無機化學第四版第二章思考題答案

第二章思考題1.以下說法是否正確?

〔1〕質量定律適用于任何化學反響?！?/p>

〔2〕反響速率常數取決于反響溫度，與反響的濃度無關?！?/p>

〔3〕反響活化能越大，反響速率也越大?！?/p>

〔4〕要加熱才能進行的反響一定是吸熱反響。×

2.以下說法是否恰當，為什么?

〔1〕放熱反響均是自發(fā)反響。不一定

〔2〕ΔrSm為負值的反響均不能自發(fā)進行。不一定

〔3〕冰在室溫下自動溶化成水，是熵起了主要作用的結果。是

3．由錫石(SnO2)生產金屬錫，要求溫度盡可能低?？梢詥为毤訜岬V石(產生O2)，或將錫石與碳一起加熱(產生CO2)，或將錫石與氫氣一起加熱(產生水蒸氣)。根據熱力學原理，應選用何種方法?〔氫氣一起加熱〕

4.以下反響的平衡常數：

H2(g)+S(s)H2S(g)；

S(s)+O2(g)SO2(g)；

那么反響：H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常數是以下中的哪一個。

(1)-(2)·(3)/(4)/√

5.區(qū)別以下概念：

(1)與(2)與

(3)J與Jc、Jp(4)Kθ與Kc、Kp

6.評論以下陳述是否正確?

〔1〕因為〔T〕=-RTlnKθ，所以溫度升高，平衡常數減小。不一定

〔2〕〔T〕＝Σνi(298.15)(生成物)+Σνi(298.15)(反響物)×

〔3〕CaCO3在常溫下不分解，是因為其分解反響是吸熱反響；在高溫(T>1173K)下分解，是因為此時分解放熱。×

7.向5L密閉容器中參加3molHCl(g)和2molO2(g)，反響：4HCl(g)+O2(g)2H2O(g)+2Cl2(g)的＝-114.408kJ·mol-1，在723K到達平衡，其平衡常數為Kθ。試問：

〔1〕從這些數據能計算出平衡常數嗎?假設不能，還需要什么數據?不能〔須知道轉化率或平衡分壓或反響的熵〕

〔2〕標準態(tài)下，試比擬723K和823K時Kθ的大小?！睰θ〔723K〕>Kθ〔823K〕〕

〔3〕假設以下兩反響的平衡常數分別為和

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

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

那么，Kθ與和之間有什么關系(以式子表示)?()2/

8．對于可逆反響：

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)；>0

以下說法你認為對否?為什么?

〔1〕達平衡時各反響物和生成物的分壓一定相等?！?/p>

〔2〕改變生成物的分壓，使J<Kθ，平衡將向右移動?！?/p>

〔3〕升高溫度使υ正增大；υ逆減小，故平衡向右移動；×

〔4〕由于反響前后分子數目相等，所以增加壓力對平衡無影響。×

〔5〕參加催化劑使υ正增加，故平衡向右移動?！?.可逆反響：達平衡時，A(g)+B(g)2C(g)((298.15K)<0)如果改變下述各項條件，試將其它各項發(fā)生的變化填入表中。操作條件υ正υ逆k正k逆平衡常數平衡移動方向增加A(g)分壓-↑-↑-─-─-─正正-壓縮體積-↑-↑-─-─-─逆-降低溫度-↓-↓-↓-↓-↑-正使用正催化劑-↑-↑-↑-↑-─不變-10．根據平衡移動原理，討論以下反響：

2Cl2(g)+2H2O(g)4HCl(g)+O2(g)；(298．15K)>0

將Cl2，H2O，HCl，O2四種氣體混合后，反響達平衡時，假設進行以下各項操作，對平衡數值各有何影響(操作工程中沒有注明的是指溫度不變、體積不變)?

