《普通化学》中国石油大学(华东)版作业题解(2章化学反应的方向和程度)(精品).ppt

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1、第二章 化学反应的方向和程度3.查表计算下列反应的查表计算下列反应的S298 和和G298，并说明反应能并说明反应能否自发进行？否自发进行？(1)4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)(2)CaO(s)+H2O(l)=Ca2+(aq)+2OH-(aq)3.解：解：(1)4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)S298/JK-1mol-1 192.34 205.03 210.65 188.72fG298 /kJmol-1 -16.48 0 86.57 -228.59S298=(iS298)生成物生成物-(iS298)反应物反应物 =4 210.65+6 18

2、8.72-4 192.34-5 205.03 =180.41 JK-1mol-1 G298=(i fG298)生成物生成物-(i fG298)反应物反应物 =4 86.57+6 (-228.59)-0-5 (-16.48)=-959.34 kJmol-1 0反应能自发进行。反应能自发进行。3.解：解：(2)CaO(s)+H2O(l)=Ca2+(aq)+2OH-(aq)S298/JK-1mol-1 39.75 69.91 -53.1 -10.75fG298 /kJmol-1 -604.04 -237.18 -553.54 -157.29S298=(iS298)生成物生成物-(iS298)反应物反

3、应物 =-53.1+2 (-10.75)-39.75-69.91 =-184.26 JK-1mol-1 G298=(i fG298)生成物生成物-(i fG298)反应物反应物 =-553.54+2 (-157.29)-(-604.04)-(-237.18)=-26.90 kJmol-1 0反应能自发进行。反应能自发进行。5.若反应若反应C(石墨石墨)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)的的H 与与 S 视为常数，且反应是在标准压力的条件下进行的，视为常数，且反应是在标准压力的条件下进行的，试计算该反应能自发进行的温度条件。试计算该反应能自发进行的温度条件。5.解：解：C(石墨石墨)+H2O

4、(g)=CO(g)+H2(g)fH298 /kJmol-1 0 -241.82 -110.52 0S298/JK-1mol-1 5.740 188.72 197.56 130.574H298=(i fH298)生成物生成物-(i fH298)反应物反应物 =(-110.52)+0-0-(-214.82)=131.30 kJmol-1 S298=(iS298)生成物生成物-(iS298)反应物反应物 =197.56+130.574-5.740-188.72 =133.674 JK-1mol-1 G=H-TS S(O2,g)S(O2,l)（2）S(KCl,s)S(K,s)S(Na,s)2.判断下列

5、反应，哪些是熵增加的过程，哪些是熵减少的判断下列反应，哪些是熵增加的过程，哪些是熵减少的过程，并说明理由。过程，并说明理由。解：解：(1)(电解水电解水)H2O(l)=H2(g)+1/2O2(g)反应后气体分子总数增加，反应后气体分子总数增加，反应是熵增的过程，即反应是熵增的过程，即S0。(2)2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)反应后气体分子总数减少，反应后气体分子总数减少，反应是熵减的过程，即反应是熵减的过程，即S0。(4)2HI(g)=H2(g)+I2(s)反应后气体分子总数减少，反应后气体分子总数减少，反应是熵减的过程，即反应是熵减的过程，即S0。4.由锡石由锡石(SnO2)制取金

6、属锡制取金属锡(Sn)，可以有以下三种方法。若希望加可以有以下三种方法。若希望加热温度尽可能低一些，试根据热力学数据计算说明应推荐哪一种方热温度尽可能低一些，试根据热力学数据计算说明应推荐哪一种方法。法。(1)SnO2(s)Sn(s)+O2(g)(2)SnO2(s)+C(s)Sn(s)+CO2(g)(3)SnO2(s)+2H2(g)Sn(s)+2H2O(g)解：解：(1)SnO2(s)Sn(s)+O2(g)fH298 /kJmol-1 -580.7 0 0 S298/JK-1mol-1 52.3 51.55 205.03H298=(i fH298)生成物生成物-(i fH298)反应物反应物

