普通化学习题与解答(第二章).doc

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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) 为正值的反应均是自发反应。 (-rS)(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()()(),(98.15)3.rmCsHOgHgKkJmol ?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)中反应达到平衡后,若升高温度,则正反应速率 (正)增加,v逆反应速率 (逆)减小,结果平衡向右移动。 (-v)( 5)反应的级数

2、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N 2 和O 2 能长期存在而不化合生成 NO。且热力学计算表明 的 ,则N 2 和O 2混合气22()()gNg(98.15)0rmGK?必定也是动力学稳定系统。 (+ )(8)已知 不会与 反应,但 的4Cl2HO422()()()4()ClHlCgHlaq,则必定是热力学不稳定而动力学稳定的系统。1(29.15)379.rmGKkJmol ?(+ )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

3、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 的标准平衡常数 ,22()()()HgBrrg2410K则反应 的标准平衡常数 等于 1()Brg(b)(a) (b) (c)214021402410(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 的221()()()()NOgCNgCO,要有利于取得有毒气体 和 的最大转化率,可采取(298.15)0rmHK的措施是 ( c )(a)低温低压 (b)高

4、温高压(c)低温高压 (d)高温低压(5)温度升高而一定增大的量是 ( bc )(a) (b)吸热反应的平衡常数rmG 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) =0rmG(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: 1223()3()();(298).2rmNgHNgHKkJmol ?若升高温度(约升高 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。): 基本不变 : 基本不变 rmrmS

5、: 增大 : 减小 rGK: 增大 : 增大 v( 正 ) v( 逆 )(2)对于下列反应: 。若12()()();(298)17.5rmCsOgCHkJmol?增加总压力或升高温度或加入催化剂,则反应速率常数 (正)、 (逆)和反应速率 (正 )、 (逆)以及标准平衡常数 、平衡移动的方向等将如何?分别填人下v K表中。(正)k(逆)k(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、CCl 4、CH 4 等;

6、主要的温室气体有 CO2、CH 4、N 2O、CFC、O 3 等 ;形成酸雨的大气污染物主要是 SO2、NO x 等 。4、不用查表,将下列物质按其标准 (298K)值由大到小的顺序排列,并简单mS说明理由。(a)K(s) ( b)Na(s) (c)Br2(1) (d) Br2 (g) (e)KCl(s)解: (298K)值由大到小的顺序为mS 2()dBrg2()crl()eKCls()as()bNas说明 (1)同一物质 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

7、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 (298K)值,计算 (s )在 298K 时的标rmG34FeO准生成吉布斯函数。 12233()()();(298)7.2rmFesOgFesKkJmol ?2344rs解: (1)223()()()ese(2)234FOFOs,可得(1)4(3

8、)234()()()esges故 34, ,9898fmFeOrmGKG= ,1,2(2)(98)3r rmKGK= = -1015.511(742.)(7.)3kJmol?1kJol?7、通过热力学计算说明下列水结冰过程: 22()()HOls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()()lHOs-237.129 -236.71(298)/fmGKkJl,(298)rBfmvGK=(-236.7 )- (-237.129) =0.4 01kJmol?1kJol?故在 298K 的标准状态时,水结冰的过程不

9、能自发进行。8、试用教材附录 3 中的标准热力学数据,计算下列反应的 和(298)rmSK(29)rmGK(1) 23424()()FesHOlFeHg(2) ()ZnaqZn(3) 22()()()CslCOaq(4) 21(AgBrBrl解:(1) 23423()4()()()FesHlFeOsHg27.28 69.91 146.4 130.6841(298)/mSKJol?0 -237.129 -1015.4 0fGk,()(298)rmBmvSK=130.8644+146.4-69.9 14-27.283 1JmolK?= 307.7 1Jol?,(298)(298)rmBfmGKvG

10、K=(-1015.4)-(-237.129)4 1kJmol?= -66.9 1kJol?(2) 22()2()()()ZnsHaqZnHg41.63 0 -112.1 130.6841(98)/mSKJl0 0 -147.06 0fGko?,(2)(298)rmBmvSK=130.864+ (-112.1)-41.63 1JmolK?= -23.0 1Jol?,(298)(298)rmBfmGKvGK= -147.6 1kJl(3) 22()()()()CaOsHlCaqOHa39.75 69.91 -53.1 -10.751(298)/mSKJol?-604.03 -237.129 -55

