393.510-110.53-241.818213.74130.684197.67188.82530第30頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日

習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)31第31頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日故反應(yīng)向正方向進(jìn)行。

習(xí)題解答----化學(xué)動力學(xué)32第32頁，共36頁，2023年，2月20日，星期日

12.

在沒有催化劑存在時，H2O2的分解反應(yīng)：H2O2（l）→H2O（l）+