普通化学第二章补充习题及答案分解

概念、习题与解答化学反应基本原理重点内容概要1、封闭系统影响反应方向的因素：焓减小（rHm<0）、熵增加（rSm>0）都是有利因素。判断化学反应自发方向要综合考虑系统的rHmrSm两个影响因素。吉布斯等温方程式：rGm=rHm-TrSm(吉布斯函数定义G=H-TS)将焓和熵两个因素统一起来。2、熵熵是系统混乱度的量度。统计热力学定义：S=klnΩ。熵值与温度、聚集状态、分子结构有关（要求会利用规律比较熵值大小）同物、同温：S(g)>S(l)>S(s)同物、同状态：S(高温)>S(低温)同温、同状态：结构相似时S(分子量大的)>S(分子量小的)，分子量相近时S(含原子数多的)>S(含原子数少的)S(完美晶体，0K)=0（热力学第三定律）熵增加原理：S（隔离）>0——隔离系统过程自发性判据。对于反应——标准熵（可查298K数据）规定(前提是温度改变物质的状态没变)3、吉布斯函数G=H-TS(等温条件下成立)最小自由能原理：过程自发，反应向正反应方向进行过程非自发，反应向逆反应方向进行平衡状态——化学平衡热力学标志（该式中反应商的写法要特别注意：气体代相对分压，溶液代相对浓度，固体、液体不用代入。以计量系数（反应物-，生成物+）为指数连乘）例如：MnO2(s)+2Cl-(aq)+4H+(aq)=Mn2+(aq)+Cl2(g)+2H2O(l)（典型的反应）（因只有298.15K的数据，所以该式只能计算298.15K反应的标准摩尔吉布斯函数变）（使用该式计算要特别注意单位换算，前一项单位kJ.mol-1,而后一项T△S单位一般为J.mol.K-1）（注意、两者的区别、应用、计算）例如：判断反应的方向（一定TP下）只能判断标准状态下反应的方向，可以估计一般状态下反应的可能性。以±40kJ.mol-1为界限，若>+40kJ.mol-1反应自发的可能性极小，原因是即使能反应，反应进行的程度几乎可以忽略不计（因为利用计算出平衡常数很小）；若<-40kJ.mol-1反应自发的可能性极大(有的教材认为<0，反应自发的可能性较大，0-40kJ.mol-1需要具体分析计算才能确定。)4、化学平衡化学平衡热力学特征动力学特征v(正)=v(逆)标准平衡常数（注意：溶液代相对浓度）（注意：两种计算平衡常数的方法要掌握，从上式可以得出结论：反应的标准平衡常数（对于给定的反应即写法一定）只与温度有关，与起始浓度或分压无关，与过程进行的途径（是否用催化剂）无关。）平衡移动方向：反应正向自发或平衡向正向移动平衡状态或平衡不移动反应逆向自发或平衡向逆向移动温度对平衡常数的影响：5、反应速率对于反应对于反应若为元反应——质量作用定律若为非元反应x,y由实验确定（元反应）反应级数n=a+b（非元反应）n=x+y（若实验发现n=a+b，不能确定反应就是元反应。如H2+I2=2HI）——速率系数，对于给定的反应，只与温度和催化剂有关。一级反应特征：（由积分式积分得可以看出特征①半衰期只与速率系数有关，与起始浓度无关②lnc=-kt+lnc0直线关系③——速率系数量纲（单位）是(时间)-1阿伦尼乌斯公式：（Ea——活化能）（从该式可以推断：在低温区温度对速率影响大；活化能大的反应（速度慢的反应）温度对反应速率影响大）（温度对活化能影响可以忽略，催化剂因改变反应历程而改变活化能但不改变始态和终态，因此不改变平衡）5.链反应与光化学反应的一般概念6.大气的主要污染物，温室效应、臭氧层空洞、酸雨及光化学烟雾等综合性大气污染及其控制。7.清洁生产和绿色化学的概念化学反应基本原理——判断题1、指定单质的fGmθ、fHmθ、Smθ皆为零。(错：指定单质Smθ不为零，)2、ΔrSm>0的反应都能自发进行。(错：该条件只能判断对应温度孤立系统、标准状态下自发)3、<0的反应必能自发进行。(错：该条件只能判断对应温度标准状态4、若生成物的分子数比反应物的分子数多，则该反应的ΔrSm>0(错：主要看气体分子数)5、CaCO3在高温下可以发生分解反应，故该反应为吸热熵增。(对：)6、根据能量最低原理，放热反应是自发进行的。(错：影响自发性因素还有混乱度)7、冰在室温下自动融化成水，是熵增起了重要作用的结果。(对：)8、化学反应的熵变与温度有关，但随温度变化不明显。(对：温度变化没有引起状态变化的前提下)9、对于可逆反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g),,升高温度使增大，减小，故平衡向右移动。(错：升高温度正逆反应速率都增大，不会减小)10、反应活化能越大，反应速率也越大。(错：相同温度下，活化能越大，速率常数越小，一般讲速率也越小)11、若反应速率方程式中浓度的指数等于反应方程式中反应物的系数，则该反应使基元反应。(错：例如H2（g）+I2(g)=2HI的反应就不是基元反应)12、反应级数取决于反应方程式中反应物的计量系数。(错：非基元反应必须以试验为依据)13、根据分子碰撞理论，具有一定能量的分子在一定方位上发生有效碰撞，才可能生成产物。(对)14、根据质量作用定律，反应物浓度增大，则反应速率加快，所以反应速率常数增大。(错：速率常数与浓度无关)15、反应速率常数与温度有关，而与反应物浓度无关。(对)二、选择题1热力学函数的定义与性质1-1、下列各热力学函数中，哪一个为零：（B）(A)fGm(I2,g.298K)(B)fHm(Br2,l.298K)(C)Sm(H2,g.298K)(D)fGm(O3,g.298K)(E)fHm(CO2,g.298K)1-2、若下列反应都在298K下进行，则反应的rHm与生成物的fHm相等的反应是：(C)(A)1/2H2(g)+1/2I2(g)HI(g)

