1、1第 2 章 化学反应的基本原理1. 判断题（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。Sr（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，待达到新的平衡后，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 ， 。由于化学方程式两)g(HCO)g()s22 1mr molkJ3.1)K5.298(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
2、物的化学计量数（绝对值） 。 （ ）（6）催化剂能改变反应的历程，降低反应的活化能，但不能改变反应的 。 （ ）mrG（7）在常温常压下，空气中的 N2 和 O2 是长期存在而不化合生成 NO。且热力学计算表明这表明N2（g）+ O2（g）=2NO（g） ，则 N2 和 O2 混合气必定也是动力学稳定系统。 （ 0)15.98(KGmr）（8）已知 CCl4 不会与 H2O 反应，但 CCl4+2H2O=CO2+4HCl(aq)的 )15.98(KGmr,则必定是热力学不稳定而动力学稳定系统。 （ ）1937molkJ答案 （1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） （8）2. 单
3、选题（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（ ）（a）低温高压 （b）高温低压 （c）低温高压 （d）高温高压（2）某温度时，反应 的标准平衡常数 ，则反应)g(HBr2)(r)g(2 2104K的标准平衡常数 等于（ ）Br1)g(H)(Br2K(a) (b) (c) 20421042104（3）升高温度可以增加反应速率，主要是因为（ ）(a) 增加了分子总数(b) 增加了活化分子百分数(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反应 的 ，)g(CO)(N21)g(CO2 1mr molkJ2.37)K15.
4、298(H2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（ ）(a) 低温低压 (b) 高温高压 (c) 低温高压 (d) 高温低压（5）一个化学反应达到平衡时，下列说法中正确的是（ ）(a)各物质的浓度或分压不随时间而变化 (b) 0mrG(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，可以提高其平衡转化率答案 1b 2b 3b 4c 5a3. 填空题（1）对于反应：； ，)g(NH2)(3)g(N32 1mr molkJ2.9)K15.28(若升高温度（例如升高 100K） ，则下列各项如何变化( 填写：不变 ,基本不变,增大或减小。)， ， ，mrH
5、mrSrG_ ，v (正) ，v( 逆) _ 。K答案：基本不变，基本不变，增大减小， 增大 增大（2）对于下列反应：C(s)CO 2(g) 2CO(g)； 1mr molkJ5.172)K.298(H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 、平衡移动的方向等将如何？分别填入下表中。Kk(正) k(逆) v(正) v(逆) 平衡移动方向增加总压力 不变 不变 增大 增大 不变 逆向移动升高温度 增大 增大 增大 增大 增大 正向移动加催化剂 增大 增大 增大 增大 不变 不移动（3）造成平流层中臭氧层破坏的主要物质
6、有_；主要的温室气体有_；形成酸雨的大气污染物主要是_和_。答案：氟里昂，NO X、HCl；CO 2；NO X 和 SO24. 不用查表，将下列物质按其标准熵 值由大到小的顺序排列，并简单说明理由。)K15.98(Smr3（a）K（s） （b）Na（s） （c ）Br 2（l） （d）Br 2（g） （e）KCl （s）答案：（d）（c）（e）（a）（b）原因是气体熵液体固体 分子量大的熵大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。 答案：正（2）活性炭表面吸附氧气。 答案：负（2） 碳与氧气反应生成一氧化碳。 答案：正6.利用下列两个反应及其 值，计算
