大學(xué)物理化學(xué)3-化學(xué)平衡課后習(xí)題及答案

化學(xué)平衡課后習(xí)題一、是非題以下各題中的表達(dá)是否正確？正確的在題后括號(hào)內(nèi)畫(huà)“〞，錯(cuò)誤的畫(huà)“〞。1.某一反響在定溫、定壓且無(wú)非體積功的條件下，當(dāng)該反響的rGm<0時(shí)，那么該反響能正向進(jìn)行。()2.如果某一化學(xué)反響的rH0，該反響的K隨著溫度升高而減小?！病?.對(duì)理想氣體反響：0=BBB，在定溫定壓下當(dāng)BB>0時(shí)，隨著惰性氣體的參加而平衡向左移動(dòng)。〔〕4.對(duì)理想氣體反響：0=BBB，在定溫定壓下當(dāng)BB>0時(shí)，隨著惰性氣體的參加而平衡向左移動(dòng)?！?.如果某一化學(xué)反響的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(guān)?！病?.對(duì)于真實(shí)氣體混合物的反響，該反響的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K僅僅是溫度的函數(shù)?！病扯?、選擇題選擇正確答案的編號(hào)，填在各題后的括號(hào)內(nèi)：1.PCl5的分解反響PCl5(g)==PCl3(g)+Cl2(g)在473K到達(dá)平衡時(shí)PCl5(g)有48.5%分解，在573K到達(dá)平衡時(shí)，有97%分解，那么此反響是〔〕〔1〕吸熱反響；〔2〕放熱反響；〔3〕反響的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變?yōu)榱愕姆错懀弧?〕在這兩個(gè)溫度下標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)相等的反響。2.設(shè)反響aA(g)==yY(g)+zZ(g),在101.325kPa、300K下，A的轉(zhuǎn)化率是600K的2倍，而且在300K下系統(tǒng)壓力為101325Pa的轉(zhuǎn)化率是2×101325Pa的2倍，故可推斷該反響()〔1〕標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與溫度，壓力成反比；〔2〕是一個(gè)體積增加的吸熱反響；〔3〕是一個(gè)體積增加的放熱反響；(4)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與溫度成正比，與壓力成反比。3.理想氣體反響N2O5〔g〕==N2O4〔g〕+1/2O2〔g〕的rH為41.84kJmol－1，。要增加N2O4〔g〕的產(chǎn)率可以〔〕〔1〕降低溫度；〔2〕提高溫度；〔3〕提高壓力；〔4〕定溫定容參加惰性氣體。4.影響任意一個(gè)化學(xué)反響的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)，固體氧化物的分解壓力〔分解反響是吸熱反響〕：〔〕〔1〕降低；〔2〕增大；〔3〕恒定；〔4〕無(wú)法確定。6.反響2NO(g)+O2(g)==2NO2(g)是放熱的,當(dāng)反響在某溫度、壓力下達(dá)平衡時(shí)，假設(shè)使平衡向右移動(dòng)。那么應(yīng)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.某氣相反響A==Y+Z是吸熱反響,在25℃時(shí)其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K=1,那么25℃時(shí)反響的rS0，此反響在40℃時(shí)的K25℃時(shí)的K。(選填，=，)四、計(jì)算題1．將丁烯脫氫制取丁二烯的反響如下：C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)各物質(zhì)在298K的△fHm和Sm的數(shù)值為：物質(zhì)C4H8(g)C4H6(g)H2(g)△fHm/(kJ·mol-1)0.125110.060Sm/(J·mol-1·K-1)305.3278.5130.6計(jì)算該反響298K的△rHm和△rSm;計(jì)算該反響在298K的△rGm和K;計(jì)算該反響830K的K〔假定該反響的△rHm不隨溫度而變〕;為提高丁烯的轉(zhuǎn)化率，在反響時(shí)參加惰性氣體水蒸氣。假設(shè)反響開(kāi)始時(shí)，丁烯與水蒸氣物質(zhì)的量之比為1:15,反響在830K,202.65kPa條件下進(jìn)行，C4H8(g)的平衡轉(zhuǎn)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(jìn)行的反響為：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？以下反響的△rGm與溫度T的關(guān)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-13．