(B)H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)(C)H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)

(D)C(金刚石)+O2(g)CO2(g)1-3、如果系统经过一系列变化，最后又回到起始状态，则下列关系式均能成立的是：(C)

(A)Q=0；W=0；U=0；H=0

(B)Q0；W0；U=0；H=Q

(C)U=0；H=0；G=0；S=0

(D)QW；U=QW；H=01-6、已知反应H2(g)+Br2(g)2HBr(g)的标准平衡常数K1=4.0102，则同温下反应1/2H2(g)+1/2Br2(g)HBr(g)的K2为：（B）

(A)(4.0102)1

(B)2.0101

(C)4.0102

(D)(4.0102)1/21-7、6题述两个反应的与的关系是（答D）

(A)

=(B)

=[]2

(C)

=(D)=1-8、下列关于熵的叙述中，正确的是：（答：C）(A)298K时，纯物质的Sm=0

(B)一切单质的Sm=0

(C)对孤立体系而言，rSm>0的反应总是自发进行的。(D)在一个反应过程中，随着生成物的增加，熵变增大。

2、反应自发性与化学平衡2-1、某反应在高温时能自发进行，低温时不能自发进行，则（B）(A)H>0

,

S<0

(B)H>0

,

S>0

(C)

H<0

,

S>0

(D)H<0

,

S<0

2-2、在定温定压条件下，某反应的。下列说法正确的是。(D)(A)该反应的，(B)该反应一定不能自发进行(C)该反应在非标准条件下，一定不能自发进行（D）298K,标准条件下，该反应一定不能自发进行