11、3.58 -157.244fGk,()(298)rmBmvSK=(-10.75)2+(-53.1)-69.91-39.75 1JmolK?= -184.3 1Jol?,(298)(298)rmBfmGKvGK=(-157.244)2+(-553.58)-(-237.129)-(-604.03)1kJol?= -26.91 1kJmol?(4) 21()()()AgBrsBrl170.1 42.55 152.2311(298)/mSKJol?-96.90 0 0fGk,()(298)rmBmvSK=152.231 +42.55-170.111JmolK?= -54.1 Jol?,(298)(29

12、8)rmBfmGKvGK= 96.90 1kJl9、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:(1)单独加热矿石 SnO2 使之分解的温度条件估算 22()()SnOsg-580.7 0 01(298)/fmHKkJol?52.3 51.55 205.138S,()(298)rmBfmvHK= 580.7 1kJol?,(298)()rmBmSKvS=205.138+51.55-52

13、.3 1JmolK?= 204.4 1JolK?依据 ()(298)(298)0rmrmrmGTHTST580.7 /204.4 =2841K1kJl1Jl?(2)用碳还原矿石的温度条件估算 2 2()()()SnOsCSnsOg-580.7 0 0 -393.5091(98)/fmHKkJol?52.3 5.74 51.55 213.742S,()(298)rmBfmvHK= (-393.509 )- (-580.7) 1kJmol?= 187.2 1kJol?,(298)(298)rmBmSKvSK=213.74+51.55-5.74-52.3 1JmolK?= 207.3 1Jol?T1

14、87.2 /207.3 =903.0Kkm1l(3)用 H2 还原矿石的温度条件估算 222()()()SnOsHgSnsOg-580.7 0 0 -241.8181(98)/fmKkJol?52.3 130.684 51.55 188.8252S,()(298)rmBfmHvHK= (-241.818 )- (-580.7) 1kJmol?= 97.1 1kJol?,(298)(298)rmBmSKvSK=188.825+51.55-130.684-52.3 1JmolK?= 115.5 1Jol?T97.1 /115.5 =841Kkm1lK依据计算,用用 H2 还原可使矿石分解温度最低。

15、10、 糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可用下式表示: 12222()()1()1()CHOsgCOHl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 (3.8g)糖在体温 37时进行新陈代谢,可以做多少功?解: 121222()()1()1()CHOsgCOgHl-2225.5 0 -393.509 -285.83(298)/fmHKkJol?360.2 205.138 213.74 69.911S,()(298)rmBfmvK= (-285.83 )11+ (-393.509)12- (-2225.5) 1kJmol?= -5640.7 1kJo

16、l?,(298)(298)rmBmSKvSK=69.91 11+213.7412-205.13812-360.2 1JmolK?= 512.03 1Jol?()(298)(298)rmrmrmGTHKTS= -5640.7 -(273+37 )K512.03310r 1kJl 1JolK?= -5799.4 o?转化为功(非体积功) w121() (30)%rmmCHOwGKM= = -19.3kJ113.8(579.4)4gkJolol?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 值。K242()3()()()COgHCgO解:可利用公式 ()(98)(98)r

17、mrmrmGTKTS代入热力学化学数据,先求出反应的 。523rG42()()()()COgHCgHO-110.525 0 -74.81 -241.8181(298)/fmHKkJol?197.674 130.684 186.264 188.825S,()(298)rmBfmvHK= (-241.818 )+ (-74.81)-(-110.525) 1kJmol?= -206.10 1kJol?,(298)(298)rmBmSKvSK=188.825+186.264-130.6843-197.674 1JmolK?= -214.637 1Jol?依据 ()(298)(298)rmrmrmGTHKTS52353rr r-206.10-523 (-214.637 )10 -3 1kJmol?= -93.84 1kJol?11(93.84)0ln 2.653rmGmlKRTK 2.3610912、 某温度时 8.0molSO2 和 4.0molO2 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: 的标准平衡常数和223()()SOgSOg

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