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1、第二章 化學(xué)反應(yīng)基本原理重點內(nèi)容概要1、封閉系統(tǒng)影響反應(yīng)方向的因素:焓減小(DrHm<0)、熵增加(DrSm>0)都是有利因素。判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)方向要綜合考慮系統(tǒng)的DrHm DrSm兩個影響因素。吉布斯等溫方程式:DrGm =DrHm -TDrSm (吉布斯函數(shù)定義 G=H-TS )將焓和熵兩個因素統(tǒng)一起來。2、熵 熵是系統(tǒng)混亂度的量度。 統(tǒng)計熱力學(xué)定義:S = kln。熵值與溫度、聚集狀態(tài)、分子結(jié)構(gòu)有關(guān)(要求會利用規(guī)律比較熵值大?。┩铩⑼瑴兀篠(g)>S(l)>S(s)同物、同狀態(tài):S(高溫)>S(低溫)同溫、同狀態(tài):結(jié)構(gòu)相似時S(分子量大的)>S(分子
2、量小的),分子量相近時S(含原子數(shù)多的)>S(含原子數(shù)少的)S(完美晶體,0K)=0(熱力學(xué)第三定律) 熵增加原理:DS(隔離)>0 隔離系統(tǒng)過程自發(fā)性判據(jù)。 對于反應(yīng) 標(biāo)準(zhǔn)熵(可查298K數(shù)據(jù)) 規(guī)定 (前提是溫度改變物質(zhì)的狀態(tài)沒變)3、吉布斯函數(shù) G=H-TS (等溫條件下成立) 最小自由能原理:過程自發(fā),反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行 過程非自發(fā),反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行 平衡狀態(tài)化學(xué)平衡熱力學(xué)標(biāo)志 (該式中反應(yīng)商的寫法要特別注意:氣體代相對分壓,溶液代相對濃度,固體、液體不用代入。以計量系數(shù)(反應(yīng)物-,生成物+)為指數(shù)連乘)例如:MnO2(s)+2Cl-(aq)+4H+ (aq)=Mn2
3、+(aq)+Cl2(g)+2H2O(l)(典型的反應(yīng)) (因只有298.15K的數(shù)據(jù),所以該式只能計算298.15K反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯函數(shù)變)(使用該式計算要特別注意單位換算,前一項單位kJ.mol-1 ,而后一項TS單位一般為J.mol.K-1) (注意、兩者的區(qū)別、應(yīng)用、計算) 例如:判斷反應(yīng)的方向(一定T P下) 只能判斷標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下反應(yīng)的方向,可以估計一般狀態(tài)下反應(yīng)的可能性。以±40kJ.mol-1 為界限,若>+40kJ.mol-1反應(yīng)自發(fā)的可能性極小,原因是即使能反應(yīng),反應(yīng)進行的程度幾乎可以忽略不計(因為利用計算出平衡常數(shù)很?。?;若<-40kJ.mol-1反應(yīng)
4、自發(fā)的可能性極大(有的教材認為<0,反應(yīng)自發(fā)的可能性較大,0-40 kJ.mol-1需要具體分析計算才能確定。)4、化學(xué)平衡化學(xué)平衡熱力學(xué)特征 動力學(xué)特征 v(正)=v(逆)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) (注意:溶液代相對濃度) (注意:兩種計算平衡常數(shù)的方法要掌握,從上式可以得出結(jié)論:反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)(對于給定的反應(yīng)即寫法一定)只與溫度有關(guān),與起始濃度或分壓無關(guān),與過程進行的途徑(是否用催化劑)無關(guān)。)平衡移動方向: 反應(yīng)正向自發(fā)或平衡向正向移動 平衡狀態(tài)或平衡不移動 反應(yīng)逆向自發(fā)或平衡向逆向移動溫度對平衡常數(shù)的影響: 5、反應(yīng)速率 對于反應(yīng) 對于反應(yīng) 若為元反應(yīng) 質(zhì)量作用定律若為非元反應(yīng) x,y由