2-3、已知反应H2O(g)1/2O2(g)+H2(g)在一定温度、压力下达到平衡。此后通入氖气，若保持反应的（总）压力、温度不变，则：

(A)平衡向左移动

(B)平衡向右移动

(C)平衡保持不变

(D)无法预测（B：相当于增大体积产生的后果）2-4、298K,对于反应2AB(g)=A2(g)+B2(g),保持温度不变增大容器的体积，降低总压力时，反应物的转化率

(A)增大

(B)减少

(C)不变

(D)无法预测（C：因反应前后气体分子系数相同，总压对平衡无影响）2-5、已知反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的K=0.63，反应达到平衡时，若再通入一定量的N2(g)，则K、反应商Q和rGm的关系是：（答：D）(A)Q=K，rGm=0

(B)Q>K，rGm>0(C)Q<K，rGm<0

(D)Q<K，rGm>02-6、已知反应H2(g)+Br2(g)2HBr(g)，在1297K和1495K时的K分别为1.6105和3.5104，则该反应的焓变或自由能变：

(A)rHm>0

(B)rHm<0

(C)rGm<0

(D)rGm>0（答：BC分析：根据或温度升高，放热反应，平衡常数减小；吸热反应，平衡常数增大根据rGmRTlnKK可知rGm<0

）2-7、在恒温下，对于同一反应来说，下列说法正确的是：

(A)一反应物浓度增大，该反应的转化率就增大

(B)反应方程式中，化学计量系数相同的反应物的转化率总是相等

(C)转化率和平衡常数都可以表示化学反应进行的程度(D)转化率和平衡常数都与反应物的最初浓度无关（答：C分析：A增大某种反应物的浓度，其它反应物的转化率增大B起始浓度不同时，转化率不等D平衡常数与反应物的起始浓度无关）2-8、化合物有三种不同的水合物，它们的脱水反应的K分别为3H2O(s)=2H2O(s)+H2O(g)K12H2O(s)=H2O(s)+H2O(g)K2H2O(s)=(s)+H2O(g)K3为了使2H2O晶体保持稳定（不发生风化与潮解）容器中水蒸气应为（A）>K1(B)=K1(C)=K2(D)K1>K23、化学反应速率3-1、AB+C是吸热的可逆基元反应，正反应的活化能为E正，逆反应的活化能为E逆，那么：

(A)E正<E逆

(B)E正>E逆

(C)E正=E逆

(D)无法确定（答：B根据过度状态理论，能量—反应历程图理解。△H=E正-E逆

）13、下列能量—反应历程图，属于放热反应的是(AD)（A）(B)(C)(D)3-2-1、

(A)s1

(B)moldm3s1

(C)mol1dm3s1

(D)mol1dm3s1(答：D速率常数k量纲=n—反应级数)3-2-2、某反应的速率常数为0.099min-1,反应物的起始浓度为0.20mol.L-1,反应的半衰期为（）

(A)7min

(B)1.01min

(C)4.04min

(D)无法计算(答：A一级反应特征的几种计算要掌握)3-3、对于一个确定的化学反应来说，下列说法中正确的是：(A)rGm越负，反应速率越快

(B)rSm越正，反应速率越快(C)rHm越负，反应速率越快

(D)活化能越小，反应速率越快

（答：D对于确定的反应，反应速率与过程活化能、反应温度和反应物浓度有关）3-4、反应A+BC+D为放热反应，若温度升高10℃，其结果是（答：D）

(A)对反应没有影响

(B)使平衡常数增大一倍

(C)不改变反应速率

(D)使平衡常数减少4、热力学函数、平衡常数的计算与应用4-1、反应MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)的，，欲使该反应在500K时能自发进行，则CO2的分压为（答A）(A)低于69.9Pa

(B)高于6.99×10-2Pa(C)

