无机化学思考题+习题答案(629出品)

那么,Kθ与 和 之间有什么关系(以式子表示)? ( )2/ 8.对于可逆反应:

C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g); > 0 下列说法你认为对否? 为什么?

(1)达平衡时各反应物和生成物的分压一定相等。× (2)改变生成物的分压,使 J < Kθ ,平衡将向右移动。√ (3)升高温度使υ正增大;υ逆减小,故平衡向右移动;× (4)由于反应前后分子数目相等,所以增加压力对平衡无影响。× (5)加入催化剂使υ正增加,故平衡向右移动。×

9. 可逆反应:达平衡时,A(g) + B(g) 2C(g) ( (298.15K)<0) 如果改变下述各项条件,试将其它各项发生的变化填入表中。 操作条件 υ正 υ逆 k正 k逆 平衡常数 平衡移动方向 增加A(g)分压 -↑ -↑ -─ -─ -─ 正正- 压缩体积 -↑ -↑ -─ -─ -─ 逆- 降低温度 -↓ -↓ -↓ -↓ -↑ -正 使用正催化剂 -↑ -↑ -↑ -↑ -─ 不变- 10.根据平衡移动原理,讨论下列反应:

2Cl2(g) + 2H2O(g) 4HCl(g) + O2(g); (298.15K)>0

将Cl2,H2O,HCl,O2四种气体混合后,反应达平衡时,若进行下列各项操作,对平衡数值各有何影响(操作项目中没有注明的是指温度不变、体积不变)?

操作项目 平衡数值 (1) 加O2 H2O的物质的量-↑ (2) 加O2 HCl的物质的量↓ (3) 加O2 O2 的物质的量-↑ (4) 增大容器的体积 H2O的物质的量↓ (5) 减小容器的体积 Cl2的物质的量-↑ (6) 减小容器的体积 Cl2的分压-↑ (7) 减小容器的体积 Kθ 不变 (8) 升高温度 Kθ-↑ (9) 升高温度 HCl的分压-↑ (10) 加催化剂 HCl的物质的量 不变

11. 设有反应A(g) + B(g) ─→ 2C(g), A、B、C都是理想气体,在25℃、1×105Pa条件下,若分别按下列两种过程变化,那么变化过程的Q、W、 、 、 、 各是多少?(1)体系放热41.8kJ?mol-1,而没有做功;(2)体系做了最大功,放出1.64kJ?mol-1的热。

过程 Q W体积 W非体积

① ---41.8 -0 0- -41.8 - --41.8 –5.5- -–40.16 ② --1.64 -0 -–40.16 --41.8 --41.8 -–5.5 -–40.16

解: (提示:在等温\\等压下,体系 的减小等于体系素做的最大非体积功)

由于体系的H、U、S、G都是状态函数,其改变量与过程的途径无关,所以以上2个过程的 、 、 、 是相同的。 由(1)可知,W=0,Q=-41.8kJ?mol-1,根据热力学第一定律: =Qp+W= +p(V2-V1)= +ΔnRT

因为Δn=0,所以 =Q=-41.8 kJ?mol-1

由(2)可知,体系作了最大非体积功,且放出1.64 kJ?mol-1的热。 根据 =Q+W非体积可知:

-41.8kJ?mol-1=-1.64 kJ?mol-1+W非体积 所以:W非体积= =-40.16 kJ?mol-1 因为: = -T =-41.8 kJ?mol-1-298.15K× =-40.16 kJ?mol-1 所以: =-5.50J?mol-1?K-1

12. 能否用Kθ来判断反应自发性? 为什么? 不能

13. 若基元反应A ─→ 2B的活化能为Ea, 而其逆反应活化能为Ea', 问 (1) 加催化剂后,Ea和Ea'各有何变化?等值降低 (2) 加不同的催化剂对Ea的影响是否相同? Ea值不同 (3) 提高反应温度,Ea、Ea'各有何变化?不变 (4) 改变起始浓度,Ea有何变化? 不变

*14. 状态函数 p、T、V、U、H、S、G 中哪些具有加和性(指其值与体系中物质的量有关)? V、U、H、S、G 习 题 作业:

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2./3./6./8./11./13./15./18.

1. 应用公式 (T)= (T)- T (T), 计算下列反应的值,并判断反应在298.15K及标准态下能自发向右进行。 8Al(s) + 3Fe3O4(s) ─→ 4Al2O3(s)+ 9Fe(s) (提示: )

#2. 通过计算说明下列反应:

2CuO(s) ─→ Cu2O(s) + 1/2O2(g) (1) 在常温(298K)、标准态下能自发进行? (2) 在700K时、标准态下能否自发进行? (提示:(1) (2) )

#3. 碘钨灯可提高白炽灯的发光效率并延长其使用寿命。其原理是由于灯管内所含少量碘发生了如下可逆反应, 即 W(s) + I2(g) WI2(g)

当生成的WI2(g)扩散到灯丝附近的高温区时,又会立即分解出W而重新沉积至灯管上。已知298.15K时: W(s) WI2(g)

/(kJ?mol-1) 0 -8.37 /(J?mol-1?K-1) 33.5 251 (1) 若灯管壁温度为623K,计算上式反应的 (623K) (2) 求WI2(g)在灯丝上发生分解所需的最低温度。 (提示:(1) (2) )

