无机化学第四版第二章思考题答案.docx

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无机化学第四版第二章思考题答案

第二章 思考题

  1.下列说法是否正确?

  

(1)质量定律适用于任何化学反应。

×

  

(2)反应速率常数取决于反应温度,与反应的浓度无关。

  (3)反应活化能越大,反应速率也越大。

×

  (4)要加热才能进行的反应一定是吸热反应。

×

  2.以下说法是否恰当,为什么?

  

(1)放热反应均是自发反应。

不一定

  

(2)ΔrSm为负值的反应均不能自发进行。

不一定

  (3)冰在室温下自动溶化成水,是熵起了主要作用的结果。

  3.由锡石(SnO2)生产金属锡,要求温度尽可能低。

可以单独加热矿石(产生O2),或将锡石与碳一起加热(产生CO2),或将锡石与氢气一起加热(产生水蒸气)。

根据热力学原理,应选用何种方法?

(氢气一起加热)

  4.已知下列反应的平衡常数:

   H2(g)+S(s)H2S(g);

   S(s)+O2(g)SO2(g);

则反应:

H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数是下列中的哪一个。

  

(1)- 

(2) · (3)/  (4) /√

  5.区别下列概念:

   

(1)与     

(2)与

   (3)J与Jc、Jp       (4)Kθ与Kc、Kp

  6.评论下列陈述是否正确?

 

  

(1)因为(T)=-RTlnKθ,所以温度升高,平衡常数减小。

不一定

  

(2)(T)=Σνi(298.15)(生成物)+Σνi(298.15)(反应物)×

  (3)CaCO3在常温下不分解,是因为其分解反应是吸热反应;在高温(T>1173K)下分解,是因为此时分解放热。

×

  7.向5L密闭容器中加入3molHCl(g)和2molO2(g),反应:

4HCl(g)+O2(g)2H2O(g)+2Cl2(g)的=-114.408kJ·mol-1,在723K达到平衡,其平衡常数为Kθ。

试问:

  

(1)从这些数据能计算出平衡常数吗?

若不能,还需要什么数据?

不能(须知道转化率或平衡分压或反应的熵)

  

(2)标准态下,试比较723K和823K时Kθ的大小。

(Kθ(723K)>Kθ(823K))

  (3)若下列两反应的平衡常数分别为和

    2H2O(g)2H2(g)+O2(g)   

    2HCl(g)H2(g)+2Cl2(g)  

那么,Kθ与和之间有什么关系(以式子表示)?

()2/

  8.对于可逆反应:

     C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);>0

下列说法你认为对否?

为什么?

  

(1)达平衡时各反应物和生成物的分压一定相等。

×

  

(2)改变生成物的分压,使J

  (3)升高温度使υ正增大;υ逆减小,故平衡向右移动;×

  (4)由于反应前后分子数目相等,所以增加压力对平衡无影响。

×

  (5)加入催化剂使υ正增加,故平衡向右移动。

×

9.可逆反应:

达平衡时,A(g)+B(g)2C(g)((298.15K)<0)如果改变下述各项条件,试将其它各项发生的变化填入表中。

操作条件

υ正

υ逆

k正

k逆

平衡常数

平衡移动方向

增加A(g)分压

-↑

-↑

-─

-─

-─

正正-

压缩体积

-↑

-↑

-─

-─

-─

逆-

降低温度

-↓

-↓

-↓

-↓

-↑

-正

使用正催化剂

-↑

-↑

-↑

-↑

-─

不变-

  10.根据平衡移动原理,讨论下列反应:

  2Cl2(g)+2H2O(g)4HCl(g)+O2(g);(298.15K)>0

将Cl2,H2O,HCl,O2四种气体混合后,反应达平衡时,若进行下列各项操作,对平衡数值各有何影响(操作项目中没有注明的是指温度不变、体积不变)?

    操作项目       平衡数值

  

(1)加O2       H2O的物质的量↑

  

(2)加O2        HCl的物质的量↓

  (3)加O2       O2的物质的量↑

  (4)增大容器的体积  H2O的物质的量↓

  (5)减小容器的体积  Cl2的物质的量↑

  (6)减小容器的体积  Cl2的分压↑

  (7)减小容器的体积  Kθ不变

  (8)升高温度     Kθ↑

  (9)升高温度     HCl的分压↑

  (10)加催化剂     HCl的物质的量 不变

  11.设有反应A(g)+B(g)─→2C(g),A、B、C都是理想气体,在25℃、1×105Pa条件下,若分别按下列两种过程变化,那么变化过程的Q、W、、、、各是多少?