操作工程平衡數值

(1)加O2H2O的物質的量-↑

(2)加O2HCl的物質的量↓

(3)加O2O2的物質的量-↑

(4)增大容器的體積H2O的物質的量↓

(5)減小容器的體積Cl2的物質的量-↑

(6)減小容器的體積Cl2的分壓-↑

(7)減小容器的體積Kθ不變

(8)升高溫度Kθ-↑

(9)升高溫度HCl的分壓-↑

(10)加催化劑HCl的物質的量不變11.設有反響A(g)+B(g)─→2C(g),A、B、C都是理想氣體，在25℃、1×105Pa條件下，假設分別按以下兩種過程變化，那么變化過程的Q、W、、、、·mol-1·mol-1的熱。過程QW體積W非體積①---00--41.8--–--–②--0-–---–-–解:(提示:在等溫\等壓下,體系的減小等于體系素做的最大非體積功)由于體系的H、U、S、G都是狀態(tài)函數，其改變量與過程的途徑無關，所以以上2個過程的、、、是相同的?！ol-1,根據熱力學第一定律：＝Qp+W＝+p(V2-V1)=+ΔnRT因為Δn＝0，所以＝Q＝-41.8kJ·mol-1由(2)可知，體系作了最大非體積功，且放出1.64kJ·mol-1的熱。根據＝Q+W非體積可知：·mol-1＝-1.64kJ·mol-1+W非體積所以：W非體積＝＝-40.16kJ·mol-1因為：＝-T＝-41.8kJ·mol-1×＝-40.16kJ·mol-1所以：·mol-1·K-112.能否用Kθ來判斷反響自發(fā)性?為什么?不能

13.假設基元反響A─→2B的活化能為Ea,而其逆反響活化能為Ea',問

(1)加催化劑后，Ea和Ea'各有何變化?等值降低

(2)加不同的催化劑對Ea的影響是否相同?Ea值不同

(3)提高反響溫度，Ea、Ea'各有何變化?不變

(4)改變起始濃度，Ea有何變化?不變

*14.狀態(tài)函數p、T、V、U、H、S、G中哪些具有加和性〔指其值與體系中物質的量有關〕?V、U、H、S、G

習題作業(yè)：P60~622./3./6./8./11./13./15./18.1.應用公式〔T〕=〔T〕-T〔T〕,計算以下反響的值，并判斷反響在298.15K及標準態(tài)下能自發(fā)向右進行。

8Al(s)+3Fe3O4(s)─→4Al2O3(s)+9Fe(s)(提示：)#2.通過計算說明以下反響：

2CuO(s)─→Cu2O(s)+1/2O2(g)

(1)在常溫(298K)、標準態(tài)下能自發(fā)進行?

(2)在700K時、標準態(tài)下能否自發(fā)進行?〔提示：〔1〕〔2〕〕

#3.碘鎢燈可提高白熾燈的發(fā)光效率并延長其使用壽命。其原理是由于燈管內所含少量碘發(fā)生了如下可逆反響,即

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

當生成的WI2(g)擴散到燈絲附近的高溫區(qū)時，又會立即分解出W而重新沉積至燈管上。298.15K時：W(s)WI2(g)

/(kJ·mol-1)0-8.37

/(J·mol-1·K-1)33.5251

(1)假設燈管壁溫度為623K，計算上式反響的(623K)

(2)求WI2(g)在燈絲上發(fā)生分解所需的最低溫度?！蔡崾荆骸?〕〔2〕〕

4.寫出以下反響的平衡常數Kc、Kp、Kθ的表達式:

(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：固體和溶劑液體不計入平衡常數)

5.298.15K時，以下反響：2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)的=-196.10kJ·mol-1,=125.76J·mol-1·K-1Kθ值?！蔡崾荆骸?/p>

#6.試判斷以下反響N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

Kθ值?！蔡崾荆骸?.將空氣中的N2(g)變成各種含氨的化合物的反響叫做固氮反響。根據計算以下3種固氮反響的及Kθ，并從熱力學角度選擇那個反響最好?

