无机化学思考题答案

1、第二章思 考 题 1. 下列说法是否正确? （1）质量定律适用于任何化学反应。×（2）反应速率常数取决于反应温度，与反应的浓度无关。（3）反应活化能越大，反应速率也越大。×（4）要加热才能进行的反应一定是吸热反应。×2. 以下说法是否恰当，为什么? （1）放热反应均是自发反应。不一定（2）rSm为负值的反应均不能自发进行。不一定（3）冰在室温下自动溶化成水，是熵起了主要作用的结果。是3由锡石(SnO2)生产金属锡，要求温度尽可能低。可以单独加热矿石(产生O2)，或将锡石与碳一起加热(产生CO2)，或将锡石与氢气一起加热(产生水蒸气)。根据热力学原理，应选用何种方法

2、?（氢气一起加热）4. 已知下列反应的平衡常数：H2(g) + S(s) H2S(g)；S(s) + O2(g) SO2(g)； 则反应：H2(g) + SO2(g) O2(g) + H2S(g)的平衡常数是下列中的哪一个。 (1) - (2)· (3) / (4)/5. 区别下列概念：(1) 与 (2) 与 (3) J 与 Jc、Jp (4) K 与 Kc 、Kp 6. 评论下列陈述是否正确?（1）因为 （T）=-RTlnK ，所以温度升高，平衡常数减小。不一定（2）（T）i(298.15)(生成物) + i(298.15)(反应物)×（3）CaCO3在常温下不分解，是因

3、为其分解反应是吸热反应；在高温(T>1173K)下分解，是因为此时分解放热。× 7. 向5L密闭容器中加入3molHCl(g)和2molO2(g)，反应：4HCl(g) + O2(g) 2H2O(g) + 2Cl2(g)的-114.408 kJ·mol-1 ，在723K达到平衡，其平衡常数为K。试问：（1）从这些数据能计算出平衡常数吗? 若不能，还需要什么数据?不能（须知道转化率或平衡分压或反应的熵）（2）标准态下，试比较723K和823K时K的大小。（K（723K）> K（823K）（3）若下列两反应的平衡常数分别为和2H2O(g) 2H2(g) + O2(g

4、) 2HCl(g) H2(g) + 2Cl2(g) 那么，K与和 之间有什么关系(以式子表示)? ()2/ 8对于可逆反应：C(s) + H2O(g)CO(g) + H2(g)；> 0下列说法你认为对否? 为什么? （1）达平衡时各反应物和生成物的分压一定相等。×（2）改变生成物的分压，使 J < K ，平衡将向右移动。（3）升高温度使正增大；逆减小，故平衡向右移动；×（4）由于反应前后分子数目相等，所以增加压力对平衡无影响。×（5）加入催化剂使正增加，故平衡向右移动。×9. 可逆反应：达平衡时，A(g) + B(g) 2C(g) (298.

5、15K)<0) 如果改变下述各项条件，试将其它各项发生的变化填入表中。操作条件正逆k正k逆平衡常数平衡移动方向增加A(g)分压-正正-压缩体积-逆-降低温度-正使用正催化剂-不变-10根据平衡移动原理，讨论下列反应：2Cl2(g) + 2H2O(g) 4HCl(g) + O2(g)； (29815K)>0 将Cl2，H2O，HCl，O2四种气体混合后，反应达平衡时，若进行下列各项操作，对平衡数值各有何影响(操作项目中没有注明的是指温度不变、体积不变)?操作项目 平衡数值 (1) 加O2 H2O的物质的量-(2) 加O2HCl的物质的量(3) 加O2 O2 的物质的量-(4) 增大容

6、器的体积 H2O的物质的量(5) 减小容器的体积 Cl2的物质的量-(6) 减小容器的体积 Cl2的分压-(7) 减小容器的体积 K 不变(8) 升高温度 K-(9) 升高温度 HCl的分压-(10) 加催化剂 HCl的物质的量不变11. 设有反应A(g) + B(g) 2C(g), A、B、C都是理想气体，在25、1×105Pa条件下，若分别按下列两种过程变化，那么变化过程的Q、W、各是多少？(1)体系放热41.8kJ·mol-1,而没有做功；(2)体系做了最大功，放出1.64kJ·mol-1的热。过程QW体积W非体积 -41.8-00-41.8 -41.85.