低于6.99×10-2Pa

(D)高于69.9Pa分析：rGm=rHmrSm117.66-500×174.91×10-3=30.205kJ.mol-1（注意前后单位统一）K×10-4（注意上下单位统一；ln不是log）P(CO2)=6.99×10-4×100kPa=6.99×10-2kPa所以，当P(CO2)<69.9Pa时,Q<K此时反应能自发进行。（注意平衡常数表达式中，代相对分压）4-2、已知298K时，Br2(g)的，则298K时，Br2(l)的蒸汽压为(答A)(A)28.6kPa

(B)57.2kPa(C)

99.9kPa

(D)5.62kPa分析：对于反应Br2(l)=Br2(g)蒸汽压=e-1.25×100kPa=28.6kPa4-3、8000C时，AB2(s)=A(s)+B2(g)达到平衡时测得B2(g)的分压为131.72kPa,此反应的（）(A)-1.07

(B)1.07(C)

2.46

(D)-2.46（E）-1.83分析：=-2457.8J.mol.-1≈-2.46kJ.mol-1(注意温度换算成热力学温度才能代入公式中)三、计算题1、化学反应的方向和化学平衡1-1、在101.3kPa和80.1℃（沸点）下，苯的气化热Q=30.5kJ·mol-1，计算该条件下，苯的气化过程的Um、Hm、Gm、Sm答：Hm=Q=30.5kJ·mol-1Um=Hm-(PV)=30.5-8.314×10-3（273+80.1）=30.5-2.9=27.6kJ·mol-1Gm=0Sm=30.5×1000/（273+80.1）=86.3J·mol-1·K-11-1*、设有反应A(g)+B(g)2C(g)，A、B、C都是理想气体。在250C、1×105Pa条件下，若分别按下列两种过程发生变化，且：过程Ⅰ体系放热41.8kJ.mol-1，而没有做功；过程Ⅱ体系做了最大功，放出了1.64kJ.mol-1的热。那么变化过程的Q，W，,,,各是多少？答：过程Ⅰ过程ⅡQ=-41.8kJ.mol-1Q=-1.64kJ.mol-1W=0W=-Q=-40.2kJ.mol-1=Q+W=-41.8kJ.mol-1状态函数的变化，过程Ⅱ与过程Ⅰ相同=+=-41.8kJ.mol-1=(必须用可逆过程热效应状态函数的改变与过程无关，始终态相同，可以用可逆途径计算)=-T=-41.8-298×(-5.50×10-3)=-40.2kJ.mol-11-2、在甲醇脱氢生产甲醛的反应中，银催化剂的活性逐渐降低，其光泽也逐渐消失。有人怀疑，此现象是由于有Ag2O生成所致。这种怀疑是否正确？已知：反应在5500答：反应：2Ag+1/2O2(g)=Ag2O利用=-30585-823×（-66.27）=23954J.mol-1>>0因为在指定温度与压力下，银氧化生成氧化银反应的吉布斯函数变大于零，所以反应不能进行，怀疑时错误的。1-3、煤里总含有一些含硫杂质，因此燃烧时会产生SO2和SO3。试问能否用CaO吸收SO3以减少烟道气体对空气的的污染？若能进行，试计算标准状态下能使反应进行的最高温度？（所需数据可查表）答：反应：CaO(s)+SO3(g)=CaSO4(s)=-1434.5-(-634.9)-(-396.7)=-403.9kJ.mol-1同理-1322.0-（-603.3）-（-371.1）=-347.6kJ.mol-1（由于-347.6<<-40kJ.mol-1,根据经验可以判断反应可以自发进行）106.5-38.1-256.8=-188.4J.mol-1.K-1但由于反应进行最高温度1-4、已知=5.740J·mol-1·K-1，=1.897kJ·mol-1，=2.900kJ·mol-1。试通过计算说明石墨和金刚石的相对有序程度。答：转变反应：石墨=金刚石1.897kJ.mol-1=2.900kJ.mol-1-298.15K×（注意上式对应的反应为由指定单质生成1molB反应时，反应的焓变用生成焓代替，反应的吉布斯函数变用生成吉布斯函数变代替，熵变绝对不要用B的标准熵代，应该是由指定单质生成1molB反应的熵变）==-3.364J.mol-1.K-1==5.740=5.740-3.364=2.376J.mol.K-1<所以金刚石比石墨相对有序1-5、已知下列数据：SbCl5（g）

