20、可逆反应AX(g)=A(g)+X(g)为吸热反应。
达平衡后,平衡向右移动的条件为()。
A.降低温度和压力B.升高温度和压力
C.降低温度,升高压力D.升高温度,降低压力。
21、383K时反应2NO2(g)=N2O4(g)的Kө=4.0×10-2,此温度下逆反应的Kө为()
A.25B.4.0×10-2C.2.0×10-2D.2.5×10-3
22、在一定温度下,反应H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)的Kө=3.24。
在该温度时将0.300molH2和0.300molCO2充入1.00L的容器中,当体系达到平衡时,CO的浓度(mol·L-1)将是()
A.0.193B.0.247C.0.514D.0.611
23、温度一定时,增加气体平衡系统中的总压力,测得Q=Kө,这表明
()
A.大于0B.等于0C.小于0D.无法判断
24、已知反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)的Kө在1000K时为4.0,在900K时为0.45,则此时反应的热效应为()
A.△rHmӨ<0B.△rHmӨ=0C.△rHmӨ>0D.无法判断
二、填空题
1、已知反应C(s)+2H2O(g)=CO2(g)+2H2(g)的标准平衡常数为Kө=A,则下列各反应的标准平衡常数为:
CO2(g)+2H2(g)=C(s)+2H2O(g)的Kө=1/A;
C(s)+H2O(g)=
CO2(g)+H2(g)的Kө=(A)1/2。
2、反应MnO2(s)+4H+(aq)+2Cl-(aq)=Mn2+(aq)+Cl2(g)+2H2O(l)的标准平衡常数Kө的表达式为
。
3、在400K时的真空容器中,NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)反应达到平衡时,总压p=100kPa,其Kө=0.25。
4、已知,在2273K时,反应N2(g)+O2(g)=2NO(g)的Kө为0.10 ,则在2000K时
Kө=5.21×10-2,若2000K时p(NO)=p(N2)=100kPa,p(O2)=1kPa,反应商Q=100,
=125.7kJ·mol-1,反应逆向自发。
5、在一定温度和压力下,将一定量的PCl5气体注入体积为1.0L的容器中,平衡时有50%分解为气态PCl3和Cl2。
若增大体积,分解率将__增大_;保持体积不变,加入Cl2使压力增大,分解率将___减小____。
6、已知反应:
2NO(g)+Br2(g)=2NOBr(g)是放热反应。
某温度时,Kө=116。
若反应开始时,p(NO)=10.00kPa,p(Br2)=1.00kPa,p(NOBr)=4.60kPa,则反应商Q=__21.16___,反应_正_向进行。
7、反应:
C(s)+O2(g)=CO2(g)达到平衡时,保持体积不变,向系统中加入C(s),平衡将__不移动,若增大系统的总压,平衡将____不___移动。
该反应的
<0kJ·mol-1,则升高温度,平衡将___逆__向移动。
8、反应2MnO4-(aq)+5H2O2(aq)+6H+(aq)=2Mn2+(aq)+5O2(g)+8H2O
(1)的标准平衡常数KӨ的表达式为([c(Mn2+)/cθ]2[p(O2)/pθ]5/[c(MnO4-)/cθ]2[c(H+/cθ]6)。
9、在一定温度下,二硫化碳能被氧氧化,其反应方程式与标准平衡常数如下:
(1)CS2(g)+3O2=CO2(g)+2SO2(g)
(2)1/2CS2(g)+3/2O2(g)=1/2CO2(g)+SO2(g)
试确立K1Ө,K2Ө之间的数量关系:
K1Ө=2K2Ө
10、已知反应
(1)C(s)+1/2O2(g)=CO(g)K1
(2)2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)K2
则反应(3)C(s)+O2(g)=CO2(g)的K
=K1
·(K2
)1/2。
11、若反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g),ΔrHm=121kJ·mol-1,达到平衡时,若增加体系的总压力,平衡将__逆__向移动;若提高体系温度,平衡将不向移动;若增加一些C(s)平衡将_不_移动。
12、已知某反应的标准平衡常数K表达式为lnK=-200/T+10,则该反应的:
ΔrHm=1.6628kJ·mol-1,ΔrSm=83.14J·mol-1·K-1。
三、判断题
1、某一可逆反应,当Q>KΘ时,反应自发地向逆方向进行。
(√)
2、化学反应的△rGmӨ越小,反应进行的趋势就越大,反应速率就越快。
(×)
3、对于可逆反应,平衡常数越大,反应速率越快。
(×)
4、等温等压不做非体积功条件下,凡是△rGmӨ>0的化学反应都不能自发进行。
(×)
5、Fe(s)和Cl2(l)的△fHmӨ都为零。