5、實驗確定(元反應(yīng))反應(yīng)級數(shù) n = a+b (非元反應(yīng))n = x + y(若實驗發(fā)現(xiàn)n = a+b,不能確定反應(yīng)就是元反應(yīng)。如H2+I2=2HI)速率系數(shù),對于給定的反應(yīng),只與溫度和催化劑有關(guān)。 一級反應(yīng)特征:(由 積分式 積分得 可以看出特征 半衰期只與速率系數(shù)有關(guān),與起始濃度無關(guān) lnc=-kt + lnc0 直線關(guān)系 速率系數(shù)量綱(單位)是(時間)-1 阿倫尼烏斯公式: (Ea活化能) (從該式可以推斷:在低溫區(qū)溫度對速率影響大;活化能大的反應(yīng)(速度慢的反應(yīng))溫度對反應(yīng)速率影響大)(溫度對活化能影響可以忽略,催化劑因改變反應(yīng)歷程而改變活化能但不改變始態(tài)和終態(tài),因此不改變平衡)5. 鏈反
6、應(yīng)與光化學(xué)反應(yīng)的一般概念6. 大氣的主要污染物,溫室效應(yīng)、臭氧層空洞、酸雨及光化學(xué)煙霧等綜合性大氣污染及其控制。7. 清潔生產(chǎn)和綠色化學(xué)的概念化學(xué)反應(yīng)基本原理判斷題1、指定單質(zhì)的DfGm、DfHm、Sm皆為零。 (錯 :指定單質(zhì)Sm不為零,)2、rSmy >0的反應(yīng)都能自發(fā)進行。 (錯 :該條件只能判斷對應(yīng)溫度孤立系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下自發(fā))3、<0的反應(yīng)必能自發(fā)進行。 (錯 :該條件只能判斷對應(yīng)溫度標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)4、若生成物的分子數(shù)比反應(yīng)物的分子數(shù)多,則該反應(yīng)的rSmy >0 (錯 :主要看氣體分子數(shù))5、CaCO3在高溫下可以發(fā)生分解反應(yīng),故該反應(yīng)為吸熱熵增。 (對 :)6、根據(jù)能量
7、最低原理,放熱反應(yīng)是自發(fā)進行的。 (錯 :影響自發(fā)性因素還有混亂度)7、冰在室溫下自動融化成水,是熵增起了重要作用的結(jié)果。 (對 :)8、化學(xué)反應(yīng)的熵變與溫度有關(guān), 但隨溫度變化不明顯。 (對 :溫度變化沒有引起狀態(tài)變化的前提下)9、對于可逆反應(yīng)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g),升高溫度使增大,減小,故平衡向右移動。 (錯 :升高溫度正逆反應(yīng)速率都增大,不會減小)10、反應(yīng)活化能越大,反應(yīng)速率也越大。(錯 :相同溫度下,活化能越大,速率常數(shù)越小,一般講速率也越小)11、若反應(yīng)速率方程式中濃度的指數(shù)等于反應(yīng)方程式中反應(yīng)物的系數(shù),則該反應(yīng)使基元反應(yīng)。 (錯 :例如H2(g)+I2(g
8、)=2HI的反應(yīng)就不是基元反應(yīng))12、反應(yīng)級數(shù)取決于反應(yīng)方程式中反應(yīng)物的計量系數(shù)。(錯 :非基元反應(yīng)必須以試驗為依據(jù))13、根據(jù)分子碰撞理論,具有一定能量的分子在一定方位上發(fā)生有效碰撞,才可能生成產(chǎn)物。 (對 )14、根據(jù)質(zhì)量作用定律,反應(yīng)物濃度增大,則反應(yīng)速率加快,所以反應(yīng)速率常數(shù)增大。(錯 :速率常數(shù)與濃度無關(guān))15、反應(yīng)速率常數(shù)與溫度有關(guān),而與反應(yīng)物濃度無關(guān)。 (對 )二、選擇題1熱力學(xué)函數(shù)的定義與性質(zhì)1-1、下列各熱力學(xué)函數(shù)中,哪一個為零: (B) (A) DfGm°(I2, g. 298 K) (B) DfHm°(Br2, l. 298 K) (C) Sm
