第5章学生自测题Microsoft Word 文档 2Word格式.docx
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0,ΔU<
0,ΔS>
2.04由图可知下述描述正确的是()
a.该反应为吸热反应
b.反应的焓变为–Y
c.反应的活化能=Y
d.反应的ΔH=X+Y
2.05根据热力学知识,下列定义中不正确的是()
a.H2(g)的
=0b.H+(aq)的
=0
c.H(g)的
=0d.H2(g)的
2.06在下列反应中,焓变等于AgBr(s)的
的反应是()
a.Ag+(aq)+Br-(aq)→AgBr(s)
b.2Ag(s)+Br2(g)→2AgBr(s)
c.Ag(s)+
Br2(g)→AgBr(s)
d.Ag(aq)+
Br2(g)→AgBr(s)
2.07已知NH3(g)的
=-46kJ·
mol-1,H–H键能为435kJ·
mol-1,N≡N键能为941kJ·
mol-1,则N–N键的平均键能(kJ·
mol-1)为()
a.-390b.1169c.390d.-1169
2.08在标准条件下石墨燃烧反应的焓变为-393.6kJ·
mol-1,金刚石燃烧反应的焓变为-395.6kJ·
mol-1,则石墨转变成金刚石反应的焓变为()
a.-789.3kJ·
mol-1b.0
c.+1.9kJ·
mol-1d.-1.9kJ·
mol-1
2.0925℃时NaCl晶体在水中的溶解度约为6mol·
dm-3,若在1dm-3水中加入1molNaCl,则NaCl(s)+H2O(l)→NaCl(aq)的()
a.ΔS>
0b.ΔS>
c.ΔG>
0d.ΔG<
0
2.10下列物质中可以认为具有最大摩尔熵的是()
a.Li(g)b.Li(s)c.LiCl·
H2O(s)d.Li2CO3(s)
2.11下列反应中,
值最大的()
a.C(s)+O2(g)→CO2(g)
b.2SO2(g)+O2(g)→2SO3(g)
c.CaSO4(s)+2H2O(l)→CaSO4·
2H2O(s)
d.3H2(g)+N2(g)→2NH3(g)
2.12苯的熔化热为10.67kJ·
mol-1,其熔点为5.0℃,则苯熔化过程的
约为()
a.2.09J·
mol-1·
K-1b.10.88J·
K-1
c.38.38J·
K-1d.54.39J·
2.13有20克水,在100℃和标准压力下如有18克汽化为100℃1个标准压力下的水蒸气,此时Gibbs自由能变为()
a.ΔG=0b.ΔG<
0c.ΔG>
0d.无法判断
2.14在298K,下列反应中
与
最接近的是()
a.CCl4(g)+2H2O(g)→CO2(g)+4HCl(g)
b.CaO(s)+CO2(g)→CaCO3(s)
c.Cu2+(aq)+Zn(s)→Cu(s)+Zn2+(aq)
d.Na(s)+H+(aq)+H2O(l)→Na+(aq)+
H2(g)+OH-(aq)
2.15对可逆反应,加入催化剂的目的是()
a.提高平衡时产物的浓度;
b.加快正反应速率而减慢逆反应速率;
c.缩短达到平衡的时间;
d.使平衡向右进行。
2.16下列哪一种有关同时平衡体系的说法是错误的()
a.同时平衡时,某一物质的浓度(或分压)发生变化,则其他物质的浓度(或分压)也都发生变化;
b.在计算中可忽略平衡常数特别小的反应;
c.其中某一平衡常数值改变,则其他平衡常数值都将随之改变;
d.各反应的平衡常数数值互相有关。
2.17某温度下,A+B
2C反应达到平衡,若增大或减少B的量,C和A的平衡浓度都不变,则B是()
a.纯固体或纯液体
b.气体
c.溶液
2.18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()
a.
b.
c.
d.
