第三章习题及答案(1)

第三章 习 题 及 答 案

1. 是非题（对的在括号内填“＋”号，错的填“－”号） （1）S r ?为正值的反应均是自发反应。

（—）

（2）在常温常压下，空气中的N 2和O 2是长期存在而不化合生成NO 。这表明此时该反应的吉布斯函数变是负值。 （—） （3）某一给定反应达到平衡后，若平衡条件不变，则各反应物和生成物的分压或浓

度分别为定值。

（ + ）

（4）对反应系统)g (H )g (CO )g (O H )s (C 22+=+，1

m r mol

kJ 3.131)K 15.298(H -θ?=?。由于化学方程式两边物质的化学计量数的总和相等，所以增加总压力对平衡无影响。 （— ）

（5）上述反应达到平衡后，若升高温度，则正反应速率v(正)增加，逆反应速率v(逆)减小，结果平衡向右移动。

（ —） （6）反应的级数取决于反应方程式中反应物的化学计量数。

（— ）

2. 选择题（将所有正确答案的标号填入空格内）

（1）在定温定压条件下，某反应的1m r mol

kJ 10)T (H -θ?=?。这表明该反应 c 。 (a) 一定可能自发进行 (b) 一定不可能自发进行

(c) 是否可能自发进行，还需进行具体分析

（2）某温度时，反应)g (HBr 2)g (Br )g (H 22=+的标准平衡常数2104K -θ?=，则反应)g (Br 21

)g (H 21)g (HBr 22+=

的标准平衡常数θK 等于 b 。 (a)

2

1041

-?

(b)

2

1041-?

(c) 2104-?

（3）升高温度可以增加反应速率，主要是因为 b 。 (a) 增加了分子总数 (b) 增加了活化分子% (c) 降低了反应的活化能 (d) 促使平衡向吸热方向移动

（4）已知反应)g (CO )g (N 2

1

)g (CO )g (NO 22+=+的1

m r mol kJ 2.373)K 15.298(H -θ?-=?，

要有利于取得有毒气体NO 和CO 的最大转化率，可采取的措施是 c 。

(a) 低温低压 (b) 高温高压

(c) 低温高压

(d) 高温低压

3. 填空题 （1）对于反应：

)g (NH 2)g (H 3)g (N 322=+；1

m r mol

kJ 2.92)K 15.298(H -θ?-=?，若升高温度（约升高100K ），则

θ?m r H 基本不变 ，

θ?m r S 基本不变 ，

θ?m r G 代数值 增加 ，

θK 代数值减小 ，

v (正) 增加 ，

v(逆) 增加 。

（只要求定性地指出温度升高的影响。可填写：不变，基本不变，增大，代数值增大，减小，代数值减小。）

（2）对于下列反应：

C(s)＋CO 2(g) 2CO(g)；1

m r mol kJ 5.172)K 15.298(H -θ?=?

若增加总压力或升高温度或加入催化剂，则反应速率常数k(正)、k(逆)和反应速率v(正)、v(逆)以及标准平衡常数θK 、平衡移动的方向等将如何分别填入下表中。

4. 查表计算下列反应的)K 1

5.298(S m r θ? （1）)s (O Fe 2)g (O 3)s (Fe 4322=+ 答案：)K 15.298(S m r θ?= J/

（2）)s ()OH (M g )ag (OH 2)ag (M g 22=+-+

答案：)K 15.298(S m r θ?= J/

（3）)g (O H 3)s (Fe 2)g (H 3)s (O Fe 2232+=+ 答案：)K 15.298(S m r θ?= J/

5. 查表计算下列反应)K 15.298(S m r θ?，并判断在标准状态下，反应自发进行的方向。 （1）)g (O H )g (CO )g (H )g (CO 222+=+