7、=0+0-(-580.7)=580.7 kJmol-1 S298=(iS298)生成物生成物-(iS298)反应物反应物 =51.55+205.03-52.3 =204.28 JK-1mol-1 GT=H298-TS298 0(2)SnO2(s)+C(s)Sn(s)+CO2(g)fH298 /kJmol-1 -580.7 0 0 -393.50S298/JK-1mol-1 52.3 5.740 51.55 213.64H298 =0-393.50-(-580.7)-0=187.2 kJmol-1 S298=51.55+213.64-52.3-5.740 =207.15 JK-1mol-1 GT

8、=H298-TS298 0(3)SnO2(s)+2H2(g)Sn(s)+2H2O(g)fH298 /kJmol-1 -580.7 0 0 -241.82S298/JK-1mol-1 52.3 130.574 51.55 188.72H298 =0-2 (-241.82)-(-580.7)-0=97.06 kJmol-1 S298=51.55+2 188.72-52.3-2 130.574 =115.542 JK-1mol-1 GT=H298-TS298 0所以选择第三种方法最合适。所以选择第三种方法最合适。7.写出下列反应的平衡常数写出下列反应的平衡常数Kc，Kp，K 的表达式。的表达式。(3

9、)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)(4)Fe3O4(s)+4H2(g)3Fe(s)+4H2O(g)8.298K时已知时已知下列化学平衡：下列化学平衡：（1）FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)，K1=0.403（2）FeO(s)+H2(g)Fe(s)+H2O(g)，K2=0.669试计算反应：试计算反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的的K 值。值。解：已知解：已知：(1)FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)，K1=0.403 (2)FeO(s)+H2(g)Fe(s)+H2O(g)，K2=0.669 (2)-(1)得：得：CO2(g)+H2(

10、g)CO(g)+H2O(g)，K 9.已知在已知在1362K时下列化学平衡：时下列化学平衡：(1)H2(g)+S2(g)H2S(g)K1=0.80(2)3H2(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g)K1=1.8104试计算反应：试计算反应：4H2(g)+2SO2(g)4H2O(g)+S2(g)，在在1362K时的平衡常数时的平衡常数K。解：已知：解：已知：(1)H2(g)+S2(g)H2S(g)(2)3H2(g)+SO2(g)H2S(g)+2H2O(g)(2)2-(1)2，得：，得：4H2(g)+2SO2(g)4H2O(g)+S2(g)11.在某温度时，反应在某温度时，反应CO(g)+

11、H2O(g)CO2(g)+H2(g)的的Kc=1.0，问问2mol CO与多少与多少 mol H2O(g)在密闭容器中反应，才能使在密闭容器中反应，才能使50%（摩（摩尔分数）的尔分数）的CO转变为转变为CO2。11.解：设有解：设有x mol H2O(g),设密闭容器体积为设密闭容器体积为V dm3。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始浓度起始浓度/moldm-3 2/V x/V 0 0 平衡浓度平衡浓度/moldm-3 1/V (x-1)/V 1/V 1/V 14.在在10dm-3的密闭容器中有的密闭容器中有1.0mol的氧化亚铁、的氧化亚铁、0.50mol的一氧化碳和、的

12、一氧化碳和、0.10mol的二氧化碳。当混合物加热到的二氧化碳。当混合物加热到1273K时，发生如下反应：时，发生如下反应：FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)，平衡常数平衡常数Kc=0.50(1)(1)确定反应进行的方向。确定反应进行的方向。(2)(2)计算氧化亚铁转化为铁的百分率（摩尔分数）。计算氧化亚铁转化为铁的百分率（摩尔分数）。14.解：（解：（1）（2）设有）设有 x molFeO转化为铁。转化为铁。FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)起始浓度起始浓度/moldm-3 0.50/10 0.10/10平衡浓度平衡浓度/moldm-3 (0.50-x)/10 (

