大学物理化学3化学平衡课后习题及答案.docx
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大学物理化学3化学平衡课后习题及答案
大学物理化学3-化学平衡课后习题及答案
化学平衡课后习题
一、是非题
下列各题中的叙述是否正确?
正确的在题后括号内画“”,错误的画“”。
1.某一反应在定温、定压且无非体积功的条件下,当该反应的rGm<0时,则该反应能正向进行。
()
2.如果某一化学反应的rH
0,该反应的K
随着温度升高而减小。
()
3.对理想气体反应:
0=BBB,在定温定压下当BB>0时,随着惰性气体的加入而平衡向左移动。
()
4.对理想气体反应:
0=BBB,在定温定压下当BB>0时,随着惰性气体的加入而平衡向左移动。
(9.如果某一化学反应的rH
不随温度变化,那么其rS
也不随温度变化,但是其rG
却与温度有关。
()
5.对于真实气体混合物的反应,该反应的标准平衡常数K
仅仅是温度的函数。
()
二、选择题
选择正确答案的编号,填在各题后的括号内:
1.PCl5的分解反应PCl5(g)==PCl3(g)+Cl2(g)在473K达到平衡时PCl5(g)有48.5%分解,在573K达到平衡时,有97%分解,则此反应是()
(1)吸热反应;
(2)放热反应;
(3)反应的标准摩尔焓变为零的反应;
(4)在这两个温度下标准平衡常数相等的反应。
2.设反应aA(g)==yY(g)+zZ(g),在101.325kPa、300K下,A的转化率是600K的2倍,而且在300K下系统压力为101325Pa的转化率是2×101325Pa的2倍,故可推断该反应()
(1)标准平衡常数与温度,压力成反比;
(2)是一个体积增加的吸热反应;
(3)是一个体积增加的放热反应;
(4)标准平衡常数与温度成正比,与压力成反比。
3.理想气体反应N2O5(g)==N2O4(g)+1/2O2(g)的∆rH
为41.84kJ⋅mol-1,
。
要增加N2O4(g)的产率可以()
(1)降低温度;
(2)提高温度;
(3)提高压力;(4)定温定容加入惰性气体。
4.影响任意一个化学反应的标准平衡常数值的因素为:
()。
(1)催化剂;
(2)温度;
(3)压力。
5.温度升高时,固体氧化物的分解压力(分解反应是吸热反应):
()
(1)降低;
(2)增大;
(3)恒定;
(4)无法确定。
6.反应2NO(g)+O2(g)==2NO2(g)是放热的,当反应在某温度、压力下达平衡时,若使平衡向右移动。
则应采取的措施是:
()
(1)降低温度和减小压力;
(2)降低温度和增大压力;
(3)升高温度和减小压力;(4)升高温度和增大压力。
三、填空题
在以下各小题的“⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽”处填上答案。
1.某气相反应A==Y+Z是吸热反应,在25℃时其标准平衡常数K
=1,则25℃时反应的∆rS
⎽⎽⎽⎽⎽0,此反应在40℃时的K
⎽⎽⎽⎽⎽25℃时的K
。
(选填>,=,<)
四、计算题
1.将丁烯脱氢制取丁二烯的反应如下:
C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)
各物质在298K的△fHm和Sm的数值为:
物质
C4H8(g)
C4H6(g)
H2(g)
△fHm/(kJ·mol-1)
0.125
110.06
0
Sm/(J·mol-1·K-1)
305.3
278.5
130.6
(1)计算该反应298K的△rHm和△rSm;
(2)计算该反应在298K的△rGm和K;
(3)计算该反应830K的K(假定该反应的△rHm不隨温度而变);
(4)为提高丁烯的转化率,在反应时加入惰性气体水蒸气。
若反应开始时,丁烯与水蒸气物质的量之比为1:
15,反应在830K,202.65kPa条件下进行,C4H8(g)的平衡转化率为多少?
(5)
2.在1500K下,金属Ni土存在总压为101.325kPa的CO(g)和CO2(g)混合气体,可能进行的反应为:
Ni(s)+CO2(g)=NiO(s)+CO(g)
为了不使Ni(s)被氧化,在上述混合气体中CO2(g)的分压力p(CO2)不得大于多大的压力?
已知下列反应的△rGm与温度T的关系为:
(ⅰ)2Ni(s)+O2(g)=2NiO(s),△rGm,i=(-489.1+0.1917T/K)kJ·mol-1
(ⅱ)2C(石墨)+O2(g)=2CO(g),△rGm,ii=(-223.0-0.1753T/K)kJ·mol-1
(ⅲ)C(石墨)+O2(g)=CO2(g),△rGm,iii=(-394.0-0.84×10-3T/K)kJ·mol-1
3.已知下列反应在373K时,K=1.25×108
CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)
(1)已知上述反应的△rSm(373k)=-125.52J·mol-1·K-1,求COCl2(g)的解离反应在373K下的△rHm=___;
(2)设反应的∑νBCp,m=0,且反应开始时系统中只有COCl2(g),则保持系统压力的条件下,若要COCl2(g)的解离度为0.001,则反应温度为_______(p=100kPa)。
4.在200K~400K湿度范围内,反应
NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)的标准平衡常数与T的关系为:
(1)计算300K时,反应的△rHm,△rGm,△rSm;
(2)在300K时,若反应开始只有NH4Cl(s)放在一真空容器内,求平衡时HCl(g)的分压;
化学平衡习题答案
一、是非题
1.√2.√3.⨯4.√5.√
二、选择题
1.