3.填空题
3.01反应2N2(g)+O2(g)→2N2O(g)在298K时,
为164.0kJ·
mol-1,则反应的ΔU=kJ·
mol-1。
3.02下列过程的熵变的正负号分别是
a.溶解少量盐于水中,
是号;
b.纯碳和氧气反应生成CO(g),
c.液态水蒸发变成H2O(g),
d.CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g),
是号。
3.03可逆循环过程的熵变为;
不可逆过程的熵变。
3.0425℃,101.3kPa下,Zn和CuSO4溶液的置换反应在可逆电池中进行,放热6.00kJ·
mol-1,做出电功200kJ·
mol-1,则此过程的
为,而
为。
3.0525℃KNO3在水中的溶解度是6mol·
dm-3,若将1mol固体KNO3置于水中,则KNO3变成盐溶液过程的
的符号为。
3.061mol液态苯完全燃烧生成CO2(g)和H2O(l),则该反应的Qp与Qr的差值为kJ·
mol-1(25℃)。
3.07有A、B、C、D四个反应,在298K时反应的热力学函数分别为
反应
A
B
C
D
1.80
10.5
-126
-11.7
30.0
-113
84.0
-105
则在标准状态下,任何温度都能自发进行的反应是,任何温度都不能自发进行的反应是;
另两个反应中,在温度高于℃时可自发进行的反是,在温度低于℃时可自发进行的反应是。
3.08反应A(g)+B(s)→C(g),
=−41.8kJ·
mol-1,A、C都是理想气体。
在25℃和标准压力下,按下列过程发生变化:
体系做了最大功,放热1.67kJ·
则此变化过程Q=,W=,
=,
=。
3.09反应I2(g)=2I(g)达平衡时:
a.升高温度,平衡常数,原因是;
b.压缩气体时,I2(g)的解离度,原因是
;
c.恒容时充入N2气体,I2(g)的解离度,原因是
d.恒压时充入N2气体,I2(g)的解离度,原因是
。
3.10已知反应NiSO4·
6H2O(s)
NiSO4(s)+6H2O(g)的
=77.7kJ·
mol-1,则平
衡时NiSO4·
6H2O的固体表面上水的蒸气压pH2O为Pa。
4.简答题
4.01以下说法是否正确?
为什么?
⑴放热反应均是自发反应;
⑵ΔS为负值的反应均不能自发进行;
⑶冰在室温下自动融化为水,是熵增起了主要作用的结果。
4.02⑴使某一封闭体系由某一指定的始态变到某一指定的终态。
在Q,W,Q-W,
ΔU中,哪些量确定?
哪些量不能确定?
⑵若在绝热条件下,使体系由某一指定的始态变到某一指定的终态,那么上述各量是否完全确定?
4.03试以CaCO3的分解为例,指出分解温度与刚开始分解的温度是否相同?
4.04什么叫焓?
非恒压过程是否有焓变?
如果有,应等于什么?
4.05△H=QP成立的条件是什么?
试给以证明。
4.06△U=QV成立的条件是什么?
4.07在低温下水自发地结成冰,是否违反熵增原理?
为什么?
4.08为什么温度对化学反应的ΔG影响很大,而对ΔH和ΔS影响却很小?
4.09什么是化学平衡?
化学平衡有哪些特点?
4.10平衡常数和平衡转化率都能表示反应进行的程度,它们中间有何联系和区别?
5.计算题
5.01已知298K时:
a.甲烷的燃烧热
=-890kJ·
mol-1
b.CO2(g)的生成焓
=-393kJ·
c.H2O(l)的生成焓
=-285kJ·
d.H2(g)的键焓B.E.=436kJ·
e.C(石墨)的升华焓
=716kJ·
求C-H键的键焓。
5.02根据热力学近似计算并判断NH4Cl的升华分解反应在100℃时能否自发进行?
NH4Cl(s)
NH3(g)+HCl(g)
在25℃下,1Pθ下,NH4Cl(s)NH3(g)HCl(g)
/kJ·
mol-1-314.4-46.1-92.3
/J·
K-194.56192.34186.82
5.03碘钨灯发光效率高,使用寿命长,灯管中所含少量碘与沉积在管壁上的钨化合物生成WI2(g):
W(s)+I2(g)→WI2(g)
此时WI2又可扩散到灯丝周围的高温区,分解成钨蒸气沉积在钨丝上。
已知298K时,
(WI2,g)=-8.37kJ·
(WI2,g)=0.2504kJ·
(W,s)=0.0335kJ·
(I2,g)=-62.24kJ·
(I2,g)=0.2600kJ·
(1)计算上述反应在623K时的
;
(2)计算WI2(g)→I2(g)+W(s)发生时的最低温度是多少?