7、 Fe3O4 在 298.15K 时的标准生成吉布斯函数。)15.298(KGmr；)(23)(3sOFegsFe 1.27).( molkJr；(443smr答案：由定义可知 Fe2O3 的 1.4)15.98lkJKGf=3 -41.7)15.298(olkJKGmr ),2(3OFemf ),5.298(32OFeKGmf= (-77.7)+4(-742.2)=-1015.5kJ.mol-1),43Fef7.通过热力学计算说明下列水结冰过程：H 2O（l ） H2O（s）在 298.15K 的标准态时能否自发进行。已知冰在 298.15K 标准生成吉布斯函数为 -236.7kJ.mol-
8、1。答案：查表 水的 1.9.37)15.298( molkJKGmf过程的 01.420)2(6).( lmr所以在 298.15K 的标准态时不能自发进行 .8.试用书末附录 3 中的标准热力学数据,计算下列反应的 和)K15.298(Smr)15.298(KGmr(查表时注意状态,计算时注意乘系数 ) 1.olJr 1.olkJr（1） 307.7 -66.9(4()(4)3232 gHsOFelHsFe（2） -23.0 -147.06)(2aqZnZn（3） -184.3 -26.9()()2ClsCaO（4） -51.4 96.9)1(2lBrAgBr9. 用锡石(SnO 2)制取
9、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。4（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。试利用标准热力学数据通过计算，说明采用何种方法为宜。答案： (1) SnO2 =Sn +O2 (2) SnO2 +C =Sn + CO2 (3) SnO2 +2H2 =Sn +2H2O （g） 52.3 51.55 205.138 52.3 5.74 51.55 213.74 52.3 2130.684 51.55 2188.8251.)5298(KmolJS-580.7 0 0 -580.7 0 0
10、 -393.509 -580.7 0 0 2(-241.818)kHf(1)204.388 (2)207.25 (3)115.5321.)5298(olJSmr(1) 580.7 (2)187.191 (3)97.064 1.)(lkKrTc (1)2841K 903K (3)840K(温度最低,合适)5.298(SHmr10糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可表示为：C 12H22O11(s)+12O2(g)=12CO2(g) +11H2O(l)若在人体内实际上只有 30%上述反应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 370C 时进行新陈代谢 ,可做多少功
11、?答案： C12H22O11(s)+12O2(g)=12CO2(g) +11H2O(l) )K15.98(Smr360.2 205.138 213.74 69.91 =1169.91+12(213.74-205.138)-360.2=512.034 1.)5298(KmolJS-2225.5 0 -393.509 -285.83 -5640.738kf ).2(Hmr-5640.738-310.15(512.0341000)=-5799.54kJ.mol-1)375.2(Gmr( =-5796.127 kJ.mol-1 温度对反应的标准吉布斯函数变有影响,但由于该反应的熵变198Kr相对于焓变
12、小(绝对值),故变化不大)做的非体积功= 5799.54kJ.mol -130%3.8/342=19.33 kJ11.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。KCO（g）+3H 2（g）=CH 4（g ）+H 2O（g）答案： 查表 197.674 130.684 186.264 188.825 =-214.6371.)5298(KmolJS )15.298(Smr-110.525 0 -74.81 -241.818 -206.103kHf KHr-523K)523(Gmr )15.298(Kmr)15.298(Smr5=（-206.103）-523K（-206
13、.103 1000）= -93.85 kJ.mol -158.21314.80)59(523)()523(ln KRGKmr 97.90./8218,1e12. 某温度时 8.0molSO2 和 4.0molO2 在密闭容器中进行反应生成 SO3 气体,测得起始和平衡时(温度不变) 系统的总压力分别为 300kPa 和 220kPa.。利用上述实验数据求该温度时反应：2SO2（g）+O 2（g）=2SO 3（g）的标准平衡常数和 SO2 的转化率。答案：设平衡时有 2Xmol 的 SO2 转化 2SO2（g ）+O 2（g）=2SO 3（g）起始 n/mol 8 4 0 n（始）=12mol平
