第4章化学平衡熵和Gibbs函数3.docx
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第4章化学平衡熵和Gibbs函数3
第4章 化学平衡 熵和Gibbs函数
一、单选题
1、反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)的DG=a,则NH3(g)=1/2N2(g)+3/2H2(g)的DG为:
( )
A. a2 B. 1/a C. 1/a2 D. -a/2
2、在某温度下,反应1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g)的平衡常数K=a,上述反应若写成2NH3(g)=N2(g)+3H2(g),则在相同温度下反应的平衡常数为:
( )
A. a/2 B. 2a C. a2 D. 1/a2
3、已知反应2A(g)+B(s)=2C(g)DrHΘ>0,要提高A的转化率,可采用( )
A.增加总压 B.加入催化剂 C.增大A的浓度 D.升高温度
4、已知下列反应的平衡常数:
H2(g)+S(s)=H2S(g) K1
S(s)+O2(g)=SO2(g) K2
则反应H2(g)+SO2(g)=O2(g)+H2S(g)的平衡常数为:
( )
A.K1+K2 B.K1-K2 C.K1K2 D.K1/K2
5、若可逆反应,当温度由T1升高至T2时,标准平衡常数K2Θ>K1Θ,此反应的等压热效应△rHm的数值将( )
A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.无法判断
6、下列各组参数,属于状态函数的是:
A. Qp,G,V B. Qv,V,G C. V,S,W D. G,U,H
7、298K时,某反应的KpΘ=3.0×105,则该反应的DrGΘ=____KJ/mol(lg3=0.477)。
A. 31.2 B. -31.2 C. -71.8 D. 71.8
8、298K时,SΘN2=191.50J•K–1•mol–1,SΘH2=130.57J•K–1•mol–1,SΘNH3=192.34J•K–1•mol–1,反应为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g),则DrSΘ=________J•K–1•mol–1:
A. -135.73 B. 135.73 C. -198.53 D. 198.53
9、298K时,DrHΘMgCO3=100.8KJ•mol–1,DrSΘMgCO3=174.8J•K–1•mol–1,反应为MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g),则598K时的DrGΘ=________KJ•mol–1:
A. -3.73 B. 105.3 C. -1.04×105 D. 3.73
10、下列方法能使平衡2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)向左移动的是:
A. 增大压力 B. 增大PNO C. 减小PNO D. 减小压力
11、下列物理量中,属于状态函数的是( )
A. G B.Q C.ΔH D.ΔG
12、下列反应中△rSm值最大的是( )
A. PCl5(g)→ PCl3(g)+Cl2(g) B. 2SO2(g)+O2(g) → 2SO3(g)
C.3H2(g)+N2(g) → 2NH3(g) D. C2H6(g)+3.5O2(g) →2CO2(g)+3H2O(l)
13、反应CaCO3(s)→ CaO(s)+CO2(g)在高温下正反应能自发进行,而在298K时是不自发的,则逆反应的ΔrHmΘ和ΔrSmΘ是( )
A. ΔrHmΘ>0和ΔrSmΘ>0 B.ΔrHmΘ<0和ΔrSmΘ>0
C. ΔrHmΘ>0和ΔrSmΘ<0 D.ΔrHmΘ<0和ΔrSmΘ<0
14、下列热力学函数的数值等于零的是( )
A.SΘm(O2,g,298K) B.△fGΘm(I2,g,298K)
C.△fGΘm(白磷P4,s,298K) D.△fHΘm(金刚石,s,298K)
15、如果某反应的KΘ≥1,则它的 ( )
A.△rGΘm≥0, B.△rGΘm≤0, C.△rGm≥0, D.△rGm≤0