7、5-40.16 -1.64-0-40.16-41.8-41.8-5.5-40.16 解: (提示:在等温等压下,体系的减小等于体系素做的最大非体积功)由于体系的H、U、S、G都是状态函数，其改变量与过程的途径无关，所以以上2个过程的、是相同的。由(1)可知，W0，Q-41.8kJ·mol-1,根据热力学第一定律：Qp+W+p(V2-V1)=+nRT因为n0，所以Q-41.8 kJ·mol-1由(2)可知，体系作了最大非体积功，且放出1.64 kJ·mol-1的热。根据Q+W非体积可知：-41.8kJ·mol-1-1.64 kJ·mol-1+W非

8、体积所以：W非体积-40.16 kJ·mol-1因为：-T-41.8 kJ·mol-1-298.15K×-40.16 kJ·mol-1所以：-5.50J·mol-1·K-112. 能否用K来判断反应自发性? 为什么? 不能13. 若基元反应A 2B的活化能为Ea, 而其逆反应活化能为Ea', 问(1) 加催化剂后，Ea和Ea'各有何变化?等值降低(2) 加不同的催化剂对Ea的影响是否相同? Ea值不同(3) 提高反应温度，Ea、Ea'各有何变化?不变(4) 改变起始浓度，Ea有何变化? 不变*14. 状态函数

9、p、T、V、U、H、S、G 中哪些具有加和性（指其值与体系中物质的量有关）? V、U、H、S、G习 题作业： P60622./3./6./8./11./13./15./18.1. 应用公式（T）= （T）- T（T）, 计算下列反应的值，并判断反应在298.15K及标准态下能自发向右进行。8Al(s) + 3Fe3O4(s) 4Al2O3(s)+ 9Fe(s)(提示：)#2. 通过计算说明下列反应：2CuO(s) Cu2O(s) + 1/2O2(g)(1) 在常温(298K)、标准态下能自发进行?(2) 在700K时、标准态下能否自发进行?（提示：（1）（2）#3. 碘钨灯可提高白炽灯的发光效

10、率并延长其使用寿命。其原理是由于灯管内所含少量碘发生了如下可逆反应, 即 W(s) + I2(g) WI2(g) 当生成的WI2(g)扩散到灯丝附近的高温区时，又会立即分解出W而重新沉积至灯管上。已知298.15K时：W(s) WI2(g)/(kJ·mol-1)0 -8.37/(J·mol-1·K-1)33.5 251(1) 若灯管壁温度为623K，计算上式反应的(623K)(2) 求WI2(g)在灯丝上发生分解所需的最低温度。（提示：（1）（2）4. 写出下列反应的平衡常数 Kc 、Kp、 K的表达式:(1) CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H

11、2(g)(2) NH3(g) 1/2N2(g) + 3/2H2(g)(3) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)(4) Al2O3(s) + 3H2(g) 2Al(s) + 3H2O(g)(注意：固体和溶剂液体不计入平衡常数)5. 298.15K时，下列反应：2H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g)的 = -196.10 kJ·mol-1 , = 125.76 J·mol-1·K-1, 试分别计算该反应在298.15K和373.15K的K值。（提示：）#6. 试判断下列反应 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) (1) 在298.15K

12、、标准态下能否自发进行?(2) 计算298.15K时该反应的K值。（提示：）7. 将空气中的N2(g)变成各种含氨的化合物的反应叫做固氮反应。根据计算下列3种固氮反应的及K，并从热力学角度选择那个反应最好?N2(g) + O2(g) 2NO(g)2N2(g) + O2(g) 2N2O(g)N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)（提示：）#8. 求下列反应的、，并用这些数据分析利用该反应净化汽车尾气中NO和CO的可能性。CO(g) + NO(g) CO2(g) + 1/2N2(g)（提示:）9. 设汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到1300, 试估算此温度时下列反应 1/2N2(g) +

