1、第二章 化学反应的基本原理和大气污染 1、是非题（对的在括号内填“ +”号，错的填“ -”号） （ 1） rS 为正值的反应均是自发反应。 （ -） （ 2）某一给定反应达到平衡后，若平衡条件不变，分离除去某生成物，待达到新的平衡，则各反应物和生成物的分压或浓度分别保持原有定值。 （ -） （ 3）对反应系统 122( ) ( ) ( ) ( ) , ( 2 9 8 . 1 5 ) 1 3 1 . 3rmC s H O g C O g H g H K k J m o l 。由于化学方程式两边物质的化学计量数 （绝对值） 的总和相等，所以增加总压力对平衡无影响。 （ -） （ 4） 上述（ 3）
2、中反应达到平衡后，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。 （ -） （ 5） 反应的级数取决于反应方程式中反应物的化学计量数（绝对值）。 （ -） （ 6） 催化剂 能改变反应历程，降低反应的活化能，但不能改变反应的 rmG 。 （ +） （ 7） 在常温常压下，空气中的 N2 和 O2 能长期存在而不化合生成 NO。且热力学计算表明 22( ) ( ) 2 ( )N g O g N O g的 (2 9 8 .1 5 ) 0rmGK ，则 N2 和 O2混合气必定也是动力学稳定系统。 （ +） （ 8） 已知 4CCl 不会与 2HO反应，但
3、4 2 2( ) 2 ( ) ( ) 4 ( )C C l l H O l C O g H C l a q 的1( 2 9 8 . 1 5 ) 3 7 9 . 9 3rmG K k J m o l ，则必定是热力学不稳定而动力学稳定的系统。（ +） 2、选择题（将所有正确答案的标号填入空格内） （ 1）真实气体行为接近理想气体性质的外部条件是 （ b） （ a）低温高压 （ b）高温低压 （ c）低温低压 （ d）高温高压 （ 2）某温度时，反应 22( ) ( ) 2 ( )H g B r g H B r g的标准平衡常数 24 10K ，则反应2211( ) ( ) ( )22H B r
4、g H g B r g的标准平衡常数 K 等于 （ b） （ a）214 10（ b）214 10（ c） 24 10 （ 3） 升高温度可以增加反应速率，最主要是因为 （ b） （ a） 增加了分子总数 （ b） 增加了活化分子的百分数 （ c） 降低了反应的活化能 （ d） 促使平衡向吸热方向移动 (4) 已知汽车尾气无害化反应221( ) ( ) ( ) ( )2N O g C O g N g C O g 的(298.15 ) 0rmHK，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）
5、高温低压 （ 5）温度升高而一定增大的量是 ( bc ) （ a） rmG （ b） 吸热反应的平衡常数 K （ c） 液体的饱 和蒸气压 （ d） 反应的速率常数 k （ 6） 一个化学反应达到平衡时，下列说法中正确的是 ( a ) （ a） 各物质的 浓度或分压不随时间而变化 （ b） rmG =0 （ c） 正、逆反应的速率常数相等 （ d） 如果寻找到该反应的高效催化剂，可提高其平衡转化率 3、填空题 （ 1） 对于反应： 12 2 3( ) 3 ( ) 2 ( ) ; ( 2 9 8 ) 9 2 . 2rmN g H g N H g H K k J m o l 若升高温度 (约升高
6、100 K)， 则下列各项将如何变化 (填写 ： 不 变，基本 不变，增大或减小。 ) rmH ： 基本不变 rmS ： 基本不变 rmG ： 增大 K ： 减小 v（ 正 ） ： 增大 v（ 逆 ） ： 增大 （ 2） 对于下列反应 ： 12( ) ( ) 2 ( ) ; ( 2 9 8 ) 1 7 2 . 5rmC s C O g C O g H K k J m o l 。 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 K 、平衡移动的方向等将如何 ?分别填人下表中 。 k （正） k （逆） v
7、（正） v （逆） K 平衡移动方向 增加总压力 不变 不变 增大 增大 不变 向左 升高温度 增大 增大 增大 增大 增大 向右 加催化剂 增大 增大 增大 增大 不变 不变 （ 3） 造成平流层中臭氧层破坏的主要物质有 CFC、哈龙、 N2O、 NO、 CCl4、CH4 等 ；主要的温室气体有 CO2、 CH4、 N2O、 CFC、 O3 等 ；形成酸雨的大气污染物主要是 SO2、 NOx 等 。 4、 不用查表，将下列物质按其标准 mS (298K)值由大到小的顺序排列，并简单说明理由。 (a)K(s) （ b)Na(s) (c)Br2(1) (d) Br2 (g) (e)KCl(s)
