辽师考研无机热力学平衡答案

1、化学热力学、四大平衡和化学动力学部分答案一、选择题 1.（D）2.（A）3.（C）4.（D）5.（D）6.（C）7.（D）8.（C）9.（C）10.（C）11.（C）12.（C）13.（D）14.（C）15.（D）16.（B）17.（C）18.（C）19.（C）20.（A）21.（D）22.（C）23.（B）24.（D）25.（D）26.（C）27.（C）28.（A）29.（D）30.（D）31.（D）32.（D）33.（D）34.（D）35.（D）36.（B）37.（A）38.（D）39.（A）二、填空题1. 【S、G；G】 2.【+90 kJ·mol-1】 3.【(1)、(2)

2、不变，(3) 增加，(4) 减少】4.【-284 kJ·mol-1；401 kJ·mol-1】5. 【0.14】 6.【CaCO3，Ca(HCO3)2，CaCO3与Ca(HCO3)2的混合物】 7.【92.5 J·K-1·mol-1；59.0；28.1 kPa】8.【0.056；8.75】 9.【>>>>>】10.【 】 11.【10.7；7.0】 12.【1.18´10-13】13.【5´10-4 g 2´10-6 g 0.01 mol·L-1 (NH4)2C2O4】14.【AgBr

3、，Ag2C2O4】 15.【0；-0.83】16.【C2+ > A2+ > B2+ > D2+】 17. 【1. 0.37 V 2. Zn，Sn 3.不稳定】 18.【(1) NO2 + CO = NO + CO2 (2) r = k NO22】三、计算题1. 常温下(298.15 K)常压(100KPa)下, 将NO2和N2O4两种气体装入一注射器, 问达到平衡时,两种气体的分压和浓度多大？推进注射器活塞,将混合气体的体积减小一半,问达到平衡时,两种气体的分压和浓度多大？ (已知: 298.15K下, 两种气体的标准摩尔生成自由能分别为51.31和97.89 KJ×

4、;mol-1.)解：2NO2(g) N2O4(g) 解得 (2) 体积减小一半, 则p总变大, 平衡向生成N2O4(g)方向移动.2NO2(g) N2O4(g)压缩后分压/kPa 2´31.8 2´68.2 新平衡分压/kPa 2´31.8-2x 2´68.2+x x = 8.62 kPa (x¢ = 58.7 kPa舍去) 2.当一铜片暴露在室温空气下，为黑色CuO覆盖，在较高一些温度，黑色CuO转变成红色Cu2O，在更高温度下，氧化物覆盖层消失。根据热力学数据计算有关转变温度，分析上述反应过程。 298 K Cu(s) CuO(s) Cu2

5、O(s) O2(g)/ kJ·mol-1 0.00 -130 -146 0/ kJ·mol-1 0.00 -157 -169 0/ J·mol-1·K-1 33.15 42.63 93.14 205.03解：298 K Cu(s) +O2(g) = CuO(s) = -130 kJ·mol-1 2Cu(s) +O2(g) = Cu2O(s) = -146 kJ·mol-1 Cu2O(s) +O2(g) = 2CuO(s) = -114 kJ·mol-1 Cu氧化成Cu2O或CuO皆可发生，但室温Cu2O可转化成CuO。CuO

6、不能转化成Cu2O，故Cu片暴露在室温空气下，生成黑色CuO。 2CuO(s) = Cu2O(s) +O2(g) = -169 + 2 ´ 157 = 145 (kJ·mol-1) = + 93.14 2 ´ 42.63 = 0.1104 (kJ·mol-1·K-1) T转 =1.31´103 (K)所以温度升至1.31 ´ 103 K，CuO转变成Cu2O。 Cu2O(s) = 2Cu(s) +O2(g)= 169 kJ·mol-1 =´ 205.03 + 33.15 ´ 2 93.14 =

7、0.07568 (kJ·mol-1·K-1) T转 = 169 / 0.07568 = 2.23 ´ 103 K温度升至2230 K，Cu2O转变成Cu。3. 反应式 C(s) + CO2(g)2CO(g) 已知：767 = 4.61， 667 = 0.500 问：(1) 这个反应是吸热反应还是放热反应? 为什么?(2) 667时是多少? (3) 此反应的是多少? (4) 此反应的是多少?解：(1) 吸热反应，因T增加，值增加。(2) 在940 K时，= -2.303RT lg= -2.303 ´ 0.008314 ´ 940 ´ l