13、1/2O2(g) NO(g)的和K值。（提示：）10. 在699K时，反应H2(g) + I2(g) 2HI(g)的Kp = 55.3,如果将2.00molH2和2.00molI2作用于4.00L的容器内，问在该温度下达到平衡时合成了多少HI? （提示： 平衡分压kPa 2905.74-x 2905.74-x 2x）#11. 反应CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)在某温度下Kp = 1,在此温度下于6.0L容器中加入：2.0L、3.04×105Pa的CO(g)3.0L、2.02×105Pa的CO(g)6.0L、2.02×105Pa的H2O(

14、g)1.0L、2.02×105Pa的H2(g)问反应向哪个方向进行?(提示：在恒温下由p1V1=p2V2分别求出将气体加入该容器后的分压。P(CO)=1.01×105Pa，P(H2O)=2.02×105Pa，P(CO2)=1.01×105Pa，P(H2)=0.34×105Pa起始分压105Pa 1.01 2.01 1.01 0.34反应商J为：平衡向正方向移动。)12. 在294.8K时反应：NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g) 的K = 0.070，求：(1) 平衡时该气体混合物的总压。(2) 在同样的实验中，NH3的最初分压为2

15、5.3 kPa时 ，H2S的平衡分压为多少?（提示：（1） 平衡分压为： x x则标准平衡常数为：所以平衡时的总压为：p=2×26kPa=52kPa(2) T不变，则平衡常数不变。平衡分压为： 25.3+y y所以H2S的平衡分压为17kPa）#13. 反应：PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)(1) 523K时，将0.70mol的PCl5注入容积为2.0L的密闭容器中，平衡时有0.50molPCl5被分解了。试计算该温度下的平衡常数Kc、K和PCl5的分解百分数。(2) 若在上述容器中已达平衡后，再加入0.10molC12，则PCl5的分解百分数与未加Cl2时相比有何不

16、同?(3) 如开始时注入0.70molPCl5的同时，注入0.10molCl2，则平衡时PCl5的分解百分数又是多少? 比较(2)、(3)所得结果，可得出什么结论? (提示：（1） 起始浓度为(mol·L-1) 0.70/2.0 0 0平衡浓度浓度为(mol·L-1) (0.70-0.50)/2.0 0.50/2.0 0.50/2.0Kc=0.62mol·L-1，(PCl5)=71%起始分压为 0 0平衡分压为 （2） 新的平衡浓度为： 0.10+y 0.25-y 0.25+(0.10/2)-yT不变，则Kc0.62 mol·L-1不变，y=0.01 m

17、ol·L-1，(PCl5)=68%（3） 起始浓度为(mol·L-1) 0.70/2.0 0 0.10/2.0平衡浓度为(mol·L-1) 0.35-z z 0.050+zKc不变，z=0.24 mol·L-1，(PCl5)=68%。比较（2）（3）说明最终浓度及转化率只与始终态有关，与加入的过程无关。）14. 在673K下，1.0L容器内N2、H2、NH3三种气体的平衡浓度分别为：c(N2) = 1.0mol·L-1，c(H2) = 0.50mol·L-1，c(NH3)0.50mol·L-1。若使N2的平衡浓度增加到1.2

18、mol·L-1，需从容器中取走多少摩尔的H2才能使体系重新达到平衡? （提示：先求出平衡常数Kc.平衡浓度为(mol·L-1) 1.0 0.50 0.50所以Kc2.0 mol·L-1N2的平衡浓度发生变化后：起始浓度为(mol·L-1) 1.0 0.50 0.50新的平衡浓度(mol·L-1) 1.2 0.5+（3×0.2）-x 0.5-（2×0.2）所以从容器中取走的氢气为：x=0.94mol）#15. 在749K条件下，在密闭容器中进行下列反应：CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) Kc = 2.

19、6，求：(1) 当H2O与CO物质的量之比为1时，CO的转化率为多少?(2) 当H2O与CO物质的量之比为3时，CO的转化率为多少?(3) 根据计算结果，你能得出什么结论? （提示：在体积恒定时，物质的量之比等于浓度之比，故当H2O与CO物质的量之比为1时，则c(H2O)/ c(CO)=1 .（1） 起始浓度为(mol·L-1) c c 0 0平衡浓度(mol·L-1) c-x c-x x x所以： （2）设达到平衡后，已转化的CO浓度为x mol·L-1，Kc = 2.6不变起始浓度为(mol·L-1) c 3c 0 0平衡浓度(mol·L-1) c-x 3c-x x