以下反響在373Ｋ時(shí)，K=1.25×108 CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)〔１〕上述反響的△rSm(373k)=-125.52J·mol-1·K-1，求COCl2(g)的解離反響在373Ｋ下的△rHm=___;(２)設(shè)反響的∑BCp,m=0,且反響開(kāi)始時(shí)系統(tǒng)中只有COCl2(g)，那么保持系統(tǒng)壓力的條件下，假設(shè)要COCl2(g)的解離度為0.001，那么反響溫度為_(kāi)______(p=100kPa)。4．在200K~400K濕度范圍內(nèi)，反響 NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與T的關(guān)系為:(1)計(jì)算300K時(shí)，反響的△rHm,△rGm,△rSm；(2)在300K時(shí)，假設(shè)反響開(kāi)始只有NH4Cl(s)放在一真空容器內(nèi)，求平衡時(shí)HCl(g)的分壓；化學(xué)平衡習(xí)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(jì)算題1．【題解】：(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)㏑K(298K)=解得K=1.278×10-14(3)由㏑解得K(830K)=3.07×10-2(4)C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)開(kāi)始：n/mol100平衡：neq/mol1－xAxAxA平衡：∑neq=[(1－xA)+xA+xA+15]=(16+xA)mol代入p=202.65kpa,解得，C4H8(g)的平衡轉(zhuǎn)化率xA=0.389【剖析】：此題從物質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)△fHm(298K)、Sm(298K)出發(fā)計(jì)算反響的△rHm(298K)及△rSm(298K),繼而算出△rGm(298K),并算得K(298K)，再忽略溫度對(duì)△rHm的影響，由范特荷夫方程算出830K時(shí)的K(830K),最后利用K(830K),計(jì)算C4H8(g)脫氫制取丁二烯時(shí)，C4H8(g)的平衡轉(zhuǎn)化率。比擬全面考察了標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的熱力學(xué)計(jì)算及其應(yīng)用。這一整套熱力學(xué)計(jì)算的思路，是必須掌握的重點(diǎn)內(nèi)容。2．【題解】：可能進(jìn)行的反響=,故可能進(jìn)行的反響的那么得△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而為使可能進(jìn)行的反響不發(fā)生，那么根據(jù)范特荷夫定溫方程△rGm(1500K)=－RTlnK(1500K)+RTlnJ(1500K)J>K,△rGm(1500K)>0才行。故即p(CO2)不得大于100.15kPa【剖析】：此題所給反響是理想氣體純固體的多相反響。(i)先由給定的三個(gè)反響△rGm與溫度T的關(guān)系式通過(guò)線性組合求出可能發(fā)生的反響的△rGm(1500K)，進(jìn)而求出K(1500K)；(ii)再列出J(1500K)的表達(dá)式，此時(shí)應(yīng)注意對(duì)有純固體參加的多相反響的表達(dá)式，式中只出現(xiàn)氣體的分壓；(iii)最后根據(jù)范特荷夫定溫方程，確定防止可能進(jìn)行的反響發(fā)生，CO2(g)分壓的最大值。3．【題解】：〔１〕COCl2(g)的合成反響K(373K)=1.25×108，那么其解離反響的故COCl2解離反響的△rGm’(373K)=-RTlnK’(3773K) =-8.314J·mol-1·K-1×373Kln(0.8×10-8) =57816.8J·mol-1而解離反響的△rSm’(373K)=-△rSm(373K)=125.52J·mol-1·K-1所以解離反響△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(kāi)始n/mol：100平衡neq/mol：1-0.0010.001 0.001 平衡 ∑neq/mol=1-0.001+0.001+0.001=1+0.001代入p=200kPa,解得K’(T)=2×10-6因解離反響的△rCp,m=0，即△rHm’與溫度無(wú)關(guān)，那么由范特荷夫方程：代入K’(373K)=0.8×10-8,△rHm’(373K)=104635J·mol-1,解得T=446K【剖析】：解此題需要正確應(yīng)用最根本的熱力學(xué)公式外，關(guān)鍵還在于要把COCl2(g)解離反響與合成反響的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的關(guān)系(互為倒數(shù)，即)以及熱力學(xué)函數(shù)變化值的關(guān)系[正、負(fù)號(hào)相反，如,,]理順，這是是否得到正確結(jié)果的關(guān)鍵所在，稍不留神就會(huì)鑄成錯(cuò)誤。4．【題解】：〔１〕假設(shè)視△rHm與溫度無(wú)關(guān)，可視為常數(shù)，那么△rHm=9127K×8.314J·mol-1·K-1 =75882J·mol-1300K時(shí)，由K=f(T)關(guān)系