9、6;(H2, g. 298 K) (D) DfGm°(O3, g. 298 K) (E) DfHm°(CO2, g. 298 K)1-2、若下列反應(yīng)都在298 K下進行,則反應(yīng)的DrHm°與生成物的DfHm°相等的反應(yīng)是: (C)(A) 1/2H2(g) + 1/2I2(g) ® HI(g) (B) H2(g) + Cl2(g) ® 2HCl(g)(C) H2(g) + 1/2O2(g) ® H2O(g) &
10、#160; (D) C(金剛石) + O2(g) ® CO2(g)1-3、如果系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化,最后又回到起始狀態(tài),則下列關(guān)系式均能成立的是: (C) (A) Q = 0;W = 0;DU = 0;DH = 0 (B) Q ¹ 0;W ¹ 0;DU = 0;DH = Q (C) DU = 0;DH = 0;DG = 0;DS = 0
11、; (D) Q ¹ W;DU = Q - W;DH = 01-6、已知反應(yīng)H2(g) + Br2(g) 2HBr(g)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K1° = 4.0´10-2,則同溫下反應(yīng)1/2H2(g) + 1/2Br2(g) HBr(g)的K2°為: (B) (A) (4.0´10-2)-1 (B) 2.0´10-1 (C) 4.0
12、´10-2 (D) (4.0´10-2)-1/21-7、6題述兩個反應(yīng)的與的關(guān)系是 (答D) (A) = (B) =2 (C) = (D) =1-8、下列關(guān)于熵的敘述中,正確的是: (答:C)(A) 298K時,純物質(zhì)的Sm° = 0 (B) 一切單質(zhì)的Sm° = 0 (C) 對孤立
13、體系而言,DrSm° > 0的反應(yīng)總是自發(fā)進行的。(D) 在一個反應(yīng)過程中,隨著生成物的增加,熵變增大。 2、反應(yīng)自發(fā)性與化學(xué)平衡2-1、某反應(yīng)在高溫時能自發(fā)進行,低溫時不能自發(fā)進行,則 (B)(A) DH > 0 , DS< 0 (B) DH > 0 , DS > 0 (C) DH < 0 , DS> 0
14、; (D) DH < 0 , DS < 0 2-2、在定溫定壓條件下,某反應(yīng)的。下列說法正確的是 。 (D) (A) 該反應(yīng)的, (B) 該反應(yīng)一定不能自發(fā)進行(C) 該反應(yīng)在非標(biāo)準(zhǔn)條件下,一定不能自發(fā)進行(D)298K,標(biāo)準(zhǔn)條件下,該反應(yīng)一定不能自發(fā)進行 2-3、已知反應(yīng)H2O(g)1/2O2(g) + H2(g)在一定溫度、壓力下達到平衡。此后通入氖氣,若保持反應(yīng)的(總)壓力、溫度不變,則: (A) 平衡向左移動 (B
15、) 平衡向右移動 (C) 平衡保持不變 (D) 無法預(yù)測(B:相當(dāng)于增大體積產(chǎn)生的后果)2-4、298K,對于反應(yīng)2AB(g) = A2(g) + B2(g), 保持溫度不變增大容器的體積,降低總壓力時,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 (A) 增大 (B) 減少 (C)不變 (D) 無法預(yù)測 (C:因反應(yīng)前后氣體分子系數(shù)相同,總壓對平衡無影響)2-5、已知反應(yīng)N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)的K° = 0.63,反應(yīng)達