5.04分子量为46的纯液体,在60.0℃其蒸气压为46.5kPa,在70.0℃时为72.0kPa,试求
(1)液体的正常沸点;
(2)沸点时的摩尔蒸发熵变。
5.05已知下列键能数据
N≡NN-FN-ClF-FCl-Cl
B.E./kJ·
mol-1942272201155243
试由键能数据求出标准生成热来说明NF3在室温下较稳定,而NCl3却极易爆炸。
5.06已知下列数据:
(Sn,白)=0,
(Sn,灰)=-2.1kJ·
(Sn,白)=51.5J·
K-1,
(Sn,灰)=44.3J·
求Sn(白)=Sn(灰)的相变温度。
5.07已知
(NH3,g)=-16.5kJ·
mol-1,试求
(1)25℃时,合成氨反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)的平衡常数
(2)若上述反应的
=-92.2kJ·
mol-1,试计算500℃时反应的平衡常数
。
自测练习题答案
1.是非题
1.01(×
)1.02(×
)1.03(√)1.04(×
)1.05(×
)1.06(√)
1.07(×
)1.08(√)1.09(×
)1.10(×
)1.11(√)1.12(×
)
2.选择题
2.01(c)2.02(c)2.03(c)2.04(b)2.05(c)2.06(c)
2.07(c)2.08(c)2.09(b)2.10(a)2.11(d)2.12(c)
2.13(a)2.14(c)2.15(c)2.16(b)2.17(a)2.18(d)
3.填空题
3.01166.5
3.02+,+,+,+
3.03零,增加
3.04Q/T=-20.1J·
K-1,-W=-200kJ·
3.05<
0,>
0
3.06–3.72
3.07C,B,77,A,-166.6,D
3.08–1.67kJ·
mol-1,40.13kJ·
mol-1,–41.8kJ·
mol-1,
–41.8kJ·
mol-1,5.6kJ·
K-1,–40.13kJ·
3.09a.增大,I2解离是吸热反应(
>
0);
b.减小,总体积减小,压强增大,平衡向气体粒子数减小的方向移动;
c.不变,I2(g)和I(g)的分压都不变;
d.增大,体积变大时,I2(g)和I(g)的分压同时减小,平衡向气体粒子数多
的方向移动。
3.10544.5
4.简答题
4.01判断一个变化过程是否自发进行在恒压条件下是用吉布斯-赫姆霍茨方程:
∆G=∆H-T∆S,
当∆G<
0时,该过程能自发进行;
当∆G>
0时,该过程不能自发进行。
⑴不正确。
对于放热反应,通常在低温下能自发进行。
由于放热反应通常是化合过程,即是一个熵减的过程,在高温下│T∆S│>
│∆H│,则∆G>
0,反应将非自发。
⑵不正确。
ΔS为负值即是一个熵减的过程。
但若反应是放热的,则在低温下│∆H│>
│T∆S│时,∆G<
0,反应仍然可以自发进行。
许多化合反应是熵减过程,但却是放热过程,在低温下都是自发进行的。
⑶正确。
冰融化为水是一个吸热过程,但由于∆SΘ298(冰)<
∆SΘ298(水),所以该过程是熵增的。
总的结果是∆G<
0。
故冰在室温下自动融化为水,是熵增起了主要作用的结果。
4.02⑴U是状态函数,所以ΔU只决定于始态和终态,ΔU可确定。
又因为ΔU=Q-W,所以Q-W也可确定。
Q,W都是与变化途经有关的,不是状态函数,题中途经未定,所以Q,W不能确定。
注:
关于热力学第一定律的表达式,由于对功W的方向定义不同而有∆U=Q-W或∆U=Q+W
⑵若在绝热条件下,Q=0,所以Q是确定的;
ΔU也是确定的;
而Q-W也可确定,故W也就可确定。
4.03通常把CaCO3分解产生的CO2的分压等于空气中CO2分压时的温度(大约530℃)称为CaCO3开始分解的温度;
把CaCO3分解产生的CO2的分压等于外界大气压时的温度称为CaCO3的分解温度(大约910℃)。
因为分解反应通常是吸热而熵增的反应,在低温下是非自发的。
升高温度后由于熵效应的影响反应趋势逐渐增大,例如CaCO3分解产生的CO2的分压等于空气中CO2分压时
则可以有CO2分解逸出;
达分解温度时,CaCO3将剧烈分解,若反应容器与大气相通,即使再加热,CO2的分压也不会再增大。
可见两者表示的反应进行程度是不同的。
4.04焓定义为H≡U+pV。
可近似理解为膨胀体系的总能量,即膨胀体系的总能量等于热力学能与容积能之和。