8、解： mS （ 298K）值由大到小的顺序为 2( ) ( )d Br g 2( ) ( )cBr l ( ) ( )eKCl s ( ) ( )aKs ( ) ( )bNas 说明 （ 1）同一物质 2Br 气态时的熵大于液态时的； （ 2）一般（相对分子质量相近时）液体的熵大于固体物质的熵； （ 3）一般说来，当温度和聚集状态相同时，分子或晶体结构较复杂（内部微观粒子较多）的物质的熵大于分子或晶体结构较简单（内部微观粒子较少）的物质的熵。 K(s)和 Na(s)的原子结构属同一族， K 的结构较 Na 的复杂。 5、 定性判断下列反应或过程中熵变的数值是正值还是负值。 （ 1） 溶解少量食
9、盐于水中； （ 2） 活性炭表面吸附氧气； （ 3）碳与氧气反应生成一氧化碳。 解： （ 1）熵变为正值；（ 2）熵变为负值；（ 3）熵变为正值。 6、 利用 下 列两个反应及其 rmG （ 298K）值 ，计算 34FeO （ s） 在 298K 时的标准生成吉布斯函数。 12 2 332 ( ) ( ) ( ) ; ( 2 9 8 ) 7 4 2 . 22 rmF e s O g F e O s G K k J m o l 12 3 3 44 ( ) ( ) 3 ( ) ; ( 2 9 8 ) 7 7 . 7rmF e O s F e s F e O s G K k J m o l 解：
10、2 2 332 ( ) ( ) ( )2F e s O g F e O s（ 1） 2 3 3 44 ( ) ( ) 3 ( )F e O s F e s F e O s （ 2） (1) 4 (2)3 ， 可得 2 3 43 ( ) 2 ( ) ( )F e s O g F e O s （ 3） 故 34, , 3( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )f m F e O r mG K G K = ,1 , 21 ( 2 9 8 ) 4 ( 2 9 8 )3 r m r mG K G K = 11 ( 7 4 2 . 2 ) 4 ( 7 7 . 7 )3 k J m o l = -1015.5
11、 1kJmol 7、 通过热力学计算说明下列水结冰过程： 22( ) ( )H O l H O s 在 298K 标准状态时能否自发进行。已知冰在 298K 时的标准摩尔生成吉布斯函数为 -236.7 1kJmol 。 解： 22( ) ( )H O l H O s 1( 2 9 8 ) /fmG K kJ m ol -237.129 -236.7 ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B f m BBG K v G K =（ -236.7） -（ -237.129） 1kJmol =0.4 1kJmol 0 故在 298K 的标准状态时，水结冰的过程不能自发进行。 8、 试用教材附
12、录 3 中的标准热力学数据，计算下列反应的 (298 )rmSK 和(298 )rmGK (1) 2 3 4 23 ( ) 4 ( ) 4 ( )F e s H O l F e O H g (2) 2 2( ) 2 ( ) ( ) ( )Z n s H a q Z n a q H g (3) 22( ) ( ) ( ) 2 ( )C a O s H O l C a a q O H a q (4) 21( ) ( ) ( )2A gB r s A g s B r l解： （ 1） 2 3 4 23 ( ) 4 ( ) ( ) 4 ( )F e s H O l F e O s H g 11( 2
13、9 8 ) /mS K J m ol K 27.28 69.91 146.4 130.684 1( 2 9 8 ) /fmG K kJ m ol 0 -237.129 -1015.4 0 ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B m BBS K v S K = 130.864 4+146.4-69.91 4-27.28 3 11J mol K = 307.7 11J mol K ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B f m BBG K v G K =（ -1015.4） -（ -237.129） 4 1kJmol = -66.9 1kJmol （ 2） 2 2( ) 2
14、 ( ) ( ) ( )Z n s H a q Z n a q H g 11( 2 9 8 ) /mS K J m ol K 41.63 0 -112.1 130.684 1( 2 9 8 ) /fmG K kJ m ol 0 0 -147.06 0 ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B m BBS K v S K = 130.864+（ -112.1） -41.63 11J mol K = -23.0 11J mol K ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B f m BBG K v G K = -147.6 1kJmol （ 3） 22( ) ( ) ( ) 2