16、到平衡時,若再通入一定量的N2(g),則K°、反應(yīng)商Q和DrGm°的關(guān)系是: (答:D)(A) Q = K°,DrGm° = 0 (B) Q > K°,DrGm° > 0 (C) Q < K°,DrGm° < 0 (D) Q < K°,DrGm° > 02-6、已知反應(yīng)H2(g) + Br2(g) 2HBr(g),在1297 K和1495 K時的K°分別為1.6´105
17、和3.5´104,則該反應(yīng)的焓變或自由能變: (A) DrHm° > 0 (B) DrHm° < 0 (C) DrGm° < 0 (D) DrGm° > 0(答:B C分析:根據(jù) 或 溫度升高,放熱反應(yīng),平衡常數(shù)減小;吸熱反應(yīng),平衡常數(shù)增大根據(jù)DrGm
18、76;=-RTlnK ° K °>1可知DrGm° < 0 )2-7、在恒溫下,對于同一反應(yīng)來說,下列說法正確的是: (A) 一反應(yīng)物濃度增大,該反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率就增大 (B) 反應(yīng)方程式中,化學(xué)計量系數(shù)相同的反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率總是相等 (C) 轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)都可以表示化學(xué)反應(yīng)進行的程度 (D) 轉(zhuǎn)化率和平衡常數(shù)都與反應(yīng)物的最初濃度無關(guān) (答:C 分析:A 增大某種反應(yīng)
19、物的濃度,其它反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率增大B起始濃度不同時,轉(zhuǎn)化率不等D平衡常數(shù)與反應(yīng)物的起始濃度無關(guān) )2-8、化合物有三種不同的水合物,它們的脫水反應(yīng)的K°分別為 A·3H2O(s) = A·2H2O(s) + H2O(g) K1° A·2H2O(s) = A·H2O(s) + H2O(g) K2°A·H2O(s) = A(s) + H2O(g) K3° 為了使 A·2H2O晶體保持穩(wěn)定(不發(fā)生風(fēng)化與潮解)容器中水蒸氣應(yīng)為(A)> K1° (B) = K1° (C) = K2
20、° (D) K1°>> K2° 3、化學(xué)反應(yīng)速率3-1、A ® B + C是吸熱的可逆基元反應(yīng),正反應(yīng)的活化能為E正,逆反應(yīng)的活化能為E逆,那么: (A) E正 < E逆 (B) E正 > E逆 (C) E正 = E逆 (
21、D) 無法確定(答:B 根據(jù)過度狀態(tài)理論,能量反應(yīng)歷程圖理解。H= E正 - E逆 )13、下列能量反應(yīng)歷程圖,屬于放熱反應(yīng)的是 (AD) (A) (B) (C) (D)3-2-1、二級反應(yīng)速率常數(shù)的量綱是: (A) s-1 (B) mol×dm-3×s-1 (C) mol-1×dm-3×s-1 (D) mol-1&
22、#215;dm3×s-1 (答:D 速率常數(shù)k量綱= n反應(yīng)級數(shù))3-2-2、某反應(yīng)的速率常數(shù)為0.099min-1,反應(yīng)物的起始濃度為0.20mol.L-1,反應(yīng)的半衰期為( ) (A) 7min (B) 1.01min (C)4.04min (D) 無法計算 (答:A 一級反應(yīng)特征的幾種計算要掌握) 3-3、 對于一個確定的化學(xué)反應(yīng)來說,下列說法中正確的是: (A) DrGm°越負,反應(yīng)速率越快 (B) DrSm°越
23、正,反應(yīng)速率越快(C) DrHm°越負,反應(yīng)速率越快 (D) 活化能越小,反應(yīng)速率越快 (答:D 對于確定的反應(yīng),反應(yīng)速率與過程活化能、反應(yīng)溫度和反應(yīng)物濃度有關(guān) )3-4、反應(yīng)A + BC + D為放熱反應(yīng),若溫度升高10,其結(jié)果是(答:D) (A) 對反應(yīng)沒有影響 (B) 使平衡常數(shù)增大一倍