焓是状态函数,它的绝对值尚无法测量,但它的变化值是可以测量的。
一个过程的焓变相当于恒压过程的热效应:
ΔH=H2-H1=(U2+p2V2)-(U1+p1V1)=Qp
非恒压过程也有焓变,其值为ΔH=ΔU+Δ(pV)。
4.05△H=QP成立的条件是封闭体系,恒定外压,体系只做体积功。
证明如下:
当体系非体积功等于零且外压恒定时:
W=W体积=p外(V2-V1)=p2V2-p1V1(p2=p1)
根据热力学第一定律:
ΔU=Q-W恒压下Q即Qp
变换U2-U1=Q-(p2V2+p1V1)
移项(U2+p2V2)-(U1+p1V1)=Qp
由焓的定义式:
H≡U+pV
即H2-H1=ΔH=Qp
4.06△U=QV成立的条件是封闭体系,恒容,体系只做体积功。
ΔU=Q-W
恒容条件下,Q=QV,体系的体积功为零,即W=W体积=0
则ΔU=QV
4.07用熵增原理判断变化的自发性,应注意其适用范围——孤立体系。
水结成冰,对冰水体系而言是熵减过程。
但该体系不是孤立体系,它与环境有热交换,水结成冰将会放出热量(熔化热)给环境。
如果要划出一个孤立体系,则必须包括冰水体系和周围的环境。
整个孤立体系的熵变应包括冰水体系的熵变和环境的熵变。
水结成冰,ΔS体系<
0,环境吸收热ΔS环境>
0,而且在低温下(低于273K)│ΔS环境│>
│ΔS体系│,则ΔS孤立=(ΔS体系+ΔS环境)>
所以在低温下水自发地结成冰并不违反熵增原理。
4.08从吉布斯-赫姆霍茨方程∆G=∆H-T∆S即可看出,温度对化学反应的ΔG影响很大。
为什么又对ΔH和ΔS影响很小?
可从两方面分析。
从本质上看,反应的焓变就是反应物旧键断裂所吸收能量与生成物新键生成所放出能量之差。
同一反应无论在低温下或高温下进行,其化学键改组的情况是一样的,因此反应的焓变也很相近。
在近似计算中,常把∆H视为不随温度变化的常数。
为什么温度对∆S的影响也不大?
因为熵是描述体系混乱度的状态函数,温度升高,混乱度增大,即熵值增大。
但是,对一个化学反应而言,升高温度时,反应物和生成物的熵值是同时升高的,因此它们的差值(∆S)变化不会太大。
正因为温度变化对反应的ΔH和ΔS影响很小,所以可以用常温下的焓变值和熵变值近似计算高温下的吉布斯函数变化值:
∆GΘT≈∆HΘ298-T∆SΘ298
4.09在一定条件下,可逆反应的正、逆反应速率相等时体系所处的状态叫化学平衡。
化学平衡有如下特点:
①只有可逆反应才有化学平衡(包含气体的可逆反应在密闭容器中才能建立平衡);
②化学平衡是动态平衡(υ正=υ逆≠0);
③化学平衡时,外界条件不变,则体系中各物质的浓度也保持不变。
平衡的这种性质称为平衡的相对性。
4.10平衡常数和平衡转化率都能表示反应进行的程度,它们既有联系又有区别。
通常平衡转化率需通过平衡常数表达式进行计算而得出。
但平衡常数KΘ只是温度的函数,不随浓度改变而改变。
而平衡转化率α则随反应物浓度改变而改变。
所以平衡转化率只能表示在指定浓度条件下的反应进行程度;
平衡常数则更能从本质上反映反应进行的程度。
5.计算题
5.01由CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)算出
(CH4,g)=-73kJ·
再由2H2(g)+C(石)→CH4(g)算出
B.E.(C-H)=415kJ·
假定不随温度而变
5.02
=-46.1+(-92.3)–(-314.4)=176.0kJ·
=192.34+186.82–94.56=0.2846kJ·
373K时,
=176.0–373×
0.2846=69.8kJ·
由于
0,所以在100℃时不能自发进行。
5.03W(s)+I2(g)→WI2(g)
=-8.37–0–62.24=-70.61kJ·
=0.2504–0.0335–0.2600=-0.0431kJ·
(1)623K时
=-70.61–623×
(-0.0431)=-43.76kJ·
(2)WI2(g)→I2(g)+W(s)
=70.61kJ·
=0.0431kJ·
当反应达平衡时,
=0,
=1.64×
103K
5.04
(1)由
算得
=41.5kJ·
再将P3=101kPa代入上式得T3=352K
(2)
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