4. 写出下列反应的平衡常数 Kc 、Kp、 Kθ的表达式: (1) CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) (2) NH3(g) 1/2N2(g) + 3/2H2(g) (3) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

(4) Al2O3(s) + 3H2(g) 2Al(s) + 3H2O(g) (注意:固体和溶剂液体不计入平衡常数)

5. 298.15K时,下列反应:2H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g)的 = -196.10 kJ?mol-1 , = 125.76 J?mol-1?K-1, 试分别计算该反应在298.15K和373.15K的Kθ值。 (提示: )

#6. 试判断下列反应 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) (1) 在298.15K、标准态下能否自发进行? (2) 计算298.15K时该反应的Kθ值。 (提示: )

7. 将空气中的N2(g)变成各种含氨的化合物的反应叫做固氮反应。根据 计算下列3种固氮反应的 及Kθ,并从热力学角度选择那个反应最好?

N2(g) + O2(g) ─→ 2NO(g) 2N2(g) + O2(g) ─→ 2N2O(g) N2(g) + 3H2(g) ─→ 2NH3(g) (提示: )

#8. 求下列反应的 、 、 ,并用这些数据分析利用该反应净化汽车尾气中NO和CO的可能性。 CO(g) + NO(g) ─→ CO2(g) + 1/2N2(g) (提示: )

9. 设汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到1300℃, 试估算此温度时下列反应 1/2N2(g) + 1/2O2(g) ─→ NO(g)的 和Kθ值。 (提示: )

10. 在699K时,反应H2(g) + I2(g) 2HI(g)的Kp = 55.3,如果将2.00molH2和2.00molI2作用于4.00L的容器内,问在该温度下达到平衡时合成了多少HI? (提示:

平衡分压/kPa 2905.74-x 2905.74-x 2x )

#11. 反应CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)在某温度下Kp = 1,在此温度下于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) 问反应向哪个方向进行? (提示:在

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恒温下由p1V1=p2V2分别求出将气体加入该容器后的分压。

P(CO)=1.01×105Pa,P(H2O)=2.02×105Pa,P(CO2)=1.01×105Pa,P(H2)=0.34×105Pa

起始分压/105Pa 1.01 2.01 1.01 0.34 反应商J为: 平衡向正方向移动。)

12. 在294.8K时反应:NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g) 的Kθ = 0.070,求: (1) 平衡时该气体混合物的总压。

(2) 在同样的实验中,NH3的最初分压为25.3 kPa时 ,H2S的平衡分压为多少? (提示:(1)

平衡分压为: x x 则标准平衡常数为:

所以平衡时的总压为:p=2×26kPa=52kPa (2) T不变,则平衡常数不变。

平衡分压为: 25.3+y y

所以H2S的平衡分压为17kPa) #13. 反应:PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)

(1) 523K时,将0.70mol的PCl5注入容积为2.0L的密闭容器中,平衡时有0.50molPCl5被分解了。试计算该温度下的平衡常数Kc、Kθ和PCl5的分解百分数。

(2) 若在上述容器中已达平衡后,再加入0.10molC12,则PCl5的分解百分数与未加Cl2时相比有何不同?

(3) 如开始时注入0.70molPCl5的同时,注入0.10molCl2,则平衡时PCl5的分解百分数又是多少? 比较(2)、(3)所得结果,可得出什么结论? (提示:(1)

起始浓度为/(mol?L-1) 0.70/2.0 0 0

平衡浓度浓度为/(mol?L-1) (0.70-0.50)/2.0 0.50/2.0 0.50/2.0 Kc=0.62mol?L-1,α(PCl5)=71%

起始分压为 0 0 平衡分压为 (2)

新的平衡浓度为: 0.10+y 0.25-y 0.25+(0.10/2)-y

T不变,则Kc=0.62 mol?L-1不变,y=0.01 mol?L-1,α(PCl5)=68% (3)

起始浓度为/(mol?L-1) 0.70/2.0 0 0.10/2.0 平衡浓度为/(mol?L-1) 0.35-z z 0.050+z Kc不变,z=0.24 mol?L-1,α(PCl5)=68%。

比较(2)(3)说明最终浓度及转化率只与始终态有关,与加入的过程无关。)

14. 在673K下,1.0L容器内N2、H2、NH3三种气体的平衡浓度分别为:c(N2) = 1.0mol?L-1,c(H2) = 0.50mol?L-1,c(NH3)=0.50mol?L-1。若使N2的平衡浓度增加到1.2mol?L-1,需从容器中取走多少摩尔的H2才能使体系重新达到平衡? (提示:先求出平衡常数Kc.

平衡浓度为/(mol?L-1) 1.0 0.50 0.50 所以Kc=2.0 mol?L-1 N2的平衡浓度发生变化后:

起始浓度为/(mol?L-1) 1.0 0.50 0.50

新的平衡浓度/(mol?L-1) 1.2 0.5+(3×0.2)-x 0.5-(2×0.2) 所以从容器中取走的氢气为:x=0.94mol)

#15. 在749K条件下,在密闭容器中进行下列反应:CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) Kc = 2.6,求: (1) 当H2O与CO物质的量之比为1时,CO的转化率为多少?

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