物理化学Word文档下载推荐.docx
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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：
（A）
（B）
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
6.2分
Ag2O分解可用下列两个反应方程之一表示，其相应的平衡常数也一并列出
I.Ag2O（s）2Ag（s）+（1/2）O2（g）Kp（Ⅰ）
II.2Ag2O（s）4Ag（s）+O2（g）Kp（Ⅱ）
设气相为理想气体，而且已知反应是吸热的，试问下列哪个结论是正确的：
（A）Kp（Ⅱ）=Kp（Ⅱ）
（B）Kp（Ⅰ）=Kp2（Ⅱ）
（C）O2气的平衡压力与计量方程的写法无关
（D）Kp（Ⅰ）随温度降低而减小
7.2分
某低压下的气相反应,在T＝200K时Kp＝8.314×
102Pa，则Kc/mol·
cm-3是：
（）
（A）5×
102（B）14×
106（C）14×
103（D）0.5
8.2分
理想气体反应
的
与温度
的关系为：
（T/K），若使在标准状态下的反应向右进行，则应控制反应的温度：
（A）必须高于409.3K（B）必须低于409.3K
（C）必须等于409.3K（D）必须低于409.3C
二、填空题（共6题12分）
92分
在温度为2000K时，理想气体反应
，则该反应的平衡常数
。
10.2分
对于非理想气体反应，其平衡常数可用K
=KrK
表示，式中K
决定于____；
决定于_____；
Kr决定于_______。
112分
K
，K
均为理想气体反应的平衡常数，则（lnK
/T）
V=_________；
（lnK
/T）p=_________。
（2分）
12.2分
在298K时，磷酸酯结合到醛缩酶的平衡常数K
=540，直接测定焓的变化是
-87.8kJmol-1，若假定ΔrH
与温度无关，则在310K时平衡常数的值是____。
132分
一个化学反应的ΔrU
的含义是___________________________。
14.2分
能量零点选择不同，则配分函数的值____；
内能的值____；
熵的值____；
等容热容的值____。
（只填“相同”或“不同”）。
三、计算题（共5题40分）
15.10分
将1.1gNOBr放入-55℃抽真空的1dm3容器中，加热容器至25℃，此时容器内均为气态物质，测得其压力为3.24×
104Pa，其中存在着以下的化学平衡：
2NOBr（g）＝2NO（g）+Br2（g）
若将容器内的气体视为理想气体，求上述反应在25℃时的标准吉布斯自由能变化值ΔrG
已知原子的摩尔质量数据如下：
N∶14gmol-1，O∶16gmol-1，Br∶80gmol-1
16.10分
3H2+N2=2NH3在350℃的Kp=6.818×
10-8（kPa）-2，并设与压力无关，从3:
1的H2，N2混合物出发，在350℃下要获得物质的量分数为0.08的NH3，压力至少要多大
17.10分
已知反应C（石墨）+2H2（g）CH4（g）的
ΔrG
/Jmol-1=-75600+52.25（T/K）lg（T/K）-63.35（T/K）。
（1）求1000℃时反应的标准平衡常数K；
（2）在1000℃,p下CH4（g）-H2（g）混合气体（其中CH4体积分数为0.5%）与合金达平衡,求合金中C的百分含量；
（3）在1000℃,p下，若要合金为石墨饱和,试问混合气中CH4最低压力为多少。
1000℃,p下，Fe-C合金中C的百分含量与活度（以石墨为标准态）的关系如上。
18.5分
在T=1000K时，理想气体反应2SO3（g）＝2SO2（g）+O2（g）的Kc
（1）=0.0035moldm-3，求:
（1）该反应的Kp
（1）
（2）SO3（g）＝SO2（g）+（1/2）O2（g）的Kp
（2）和Kc
（2）；
（3）2SO2（g）+O2（g）＝2SO3（g）的Kp（3）和Kc（3）。
19.5分
合成氨循环气压机第二缸内混合气组成如下（体积分数/％）∶
N2H2NH3CH4,Ar等CO2
19.3158.309.8712.5210-6
压力是13.61×
106Pa，温度是43℃，问：
（1）在此条件下能否生成氨基甲酸胺。
已知反应
CO2（g）+2NH3（g）=NH2COONH4（s）
在此温度下的标准平衡常数K
=6.82。
（2）为避免氨基甲酸胺的生成，混合气中CO2的物质的量分数不应超过什么值？
四、问答题（共3题20分）
20.10分
出土文物青铜器编钟由于长期受到潮湿空气及水溶性氯化物的作用生成了粉状铜锈，
经鉴定含有CuCl，Cu2O及Cu2（OH）3Cl，有人提出其腐蚀反应可能的途径为：
Cu2O