N2(g)+O2(g)─→2NO(g)

2N2(g)+O2(g)─→2N2O(g)

N2(g)+3H2(g)─→2NH3(g)〔提示：〕

#8.求以下反響的、、，并用這些數據分析利用該反響凈化汽車尾氣中NO和CO的可能性。

CO(g)+NO(g)─→CO2(g)+1/2N2(g)〔提示:〕9.設汽車內燃機內溫度因燃料燃燒反響到達1300℃,試估算此溫度時以下反響

1/2N2(g)+1/2O2(g)─→NO(g)的和Kθ值?！蔡崾荆骸?/p>

10.在699K時，反響H2(g)+I2(g)2HI(g)的Kp22作用于4.00L的容器內，問在該溫度下到達平衡時合成了多少HI?〔提示：平衡分壓／kPa2905.74-x2905.74-x2x〕

#11.反響CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在某溫度下Kp=1,在此溫度下于6.0L容器中參加：

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)問反響向哪個方向進行?(提示：在恒溫下由p1V1=p2V2分別求出將氣體參加該容器后的分壓?！?05Pa，P(H2×105Pa，P(CO2×105Pa，P(H2×105Pa起始分壓／105反響商J為：平衡向正方向移動。)

12.在294.8K時反響：NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)的Kθ=0.070，求：

(1)平衡時該氣體混合物的總壓。

(2)在同樣的實驗中，NH3的最初分壓為25.3kPa時，H2S的平衡分壓為多少?〔提示：〔1〕平衡分壓為：xx那么標準平衡常數為：所以平衡時的總壓為：p=2×26kPa=52kPa(2)T不變，那么平衡常數不變。平衡分壓為：25.3+yy所以H2S的平衡分壓為17kPa〕

#13.反響：PCl5(g)PCl3(g)+Cl255被分解了。試計算該溫度下的平衡常數Kc、Kθ和PCl52，那么PCl5的分解百分數與未加Cl252，那么平衡時PCl5的分解百分數又是多少?比擬(2)、(3)所得結果，可得出什么結論?(提示：〔1〕起始濃度為／(mol·L-1平衡濃度濃度為／(mol·L-1Kc·L-1，α(PCl5)=71%起始分壓為00平衡分壓為〔2〕新的平衡濃度為：0.10+y0.25-y0.25+(0.10/2)-yT不變，那么Kc＝0.62mol·L-1不變，y=0.01mol·L-1，α(PCl5)=68%〔3〕起始濃度為／(mol·L-1平衡濃度為／(mol·L-1)0.35-zz0.050+zKc不變，z=0.24mol·L-1，α(PCl5)=68%。比擬〔2〕〔3〕說明最終濃度及轉化率只與始終態(tài)有關，與參加的過程無關?！?/p>

14.2、H2、NH3三種氣體的平衡濃度分別為：c(N2·L-1，c(H2·L-1，c(NH3·L-1。假設使N2·L-1，需沉著器中取走多少摩爾的H2才能使體系重新到達平衡?〔提示：先求出平衡常數Kc.平衡濃度為／(mol·L-1所以Kcmol·L-1N2的平衡濃度發(fā)生變化后：起始濃度為／(mol·L-1新的平衡濃度／(mol·L-1)1.20.5+〔3×0.2〕-x0.5-〔2×0.2〕所以沉著器中取走的氫氣為：x=0.94mol〕

#15.在749K條件下，在密閉容器中進行以下反響：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)Kc=2.6，求：

(1)當H2O與CO物質的量之比為1時，CO的轉化率為多少?

(2)當H2O與CO物質的量之比為3時，CO的轉化率為多少?

(3)根據計算結果，你能得出什么結論?〔提示：在體積恒定時，物質的量之比等于濃度之比，故當H2O與CO物質的量之比為1時，那么c(H2O)/c(CO)=1.〔1〕起始濃度為／(mol·L-1)cc00平衡濃度／(mol·L-1)c-xc-xxx所以：〔2〕設到達平衡后，已轉化的CO濃度為x’mol·L-1，Kc不變起始濃度為／(mol·L-1)c3c00