(×)
6、一个化学反应的△rGmӨ的值越负,其自发进行的倾向越大。
(√)
7、体系与环境无热量交换的变化为绝热过程。
(√)
8、将固体NH4NO3溶于水中,溶液变冷,则该过程的ΔG,ΔH,ΔS的符号依次为-、+、+。
(√)
9、CO2(g)的生成焓等于石墨的燃烧热。
(√)
10、室温下,稳定状态的单质的标准摩尔熵为零。
(×)
11、如果一个反应的ΔrHmӨ<0,ΔrSmӨ>0,则此反应在任何温度下都是非自发的。
(√)
12、平衡常数的数值是反应进行程度的标志,故,对可逆反应而言,不管是正反应还是逆反应其平衡常数均相同。
(×)
13、某一反应平衡后,再加入些反应物,在相同的温度下再次达到平衡,则两次测得的平衡常数相同。
,(√)
14、在某温度下,密闭容器中反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)达到平衡,当保持温度和体积不变充入惰性气体时,总压将增加,平衡向气体分子数减少即生成NO2的方向移动。
(√)
15、改变压力、温度、浓度和催化剂,均可以使化学平衡移动(×)
四、计算题
1、已知298.15K时,ΔfHmӨ(NH3)=-46.11kJ•mol–1;SmӨ(N2)=191.50J·K-1·mol-1,SmӨ(H2)=130.57J·K-1·mol-1,SmӨ(NH3)=192.34J·K-1·mol-1。
试判断反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)在298.15K、标准态下正向能否自发?
并估算最高反应温度。
解:
△rHΘm(T)=∑υB△fHΘm(T)
即△rHΘm(298K)=2△fHΘm(NH3)-△fHΘm(N2)-3△fHΘm(H2)
=2×(-46.11KJ•mol–1)-0-3×0=-92.22kJ·mol-1
又因为△rSΘm(T)=∑υBSΘm(T)
即△rSΘm(298K)=2SΘm(NH3)-SΘm(N2)-3SΘm(H2)
=2×192.34J·K-1·mol-1-191.50J·K-1·mol-1-3×130.57J·K-1·mol-1
=-198.53J·K-1·mol-1
根据吉布斯-亥姆霍兹公式
△rGΘm(T)=△rHΘm(T)-T△rSΘm(T)
△rGΘm(298K)=△rHΘm(298K)-T△rSΘm(298K)
=(-92.22kJ·mol-1)-298.15K×(-198.53×10-3kJ·mol-1K-1)
=33.03kJ·mol-1>0 正向反应不自发。
若使△rGΘm(T)=△rHΘm(T)-T△rSΘm(T)<0,则正向自发。
又因为△rHΘm、△rSΘm随温度变化不大,即
△rGΘm(T)≈△rHΘm(298K)-T△rSΘm(298K)<0
即-198.53×10-3kJ·mol-1K-1T>-92.22kJ·mol-1
而按不等式运算规则,有T<(-92.22)/(-198.53×10-3)=464.51K
故最高反应温度为464.51K。
2、已知298.15K时,一些物质的热力学数据如下表。
试判断标准状态下反应
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)在298.15K时能否自发并估算自发进行的最低温度。
物质 △fHmӨ/ kJ•mol–1 SmӨ/J·K-1·mol-1
C(s) 0 5.7
CO(g) -110.5 197.7
H2(g) 0 130.7
H2O(g) -241.8 188.8
解:
因为△rHΘm(T)=∑υB△fHΘm(B,T)
即△rHΘm(298K)=△fHΘm(CO)+DfHΘm(H2)-△fHΘm(C)-△fHΘm(H2O)
=-110.5–(-241.8)=131.3kJ·mol-1
又因为△rSΘm(T)=∑υBSΘm(T)
即△rSΘm(298K)=SΘm(CO)+SΘm(H2)-SΘm(C)-SΘm(H2O)
=197.7+130.7-188.8-5.7=134.1J·K-1·mol-1
根据吉布斯-亥姆霍兹公式
△rGΘm(T)=△rHΘm(T)-T△rSΘm(T)
△rGΘm(298K)=△rHΘm(298K)-T△rSΘm(298K)
=131.3-298.15×134.1×10-3=91.3kJ·mol-1>0正向反应不自发。
若使△rGΘm(T)=△rHΘm(T)-T△rSΘm(T)<0,则正向自发。
又因为△rHΘm、△rSΘm随温度变化不大,即
△rGΘm(T)≈△rHΘm(298K)-T△rSΘm(298K)<0
即0.1341T>131.3
T>979K故最低反应温度为979K。
4、已知CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g),在973K时K=3.0×10-2,在1173K时K=1.0,则
(1)上述反应是吸热还是放热反应?