13、0.10+x)/10 16.已知下列反应：已知下列反应：Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)平衡常数平衡常数K1 Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)平衡常数平衡常数K2 在不同温度时，平衡常数值如下：在不同温度时，平衡常数值如下：T/K K1 K2 973 1.47 2.38 1073 1.81 2.00 1173 2.15 1.67试计算在上述各温度时反应试计算在上述各温度时反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的平衡常数的平衡常数K。通过通过计算说明此反应是吸热反应还是放热反应。计算说明此反应是吸热反应还是放热反应。16.解：已知：解：已知：Fe(s

14、)+CO2(g)FeO(s)+CO(g)(1)Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g)(2)(1)-(2)得：得：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)K 当当T1=973K时，时，K1 =1.47/2.38=0.618当当T2=1073K时，时，K2 =1.81/2.00=0.905当当T3=1173K时，时，K3 =2.15/1.67=1.29由于由于T升高，升高，K 增大，反应向右移动，说明此反应是增大，反应向右移动，说明此反应是吸热反应。吸热反应。17.对于反应：对于反应：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)，H298 =-92.2 kJmol-1 若升高温度（约

15、升高若升高温度（约升高100K），），则则 H (),S (),G (),K (),(只要求定性地指出温度升高的影响只要求定性地指出温度升高的影响)。17.解：解：已知：已知：N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)，H298 =-92.2 kJmol-1(1)T升高，升高，H 不变。不变。(2)T升高，升高，S 不变。不变。(3)H 0，S 0又因为又因为 G=H-T S 所以所以T升高，升高，G 升高升高。(4)H 0 将将Cl2、H2O、HCl、O2四种气体混合后，反应达到平衡时，若改四种气体混合后，反应达到平衡时，若改变下列各题前面的操作条件，对后面的平衡数值有何影响变下列各题前面的操

16、作条件，对后面的平衡数值有何影响(操作条操作条件中没有注明的是指温度不变、体积不变件中没有注明的是指温度不变、体积不变)？(1)加加O2，H2O的物质的量的物质的量(2)加加O2，HCl的物质的量的物质的量(3)加加O2，O2的物质的量的物质的量(4)增大容器的体积，增大容器的体积，H2O的物质的量的物质的量 (5)减小容器的体积，减小容器的体积，Cl2的物质的量的物质的量(6)减小容器的体积，减小容器的体积，Cl2的分压的分压(7)减小容器的体积，减小容器的体积，KP(8)升高温度，升高温度，KP(9)升高温度，升高温度，HCl的分压的分压(10)加催化剂，加催化剂，HCl的物质的量的物质的

17、量18.解：解：已知：已知：2Cl2(g)+2H2O(g)4HCl(g)+O2(g)，H0(1)加加O2，向左移动，向左移动，H2O的物质的量增大。的物质的量增大。(2)加加O2，向左移动，向左移动，HCl的物质的量减小。的物质的量减小。(3)加加O2，向左移动，向左移动，O2的物质的量增大。的物质的量增大。(4)增大容器的体积，增大容器的体积，H2O的物质的量减小。的物质的量减小。因为因为P总总V总总=n总总RT n总总不变，不变，V总总，P总总，所以反应正向移动。所以反应正向移动。(5)减小容器的体积，减小容器的体积，V总总 ，P总总 ，反应逆向移动，反应逆向移动，所以所以Cl2的物质的量增大。的物质的量增大。(6)减小容器的体积，减小容器的体积，T不变，不变，V总总 ，n(Cl2)根据根据(5)，所以由所以由P(Cl2)V总总=n(Cl2)RT知，知，Cl2的分压增大。的分压增大。18.(7)减小容器的体积，减小容器的体积，KP不变。不变。(8)升高温度，升高温度，H0，T，反应右移，所以反应右移，所以KP增大。增大。(9)升高温度，升高温度，T，KP ，所以所以HCl的分压增大。的分压增大。(10)加催化剂，因为加催化剂，因为KP不变，不变，HCl的物质的量不变。的物质的量不变。