湖南理工学院无机化学课件之复习题第二章 化学反应的一般原理1

第二章 化学反应的一般原理

习题1

化学热力学基础部分1

?????G?H?Srmrmrm1.应用公式(T)=(T)-T(T)，计算下列反应的?rHm(298.15K)值，并判断

反应在298.15K及标准态下能否自发向右进行。

8Al(s)+3Fe3O4(s)→4A12O3(s)+9Fe(s)

2.通过计算说明下列反应： 12CuO(s)→Cu2O(s)+2O2(g)

(1)在常温(298.15K)、标准态下能否自发进行？ (2)在700K时、标准态下能否自发进行？

3.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) 13(2)NH3?2N2(g)+2H2(g)

(3)CaCO3(s)?CaO(s)+CO2(g) (4)A12O3(s)+3H2(g)?2Al(s)+3H2O(g) 4.298.15K时，下列反应：

??-1?H?S2H2O2(l)?2H2O(l)+O2(g)的rm=-196.10kJ·mol，rm=125.76kJ·ml-1·K-1。

试分别计算该反应在298.15K和373.15K的K?值。 5.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。

6. 在294.8K时反应：NH4HS(s)?NH3(g)+H2S(g) 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25.3kPa时，H2S的平衡分压为多少?

7. 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。

??Grm计算该反应的K和值。

?

答案

1. 8Al(s)?3Fe3O4(s)?4Al2O3(s)?9Fe(s)

??fHm/KJ?mol?1 0 -1118.4 -1675.7 0 ?Sm/J?mol?1?K?128.33 146.4 50.92 27.28

??rHm(298)?9?0?4?(?1675.7)?0?3?146.4??3347.6KJ?mol?1

??rSm(298)?9?28.27?4?50.92?8?28.33?3?146.4??216.64J?mol?1?K?1 ????rGm(298)? ?rHm(298)?298.15??rSm(298)??3347.6?298.15?(?216.64)?103??3283.0KJ?mol?1?0∴反应在298K及标态下自发进行。

12CuO(s)?Cu2O(s)?O2(g)22.（1）

??fGm/KJ?mol?1 -129.7 -146.0 0

??rGm(298)?(?146.0)?2?(?129.7)?113.4KJ?mol?1?0

∴在298K及标态下不能自发进行。

12CuO(s)?Cu2O(s)?O2(g)2（2）

??fHm/KJ?mol?1 -157.3 168.6 0 ?Sm/J?mol?1?K?1 42.63 93.14 205.138

??rHm(298)?(?168.6)?2?(?157.3)?146KJ?mol?1

??rSm(298)?93.14?205.138/2?2?42.63?110.449J?mol?1?K?1

????rGm(298)? ?rHm(298)?T?rSm(298)?146?700?110.449?68.69KJ?mol?1?0

∴700K，标态反应下不能自发进行。

3（1）CH4(g)?H2O(g)?CO(g)?3H2(g)

[p(CO)/p?]?[p(H2)/p?]3K?[p(CH4)/p?]?[p(H2O)/p?]

?（2）

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

K??[p(N2)/p]?[p(H2)/p][p(NH3)/p?]

?12?32（3）CaCO3(s)?CaO(s)?CO2(g)

K??p(CO2)/p?

（4）Al2O3(s)?3H2(g)?2Al(s)?3H2O(l)

[p(H2O)/p?]3K?[p(H2)/p?]3

? 4.

lnK(298)????rHm?rSm?196.10?103125.76???????94.24RTR8.314?298.158.314

K(?298)?8.441?1040

lnK(373)????rHm?rSm?196.10?103125.76???????78.336RTR8.314?373.158.314

K(?373)?1.049?1034

5.（1） N2(g)?3H2(g)?2NH3(g)

??fGm/KJ?mol?1 0 0 -16.45

??rGm(298)?2?(?16.45)?0??32.9KJ?mol?1?0 ??rGm(298)?32.9?103lnK?????13.27RT8.314?298.15（2）

?K??5.81?105

6.（1） NH4HS(s)?NH3(g)?H2S(g) 平衡压力/Pa P P

K??[p(NH3)/p?]?[p(H2S)/p?]?[P/p?]2?0.070 P=26.46KPa

P总?2P?52.92KPa

（2） NH4HS(s)?NH3(g)?H2S(g)

平衡压力/Pa 25.3 0 平衡分压/Pa 25.3+x x

K??(25.3?x)?x?0.070?2(P)

x=16.68KPa

7. T=673K 2NO(g)?O2(g)?2NO2(g) 始分压/Pa 101 286 0 平衡分压/Pa 101-79.2 286-19.2/2 79.2 =21.8 =246.2

(79.2/102)2K??5.36(21.8/102)2?(246.2/102)2

???rGm??RTlnK???8.314?673?ln5.36??9.39KJ?mol?1

习题2

化学热力学基础部分2

1 什么叫状态函数？什么叫广度性质？什么叫强度性质？

解：体系的性质是由体系的状态确定的，这些性质是状态的函数，称为状态函数； 体系的广度性质在数值上与体系中物质的量成正比，即具有加和性。体系某一广度性质的数值等于体系中各部分该广度性质的加和。

体系的强度性质在数值上与体系中物质的量无关，即不具有加和性。平衡体系某一强度性质的数值与体系中任一部分该强度性质的数值相等。

2 自发过程的特点是什么？ 解：（1）自发过程具有方向性； （2）自发过程具有一定的限度；

（3）进行自发过程的体系具有做有用功（非体积功）的能力。 3 什么叫混乱度？什么叫熵？它们有什么关系？

解：混乱度也称为无序度，它的大小与体系中可能存在的微观状态数目有关。 熵就是用来描述体系混乱程度大小的函数。 体系的混乱度越高，熵值就越大。

4 什么叫自由能判据？它的应用条件是什么？

解：用自由能的改变量来判断过程的自发性就叫自由能判据。

应用条件：定温、定压不作有用功。

5 298K时6.5g液体苯在弹式量热计中完全燃烧，放热272.3kJ。求该反应的?rUm?和

??rHm。

解：因为：C6H6（l）＋7.5O2（g）＝6CO2（g）＋3H2O（l）

?mol-1 ?rUm＝－272.3÷（6.5/78）=－3267.6 kJ·

???rHm＝?rUm＋

?vBB(g)RT

＝－3267.6＋（6－7.5）×8.314×298×10-3 ＝－3271.3. kJ·mol-1

6 298K，标准状态下HgO在开口容器中加热分解，若吸热22.7kJ可生成Hg（l）50.10g，求该反应的?rHm?，若在密封的容器中反应，生成同样量的Hg（l）需吸热多少？

解：HgO(s)＝Hg(l) + 1/2O2(g)

?mol-1 ?rHm＝22.7÷（50.10/200.59）＝90.89 kJ·

???rHm＝?rUm＋

?vBBB(g)RT

B∴?rUm?＝?rHm?－

?v(g)RT＝90.89－0.5×8.314×298×10-3

＝89.65 kJ·mol-1

Q＝89.65×50.10÷200.59＝22.4 kJ·mol-1

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