物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后习题答案5-8

(C) 无法判断 (D) 反应不能进行

答:(C)。 判断反应能否自发进行,要用等温、等压且不做非膨胀功的条件下?rGm的变化值,而不能用?rGm的值。除非该反应是在标准压力下进行,则?rGm>0,反应能逆向自发进行。或者?rGm是一个绝对值很大的负值,改变压力商也不可能改变?rGm的符号,则?rGm也小于零,这时可以估计反应能自发正向进行。

2.理想气体混合物在化学反应达平衡时,应该使用下列哪个关系式? ( ) (A)?rGm??RTlnKp (B)?rGm??RTlnKp

(C)?rGm??RTlnKx (D)?rGm??RTlnKc

答:(B)。根据理想气体化学势的表示式,对数项中用pB/p表示,在化学反应等温式中,对数项中是压力商Qp,达平衡时,是平衡时的压力商,所以标准平衡常数是Kp,相应的Gibbs自由能的变化值为?rGm。

3.理想气体反应CO(g)?2H2(g)?CH3OH(g)的?rGm与温度T的关系为:

?rGm/(J?mol?1)??21 660?52.92T/K。若要使反应的平衡常数大于1,则应控制的反

应温度为 ( ) (A) 必须低于409.3℃ (B) 必须高于409.3 K (C) 必须低于409.3 K (D) 必须等于409.3 K

答:(C)。?rGm与标准平衡常数Kp的关系式为?rGm??RTlnKp,要使Kp?1,则?rGm?0。从已知的关系式,解得T?409.3 K。要使反应在标准压力下能自发正向进行,?rGm必须小于零,所以,根据已知的关系式,反应温度必须低于409.3 K。

4.在973 K时,反应CO(g)?H2O(g)CO2(g)?H2(g)的标准平衡常数

2Kp?0.71。若将如下各分压的理想气体混合在一起,pCO?100 kPa,pHO?50 kPa,

pCO2?10 kPa,pH2?10 kPa,在相同温度下,反应的方向将 ( )

(A) 向右进行 (B) 向左进行 (C) 处于平衡状态 (D) 无法判断

答:(A)。有一个可以作为判据的化学反应等温式为

(?rGm)T,p??RTlnKp?RTlnQp

如果若Kp>Qp,则(?rGm)T,p<0,反应可自发向右正向进行。这个反应的Qp值为

Qp?10?10?0.02

100?50Qp远小于Kp的值,所以反应自发向右进行。5.在350 K时,NH4HCO3(s)发生分解反

应的计量方程为

NH4HCO3(s)3NH3(g)?CO2(g)?H2O(g)

设在两个容积都等于10 dm的密闭容器A和B中,分别加入纯的NH4HCO3(s)1.0 kg和

20.0 kg,保持温度不变,达到平衡后,下列说法正确的是 ( )