（1）
CuCl-CuCl
（2）
（3）
Cu2（OH）3Cl
即Cu2（OH）3Cl可通过
（1）＋
（2）及（3）两种途径生成，请从下列热力学数据说明是否正确。
物种Cu2OCuClCu2（OH）3ClOH-（aq）HCl（aq）H2O（l）
ΔfG
/kJmol-1-146-120-1338-157.3-131-237
21.5分
今有某气相反应，证明:
（lnK
/T）p＝ΔrH
/RT2
22.5分
证明在标准态压力p下平动对自由能函数的贡献为：
{[G
（T）-U
（0K）]/T}t=R（-lnM-lnT+3.657）
式中M为摩尔质量（gmol-1）。
参考答案
一、选择题（共8题12分）
[答]（C）
2.2分
3.2分
答：
（A）（2分）
[答]（C）K
（2）=[K
（1）]
=（0.25）
=2
（C）（2分）
因
，且反应吸热
[答]（D）因为Kp=f（T），且为吸热反应，所以Kp（I）随温度降低而减小。
7.2分
[答]（D）（2分）
（B）（2分）
由
求得
9.2分
102分
[答]温度；
温度和压力；
温度和压力
11.2分
[答]（
lnK
/
T）V=ΔrH
/RT2（1分）
（
T）p=ΔrU
/RT2（2分）
[答]ln（
）=（ΔrH
/R）（1/T1-1/T2）
=137（2分）
13.2分
[答]在0K时，标准状态单独存在时按化学计量系数比的反应物完全反应生成标
准状态单独存在时按化学计量数比的产物这一过程内能的变化。
[答]不同；
不同；
相同；
相同
[答]始态
（1）及平衡
（2）时的物质的量分别为：
n1=1.1g/[（14+16+18）g·
mol-1]=0.010mol（1分）
n2=pV/RT=0.013mol（1分）
2NOBr（g）＝2NO（g）+Br2（g）
0.010-2x2xxn总=n2=（0.010+x）mol（3分）
=[（3/13）p{（6/13）p}2]/[（4/13）p]p=0.166（4分）
ΔrG
=-RTlnK
=4450J·
mol-1（1分）
[答]3H2（g）+N2（g）＝2NH3（g）（2分）
平衡时：
3mol-3n1mol-n2n
=4mol-2n（1分）
2n/（4mol-2n）=0.08n=0.148mol（2分）
故x（H2）=0.69x（N2）=0.23（2分）
Kp=（x
p）2/（x
p）3（x
p）=6.818×
10-8kPa2
解得p=1115kPa（3分）
[答]
（1）ΔrG
=（-75600+52.25×
1273lg1273-63.35×
1273）J·
mol-1=50.270J·
mol-1
=exp{-ΔrG
/（RT）}=8.654×
10-3（2分）
（2）p（CH4）=0.005pp（H2）=0.995p
Ka=[p（CH4）/p]/{[p（H2）/p]2aC}=0.005/（0.9952aC）=8.654×
10-3
aC=0.584,由图查得合金中C的百分含量为1.0%（3分）
（3）当石墨饱和时合金中的活度aC=1
p（CH4）=Kap2（H2）/p=（Ka/p）[p-p（CH4）]2（2分）
代入数据后
8.54×
10-5p2（CH4）-1.0173p（CH4）+0.8768=0
解方程得p（CH4）=0.878kPa（3分）
18.5分
[答]
（1）Kp
（1）=Kc
（1）×
RT=29.4kPa（1分）
（2）Kp
（2）=[Kp
（1）]1/2=172Pa1/2（1分）
Kc
（2）=[Kc
（1）]1/2=0.00595（mol·
dm-3）1/2（1分）
（3）Kp（3）=1/Kp
（1）=3.4×
10-4Pa-1（1分）
Kc（3）=1/Kc
（1）=282.5dm3·
19.5分
[答]
（1）依题给数据计算Qp，即
Qp=1/[{
/p}×
{
/p}2]=42.4（2分）
因为Qp>
，所以氨基甲酸胺不能生成
（2）欲使氨基甲酸胺不能生成，应满足下式：
Qp=1/[{x（CO2）p/p}{x（NH3）p/p}2J>
（3分）
将有关数据代入上式，解得x（CO2）<
6.24×
10-6
[答]据ΔrG
=
ΔfG
（B）可得
反应
（1）
2CuCl（s）+H2O（l）Cu2O（s）+HCl（aq）
（1）=69kJ·
mol-1（2分）
反应
（2）
Cu2O+
O2（g）+2H2O（l）+Cl-（aq）Cu2（OH）3Cl+OH-（l）
（2）=-744kJ·
反应（3）
2CuCl（s）+O2（g）+2H2O（l）Cu2（OH）3Cl+2HCl（aq）
（3）=-755kJ·
虽ΔrG
（1）>
0,但若将反应
（1）,
（2）偶合,可得下述反应（4）
反应（4）
2CuCl（s）+
O2（g）+H2O（l）Cu2（OH）3Cl（s）+HCl（aq）