15、( )C a O s H O l C a a q O H a q 11( 2 9 8 ) /mS K J m ol K 39.75 69.91 -53.1 -10.75 1( 2 9 8 ) /fmG K kJ m ol -604.03 -237.129 -553.58 -157.244 ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B m BBS K v S K = (-10.75) 2+(-53.1)-69.91-39.75 11J mol K = -184.3 11J mol K ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B f m BBG K v G K =（ -157.244
16、） 2+(-553.58)-（ -237.129） -(-604.03) 1kJmol = -26.91 1kJmol （ 4） 21( ) ( ) ( )2A g B r s A g s B r l11( 2 9 8 ) /mS K J m ol K 170.1 42.55 152.231 1( 2 9 8 ) /fmG K kJ m ol -96.90 0 0 ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B m BBS K v S K = 152.231 12 +42.55-170.1 11J mol K = -54.1 11J mol K ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r
17、m B f m BBG K v G K = 96.90 1kJmol 9、 用 锡石 (SnO2)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 CO2）。 （ 3）用 H2（ 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： （ 1）单独加热矿石 SnO2 使之分解的温度条件估算 22( ) ( ) ( )SnO s Sn s O g 1( 2 9 8 ) /fmH K kJ m ol -580.7 0 0 11( 2 9 8 ) /mS K J m ol K 52.3
18、51.55 205.138 ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B f m BBH K v H K = 580.7 1kJmol ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B m BBS K v S K = 205.138+51.55-52.3 11J mol K = 204.4 11J mol K 依据 ( ) ( 2 9 8 ) ( 2 9 8 ) 0r m r m r mG T H K T S K T 580.7 1kJmol /204.4 11J mol K=2841K （ 2）用碳还原矿石 的温度条件估算 22( ) ( ) ( ) ( )S n O s C s S
19、 n s C O g 1( 2 9 8 ) /fmH K kJ m ol -580.7 0 0 -393.509 11( 2 9 8 ) /mS K J m ol K 52.3 5.74 51.55 213.74 ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B f m BBH K v H K = （ -393.509） -（ -580.7） 1kJmol = 187.2 1kJmol ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B m BBS K v S K = 213.74+51.55-5.74-52.3 11J mol K = 207.3 11J mol K T 187.2 1kJ
20、mol /207.3 11J mol K=903.0K （ 3）用 H2 还原矿石 的温度条件估算 2 2 2( ) 2 ( ) ( ) 2 ( )S n O s H g S n s H O g 1( 2 9 8 ) /fmH K kJ m ol -580.7 0 0 -241.818 11( 2 9 8 ) /mS K J m ol K 52.3 130.684 51.55 188.825 ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B f m BBH K v H K = （ -241.818） -（ -580.7） 1kJmol = 97.1 1kJmol ,( 2 9 8 ) ( 2
21、 9 8 )r m B m BBS K v S K = 188.825+51.55-130.684-52.3 11J mol K = 115.5 11J mol K T 97.1 1kJmol /115.5 11J mol K=841K 依据计算，用 用 H2 还原可使 矿石 分解温度最低。 10、 糖在新陈代谢过程中所发生的 总 反应 可 用下式 表示 ： 1 2 2 2 1 1 2 2 2( ) 1 2 ( ) 1 2 ( ) 1 1 ( )C H O s O g C O g H O l 若在人体内实际上只有 30上述总反加的标准吉布斯 函数 变可转变成为功(非体积功 )， 则一食匙 (3