(2)该反应的ΔrHm等于多少?
【解】:
(1)根据吕·查德里原理,温度升高,K增大。
可以判断此反应为吸热反应。
(2)由
可得:
ΔrHm=1.7×102(kJ·mol-1)
5、PCl5加热分解为PCl3和Cl2,将2.659克PCl5装入1升容器中,在523K时达到平衡后,总压力为100kPa。
求PCl5的转化率、KP和K。
【解】:
PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)
起始物质的量:
n000
平衡时物质的量:
n0-xxx
其中n0=m/M=2.695/208.5=0.013mol;平衡时总的物质的量n=n0+x
由:
pV=nRT得:
n=
=
=0.023mol
则:
x=n-n0=0.023–0.013=0.010mol
p(PCl5)=
=
=13.04kPa
p(PCl3)=p(Cl2)=
=
=43.48kPa
则:
=43.48%
=
=143.7kPa
6、对生命起源问题,有人提出最初植物或动物的复杂分子是由简单分子自动形成的。
例如尿素(NH2CONH2)的生成可用反应方程式表示如下:
CO2(g)+2NH3(g)—→(NH2)2CO(s)+H2O
(1)
(1)已知298K时的△rHmӨ=﹣133kJ·mol-1,△rSmӨ=﹣424J·mol-1K-1 ,并说明此反应在298K和标准态下能否自发进行;
(2)在标准态下最高温度为何值时,反应就不再自发进行了?
解:
(1)根据吉布斯-亥姆霍兹公式,298K时反应的标准Gibbs自由能变为:
△rGΘm(298K)=△rHΘm(298K)-T△rSΘm(298K)
=﹣133kJ·mol-1-298.15K×(﹣424)×10-3kJ·mol-1K-1
=﹣6.58kJ·mol-1>0正向反应自发。
(2)因△rHΘm、△rSΘm随温度变化不大,标准态下反应不能自发进行的条件是△rGΘm(T)=△rHΘm(T)-T△rSΘm(T)≈△rHΘm(298K)-T△rSΘm(298K)>0
则T>﹣133kJ·mol-1/(﹣424)×10-3kJ·mol-1K-1=314K
反应不再自发进行,故最高反应温度为314K。
7、光气(又称碳酰氯)的合成反应为:
CO(g)+Cl2(g)DCOCl2(g),100℃下该反应的KӨ=1.50×108。
若反应开始时,在1.00L容器中,n0(CO)=0.0350mol,n0(Cl2)=0.0270mol,no(COCl2)=0mol,并计算100℃平衡时各物种的分压和CO的平衡转化率。
解:
pV=nRT因为T、V不变,p∝nBp=cRT
p0(CO)=(0.0350×8.314×373)kPa=106.3kPa
p0(Cl2)=(0.0270×8.314×373)kPa=82.0kPa
CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)
开始cB/(mol·L-1)0.03500.02700
开始pB/kPa106.382.00
假设Cl2全部转化106.3-82.0082.0
又设COCl2转化xxx-x
平衡pB/kPa24.3+xx82.0-x
KΘ==1.5×108
因为K 很大,x很小,假设82.0-x≈82.0,24.3+x≈24.3 。
=1.5×108x=2.3×10-6
平衡时:
p(CO)=24.3kPa,p(Cl2)=2.3×10-6kPa,p(COCl2)=82.0kPa
=77.1%