（4）=-675kJ·
mol-1<
<
0
即
（1）+
（2）方程式生成Cu2（OH）3Cl在热力学上也是成立的（4分）
21.5分
[答]设气体为理想气体
=K
（cRT/p）Δν
T）p=（
T）p-Δν（
lnT/
T）p
=ΔrH
/RT2-ΔνRT/RT2
/RT2-Δ（pV）/RT2
=ΔrU
/RT2（5分）
（5分）
225分
[答]G
（T）=-RTln（qt/L）=-RTln{q'
texp[-E
（D）/（RT）]/L}（1分）
所以
=-Rln（
/L）=-Rln
（1分）
=-Rln[
]（1分）
=-R（
+
+ln
）（1分）
=R（-
-
+3.657）（1分）
5.5.1压力～温度（p～T）相图
气～固平衡一般可分解成蒸汽压～温度相图（p-T）和蒸汽压～组成相图（p～ω）来研究，下面具体以硫酸铜和水体系的平衡为例加以说明。
硫酸铜和水可组成三种水合物：
即一水硫酸铜，三水硫酸铜和五水硫酸铜，可分别作出这三种水合物的p～T曲线（参看图5-43），图中除最上面一条不属于气～固平衡外，下面三条曲线分别代表三种水合盐的离解平衡：
为辨清图中线、面的含义，应先明确图中恒温线（垂直虚线Ij）与各条蒸汽压曲线交点h、N、d、b的意义。
这些点表明:
若先置无水CuSO4于真空瓶内，在一定温度（25℃）下加入水蒸气，则体系中水蒸气压
及相变化情况即从I点开始垂直上升至j点。
I点代表实验开始时的温度和水蒸气压力，
段压力范围内代表CuSO4～水蒸气共存。
在此阶段内，Φ＝2，C＝2，故f*＝1，亦即水蒸气尚未达饱和，压力可继续增加。
到h点（25℃，p＝0.107kPa），CuSO4·
H2O水合物形成，这时体系中Φ＝3，f*＝0温度和压力不再变动，从而建立如下平衡：
显然，增加水蒸气就会继续使CuSO4变成CuSO4·
H2O，直到CuSO4消失，只存在CuSO4·
H2O和水蒸气时，Φ＝2，f*＝1，压力才可进一步增加，到达N点，则有CuSO4·
3H2O形成（25℃，pH2O＝0.747kPa）,并建立如下平衡：
这时Φ＝3，f*＝0，直到CuSO4·
H2O都变成CuSO4·
3H2O后，压力又可继续增加，到d点（25℃，1.04kPa），CuSO4·
5H2O开始形成且有如下平衡：
于是，Φ＝3，f*＝0；
直到CuSO4·
3H2O消失而Φ＝2，f*＝1，压力方可增加。
若增加水蒸气压力到b点，CuSO4·
5H2O开始熔化并与所形成CuSO4饱和溶液以及水蒸气三相共存，f*＝0，压力不再变化，这时若增加水蒸气只能增加饱和溶液的量，直至CuSO4·
5H2O都溶化后，饱和溶液变为非饱和溶液，蒸汽压随浓度而变，压力沿bj上升。
既然h、N、d、b为三相点，而点组成线，故图中四条曲线都是三相平衡线。
5.5.2压力～组成图（p～ω）
由图5-43（p～T图）进一步分析，不难作出图5-44――即在25℃温度下CuSO4～H2O体系的压力～组成图（组成以体系含CuSO4的质量分数
表示）。
由上向下看，纵坐标上j点指饱和水蒸气压（25℃，3.173kPa）。
随着CuSO4的加入，体系蒸汽压沿ja下降并形成CuSO4的不饱和溶液，直至a点溶液达饱和，建立下式平衡：
其平衡压力即为25℃下CuSO4的饱和溶液蒸汽压。
因Φ＝3，f*＝0，故压力固定，随着CuSO4量增加必然沿水平线
移动并不断生成CuSO4·
5H2O，直到b点全部的水都变成五水硫酸铜。
若再加入CuSO4，则蒸汽压力降至1.04kPa（c）点,有三水硫酸铜生成并建立如下三相平衡：
（
）
此时Φ＝3，f*＝0，故温度和压力不变，随着CuSO4的加入，五水硫酸铜不断转化成三水硫酸铜，此过程以
线段表示，直至d点CuSO4·
5H2O消失。
若再加入无水CuSO4，水蒸气压力会降至0.747kPa（e）点，CuSO4·
3H2O开始转化成单水硫酸铜并建立以下三相平衡：
此时Φ＝3，f*＝0，温度和压力不变，随着CuSO4的加入，CuSO4·
3H2O不断转化为CuSO4·
H2O单水硫酸铜，直至N点CuSO4·
3H2O消失，此过程以
线段表示。
若再加入无水CuSO4，或水蒸气压力降至0.107kPa（g）点，单水硫酸铜失水而成无水的硫酸铜，建立如下三相平衡：
此时Φ＝3，f*＝0，温度和压力不变。
随着CuSO4的加入，CuSO4·
H2O不断失水，直到h点全部转化成无水的CuSO4为止，可用
总之，上图各条水平线都呈三相共存，而ja线为CuSO4不饱和溶液的蒸汽压曲线，a点为CuSO4的饱和溶液。
这类相图明显地指出了保持含水盐稳定所需维持的水蒸气压，例如只有在水蒸气压力维持0.107～0.747kPa时CuSO4·
H2O才能稳定存在。
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