二、判断题(判断下列各项叙述是否正确,对,打“√”;错,打“×”。
)
1、某一可逆反应,当J>KΘ时,反应自发地向逆方向进行。
( )
2、化学反应的△rG越小,反应进行的趋势就越大,反应速率就越快。
( )
3、对于可逆反应,平衡常数越大,反应速率越快。
( )
4、等温等压不做非体积功条件下,凡是△rGm>0的化学反应都不能自发进行。
( )
5、Fe(s)和Cl2(l)的△fHΘm都为零。
( )
6、一个化学反应的△rGΘm的值越负,其自发进行的倾向越大。
( )
7、体系与环境无热量交换的变化为绝热过程。
( )
8、将固体NH4NO3溶于水中,溶液变冷,则该过程的ΔG,ΔH,ΔS的符号依次为-、+、+。
( )
9、乙醇溶于水的过程中ΔG=0。
( )
10、CO2(g)的生成焓等于石墨的燃烧热。
( )
11、室温下,稳定状态的单质的标准摩尔熵为零。
( )
12、如果一个反应的ΔrHmΘ<0, ΔrSmΘ>0,则此反应在任何温度下都是非自发的。
( )
13、平衡常数的数值是反应进行程度的标志,故,对可逆反应而言,不管是正反应还是逆反应其平衡常数均相同。
( )
14、某一反应平衡后,再加入些反应物,在相同的温度下再次达到平衡,则两次测得的平衡常数相同。
( )
15、在某温度下,密闭容器中反应2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)达到平衡,当保持温度和体积不变充入惰性气体时,总压将增加,平衡向气体分子数减少即生成NO2的方向移动。
( )
三、填空题
1、冬天公路上撒盐可使冰融化,此时的△G值符号为( ),△S值的符号为( )。
2、用吉布斯自由能的变量△rG来判断反应的方向,必须在( )条件下;当△rG<0时,反应将( )进行。
3、ΔrHΘm>0的可逆反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) 在一定条件下达到平衡后:
(1)加入H2O(g),则H2(g)的物质的量将( );
(2)升高温度,H2(g)的物质的量将( );增大总压,H2(g)的物质的量将( );加入催化剂H2(g)的物质的量将( )
4、标准状态时,H2O(l,100℃)→H2O(g,100℃)过程中,DHΘ( )零,
DSΘ( )零,DGΘ( )零。
(填>、=、<=)
5、反应2MnO4-(aq)+5H2O2(aq)+6H+(aq) = 2Mn2+(aq)+5O2(g)+8H2O
(1)的标准平衡常数KΘ的表达式为( )。
6、在一定温度下,二硫化碳能被氧氧化,其反应方程式与标准平衡常数如下:
(1)CS2(g)+3O2 = CO2(g)+2SO2(g)
(2)
CS2(g)+O2(g) =
CO2(g)+
SO2(g)
试确立KΘ1,KΘ2之间的数量关系。
7、不查表,排出下列各组物质的熵值由大到小的顺序:
(1)O2
(1)、O3(g)、O2(g)的顺序为( )
(2)NaCI(s)、Na2O(s)、Na2CO3(s)、NaNO3(s)、Na(s)的顺序为( )
(3)H2(g)、F2(g)、Br2(g)、Cl2(g)、I2(g)的顺序为( )
8、在一定温度下,可逆反应C(s)+CO2(g)==2CO(g)的KΘ=2.0;当CO2(g)与CO(g)的分压皆为100kPa时,则该反应在同样温度时自发进行的方向为( )。
9、可逆反应Cl2(g)+3F2(g)
2ClF3(g)的△rHΘm(298K)=-326.4kJ·mol-1,为提高F2(g)的转化率,应采用( )压( )温的反应条件。
当定温定容,系统组成一定时,加入He(g),α(F2)将( )。
10、已知K
(Ag2S)=6.3´10-50,KΘf(Ag(CN)2-)=2.5´1020,则反应2[Ag(CN)2]-(aq)+S2-(aq)
Ag2S(s)+4CN-(aq)的标准平衡常数KΘ=( )。
四、计算题
1、已知298.15K时,DfHΘm
=-46.11KJ•mol–1;SΘm
=191.50J·K-1·mol-1,SΘm
=130.57J·K-1·mol-1,SΘm
=192.34J·K-1·mol-1。
试判断反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)在298.15K、标准态下正向能否自发?