SbCl3（g）

-394.3

-313.8

-334.3

-301.2通过计算回答反应

SbCl5（g）===SbCl3（g）+

Cl2（g）（1）在常温下能否自发进行？（2）在600K时能否自发进行？答：（1）反应的：=-301.2+334.3=33.1kJ.mol-11分>0所以常温标准状态下不能自发反应.(3分)（2）=-313.8+394.3=80.5kJ.mol-1==-600K×=80.5-600×=-14.9kJ.mol-16分<0所以600K标准状态下能自发反应.8分1-6、某反应A(s)+B(aq)=C(g)+D(l)的和分别为30.00kJ.mol-1和30.02kJ.mol-1,求该反应的和。答：根据和受温度影响小，在一定温度范围内其值可视为常数得：30.00=-29830.02=-299解得：=35.96kJ.mol-1=-0.02kJ.mol-1.K-1=-20kJ.mol-1.K-11-6、已知反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)，在673K时=48.5kJmol1，=-104kJmol1，试估算该反应在773K时。答：原理同上773K时=-773K×=-71.2kJmol11-7、298K时，反应：(1)HF(aq)+OH(aq)=H2O(l)+F(aq), =61.86kJmol1(2)H2O(l)=H(aq)+OH(aq), =79.89kJmol1计算HF在水中离解反应HF(aq)=H(aq)+F(aq)的。若c(HF)=c(F)=0.1molL1时，HF在水中离解反应正向自发，介质pH应在何范围？答：反应（1）+（2）得HF在水中离解反应（3）：HF(aq)=H(aq)+F(aq)所以反应（3）的rGm=（61.86kJmol1）+（79.89kJmol1）=18.03kJmol1正向自发rGm<0rGm=18.03+8.314×10-3×298×<018.03+2.48lnc(H+)<018.03-2.48×2.303pH<0pH>2.31-8、有下列两个反应：SO2(g)+Cl2(g)=SO2Cl2(l)(1)SO3(g)+2HCl(g)=SO2Cl2(l)+H2O(l)(2)计算回答：（1）根据热力学观点，298K,SO2Cl2(l)的合成应采用哪个反应？（2）求反应（1）在298K的标准平衡常数。（3）说明温度对SO2Cl2与水的反应的影响。已知热力学数据:SO2(g)-296.8-300.1SO3(g)-395.7-371.1HCl(g)-92.3-95.3SO2Cl2(l)-389.1-313.8H2O(l)-285.8-237.1答：(1)对于反应（1）=-313.8-0-（-300.1）=-13.7kJmol1对于反应（2）=-313.8+(-237.1)-2(-95.3)-(-371.1)=10.8kJmol1由于反应（1）<0反应（2）>0在298K采用反应（1）合适(2)（3）反应（2）-285.8+(-389.1)-(-395.7)-2(-92.3)=-94.6kJmol1反应（2）为放热反应，其逆反应为吸热反应，因此升高温度有利于向SO2Cl2与水反应生成SO3和HCl。1-9、已知反应CuBr2(s)=CuBr(s)+1/2Br2(g)在450K时,在550K。求：（1）该反应的、、（2）向一个2.00L容器中引入0.500molCuBr2,加热到600K时CuBr2的分解率。答：(1)450K550K根据和受温度影响小==(2)600K=0.67分解率=（知识点：根据平衡分压计算平衡常数，根据平衡常数计算热力学函数）1-10、在1200K时，CaCO3的分解反应按下式进行：(1):CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)已知该反应达到平衡时，CO2的分压为3.95×103Pa；同时又已知反应(2):C（s）+CO2(g)=2CO(g)在1200K时的标准平衡常数为1.9.现将固态的C,CaO,CaCO3同置于一密闭容器中，并让其在1200K时反应，求平衡态时CO的分压。