22、.8g)糖在体温 37 时进行新陈代谢， 可 以 做多少功 ？ 解： 1 2 2 2 1 1 2 2 2( ) 1 2 ( ) 1 2 ( ) 1 1 ( )C H O s O g C O g H O l 1( 2 9 8 ) /fmH K kJ m ol -2225.5 0 -393.509 -285.83 11( 2 9 8 ) /mS K J m ol K 360.2 205.138 213.74 69.91 ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B f m BBH K v H K = （ -285.83） 11+（ -393.509） 12-（ -2225.5） 1kJmol
23、 = -5640.7 1kJmol ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B m BBS K v S K = 69.91 11+213.74 12-205.138 12-360.2 11J mol K = 512.03 11J mol K ( ) ( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m r m r mG T H K T S K (310 )rmGK = -5640.7 1kJmol -（ 273+37） K 512.03 11J mol K = -5799.4 1kJmol 转化为功（非体积功） w 1 2 2 2 1 11 2 2 2 1 1() ( 3 1 0 ) 3 0
24、%rmm C H Ow G KM C H O = 113 . 8 ( 5 7 9 9 . 4 ) 3 0 %342 g k J m o lg m o l = -19.3kJ 11、 计算利用水煤气制取合成天然气的下列反应在 523K 时 (近似 )的 K 值。 2 4 2( ) 3 ( ) ( ) ( )C O g H g C H g H O g 解： 可利用公式 ( ) ( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m r m r mG T H K T S K 代入热力学化学数据，先求出反应的 (523 )rmGK 。 2 4 2( ) 3 ( ) ( ) ( )C O g H g C H g
25、H O g 1( 2 9 8 ) /fmH K kJ m ol -110.525 0 -74.81 -241.818 11( 2 9 8 ) /mS K J m ol K 197.674 130.684 186.264 188.825 ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B f m BBH K v H K = （ -241.818） +（ -74.81） -（ -110.525） 1kJmol = -206.10 1kJmol ,( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m B m BBS K v S K = 188.825+186.264-130.684 3-197.674 11
26、J mol K = -214.637 11J mol K 依据 ( ) ( 2 9 8 ) ( 2 9 8 )r m r m r mG T H K T S K ( 5 2 3 ) ( 2 9 8 ) 5 2 3 ( 2 9 8 )r m r m r mG H K K S K -206.10-523（ -214.637） 10-3 1kJmol = -93.84 1kJmol 111( 9 3 . 8 4 ) 1 0 0 0l n 2 1 . 68 . 3 1 4 5 2 3rmG J m o lK R T J K m o l K K 2.36109 12、 某温度时 8.0molSO2 和 4
27、.0molO2 在密闭容器中进行反应生成 SO3 气体，测得起始时和平衡时 (温度不变 )系统的总压力分别为 300 kPa 和 220 kPa。试利用上述实验数据求该温度时反应： 2 2 32 ( ) ( ) 2 ( )S O g O g S O g的标准平衡常数和 SO2的转化率。 解： 设平衡时 SO3 的物质的量为 x mol 2 2 32 ( ) ( ) 2 ( )S O g O g S O g 起始时物质的量 /mol 8.0 4.0 0 平衡时物质的量 /mol 8.0-x 4.0- 2x x 在恒温恒容条件下，系统总压与系统的总物质的量成正比，故 300 kPa： 220 kPa=（ 8.0+4.0）：（ 8.0-x +4.0- 2x +x ） 得 x= 6.4 SO2 的转化率为： 2 6. 8048 % 8xSO 平衡时各物质的摩尔分数为