并估算最高反应温度。
2、已知△fHΘm[C6H6(l),298K]=49.10kJ·mol-1,△fHΘm[C2H2(g),298K]=226.73kJ·mol-1;
SΘm[C6H6(l),298K]=173.40J·mol-1K-1,SΘm[C2H2(g),298K]=200.94J·mol-1K-1。
试判断:
反应 C6H6(l)=3C2H2(g) 在298.15K,标准态下正向能否自发?
并估算最低反应温度。
3、已知298.15K时,一些物质的热力学数据如下表。
试判断标准状态下反应
C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)
在298.15K时能否自发并估算自发进行的最低温度。
物质 DfHΘ/ KJ•mol–1 SΘm/J·K-1·mol-1
C(s) 0 5.7
CO(g) -110.5 197.7
H2(g) 0 130.7
H2O(g) -241.8 188.8
4、已知2HgO(s)=2Hg(l)+O2(g),在298.15K下的DfHΘm及SΘm的数据已知,求DrHΘ298、、、DrSΘ298、、DrGΘ298及反应能自发进行的最低温度。
物 质 DfHΘ/kJ·mol-1 SΘm/J·K-1·mol-1
HgO(s) -90.8 70.3
Hg(l) 0.0 75.9
O2(g) — 205.2
5、对生命起源问题,有人提出最初植物或动物的复杂分子是由简单分子自动形成的。
例如尿素(NH2CONH2)的生成可用反应方程式表示如下:
CO2(g)+2NH3(g)—→(NH2)2CO(s)+H2O
(1)
(1)已知298K时的△rHΘm=﹣133kJ·mol-1,△rSΘm=﹣424J·mol-1K-1 ,并说明此反应在298K和标准态下能否自发进行;
(2)在标准态下最高温度为何值时,反应就不再自发进行了?
6、已知下列反应 2SbCl5(g)=2SbCl3(g)+Cl2(g)
在298K时的△rHΘm=80.7,KΘ=1.58×10-6,试求800K时此反应的KΘ。
假设温度对此反应的△rHΘm的影响可以忽略。
7、光气(又称碳酰氯)的合成反应为:
CO(g)+Cl2(g)DCOCl2(g),100℃下该反应的KΘ=1.50×108。
若反应开始时,在1.00L容器中,n0(CO)=0.0350mol,n0(Cl2)=0.027.0mol.no(COCl2)=0mol,并计算100℃平衡时各物种的分压和CO的平衡转化率。
8、蔗糖的水解反应为:
C12H22O11+H2O DC6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(果糖)
若在反应过程中水的浓度不变,试计算
(1)若蔗糖的起始浓度为amol·L-1,反应达到平衡时,蔗糖水解了一半,KΘ应为多少?
(2)若蔗糖的起始浓度为2amol·L-1,则在同一温度下达到平衡时,葡萄糖和果糖的浓度各为多少?
无机化学习题库参考答案:
第四章 化学平衡 熵和Gibbs函数
一、单选题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案
D
D
D
D
A
D
B
C
A
D
A
A
A
C
B
二、判断题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
答案
√
×
×
√
×
×
√
√
×
√
×
√
×
√
√
三、填空题
1、 负或(-),正或(+)。
2、 定压定温、不做非体积功;正向自发。
3、 (增加);(增加);(减少);(不变)。
4、 (大于或>);(大于或>);(等于或=).
