物理化学化学平衡：模拟试卷C

物理化学第六章模拟试卷C

班级 姓名 分数

一、选择题 ( 共6题 12分 ) 1. 2 分

不饱和溶液中溶质的化学势?与纯溶质的化学势?*的关系式为： ( ) （A）???*（B）???*（C）???*（D）不能确定

2. 2 分

理想气体反应平衡常数 Kx与 Kc的关系是∶ ( ) (A) K??Bx= Kc(RT)B

? (B) Kx= Kcp

?BB ???B (C) KKBx= c(RT/p)

??B (D) KB??Bx= Kc(V/nB) B

3. 2 分

在温度为T、压力为p时，反应3O2(g)＝2O3(g) 的Kp与Kx的比值为 ( )

(A) RT (B) p (C) (RT)-1 (D) p-1

4. 2 分

Ag2O分解可用下面两个计量方程之一表示，其相应的平衡常数也一并列出：

Ag(s)?2Ag(s)?12O2O2(g) KP(1) 2Ag2O(s)?4Ag(s)?O2(g)K(2)试判断下列结论哪个是正确的： p设气相为理想气体，且已知反应是吸热的，

（ 1（A）K2P(2)?KP(1) （B）Kp(2)?Kp(1)

（C）Kp(2)随温度的升高而增大 （D）O2气的平衡压力与计量方程的写法无关

5. 2 分

过饱和溶液中溶质的化学势?与纯溶质的化学势?*的关系式为： ( ) （A）???*（B）???*（C）???*（D）不能确定

（2分）

6 2 分

理想气体反应 CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g), 若起始原料CO与H2的分子比为1:2, 平衡时CO的转化率为α,平衡常数为Kp,则 （ ） (A) α与p有关 (B) H2的转化率是2α (C) K222 (D) K2

p=[ α(3-2α)] / [ 4(1-α)p] p与p成反比

）

（2分）

二、填空题 ( 共 9题 18分 ) 7. 2 分

已知 N2O4的分解反应 N2O4(g) = 2NO2 (g)，在 25℃时，ΔrG m = 4.78 kJ?mol-1。此温

??

度时，在 p(N2O4) = 3p，p(NO2)=2p的条件下，反应向 ___________ 方向进行。

8. 2 分

若298 K时，反应2NO2(g)?N2O4(g)的Kp?8.834，则当p(NO2)=1 kPa, p(N2O4)=10 kPa时，反应将 。 （A）向生成N2O4方向进行 （B）向生成NO2方向进行 （C）反应恰好达到平衡

（D）不能判断其进行的方向

9. 2 分

有理想气体反应达化学平衡 A(g) + B(g) ＝ 3C(g)，在等温下维持体系总压不变，向体系中加入惰性气体，平衡 _____ 移动；若将气体置于钢筒内加入惰性气体后平衡 __________移动。

10 2 分

过饱和溶液中溶剂的化学势 ________ 纯溶剂的化学势。溶质的化学势_________ 纯溶质的化学势。

11 2 分

温度从 298 K 升高到 308 K，反应的平衡常数加倍，该反应的ΔrH m（设其与温度无关）=______________ kJ?mol-1。

12 2 分

对于化学反应 0 =

$$$??BBB，请以最简明的形式表达：由各反应物分子的光谱解离能D

$m求算ΔU0,m的公式是ΔU0,m= _________；由表册的 (G - U Δ[(G -U

$m$0m,)/T函数求得的

$0,m)/T] = _______ ；由(G - U

$m$m$0m,)/T 函数和ΔU

$0m,求得的反应的标准吉布斯自由

$B能变化ΔrG (T) = __________ 。由分子的标准配分函数q_________ 。

13 2 分

从理想气体化学反应的平衡常数统计表达式 K = (f f /f f )(kT/p)

$0,m$p表达的平衡常数K =

$pcCdDaAbB?

??BB·exp (-ΔU

$0,m$0,m/RT) 可知，用分子结构数据计算化学反应平衡

常数，还要知道ΔU值才行。ΔU代表了__________，它可以由焓函数等的表列数据算得。

14. 2 分

一密闭容器处于 283.15 K 的恒温环境中，内有水及其相平衡的水蒸气。现充入惰性气体（即气体既不与水反应，也不溶于水中），则水蒸气的压力： ( )

(A) 增加

(B) 减少 (C) 不变 (D) 惰性气体压力低于101 325 Pa，水蒸气压增加，高于101 325 Pa时，则减小。

15 2 分

能量零点选择不同,则(填相同或不同)配分函数的值____________；熵的值 ______________；热容CV的值 ______________ 。

三、计算题 ( 共 5题 40分 ) 16. 10 分

(1) 由甲醇可以通过脱氢制甲醛 CH3OH(g)＝HCHO(g)＋H2(g) 利用ΔrG (T)＝ΔrH (298.15 K)－TΔrS (298.15 K)一式估算反应的转折温度，