14、衡时 n/mol 8-2x 4-x 2x n（平衡）=（12-x）mol根据 PV=nRT T V 一定时 2x=6.4mol （ 平 衡 ）（ 始 ）（ 平 衡 ）始 ） Pn( 2031xSO2 的转化率=6.4/8=80% )()(223pOpSKeqeqe )1028.()108.6.42(注意在计算时可不用先计算分压,列综合算式更方便计算)8021.)6.4(2K13.已知下列反应：Ag 2S（s）+H 2（g）=2Ag（s）H 2S（g）在 740K 时的 。若在该温度下36.K，在密闭容器中将 1。 0molAg2S 还原为银，试计算最少需要 H2 的物质的量。答案：该反应是可逆
15、反应，需要 H2 的量包括反应需要的量 1mol 和为维持平衡需要 xmol（最少量）= =0.36 x=2.78mol )()()( 222nSppKeqeqeqe x0.1需要 H2 的量=1+2.78=3.78mol(注: 该反应是反应前后气体分子数不变的,在标准平衡常数表达式中系统的总压和标准压力在计算时可以在分式中消去,否则在计算时必须知道平衡时总压才能根据平衡常数计算.)14已知下列反应：Fe(s) CO2(g) FeO(s)CO(g)；标准平衡常数为 1K6Fe(s) H2O(g) FeO(s)H 2(g)；标准平衡常数为 2K在不同温度时反应的标准平衡常数值如下：T/K 1K2
16、973 1.47 2.38 0.6181073 1.81 2.00 0.9051173 2.15 1.67 1.2871273 2.48 1.49 1.664试计算在上述各温度时反应：CO2(g) H2(g) CO(g)H 2O(g) 的标准平衡常数 ，并通过计算说明此反应是放热还是吸热的。 K答：反应 3 的标准平衡常数 （如上）213K(因为随温度的升高平衡常数增大,故是吸热反应)15已知反应： 在 298.15K 时的 ，)g(HCl)(l21)g(H 16109.4K，求在 500K 时的 （近似计算，不查 和3.915.28( mokJKmr 2K)5.28(Sm数据）)Gf答案：利
17、用公式 求 21112 )(5,98(lnTRHmr 2代入数据 =-15.03 = =1.4101050.9834. ).(09.4l162 K2K1603.1594e16.利用标准热力学函数估算反应： 在 873K 时的标准摩尔吉布)g(OH)(C)g(CO222斯函数变和标准平衡常数。若此时系统中各组分气体的分压为 p(CO2)=p(H2)=127kPa,p(CO)=p(H2O)=76kPa,J计算此条件下反应的摩尔吉布斯函数变，并判断反应进行的方向。答案：查数据计算 )()()(Hg222213.74 130.684 197.674 188.825 =42.075J.mol-1.K-1
18、1.)5298(KmolJS )K15.298(Smr-393.509 0 -110.525 -241.818 41.166kJ.mol-1kHf Hr-873 =41.166kJ.mol-1-873K0.042075kJ.mol-1.K-1)873(Gmr )15.298(Kmr )15.298(KSmr=4.434 kJ.mol-1=-0.61 RTKr)73()(ln 87314.054.061.e注：若反应 3=反应 1-反应2则 K3=K1/K27= =0.358 (QK0 所以反应正向进行)Q)/()/(22pHCOp1276=8.314873ln(0.358/0.54)=-298
19、2.9J.mol-1=-2.98 kJ.mol-1 mrGQRTKrln)873( Kl因为 0 所以此条件下反应正向进行mr17.对于一个在标准状态下是吸热、熵增的化学反应，当升高温度时，根据吕查德里原理判断，反应将向吸热的正反应方向移动；而根据公式 判断，)(TGmr)(KHmr)(TSmr将变的更正（正值更大） ，即反应更不利于向正方向进行。在这两种矛盾的判断中，哪一种是)(TKGmr正确的？简要说明原因。答案：吕查德里原理判断是正确的。判断反应的方向或平衡移动的方向的依据是 0)(TKGmr温度对平衡常数的影响有两个公式: (1)适用于某一给定反应温度对 K0 的影响。RSTHKmr1
20、ln(2)适用于温度一定的前提下不同反应比较， 越正 K0 越小。KGr)()(l )(TGmr18研究指出下列反应在一定温度范围内为元反应：2NO （g）+Cl 2（g） 2NOCl（g）（1）写出该反应的速率方程。 （因为是元反应，可根据反应式直接写出） )(22ClNOck（2）该反应的总级数是多少？ （ n=2+1=3 级）（3）其他条件不变，如果将容器的体积增大到原来的 2 倍，反应速率如何变化？（体积增大后浓度各变为原来的 1/2 速率变为原来的 1/881)()1( 2ClNOck（4）如果容器体积不变而将 NO 的浓度增大到原来的 3 倍，反应速率又将怎样变化？（速率变为原来的