24、; (C) 不改變反應(yīng)速率 (D) 使平衡常數(shù)減少4、熱力學(xué)函數(shù)、平衡常數(shù)的計算與應(yīng)用4-1、反應(yīng)MgCO3(s) = MgO(s)+CO2(g)的,欲使該反應(yīng)在500K時能自發(fā)進行,則CO2的分壓為 (答A) (A) 低于69.9Pa (B) 高于6.99×10-2Pa (C) 低于6.99×10-2Pa (D) 高于69.9Pa 分析:DrGm° = DrHm&
25、#176;-T DrSm°=117.66-500×174.91×10-3 =30.205kJ.mol-1 (注意前后單位統(tǒng)一) K° =e-7.27= 6.99×10-4 (注意上下單位統(tǒng)一;ln不是 log) P(CO2)= 6.99×10-4×100kPa = 6.99×10-2kPa 所以,當(dāng)P(CO2)< 669.9Pa時, Q < K°,此時反應(yīng)能自發(fā)進行。(注意平衡常數(shù)表達式中,代相對分壓 )4-2、已知298K時, Br2(g)的,則298K時,Br2(l)的蒸汽壓為 (答A)
26、(A)28.6kPa (B) 57.2kPa (C) 99.9kPa (D) 5.62kPa分析:對于反應(yīng)Br2(l) = Br2(g) 蒸汽壓=e -1.25×100kPa =28.6kPa 4-3、8000C時,AB2(s) = A(s) + B2(g) 達到平衡時測得B2(g)的分壓為131.72kPa,此反應(yīng)的( )(A)-1.07 (B) 1.07 (C) 2.46 (D) -2.46 (E)-1.83分析: = -2457.8J.mol.-1 -2.46kJ.mol-1(注意溫度換
27、算成熱力學(xué)溫度才能代入公式中)三、計算題1、化學(xué)反應(yīng)的方向和化學(xué)平衡1-1、在101.3kPa和80.1(沸點)下,苯的氣化熱Q=30.5kJ·mol-1,計算該條件下,苯的氣化過程的DUm、DHm、DGm、DSm。答:DHm= Q=30.5kJ·mol-1 DUm=DHm-D(PV)= 30.5- 8.314×10-3(273+80.1)=30.5 -2.9= 27.6 kJ·mol-1DGm=0DSm= 30.5×1000/(273+80.1)= 86.3J·mol-1·K-11-1*、設(shè)有反應(yīng)A(g)+B(g)2C(g
28、),A、B、C都是理想氣體。在250C、1×105Pa條件下,若分別按下列兩種過程發(fā)生變化,且:過程體系放熱41.8kJ.mol-1,而沒有做功;過程體系做了最大功,放出了1.64 kJ.mol-1的熱。那么變化過程的Q,W,,各是多少?答:過程 過程Q = -41.8 kJ.mol-1 Q = -1.64 kJ.mol-1W=0 W=-Q= -40.2 kJ.mol-1=Q+W=-41.8 kJ.mol-1 狀態(tài)函數(shù)的變化,過程與過程相同=+= -41.8 kJ.mol-1 =(必須用可逆過程熱效應(yīng)狀態(tài)函數(shù)的改變與過程無關(guān),始終態(tài)相同,可以用可逆途徑計算) =-T=-41.8-29
29、8×(-5.50×10-3)= -40.2 kJ.mol-11-2、在甲醇脫氫生產(chǎn)甲醛的反應(yīng)中,銀催化劑的活性逐漸降低,其光澤也 逐漸消失。有人懷疑,此現(xiàn)象是由于有Ag2O生成所致。這種懷疑是否正確?已知:反應(yīng)在5500C 100kPa下進行。 答:反應(yīng):2Ag + 1/2O2 (g) = Ag2O 利用 = -30585-823×(-66.27)=23954J.mol-1 >>0因為在指定溫度與壓力下,銀氧化生成氧化銀反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變大于零,所以反應(yīng)不能進行,懷疑時錯誤的。1-3、煤里總含有一些含硫雜質(zhì),因此燃燒時會產(chǎn)生SO2和SO3 。試問能否用