答：密闭容器的平衡系统同时存在两个反应，可以合并为(3)(3)=(1)+(2)(3)CaCO3(s)+C(s)=CaO(s)+2CO(g)===7.51×10-2平衡时系统CO分压：P(CO)==2.74×104Pa1-11、在693K时，反应2HgO(s)=2Hg(g)+O2(g)在密闭容器内发生，，所生成的两种气体总压力为5.16×104Pa.。已知该反应的，求该分解反应在723K时的标准平衡常数。答：根据反应中化学计量数关系可知p(总)=p(Hg)+p(O2)=2p(O2)+p(O2)=3p(O2)p(O2)=1/3p(总)=1.72×104Pap(Hg)=3.44×104Pa==2.03×10-2利用1-*12、反应C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)的有关热力学数据（298K）CO2(g)-393.5-394.4CO(g)-110.5-137.2判断该反应在600K、标准状态下能否自发进行？估算1000K和100kPa下，CO2转化率？欲使CO2转化率达到90%,反应温度应达到多高？答：（1）求={2（-110.5）-（-393.5）}=172.5kJ.mol-1={2（-137.2）-（-394.4）}=120kJ.mol-1==172.5-600×0.1762＝66.78kJ.mol-1>0所以该反应在600K、标准状态下不能自发进行（2）1000K转化率——172.5-1000×0.1762＝-3.7kJ.mol-1设开始n(CO2)=1mol转化n(CO2)=xmol平衡n(CO2)=(1-x)moln(CO)=2xmoln(总)=1+x平衡相对分压x=0.53mol1000K转化率=53%(3)当转化率=90%x=0.90mol-23.57T=172500-176.2TT=1130K1-*13、反应C6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H2(g)在873K和100kPa下达到平衡。求下列情况下乙苯转化为笨乙烯的转化率(873K=8.9×10-2（1）以纯乙苯为原料（2）原料气中加入不起反应的水蒸气，使物质的量之比为n(乙苯)：n(水)=1：10答：设起始取1mol乙苯气体，达到平衡时转化率(1)为x(2)为yC6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H（1）平衡时(1-x)molxmolxmoln(总)=(1+x)mol（2）平衡时(1-y)molymolymoln(总)=(1+y+10)mol根据PA==（1）=x=0.29(2)=y=0.62由计算得到的结论时，加入不参与反应的水，（相当于增大体积）平衡向气体分子数增大的方向移动，使反应进行程度增大，转化率提高。2、化学反应速率——计算反应级数、反应速率方程式、速率常数2-1、400℃时，反应的速度常数，对于CO、NO2都是一级反应。问（1）反应的总级数是多少？（2）当，时反应速度v=？答：（1）因对于CO、NO2都是一级反应，所以反应的总级数n=2(2)=××=0.00052-1高层大气中微量臭氧O3吸收紫外线而分解，使地球上的动物免遭辐射之害，但低层的O3却是光化学烟雾的主要成分之一。低层O3可通过下列过程形成：（1）NO2NO+O(一级反应)，k1=6.0×10-3s-1（2）O+O2O3(二级反应)，k2=1.0×106mol-1.L.s-1假设由反应（1）产生氧原子的速率等于反应（2）消耗氧原子的速率，当空气中NO2浓度为3.0×10-9mol.L-1时，污染空气中O3的生成速率是多少？答：由反应式（2）可知O3的生成速率等于O的消耗速率由反应式（1）可知O的生成速率等于NO2消耗速率又假设由反应（1）产生氧原子的速率等于反应（2）消耗氧原子的速率所以有6.0×10-3×3.0×10-9=1.8×10-11mol.L-1.s-12-2、在TK时，对于某反应2A(aq)+2B(aq)+2D(aq)=G(s)+2M(1),序号起始浓度c/mol.dm-3起始反应