21、 9 倍）9)(3(2) ClNOck19已知某药物是按一级反应分解的，在 250C 分解反应的速率常数 k=2.0910-5h-1。该药物的起始浓度为 94 单位/cm 3，若其浓度下降至 45 单位/cm 3，就无临床价值，不能继续使用。问该药物的有效期应定为多长？答案：根据一级反应的特征 t=35254h=1468 天=4 年 ktc0lnt5109.245l20根据实验结果，在高温时焦炭中碳与二氧化碳的反应：C+CO2CO 其活化能为 167.4kJ.mol-1,计算自 900K 升高到 1000K 时,反应速率的变化.8答案：根据阿仑尼乌斯公式 代入相应数据得21)1(2)(lnTR
22、EakT=2.237 9.360934.8167ln)90(1Kk 237.)90(1)90(1ekVK21.将含有 0.1mol.dm-3Na3AsO3 和 0.1 mol.dm-3Na2S2O3 的溶液与过量的稀硫酸溶液混合均匀,产生下列反应: ：2H 3AsO3（aq）+9H 2S2O3（aq ）As 2S3（s）+3SO 2（g）+9H 2O（l）+3H 2S4O6（aq） 今由实验测得在 170C 时，从混合开始至溶液刚出现黄色的 As2S3 沉淀共需时 1515s；若将上述溶液温度升高 100C，重复上述实验，测得需时 500s，试求该反应的活化能 Ea 的值。答案：相同用量的溶液
23、反应，观察到出现沉淀可以认为生成沉淀量相等，所以速率的比与所需时间成反比。根据阿仑尼乌斯公式 代入相应数据得 21)1(2)(lnTREakT 302914.8)(ln)290(3EakKEa= =80184J.mol-1=80.2kJ.mol-1302914.8(50lnEa 1.0934.8l molJ21.在没有催化剂存在时,H 2O2 的分解反应: ：H 2O2（l） H2O（l）+1/2O 2（g）的活化能为 75 kJ.mol-1。当有催化剂存在时，该反应的活化能就降低到 54 kJ.mol-1。计算在 298K 时此两种反应速率的比值。答案：根据阿仑尼乌斯公式 假定催化剂对 A（
24、指前因子）无影响时，在一定ATREakln)1(ln温度下，有无催化剂对速率常数的影响： = =8.476 Ea)l21)1(2298314.0)57(=47984.8103476.8)1(2ekv23. 对于制取水煤气的下列平衡系统：C(s) H 2O(g) = CO(g)H 2(g)； 。问0mr（1）欲使平衡向右移动，可采取哪些措施？（答：升高温度；减小总压或增大体积；增 P(H2O)（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 及Kk(正) 、k( 逆) 的影响各如何？答：(1)升高温度；减小总压或增大体积；增 p(H2O)或减小 p(CO) 或减小
25、 p(H2)(2) 升高温度；增 p(H2O)其中升高温度使 及 k(正)、k( 逆)都增大；总压力或分压的改变对 及 k(正)、k(逆) 都无影响。KK（依据是： ）RSTHmr1ln ATREakln)1(ln24.设汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到 1300，试标准热力学函数估算此温度时反应的 和 的数值，并联系反应速率简单说明在大气污染中的影响。)g(NO)(21)g(NmrGK9答：查标准热力学数据 )()(21)(gNOgN191.50 205.138 210.761 =12.442J.mol-1.K-11.)5298(KmolJS )K15.298(Smr0 0 90.25 =
26、90.25kJ.mol-11.)(lkJHf ).(Hmr-1573K =90.25-15730.01244=70.68 kJ.mol-1573KGmr )5.298(Kmr )15.298(KSmr= = -5.4 173)1(lnRGr 734.0634.510e)()(21)(gNOgN1mol 空气反应达到平衡时物质的量分数 0.78-x 0.21-x 2x p(总)=p 0 2x=0.00182mol 21/)21.0(/)78.0( PxPxK总总总 21).0)(78.(x如果该反应的速率不是很慢的话,由计算可知,反应达到平衡时,空气中 NO 的物质的量分数达到0.00182，对环境造成的污染是不可忽视的。