8、g0.500 = 5.41(kJ·mol-1) (3) = 180.58 kJ·mol-1 (4) = 0.186 (kJ·mol-1·K-1)4. 一溶液中含有Fe3+和Fe2+离子。它们的浓度都是0.05 mol·L-1，如果要求Fe(OH)3沉淀完全而Fe2+离子不生成Fe(OH)2沉淀，需将pH控制在何范围？Fe(OH)3的Ksp = 4.0×10-38，Fe(OH)2的Ksp = 1.6×10-11解：Fe3+沉淀完全，达10-5 mol·l-1时，OH-=（4.0×10-38/10-5）1/3

9、 = 1.6×10-11 pH1 = 14-lg(1.6×10-11) = 3.20Fe2+(0.05 mol·l-1)刚开始沉淀的OH- OH-=（1.6×10-14/0.05）1/2 = 5.66×10-7 (mol·l-1) pOH = 6.25pH2 = 7.75 控制PH范围为：7.75pH3.205.在10ml 0.0015 mol·L-1 MnSO4溶液中，加入5mL 0.15 mol·L-1氨水，是否能生成Mn(OH)2沉淀？如在上述MnSO4溶液中先加0.495g固体（NH4）2SO4，然后再加5

10、ml 0.15 mol·L-1氨水，是否还有Mn(OH)2沉淀？Mn(OH)2的Ksp = 4.0×10-14, Kb(NH3) = 1.77×10-5解：（1）C(Mn2+) = 0.0010，C(NH3) = 0.05Mn2+OH-2 = 0.0010×1.77×10-5×0.05 = 8.85×10-10QKSP 有Mn(OH)2（2）C(NH4+) = (0.495/132) ×2÷0.015 = 0.05 Mn2+OH-2 = 0.0010×1.77×10-5(0.05/0.

11、5)2 = 3.2×10-15 QKSP 无Mn(OH)2沉淀生成。6. (1) 若向CuCu2+ (1.0mol·L-1)Ag+ (1.0mol·L-1)Ag电池的Ag+ 溶液中加入Cl-离子，使达平衡后的Cl- = 1.0 mol·L-1，再向Cu2+ 溶液中加入足够NH3，使Cu2+ 全部生成高配位Cu(NH3)离子，设平衡后的NH3 = 2.0 mol·L-1，电池的正负极不变，写出此电池的电池符号，电极反应，电池反应；(2) 实验测得此电池电动势为0.29 V，如已知AgCl的Ksp = 1.6 ´ 10-10，Ag+ +

12、e- = Ag， = 0.80 V；Cu2+ + 2e- = Cu，= 0.34 V。试求Cu(NH3)的K稳；(3) 求此反应的平衡常数和rGm。解：(-) CuCu(NH3)(1.0 mol·L-1), NH3(2.0 mol·L-1)Cl-(1.0 mol·L-1)AgCl(s), Ag (+) 电极反应 (+) AgCl + e- Ag + Cl- (-) Cu(NH3)+ 2e- Cu + 4NH3 电池反应 2AgCl + Cu + 4NH3 2Ag + Cu(NH3)+ 2Cl- (2) E = (Ag+/Ag) + 0.0592·lg(K

13、sp(AgCl) - (Cu2+/Cu) + ) = (0.80 + 0.0592 lg(1.6 ´ 10-10) - 0.34 - 0.0296 lg(16 ´ K稳) K稳 » 4.4 ´ 1012 (3) (Cu(NH3)/Cu) =(Cu2+/Cu) += -0.034(V) lgK = 2 (0.22 + 0.034) / 0.0592 = 8.58 K = 3.8 ´ 108 D rGm = nFE = -2 ´ 96.5 ´ 0.29 = -56 (kJ·mol-1)7. 为了测定难溶盐Ag2S的Ks

14、p，装有如下原电池：电池的正极是将银片插入0.10 mol×L-1 AgNO3溶液中，并将H2S气体不断通入AgNO3溶液中直至溶液中的H2S达到饱和；电池的负极是将锌片插入0.10 mol×L-1 ZnSO4溶液中，并将氨气不断通入ZnSO4溶液中，直至游离氨的浓度达到0.10 mol×L-1为止，再用盐桥连接两种溶液，测得该电池的电动势为0.852 V，试求Ag2S的Ksp。 (Ag+/Ag) = 0.800 V， (Zn2+/Zn) = -0.762 V，Ka1(H2S) = 1.0×10-7，Ka2(H2S) = 1.0×10-14，H