5、 KΘ=
6、 KΘ1=(KΘ2)3
7、 O3(g)、O2(g)、O2
(1);
NaNO3(s)、Na2CO3(s)、Na2O(s)、NaCI(s)、Na(s);
I2(g)、Br2(g)、Cl2(g)、F2(g)、H2(g)。
8、正向自发。
9、高压低温;增大。
10、2.5×108
四、计算题
1、解:
因为△rHΘm(T)=∑υB△fHΘm(B,T)
即△rHΘm(298K)=2DfHΘm
-DfHΘm
-3DfHΘm
=2×(-46.11KJ•mol–1)-0-3×0
=-92.22kJ·mol-1
又因为△rSΘm(T)=∑υBSΘm(B,T)
即△rSΘm(298K)=2SΘm
-SΘm
-3SΘm
=2×192.34J·K-1·mol-1-191.50J·K-1·mol-1-3×130.57J·K-1·mol-1
=-198.53J·K-1·mol-1
根据吉布斯-亥姆霍兹公式
△rGΘm(T)=△rHΘm(T)-T△rSΘm(T)
△rGΘm(298K)=△rHΘm(298K)-T△rSΘm(298K)
=(-92.22kJ·mol-1)-298.15K×(-198.53×10-3kJ·mol-1K-1)
=33.03kJ·mol-1>0 正向反应不自发。
若使△rGΘm(T)=△rHΘm(T)-T△rSΘm(T)<0,则正向自发。
又因为△rHΘm、△rSΘm随温度变化不大,即
△rGΘm(T)≈△rHΘm(298K)-T△rSΘm(298K)<0
即 -198.53×10-3kJ·mol-1K-1T>-92.22kJ·mol-1
而按不等式运算规则,有 T<(-92.22kJ·mol-1)/(-198.53×10-3kJ·mol-1K-1)=464.51K
故最高反应温度为464.51K。
2、解:
根据吉布斯-亥姆霍兹公式
△rGΘm(T)=△rHΘm(T)-T△rSΘm(T)
△rGΘm(298K)=△rHΘm(298K)-T△rSΘm(298K)
而△rHΘm(298K)=3△fHΘm[C2H2(g),298K]-△fHΘm[C6H6(l),298K]
=3×226.73kJ·mol-1-1×49.10kJ·mol-1
=631.09kJ·mol-1
△rSΘm(298K)=3SΘm[C2H2(g),298K]-SΘm[C6H6(l),298K]
=3×200.94J·mol-1K-1-1×173.40J·mol-1K-1
=429.42J·mol-1K-1
故△rGΘm(298K)=631.09kJ·mol-1-298.15K×429.42×10-3kJ·mol-1K-1
=503.06kJ·mol-1>0 正向反应不自发。
若使△rGΘm(T)=△rHΘm(T)-T△rSΘm(T)<0,则正向自发。
又因为△rHΘm、△rSΘm随温度变化不大,即
△rGΘm(T)≈△rHΘm(298K)-T△rSΘm(298K)<0
则 T>631.09kJ·mol-1/429.42×10-3kJ·mol-1K-1=1469.6K
故最低反应温度为1469.6K。
3、解:
因为△rHΘm(T)=∑υB△fHΘm(B,T)
即△rHΘm(298K)=DfHΘmco+DfHΘmH2-DfHΘmC(s)-DfHΘmH2O(g)
=-110.5–(-241.8)
=131.3kJ·mol-1
又因为△rSΘm(T)=∑υBSΘm(B,T)
即△rSΘm(298K)=SΘmco+SΘmH2-SΘmC(s)-SΘmH2O(g)
=197.7+130.7-188.8-5.7
=134.1J·K-1·mol-1
根据吉布斯-亥姆霍兹公式
△rGΘm(T)=△rHΘm(T)-T△rSΘm(T)
△rGΘm(298K)=△rHΘm(298K)-T△rSΘm(298K)
=131.3-298.15×134.1×10-3
=91.3kJ·mol-1>0 正向反应不自发。
若使△rGΘm(T)=△rHΘm(T)-T△rSΘm(T)<0,则正向自发。
又因为△rHΘm、△rSΘm随温度变化不大,即
△rGΘm(T)≈△rHΘm(298K)-T△rSΘm(298K)<0
即 0.1341T>131.3
T>979K
故最低反应温度为979K。
4、解:
根据吉布斯-亥姆霍兹公式
△rGΘm(T)=△rHΘm(T)-T△rSΘm(T)
△rGΘm(298K)=△rHΘm(298K)-T△rSΘm(298K)
而△rHΘm(298K)=0-2△fHΘm[HgO(s),298K]
=-2×(-90.8)
=181.6kJ·mol-1
△rSΘm(298K)= SΘm[O2(g)]+2SΘm[Hg(l)]-2SΘm[HgO(s)]
=205.2+2×75.9-2×70.3
=216.4J·mol-1K-1
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