答案：)K 15.298(S m r θ?=

J/； )15.298(K H m r θ?= kJ/mol ；)15.298(K G m r θ

?= kJ/mol ＞0，反应逆向进行。

（2）)g (O H 2)s (Sn )g (H 2)s (SnO 222+=+

答案：)K 15.298(S m r θ?=； )15.298(K H m r θ

?= kJ/mol ；)15.298(K G m r θ

?= kJ/mol ＞0，反应逆向进行。

6. 利用标准摩尔生成吉布斯函数和标准熵法判断时合成氯化氢反应的可能性。

)()(2

1

)(2122g HCl g Cl g H =+ 答案：)15.298(K G m r θ

?=mol ＜0,正向自发进行。标准熵法是指由公式)(T G m r θ?=)15.298(K H m r θ?-T )K 15.298(S m r θ?计算。

7. 已知下列反应的θ?m r H 的符号，不用查表，判断反应自发进行的方向。若有转向温度，则指明是高温还是低温反应自发进行。

（1）)g (CO 2)g (CO )s (C 2=+

0H m r >?θ

答案： 0>?θm r S ， 0H m r >?θ， 要使)(T G m r θ

?＜0，只有升高反应温度可能实

现，因此高温有利于反应自发进行。当反应温度大于转向温度时反应正向自发。

（2）)g (SO )g (O 2

1

)g (SO 322=+ 0H m r

答案： 0??θ

m r S ，0H m r

要使)(T G m r θ

?＜0，只有反应温度越低越可能实现，

因此低温有利于反应自发进行。当反应温度小于转向温度时反应正向自发。

（3）)g (O H 3)g (O 3)g (O 3)1(OH H C 22252+=+

0H m r

答案：0>?θm r S ，0H m r

?＜0，任何反应温度都能实现反应

正向自发进行。

8. 查表计算下列反应的)K 15.298(K θ。 （1）)g (O )1(Hg 2)s (HgO 22+=

答案：)15.298(K G m r θ

?= kJ/mol, k θ

==×10-21;

（2）)g (CO )s (CaO )s (CaCO 23+=

答案：)15.298(K G m r θ

?= kJ/mol, k θ

==×10-23

9. 用标准熵法计算反应

)g (H 2)(C 2+石墨 CH 4(g) 在时的)T (G m r θ?和平衡常数θK 。

解: △r H m θ =mol, △r S m θ =

△r G m θ= △r H m θ -T △r S m θ

= ×10-3= kJ/mol

△r G m θ= -RT lnK θ lnK θ =- △r G m θ/ RT =×103/×=, K θ =4×105

催

化剂

10. 查表计算反应

)g (H )g (CO )g (O H )(C 22+=+石墨

在及时的θK 值。 解: △r G m θ= =

△r G m θ= -RT lnK θ→ K θ =×10-17 △r H m θ=

ln(K 2θ /K 1θ )= (△r H m θ /R) ·[(T 2-T 1)/ T 2· T 1] T 2 =, K 2θ =×10-11 注意单位统一.

11. 已知某反应)1(B A )s (B )g (A 22=+在时2100.1K ?=θ，在时θK = 。求反应的

)K 15.298(H m r θ?。

答案：)K 15.298(H m r θ?= kJ/mol

12. 用锡石(SnO 2)制取金属锡，有建议可用下列几种方法： （1）单独加热矿石，使之分解。

（2）用碳（以石墨计）还原矿石（加热产生CO 2）。

（3）用H 2(g)还原矿石（加热产生水蒸汽）。

今希望加热温度尽可能低一些。试通过计算，说明采用何种方法为宜。 解: 计算要使上三反应能自发进行,它们所需的反应温度.

△ r G m θ= △r H m θ -T △r S m θ≤0 (1)△r H m θ=580kJ/mol,△r S m θ=,T ≥ 2839k (2)△r H m θ=mol,△r S m θ=,T ≥ 900k (3)△r H m θ=mol,△r S m θ=,T ≥ 839k

采用第三种方法. 13. 已知下列反应： Fe(s)＋CO 2(g) FeO(s)＋CO(g)；标准平衡常数为θ

1K

Fe(s)＋H 2O(g) FeO(s)＋H 2(g)；标准平衡常数为θ2K

在不同温度时反应的标准平衡常数值如下： T/K θ

1K

θ2K

973 1073 1173

1273

试计算在上述各温度时反应：

CO 2(g)＋H 2(g) CO(g)＋H 2O(g)

的标准平衡常数θK ，并通过计算说明此反应是放热还是吸热的。 答案：k θ

(T)=K 1θ

(T)/K 2θ

(T)，k θ

(973K)=; k θ

(1073K)=;

k θ

(1173K)=; k θ

(1273K)=;可见随温度升高,平衡常数值增大,反应为吸热反应. 14. 对于下列平衡系统：C(s)＋H 2O(g) = CO(g)＋H 2(g)，△r H m θ为正值。 （1）欲使平衡向右移动，可采取哪些措施

（2）欲使（正）反应进行得较快且较完全（平衡向右移动）的适宜条件如何这些措施对θK 及k(正)、k(逆)的影响各如何

答案： （1）升温;减压;通 H 2O(g). （2）要使正反应速度较快,升温和通 H 2O(g)可实现;要使反应反应正向进行较完全,必须提高反应平衡常数,因反应是吸热反应,升高温度可实现;要同时满足反应又快又完全的要求,只有升高温度才能.