30、CaO吸收SO3以減少煙道氣體對空氣的的污染?若能進行,試計算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下能使反應(yīng)進行的最高溫度?(所需數(shù)據(jù)可查表)答:反應(yīng): CaO(s)+SO3(g) = CaSO4(s) =-1434.5-(-634.9)-(-396.7)= -403.9kJ.mol-1同理-1322.0-(-603.3)-(-371.1)=-347.6 kJ.mol-1(由于-347.6<< -40 kJ.mol-1, 根據(jù)經(jīng)驗可以判斷反應(yīng)可以自發(fā)進行)106.5-38.1-256.8 = -188.4 J.mol-1.K-1但由于 反應(yīng)進行最高溫度1-4、已知= 5.740J·mol-1
31、3;K-1,=1.897 kJ·mol-1,=2.900 kJ·mol-1。試通過計算說明石墨和金剛石的相對有序程度。答:轉(zhuǎn)變反應(yīng):石墨=金剛石 1.897 kJ.mol-1 =2.900kJ.mol-1 -298.15K× (注意上式對應(yīng)的反應(yīng)為由指定單質(zhì)生成1molB反應(yīng)時,反應(yīng)的焓變用生成焓代替,反應(yīng)的吉布斯函數(shù)變用生成吉布斯函數(shù)變代替,熵變絕對不要用B的標(biāo)準(zhǔn)熵代,應(yīng)該是由指定單質(zhì)生成1molB反應(yīng)的熵變)=-3.364J.mol-1.K-1 =5.740 =5.740-3.364=2.376 J.mol.K-1 <所以金剛石比石墨相對有序 1-5、已
32、知下列數(shù)據(jù): SbCl5(g) SbCl3(g) -394.3 -313.8 -334.3
33、160; -301.2通過計算回答反應(yīng) SbCl5(g)= SbCl3(g)+ Cl2(g)(1)在常溫下能否自發(fā)進行?(2)在600K時能否自發(fā)進行?答:(1)反應(yīng)的:= -301.2 +334.3 =33.1kJ.mol-1 1分>0 所以常溫標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下不能自發(fā)反應(yīng). (3分)(2) =-313.8+394.3 = 80.5 kJ.mol-1= = -600K×=80.5-600× = -14.9 kJ.mol-1 6分<0 所以600K標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下能自發(fā)反應(yīng). 8分1-6、某反應(yīng)A(s) + B(aq) = C(
34、g) + D(l) 的和分別為30.00kJ.mol-1和30.02kJ.mol-1,求該反應(yīng)的和。答:根據(jù)和受溫度影響小,在一定溫度范圍內(nèi)其值可視為常數(shù)得:30.00 = -298 30.02 =-299 解得:=35.96 kJ.mol-1 = -0.02kJ.mol-1.K-1 = -20kJ.mol-1.K-11-6、已知反應(yīng)N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g),在673K時=48.5 kJ×mol-1,= -104 kJ×mol-1,試估算該反應(yīng)在773K時。答:原理同上 773K時=- 773K× = -71.2 kJ×mol-1
35、1-7、298K時,反應(yīng): (1) HF ( aq ) + OH- ( aq ) = H2O ( l ) + F- ( aq ) ,= - 61.86 kJ×mol-1(2) H2O (l) = H+ ( aq ) + OH- ( aq ) ,= 79.89 kJ×mol-1計算HF在水中離解反應(yīng)HF(aq)=H+(aq)+F-(aq)的。若c (HF) = c (F- )=0.1mol×L-1 時,HF在水中離解反應(yīng)正向自發(fā),介質(zhì)pH應(yīng)在何范圍?答:反應(yīng)(1)+(2)得HF在水中離解反應(yīng)(3):HF ( aq )= H+ ( aq ) + F- ( aq )所以