15、2S = 0.10 mol×L-1，K稳(Zn(NH3) = 1.0 ´ 109解： 负极 =(Zn2+/Zn) +lgZn2+设平衡时Zn2+的浓度为x mol×L-1，则 Zn2+ + 4NH3 Zn(NH3)起始浓度/ mol×L-1 0.1 0平衡浓度/ mol×L-1 x 0.10 0.10 - x= 1.0 ´ 109 解得x = Zn2+ = 1.0 ´ 10-6 mol·dm-3 负= -0.762 + lgZn2+ = -0.762 + lg(1.0 ´ 10-6) = -0.939 V

16、 正极 =(Ag+/Ag) + 0.0592 lgAg+E =正 负 = 0.800 + 0.0591 lgAg+ + 0.939 = 0.852 (V) lgAg+ = -15.00，解得Ag+ = 1.0 ´ 10-15 mol·L-1 正极： 2Ag+ + H2S Ag2S + 2H+ 起始浓度/ mol×L-1 0.1 0平衡浓度/ mol×L-1 1.0 ´ 10-14 0.10 (0.10 1.0 ´ 10-14) Ksp(Ag2S) = 1.0 ´ 10-50 8. 已知：NO3+ 3H+ + 2e-HNO2

17、+ H2O 1 = 0.93 V HNO2的Ka = 4.6 ´ 10-4 求：NO+ H2O + 2e- = NO+ 2OH- 2 = ?解： 1 = 1 + HNO2 H+ + = Ka， HNO2 = 2 =1 =1 += 0.01 (V)9. 已知 Co3+ +e-Co2+ = 1.82 V O2 + 4H+ 4e-2H2O = 1.23 V NH3·H2O + OH- Kb = 1.8 ´ 10-5 Co3+ + 6NH3Co(NH3)63+ K3 = 1.6 ´ 1035 Co2+ + 6NH3Co(NH3)62+ K2 = 1.6 

18、0; 105 参考上述数据，根据计算结果判断下列问题： (1) 设溶液中H+ = 1.0 mol·L-1，空气(= 20.26 kPa) 能否将Co2+ (1.0 mol·L-1)氧化为Co3+ ? (2) 设NH3·H2O浓度为1.0 mol·L-1，空气能否将Co(NH3)62+ (1.0 mol·L-1)氧化为Co(NH3)63+ ?解： (1) O2 + 4Co2+ + 4H+ 4Co3+ + 2H2O E =1.23 - 1.82 = -0.59 (V) E =-lg= -0.592- lg = -0.60 V <0 所以空气不

19、能氧化Co2+为Co3+。 (2) 设NH3·H2O浓度为1mol·L-1 OH- = = 4.2 ´ 10-3 (mol·L-1) Co3+ = H+ =´ 10-11 (mol·L-1) Co2+= E = -lg= 0.49 (V) >0 所以空气能氧化Co(NH3)62+。10. 已知： (Ni2+/Ni) = -0.23 V， (Ag+/Ag) = +0.80 V， (Pb2+/Pb) = -0.13 V， (Cu2+/Cu) = +0.34 V 写出下列电池的电池反应，并求电动势，判断该电池反应能否自发进行，计算反应

20、的平衡常数。 (1) AgAg+-1)Ni2+-1)Ni (2) PbPb2+-1)Cu2+-1)Cu解：(1) Ni2+ + 2Ag = 2Ag+ + Ni E = (-0.23) - (+0.80) = -1.03 (V) E =-= -1.03 -= -0.97 (V) < 0 所以不自发 lgK = 2 ´ (-1.03) / 0.0592= -34.80， K = 1.6 ´ 10-35 (2) Cu2+ + Pb = Pb2+ + Cu E = 0.34 - (-0.13) = 0.47 (V) E = -= 0.47- = 0.46 (V) > 0 所以自发进行. lgK = 2 ´ 0.47 / 0.0592 = 15.9 K = 7.9 ´ 101511在50 cm3 0.10mol·L-1 AgNO3溶液中加入30 cm3密度为0.932 g·cm-3含NH3 18.24%的氨水，冲稀到100 cm3后再加入0.10mol·L-1 KCl溶液10cm3，问有无AgCl沉淀析出? (K稳(Ag(NH3)2+) = 1.7 &#