(1)2.
(2)3.
(1)4.
(2)5.
(2)6
(2)
三、填空题
1.>,>
四、计算题
1.【题解】:
(1)△rHm(298K)=∑νB△fHm(B,298K)
=[110.6-(-0.125)]kJ·mol-1
=110.19kJ·mol-1
△rSm(298K)=∑νBSm(B,298K)
=103.8J·mol-1·K-1
(2)△rGm(298K)=△rHm(298K)-298K×△rSm(298K)
=(110.19-298×103.8×10-3)kJ·mol-1
=79.26kJ·mol-1
由△rGm(298K)=-298RlnK(298K)
㏑K(298K)=
解得K=1.278×10-14
(3)由
㏑
解得 K(830K)=3.07×10-2
(4)C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)
开始:
n/mol100
平衡:
neq/mol1-xAxAxA
平衡:
∑neq=[(1-xA)+xA+xA+15]=(16+xA)mol
代入p=202.65kpa,解得,C4H8(g)的平衡转化率xA=0.389
【剖析】:
本题从物质的热力学数据△fHm(298K)、Sm(298K)出发计算反应的△rHm(298K)及△rSm(298K),继而算出△rGm(298K),并算得K(298K),再忽略温度对△rHm的影响,由范特荷夫方程算出830K时的K(830K),最后利用K(830K),计算C4H8(g)脱氢制取丁二烯时,C4H8(g)的平衡转化率。
比较全面考察了标准平衡常数的热力学计算及其应用。
这一整套热力学计算的思路,是必须掌握的重点内容。
2.【题解】:
可能进行的反应=
故可能进行的反应的
则
得 △rGm(1500K)=55.45kJ·mol
由△rGm(T)=-RTlnK(T)
△rGm(1500K)=-1500KRlnK(1500K)
55.45kJ·mol-1=-1500K×8.0314J·mol-1·K-1K(1500K)
解得K(1500K)=0.0117
而
为使可能进行的反应不发生,则根据范特荷夫定温方程
△rGm(1500K)=-RTlnK(1500K)+RTlnJ(1500K)
J>K,△rGm(1500K)>0才行。
故
即p(CO2)不得大于100.15kPa
【剖析】:
本题所给反应是理想气体纯固体的多相反应。
(i)先由给定的三个反应△rGm与温度T的关系式通过线性组合求出可能发生的反应的△rGm(1500K),进而求出K(1500K);(ii)再列出J(1500K)的表达式,此时应注意对有纯固体参加的多相反应的表达式,式中只出现气体的分压;(iii)最后根据范特荷夫定温方程,确定防止可能进行的反应发生,CO2(g)分压的最大值。
3.【题解】:
(1)已知COCl2(g)的合成反应K(373K)=1.25×108,则其解离反应的
故COCl2解离反应的△rGm’(373K)=-RTlnK’(3773K)
=-8.314J·mol-1·K-1×373Kln(0.8×10-8)
=57816.8J·mol-1
而解离反应的△rSm’(373K)=-△rSm(373K)=125.52J·mol-1·K-1
所以解离反应△rHm’(373K)=△rGm’(373K)+373K△rSm’(373K)
=57816.8J·mol-1+373K×125.52J·mol-1·K-1
=104635J·mol-1
(2)COCl2(g)=CO(g)+Cl2(g)
开始n/mol:
100
平衡neq/mol:
1-0.0010.0010.001
平衡∑neq/mol=1-0.001+0.001+0.001=1+0.001
代入p=200kPa,解得K’(T)=2×10-6
因解离反应的△rCp,m=0,即△rHm’与温度无关,则由范特荷夫方程:
代入K’(373K)=0.8×10-8,△rHm’(373K)=104635J·mol-1,
解得T=446K
【剖析】:
解本题需要正确应用最基本的热力学公式外,关键还在于要把COCl2(g)解离反应与合成反应的标准平衡常数的关系(互为倒数,即
)以及热力学函数变化值的关系[正、负号相反,如
]理顺,这是是否得到正确结果的关键所在,稍不留神就会铸成错误。
4.【题解】:
(1)若视△rHm与温度无关,可视为常数,则
△rHm=9127K×8.314J·mol-1·K-1
=75882J·mol-1
300K时,由K=f(T)关系式,代入T=300K,得
K=6.65×10-7
△rGm(300K)=-RTlnK(300K)
=-8.314J·mol-1·K-1×300Kln(6.65×10-7)
=35476J·mol-1
△rGm(300K)=△rHm(300K)-300K×△rSm(300K)
则△rSm(300K)=134.69J·mol-1·K-1
(2)
解得p(HCl)=81.55Pa
【剖析】:
所给反应为纯固体与理想气体的反应,1应明确其标准平衡常数表示式的表示法;
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- 大学物理 化学 化学平衡 课后 习题 答案