36、反應(yīng)(3)的Dr Gmy = (- 61.86 kJ×mol-1 )+(79.89 kJ×mol-1)= 18.03 kJ×mol-1正向自發(fā)Dr Gm<0 Dr Gm= 18.03 + 8.314×10-3×298×<018.03 + 2.48lnc(H+)<0 18.03 -2.48×2.303pH<0 pH >2.31-8、有下列兩個反應(yīng):SO2(g) + Cl2(g) = SO2Cl2(l) (1) SO3(g) +2HCl(g) = SO2Cl2(l) + H2O(l) (2)計算回答
37、:(1)根據(jù)熱力學(xué)觀點,298K,SO2Cl2(l)的合成應(yīng)采用哪個反應(yīng)?(2)求反應(yīng)(1)在298K的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。(3)說明溫度對SO2Cl2與水的反應(yīng)的影響。已知熱力學(xué)數(shù)據(jù): SO2(g) -296.8 -300.1SO3(g) -395.7 -371.1HCl(g) -92.3 -95.3SO2Cl2(l) -389.1 -313.8H2O(l) -285.8 -237.1答:(1)對于反應(yīng)(1)= -313.8 -0-(-300.1)= -13.7 kJ×mol-1 對于反應(yīng)(2)= -313.8 +(-237.1)-2(-95.3) -(-371.1) = 10.8 kJ
38、×mol-1由于反應(yīng)(1)<0 反應(yīng)(2)>0在298K采用反應(yīng)(1)合適 (2) (3)反應(yīng)(2)-285.8 +(-389.1)- (-395.7)-2(-92.3)= -94.6 kJ×mol-1 反應(yīng)(2)為放熱反應(yīng),其逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),因此升高溫度有利于向SO2Cl2與水反應(yīng)生成SO3 和HCl。 1-9、已知反應(yīng)CuBr2(s) = CuBr(s) + 1/2Br2(g) 在450K時,在550K。求:(1)該反應(yīng)的、(2)向一個2.00L容器中引入0.500mol CuBr2,加熱到600K時CuBr2的分解率。 答:(1)450K 550K 根據(jù)
39、 和受溫度影響小 = (2)600K =0.67 分解率= (知識點:根據(jù)平衡分壓計算平衡常數(shù),根據(jù)平衡常數(shù)計算熱力學(xué)函數(shù))1-10、在1200K時,CaCO3的分解反應(yīng)按下式進行:(1):CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)已知該反應(yīng)達到平衡時,CO2的分壓為3.95×103Pa;同時又已知反應(yīng)(2):C(s)+CO2(g)=2CO(g)在1200K時的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為1.9.現(xiàn)將固態(tài)的C,CaO,CaCO3同置于一密閉容器中,并讓其在1200K時反應(yīng),求平衡態(tài)時CO的分壓。 答:密閉容器的平衡系統(tǒng)同時存在兩個反應(yīng),可以合并為(3) (3)=(1) +(2) (3)
40、CaCO3(s) + C(s) = CaO(s) + 2CO(g) =7.51×10-2平衡時系統(tǒng)CO分壓:P(CO)=2.74×104Pa 1-11、在693K時,反應(yīng)2HgO(s)=2Hg(g)+O2(g)在密閉容器內(nèi)發(fā)生,所生成的兩種氣體總壓力為5.16×104Pa.。已知該反應(yīng)的,求該分解反應(yīng)在723K時的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。答:根據(jù)反應(yīng)中化學(xué)計量數(shù)關(guān)系可知 p(總)=p(Hg)+p(O2)= 2 p(O2)+ p(O2)=3 p(O2) p(O2)=1/3 p(總)=1.72×104Pa p(Hg)=3.44×104Pa=2.03×