(A) 两容器中压力相等 (B) A 内压力大于B内压力

(C) B内压力大于A内压力 (D) 必须经实际测定方能判别

答:(A)。因为容器的体积有限,NH4HCO3(s)都是过量的,在相同温度下,两密闭容器中的分解压力相同。

6.根据某一反应的?rGm值,下列不能确定的是 ( ) (A) 标准状态下自发变化的方向 (B) 在?rGm所对应的温度下的平衡位置

(C) 在标准状态下系统所能做的最大非膨胀功 (D) 提高温度对平衡的影响情况

答:(D)。温度对平衡的影响情况,要用van’t Hoff公式判断,要根据反应是吸热还是放热,来决定提高温度对平衡有利还是不利,而用?rGm不好确定。

7.某实际气体反应,用逸度表示的标准平衡常数 随下列哪个因素而变 ( ) (A) 系统的总压力 (B) 催化剂 (C) 温度 (D) 惰性气体的量

答:(C)。实际气体化学势的标准态与理想气体是一样的,其标准态化学势仅是温度的函数,所以标准平衡常数也是温度的函数,会随着温度的改变而改变。

8.在某一反应温度下,已知反应(1)2NH3(g)数为Kp(1)?0.25。那么,在相同的反应条件下,反应

3H2(g)?N2(g)的标准平衡常31H2(g)?N2(g)22NH3(g)的

标准平衡常数Kp(2)为 ( ) (A) 4 (B) 0.5

(C) 2 (D) 1

答:(C)。第二个方程是第一个方程的逆过程,标准平衡常数是第一个方程的倒数。而第二个方程式的计量系数是第一个方程的一半,则标准平衡常数应开1/2次方,所以

?1? Kp(2)???K(1)???p?12?1?????0.25?12?2

9.在298 K时,某化学反应的标准Gibbs自由能变化的变化值?rGm<0,则反应对应的标准平衡常数K将 ( ) (A) K (C) K?0 (B) K>1 <0 (D) 0

<0,K>1。

答:(B)。因为 ?rGm??RTlnK,?rGm<0,?RTlnK10.在如下几个反应中,增加系统的总压,能使产物的比例增加的是 ( ) (A) CaCO3(s) (B) CO(g)?H2O(g) (C)

CaO(s)?CO2(g)

CO2(g)?H2(g)

31H2(g)?N2(g)22NH3(g)

(D) PCl5(g)?Cl2(g)?PCl3(g)

答:(C)。增加系统的总压,虽然不改变标准平衡常数,但是对气体分子数减少的反应

有利,能使产物的比例增加。这里只有(C)是气体分子数减少的反应。

11.在等温、等压的条件下,反应C(s)?H2O(g)?CO(g)?H2(g)的平衡常数和转化率分别为Kp(1)和?1。充入一定量的N2(g)后,再次达平衡时的平衡常数和转化率分别为

Kp(2)和?2。两者的关系为 ( )

(A) Kp(1)?Kp(2),?1>?2 (B) Kp(1)>Kp(2),?1>?2 (C) Kp(1)

12.在一定的温度下,一定量的 PCl5(g) 在一密闭刚性容器中达到分解平衡。若往容器中充入氮气,使系统的压力增加一倍,则 PCl5的解离度将 ( ) (A) 增加 (B) 减少 (C) 不变 (D) 不确定

答:(C)。虽然充入不参与反应的氮气,应对气体分子数增加的反应有利,但是因为在密闭刚性容器中,体积不变,则压力也相应增加,使压力和气体的总物质的量的比值不变,所以解离度亦不变。

13.PCl5的分解反应的计量方程为PCl5(g)?Cl2(g)?PCl3(g),在473 K达到平衡时,PCl5(g)的解离度??0.485,温度升至573 K达到平衡时,解离度??0.97,则此反应是 ( ) (A) 放热反应 (B) 吸热反应

(C) 既不放热也不吸热 (D) 两个温度下的平衡常数相等 答:(B)。升高温度,可以使吸热反应的平衡常数增大。

14.在298 K和标准压力下,反应H2(g)?1O2(g)2H2O(l)的

?rGm??237.13 kJ?mol?1,?rSm??163.3 J?K?1?mol?1。假定?Cp,m?0,则在398 K

时,反应的?rGm(398K)的值为 ( )

(A) ?237.13 kJ?mol (B) 237.13 kJ?mol (C) ?220.80 kJ?mol (D) ?253.51 kJ?mol 答:(C)。因为是等温反应,所以 ?rGm??rH ?rHmm?1?1?1?1?T?rS m??rGm?T?rS m

?3?1 ?[?237.13?298(?163.3)?10] kJ?mol??285.79 kJ?mol?1

因为假定?Cp,m?0,所以?rHm和?rSm的值不随温度而变,则

)?rH ?rGm(398K?m?398?K?Sr m?1?1?1 ??285.79 kJ?mol?398K?(?163.3 J?K?mol) ??220.80 kJ?mol

五.习题解析

1.在973 K和标准压力下,反应CO(g)?H2O(g)试根据如下两种情况,分别判断反应的方向。

(1) 反应系统中各组分的分压都是1.52?10 Pa。 (2) 反应系统中,

5?1CO2(g)?H2(g)的 K$p?0.71。

pCO?1.013?106 Pa,pH2O?5.065?105 Pa,

pCO2?pH2?1.52?105 Pa。

解:(1) 根据化学反应等温式 (?rGm)T,p??RTlnKp?RTlnQp

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