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    无机化学第四版第二章思考题答案.doc

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    无机化学第四版第二章思考题答案.doc

    如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流无机化学第四版第二章思考题答案【精品文档】第 16 页第二章思 考 题 1. 下列说法是否正确? (1)质量定律适用于任何化学反应。×(2)反应速率常数取决于反应温度,与反应的浓度无关。(3)反应活化能越大,反应速率也越大。×(4)要加热才能进行的反应一定是吸热反应。×2. 以下说法是否恰当,为什么? (1)放热反应均是自发反应。不一定(2)rSm为负值的反应均不能自发进行。不一定(3)冰在室温下自动溶化成水,是熵起了主要作用的结果。是3由锡石(SnO2)生产金属锡,要求温度尽可能低。可以单独加热矿石(产生O2),或将锡石与碳一起加热(产生CO2),或将锡石与氢气一起加热(产生水蒸气)。根据热力学原理,应选用何种方法?(氢气一起加热)4. 已知下列反应的平衡常数:H2(g) + S(s) H2S(g);S(s) + O2(g) SO2(g); 则反应:H2(g) + SO2(g) O2(g) + H2S(g)的平衡常数是下列中的哪一个。 (1) - (2)· (3) / (4)/5. 区别下列概念:(1) 与 (2) 与 (3) J 与 Jc、Jp (4) K 与 Kc 、Kp 6. 评论下列陈述是否正确?(1)因为 (T)=-RTlnK ,所以温度升高,平衡常数减小。不一定(2)(T)i(298.15)(生成物) + i(298.15)(反应物)×(3)CaCO3在常温下不分解,是因为其分解反应是吸热反应;在高温(T>1173K)下分解,是因为此时分解放热。× 7. 向5L密闭容器中加入3molHCl(g)和2molO2(g),反应:4HCl(g) + O2(g) 2H2O(g) + 2Cl2(g)的-114.408 kJ·mol-1 ,在723K达到平衡,其平衡常数为K。试问:(1)从这些数据能计算出平衡常数吗? 若不能,还需要什么数据?不能(须知道转化率或平衡分压或反应的熵)(2)标准态下,试比较723K和823K时K的大小。(K(723K)> K(823K)(3)若下列两反应的平衡常数分别为和2H2O(g) 2H2(g) + O2(g) 2HCl(g) H2(g) + 2Cl2(g) 那么,K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 < K ,平衡将向右移动。(3)升高温度使正增大;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。操作条件正逆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); (29815K)>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O2HCl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 K 不变(8) 升高温度 K-(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QW体积W非体积 -41.8-00-41.8 -41.85.5-40.16 -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,W0,Q-41.8kJ·mol-1,根据热力学第一定律:Qp+W+p(V2-V1)=+nRT因为n0,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-112. 能否用K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: P60622./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、 K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K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K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K,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K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K = 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、K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 0.50/2.0Kc=0.62mol·L-1,(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)-yT不变,则Kc0.62 mol·L-1不变,y=0.01 mol·L-1,(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+zKc不变,z=0.24 mol·L-1,(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Kc2.0 mol·L-1N2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?(2) 当H2O与CO物质的量之比为3时,CO的转化率为多少?(3) 根据计算结果,你能得出什么结论? (提示:在体积恒定时,物质的量之比等于浓度之比,故当H2O与CO物质的量之比为1时,则c(H2O)/ c(CO)=1 .(1) 起始浓度为(mol·L-1) c c 0 0平衡浓度(mol·L-1) c-x c-x x x所以: (2)设达到平衡后,已转化的CO浓度为x mol·L-1,Kc = 2.6不变起始浓度为(mol·L-1) c 3c 0 0平衡浓度(mol·L-1) c-x 3c-x x x所以:通过计算说明:增加反应物中某一物质的浓度,可以提高另一物质的转化率;增加反应物的浓度,平衡向生成物方向移动。)16. 将NO和O2注入一保持在673K的固定容器中,在反应发生以前,它们的分压分别为p(NO) = 101kPa,p(O2) = 286kPa。当反应: 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)达平衡时,p(NO2) = 79.2kPa。计算该反应的K和值。(答案:K5.36,-9.39kJ·mol-1)*17. 已知反应:1/2H2(g) + 1/2Cl2(g) HCl(g)在298.15K时的K4.9×1016,(298.15K)-92.307kJ·mol-1,求在500 K时的K值近似计算,不查S(298.15K)和(298.15K)数据。(提示:)#18. 在298.15K下,以下两个化学反应:(1) H2O(l) + 1/2O2(g) H2O2(aq), ()1 = 105.3mol·L-1 > 0(2) Zn(s) + 1/2O2(g) ZnO(s), ()2 = -318.3mol·L-1 < 0可知前者不能自发进行。若把两个反应耦合起来: “aq”表示水合之意。Zn(S) + H2O(l) + O2(g) ZnO + H2O(aq) 不查热力学数据,请问此耦合反应在298.15K能否自发进行? 为什么?(提示:,即该耦合反应在上述条件下能自发进行。)

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