41、;10-2利用 1-*12、反應(yīng)C(石墨) + CO2(g) =2CO(g)的有關(guān)熱力學(xué)數(shù)據(jù)(298K) CO2(g) -393.5 -394.4CO(g) -110.5 -137.2(1) 判斷該反應(yīng)在600K、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下能否自發(fā)進行?(2) 估算1000K和100kPa下,CO2轉(zhuǎn)化率?(3) 欲使CO2轉(zhuǎn)化率達到90%,反應(yīng)溫度應(yīng)達到多高?答:(1)求 =2(-110.5)-(-393.5)=172.5kJ.mol-1 =2(-137.2)-(-394.4)=120kJ.mol-1= = 172.5-600×0.176266.78kJ.mol-1 >0所以該反應(yīng)在600K
42、、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下不能自發(fā)進行 (2)1000K轉(zhuǎn)化率 172.5-1000×0.1762 -3.7kJ.mol-1 設(shè) 開始n(CO2)=1mol 轉(zhuǎn)化n(CO2)= xmol 平衡 n(CO2)=(1-x) mol n(CO)= 2xmol n(總)= 1+x平衡相對分壓 x=0.53mol1000K轉(zhuǎn)化率=53%(3)當(dāng)轉(zhuǎn)化率=90% x=0.90mol -23.57T=172500-176.2T T=1130K1-*13、反應(yīng)C6H5C2H5(g) = C6H5C2H3(g) + H2(g) 在873K和100kPa下達到平衡。求下列情況下乙苯轉(zhuǎn)化為笨乙烯的轉(zhuǎn)化率(873K =8.
43、9×10-2)(1)以純乙苯為原料(2)原料氣中加入不起反應(yīng)的水蒸氣,使物質(zhì)的量之比為n(乙苯):n(水)=1:10 答:設(shè)起始取1mol乙苯氣體,達到平衡時轉(zhuǎn)化率(1)為x (2)為yC6H5C2H5(g) = C6H5C2H3(g) + H2(g) (1)平衡時 (1-x)mol x mol x mol n(總)=(1+x)mol (2)平衡時 (1-y)mol y mol y mol n(總)=(1+y+10)mol 根據(jù) PA= = (1)= x = 0.29(2) = y=0.62由計算得到的結(jié)論時,加入不參與反應(yīng)的水,(相當(dāng)于增大體積)平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動,使反
44、應(yīng)進行程度增大,轉(zhuǎn)化率提高。2、化學(xué)反應(yīng)速率計算反應(yīng)級數(shù)、反應(yīng)速率方程式、速率常數(shù)2-1、 400時,反應(yīng)的速度常數(shù),對于CO、NO2都是一級反應(yīng)。問(1)反應(yīng)的總級數(shù)是多少?(2)當(dāng),時反應(yīng)速度v = ?答:(1)因?qū)τ贑O、NO2都是一級反應(yīng),所以反應(yīng)的總級數(shù)n=2(2) = ××= 0.00052-1 高層大氣中微量臭氧O3吸收紫外線而分解,使地球上的動物免遭輻射之害,但低層的O3卻是光化學(xué)煙霧的主要成分之一。低層O3可通過下列過程形成:(1)NO2NO +O (一級反應(yīng)),k1=6.0×10-3s-1 (2)O + O2 O3 (二級反應(yīng)),k2=1.0×106mol-1.L.s-1 假設(shè)由反應(yīng)(1)產(chǎn)生氧原子的速率等于反應(yīng)(2)消耗氧原子的速率,當(dāng)空氣中NO2濃度為3.0×10-9mol.L-1時,污染空氣中O3的生成速率是多少?答:由反應(yīng)式(2)可知O3的生成速率等于O的消耗速率由反應(yīng)式(1)可知O的生成速率等于NO2消耗速率又假設(shè)由反應(yīng)(1)產(chǎn)生氧原子的速率等于反應(yīng)(2)消耗氧原子的速率所以有6.0×10
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