(1)体系放热41.8kJ·mol-1,而没有做功;

(2)体系做了最大功,放出1.64kJ·mol-1的热。

过程

Q

W体积

W非体积

---41.8

-0

0-

-41.8-

--41.8

–5.5-

-–40.16

--1.64

-0

-–40.16

--41.8

--41.8

-–5.5

-–40.16

解:

(提示:

在等温\等压下,体系的减小等于体系素做的最大非体积功)

由于体系的H、U、S、G都是状态函数,其改变量与过程的途径无关,所以以上2个过程的、、、是相同的。

(1)可知,W=0,Q=-41.8kJ·mol-1,根据热力学第一定律:

=Qp+W=+p(V2-V1)=+ΔnRT

因为Δn=0,所以=Q=-41.8kJ·mol-1

(2)可知,体系作了最大非体积功,且放出1.64kJ·mol-1的热。

根据=Q+W非体积可知:

-41.8kJ·mol-1=-1.64kJ·mol-1+W非体积

所以:

W非体积==-40.16kJ·mol-1

因为:

=-T=-41.8kJ·mol-1-298.15K×

=-40.16kJ·mol-1

所以:

=-5.50J·mol-1·K-1

12.能否用Kθ来判断反应自发性?

为什么?

不能

13.若基元反应A─→2B的活化能为Ea,而其逆反应活化能为Ea',问

  

(1)加催化剂后,Ea和Ea'各有何变化?

等值降低

  

(2)加不同的催化剂对Ea的影响是否相同?

Ea值不同

  (3)提高反应温度,Ea、Ea'各有何变化?

不变

  (4)改变起始浓度,Ea有何变化?

不变

  *14.状态函数p、T、V、U、H、S、G中哪些具有加和性(指其值与体系中物质的量有关)?

V、U、H、S、G

  

习题

作业:

P60~62

2./3./6./8./11./13./15./18.

 

1.应用公式(T)=(T)-T(T),计算下列反应的值,并判断反应在298.15K及标准态下能自发向右进行。

  8Al(s)+3Fe3O4(s)─→4Al2O3(s)+9Fe(s)

(提示:

#2.通过计算说明下列反应:

    2CuO(s)─→Cu2O(s)+1/2O2(g)

  

(1)在常温(298K)、标准态下能自发进行?

  

(2)在700K时、标准态下能否自发进行?

(提示:

(1)

(2))

#3.碘钨灯可提高白炽灯的发光效率并延长其使用寿命。

其原理是由于灯管内所含少量碘发生了如下可逆反应,即

  W(s)+I2(g)WI2(g)

当生成的WI2(g)扩散到灯丝附近的高温区时,又会立即分解出W而重新沉积至灯管上。

已知298.15K时:

               W(s)     WI2(g)

  /(kJ·mol-1)   0      -8.37

  /(J·mol-1·K-1)  33.5      251

  

(1)若灯管壁温度为623K,计算上式反应的(623K)

  

(2)求WI2(g)在灯丝上发生分解所需的最低温度。

(提示:

(1)

(2))

4.写出下列反应的平衡常数Kc、Kp、Kθ的表达式:

  

(1)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)

  

(2)NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g)

  (3)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)

  (4)Al2O3(s)+3H2(g)2Al(s)+3H2O(g)

(注意:

固体和溶剂液体不计入平衡常数)

5.298.15K时,下列反应:

2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)的=-196.10kJ·mol-1,=125.76J·mol-1·K-1,试分别计算该反应在298.15K和373.15K的Kθ值。

(提示:

#6.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Kθ值。

(提示:

7.将空气中的N2(g)变成各种含氨的化合物的反应叫做固氮反应。

根据计算下列3种固氮反应的及Kθ,并从热力学角度选择那个反应最好?

  N2(g)+O2(g)─→2NO(g)

  2N2(g)+O2(g)─→2N2O(g)

  N2(g)+3H2(g)─→2NH3(g)

(提示:

#8.求下列反应的、、,并用这些数据分析利用该反应净化汽车尾气中NO和CO的可能性。

  CO(g)+NO(g)─→CO2(g)+1/2N2(g)

(提示:

9.设汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到1300℃,试估算此温度时下列反应

  1/2N2(g)+1/2O2(g)─→NO(g)的和Kθ值。

(提示:

10.在699K时,反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的Kp=55.3,如果将2.00molH2和2.00molI2作用于4.00L的容器内,问在该温度下达到平衡时合成了多少HI?

(提示:

平衡分压/kPa2905.74-x2905.74-x2x

#11.反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在某温度下Kp=1,在此温度下于6.0L容器中加入:

   2.0L、3.04×105Pa的CO(g)

   3.0L、2.02×105Pa的CO(g)

   6.0L、2.02×105Pa的H2O(g)

   1.0L、2.02×105Pa的H2(g) 问反应向哪个方向进行?

(提示:

在恒温下由p1V1=p2V2分别求出将气体加入该容器后的分压。

P(CO)=1.01×105Pa,P(H2O)=2.02×105Pa,P(CO2)=1.01×105Pa,P(H2)=0.34×105Pa

起始分压/105Pa1.012.011.010.34

反应商J为:

平衡向正方向移动。

12.在294.8K时反应:

NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)的Kθ=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?

(提示:

(1)

平衡分压为:

xx

则标准平衡常数为:

所以平衡时的总压为:

p=2×26kPa=52kPa

(2)T不变,则平衡常数不变。

平衡分压为:

25.3+yy

所以H2S的平衡

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