并估算973 K时的ΔrG (973 K) 及 K 。

(2) 电解水是得到氢的重要来源之一。问能否用水直接加热分解得到氢？ H2O(g)＝H2＋2O2(g) 试估算其转折温度。已知 298.15 K 时的数据如下：

CH3OH(g) HCHO(g) H2(g) H2O(g) O2(g) ΔfH /kJ?mol -210.25 -115.93 0 -214.83 0 S /J?K-1?mol-1 237.6 220.13 130.59 188.72 205.03

17. 10 分

已知反应 CuSO4·5H2O(s) CuSO4(s)＋5H2O(g) 在一定温度时可以进行，试 确定当水蒸气压达到 1333.2 Pa 时反应的温度有多高?计算中可作合理的近似，但必须 说明。已知298 K时各物质的热力学数据如下： ΔfHm/kJ?mol-1 ΔfGm/kJ?mol-1

CuSO4(s) -769.9 -661.9 CuSO45H2O(s) -2278 -1880

H2O(g) -241.8 -228.6

18. 10 分

反3CuCl(g)=Cu3Cl3(g)的ΔrG m=[-528857－52.34(T/K)lg(T/K)＋438.1(T/K)] J?mol-1，试求： (1) 2000 K 时反应的 ΔrH m和 ΔrS m；

(2) (2) 在2000 K，p?压力下,平衡混合物中三聚物的物质的量分数等于多少？已知 ΔrH m与温度有关。

19 5 分

Ag2O分解可用下面两个计量方程之一表示，其相应的平衡常数也一并列出：

1Ag2O(s)?2Ag(s)?O2(g)2 KP(1) 2Ag2O(s)?4Ag(s)?O2(g) p

设气相为理想气体，且已知反应是吸热的，试判断下列结论哪个是正确的： （ ）

2K(2)?Kp(1)（A）KP(2)?KP(1) （B）p

1$$$$$$$m$m$m$m$m$m$p1-1

K(2)（C）

Kp(2)随温度的升高而增大 （D）O2气的平衡压力与计量方程的写法无关

20. 5 分

已知 298 K时，下列反应： (1) CO2(g)＋2NH3(g)=H2O(g)＋CO(NH2)2(s) ΔrG m(1)=1908 J ·mol-1

1$ (2) H2O(g)=H2(g)＋2O2 ΔrG m(2)=228 597 J ·mol-1 (3) C(石墨)＋O2(g)=CO2(g) ΔrG m(3)=-394 384 J ·mol (4) N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g) ΔrG m(4)=-32 434 J ·mol 试求： (1) 尿素 CO(NH2)2(s) 的标准生成吉布斯自由能ΔfG m；

(2) 由稳定单质生成摩尔尿素反应的平衡常数与上列反应平衡常数的关系式；

(3) 由单质生成尿素反应的平衡常数K 。

四、问答题 ( 共 1题 5分 ) 21. 5 分

N2O4部分解离为 NO2，在恒温恒压下建立下面的平衡：N2O4(g)＝2NO2(g)，试讨论温

度一定，改变总压时平衡的移动（设体系为理想气体反应体系）.

$p$$$$-1

-1

参考答案

一、选择题 ( 共6题 12分 ) 1. 2 分 答：（C） （2分）

2. 2 分

[答] (D)

3. 2 分 答：（D） （2分）

4. 2 分 答：（A） （2分） 常温标态下?rGm?0。

5 2分

p(Br2) =0.2816p?=28.53 kPa (1分) (2) K (323 K)/ K (298 K) =exp[(ΔrH m/R)(1/298 K -1/323 K)] =2.610 K (323 K) =2.610×0.2816 =0.7350 (2分) p(Br2) =0.7350p?=74.47 kPa (1分) (3) 标准压力下沸腾时 p(Br2)=p, K (T) =p?/p?=1

K (323 K)/ K (T) =exp[(ΔrH /R)(1/T- 1/323 K)] (2分) 求得 T=332 K (1分) （2分） 6. 2 分

$p$p$m$$p$p$$p?

$p[答] (A) (2分) Kp=KxpΔ ν=α(3-2α)2/[4(1-α)3p2],定温下Kp为常数,故α与p有关。 （2分）

二、填空题 ( 共 9题 18分 ) 7. 2 分

[答] 因为 K = exp(-ΔrG m/RT) = 0.1454 (1分)

?2?

Qp= [p(NO2)/p]/[p(N2O4/p) = 1.3333

所以, Qp> K 反应向左进行。 (1分)

8. 2 分 答：（B） （2分）

9. 9. 2 分

[答] 向右 不

10. 2 分

[答] 1. 小于 2. 大于

11. 2 分

[答] ΔrH=52.9 kJ·mol (2分)

12. 2 分 [答] ΔU

$0,m$m$p$$p-1

= -N(A)

$0,m??BBBDB (0.5分)

B Δ(G - U

$m$m/T) =

??$m(G - U

$0,m$m$0,m/T)B (0.5分)

$0,m ΔG (T) = T×Δ(G - U /T) + ΔU

$0,m (0.5分)

Kp= B[q (B)/N(A)]exp(-ΔU )/RT (0.5分)

13. 2 分

[答] 当化学反应进度为 1 mol 时，生成物与反应物在标准压力p?和 0 K 时的内 能差值。

14. 2 分

[答] (A)

15. 2 分

[答] 不同; 不同; 相同; 相同。 (2分)

三、计算题 ( 共 5题 40分 ) 16. 10 分

[答] (1) ΔrH m=85.32 kJ·mol (1分) ΔrS =113.1 J·K-1·mol-1 (1分) T(转) =ΔrH /ΔrS =754.4 K (2分)

$m$m$m$Π??B-1

ΔrG m(973 K) =ΔrH m-TΔrS m=-24.73 kJ·mol-1 (1分) K =exp(-ΔrG m/RT) =exp[-(-24 730 J·mol-1)/(8.314 J·K-1·mol-1)(973 K)] =21.3 (2分)

(2) 反应 H2O(g) = H2(g) +(1/2)O2(g) ΔrH m=241830 J·mol-1 (1分) ΔrS =44.39 J·K-1·mol-1 (1分) T(转) =ΔrH /ΔrS =5448 K (1分) 如此高的温度难以实现, 故直接加热法行不通。

17. 10 分

[答] ΔrG m=[-228.6×5-661.9-(-1880)] kJ·mol-1=75.1 kJ·mol-1 (1分) ΔrH m=[-241.8×5-769.9-(-2278)] J·mol=299.1 kJ·mol (1分) lnK (298 K) =-ΔrG /RT =-30.31 (2分) 设T度时水蒸气压达到1333.2 Pa, 则 K (T) =[p(H2O)/p]=(1333.2/100 000)=3.95×10 (1分) lnK (T) =-21.65 (1分) 设ΔrH m不随温度而变, 则 lnK (T)-lnK (298 K) =(ΔrH m/R)(1/298 K-1/T)

3

-21.65-(-30.31) =(299.1×10/8.314)(1/298 K-1/T) (3分) 解得 T=321.1 K (1分) 18. 10 分

[答] (1) 根据 d(ΔrG m/T)/dT=-ΔrH m/T2 得 528 857 J·mol-1/(T/K)2 -22.72/(T/K) =-ΔrH m/(T/K)2 求得

ΔrH m=(22.72×2000-528 857) J·mol-1 =-483 417 J·mol-1 (3分) 2000 K时ΔrG =1711 J·mol (1分) ΔrS =(ΔrH -ΔrG )/2000 =-242.5 J·K-1·mol-1 (2分)

(2) K =exp(-ΔrG m/RT) =0.9022 (2分) 设平衡时三聚物的物质量分数为x, CuCl(g)的物质的量分数为(1-x), K =Kx(p/p)=kx= x/(1-x)

解得 x=0.305 (2分)

19. 5 分 答：

?rGm??rGm?RTlnQp$m$m$m$m$m$$$$$$$$m$m$m$$$$$p$-1-1

$p$m$p?55-10

$p$p$p$-1

$p$$p?Δν3

$

$2 ??rG?RTln{[p(H)p/2-1]p/[(CHp)4 / ] } （2分）

$ ??3.856kJ?mol?0 （2分）

反应向生成氢气的方向进行。 （1分）

20. 5 分

[答] (1) 反应(1)+(2)+(3)+(4)=(5) (1分)

C(石墨) +(1/2)O2(g)+N2(g)+2H2(g)=CO(NH2)2(s) - - - - - - (5)

则 ΔfG m=ΔrG m(1)+ΔrG m(2)+ΔrG m(3)+ΔrG m(4)

-1

=-196 313 J·mol (1分) (2) Kp=Kp,1Kp,2Kp,3Kp,4 (1分)

(3) K =exp(-ΔfG m/RT) =2.58×10 (2分)

四、问答题 ( 共 1题 5分 ) 21 5 分

[答] N2O4(g) = 2NO2(g) 开始/mol 1 0 平衡/mol 1-α 2α

B=(1+α)mol 平衡分压pB：[(1-α)/(1+α)]p ; [(2α)/(1+α)]p Kp=[p(NO2)]2/p(N2O4) =[4α2/(1-α2)]p 即

1/2

α=[Kp/(4p+Kp)] (3分) 定温下改变压力, Kp不变,若增大总压力, 则解离度变小,平衡向N2O4方向移动。 (2分)

$p$$$$$$34

?nB

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