物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后习题答案5-8-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN四．概念题参考答案1．在等温、等压且不做非膨胀功的条件下，当反应的1r m 5 kJ mol G -∆=⋅时，该反应自发进行的方向为 ( )(A) 正向自发进行 (B) 逆向自发进行(C) 无法判断 (D) 反应不能进行答：(C)。

判断反应能否自发进行，要用等温、等压且不做非膨胀功的条件下r m G ∆的变化值，而不能用r m G ∆的值。

除非该反应是在标准压力下进行，则r m 0G ∆>，反应能逆向自发进行。

或者r m G ∆是一个绝对值很大的负值，改变压力商也不可能改变r m G ∆的符号，则r m G ∆也小于零，这时可以估计反应能自发正向进行。

2．理想气体混合物在化学反应达平衡时，应该使用下列哪个关系式 （ ）（A ）r m ln p G RT K ∆=- （B ）r m ln p G RT K ∆=-（C ）r m ln x G RT K ∆=- （D ）r m ln c G RT K ∆=-答：（B ）。

根据理想气体化学势的表示式，对数项中用B /p p 表示，在化学反应等温式中，对数项中是压力商p Q ，达平衡时，是平衡时的压力商，所以标准平衡常数是p K ，相应的Gibbs 自由能的变化值为r m G ∆。

3．理想气体反应23CO(g)2H (g)CH OH(g)+=的r m G ∆与温度T 的关系为：1r m /(J mol )21 66052.92/K G T -∆⋅=-+。

若要使反应的平衡常数大于1，则应控制的反应温度为 ( )(A) 必须低于409.3℃ (B) 必须高于409.3 K(C) 必须低于409.3 K (D) 必须等于409.3 K答：(C)。

r m G ∆与标准平衡常数p K 的关系式为r m ln p G RT K ∆=-，要使1p K =，则r m 0G ∆=。

从已知的关系式，解得409.3 K T =。

要使反应在标准压力下能自发正向进行，r m G ∆必须小于零，所以，根据已知的关系式，反应温度必须低于409.3 K 。

4．在973 K 时，反应222CO(g)H O(g)CO (g)H (g)++的标准平衡常数0.71p K =。

若将如下各分压的理想气体混合在一起，CO 100 kPa p =，2H O 50 kPa p =，2CO 10 kPa p =，2H 10 kPa p =，在相同温度下，反应的方向将( )(A) 向右进行 (B) 向左进行(C) 处于平衡状态 (D) 无法判断答：（A ）。

有一个可以作为判据的化学反应等温式为r m ,()ln ln T p p p G RT K RT Q ∆=-+如果若p p K Q >，则r m ,()0T p G ∆<，反应可自发向右正向进行。

这个反应的p Q 值为10100.0210050p Q ⨯==⨯ p Q 远小于p K 的值，所以反应自发向右进行。

5．在350 K 时，43NH HCO (s)发生分解反应的计量方程为43322NH HCO (s)NH (g)CO (g)H O(g)++设在两个容积都等于310 dm 的密闭容器A 和B 中，分别加入纯的43NH HCO (s)1.0 kg 和20.0 kg ，保持温度不变，达到平衡后，下列说法正确的是 ( )(A) 两容器中压力相等 (B) A 内压力大于B 内压力(C) B 内压力大于A 内压力 (D) 必须经实际测定方能判别答：(A)。

因为容器的体积有限，43NH HCO (s)都是过量的，在相同温度下，两密闭容器中的分解压力相同。

6．根据某一反应的r m G ∆值，下列不能确定的是 ( )(A) 标准状态下自发变化的方向(B) 在r m G ∆所对应的温度下的平衡位置(C) 在标准状态下系统所能做的最大非膨胀功(D) 提高温度对平衡的影响情况答：(D)。

温度对平衡的影响情况，要用van ’t Hoff 公式判断，要根据反应是吸热还是放热，来决定提高温度对平衡有利还是不利，而用r m G ∆不好确定。

7．某实际气体反应，用逸度表示的标准平衡常数 随下列哪个因素而变( )(A) 系统的总压力 (B) 催化剂(C) 温度 (D) 惰性气体的量答：(C)。

实际气体化学势的标准态与理想气体是一样的，其标准态化学势仅是温度的函数，所以标准平衡常数也是温度的函数，会随着温度的改变而改变。

8．在某一反应温度下，已知反应（1）3222NH (g)3H (g)N (g)+的标准平衡常数为(1)0.25p K =。

那么，在相同的反应条件下，反应22331H (g)N (g)NH (g)22+的标准平衡常数(2)p K 为 ( )(A) 4 (B) 0.5(C) 2 (D) 1答：(C)。

第二个方程是第一个方程的逆过程，标准平衡常数是第一个方程的倒数。

而第二个方程式的计量系数是第一个方程的一半，则标准平衡常数应开1/2次方，所以 121211(2)2(1)0.25p p K K ⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭9．在298 K 时，某化学反应的标准Gibbs 自由能变化的变化值r m 0G ∆<，则反应对应的标准平衡常数K 将 ( )(A) 0K = (B) 1K >(C) 0K < (D) 01K <<答：(B)。

因为 r m ln G RT K ∆=-，r m 0G ∆<，ln 0RT K -<，1K >。

10．在如下几个反应中，增加系统的总压，能使产物的比例增加的是( )(A) 32CaCO (s)CaO(s)CO (g)+(B) 222CO(g)H O(g)CO (g)H (g)++ (C) 22331H (g)N (g)NH (g)22+(D) 523PCl (g)Cl (g)PCl (g)=+答：(C)。

增加系统的总压，虽然不改变标准平衡常数，但是对气体分子数减少的反应有利，能使产物的比例增加。

这里只有(C)是气体分子数减少的反应。

11．在等温、等压的条件下，反应22C(s)H O(g)CO(g)H (g)+=+的平衡常数和转化率分别为(1)p K 和1α。

充入一定量的2N (g)后，再次达平衡时的平衡常数和转化率分别为(2)p K 和2α。

两者的关系为 ( )(A) (1)(2)p p K K =，12αα> (B) (1)(2)p p K K >，12αα>(C) (1)(2)p p K K <，12αα< (D) (1)(2)p p K K =，12αα<答：(D)。

因为温度不变，所以标准平衡常数也不变。

这是一个气体分子数增加的反应，充入一定量的惰性气体2N (g)，相当于起了降压的作用，所以转化率会提高。

12．在一定的温度下，一定量的 PCl 5(g) 在一密闭刚性容器中达到分解平衡。

若往容器中充入氮气，使系统的压力增加一倍，则 PCl 5的解离度将( )(A) 增加 (B) 减少 (C) 不变 (D) 不确定答：(C)。

虽然充入不参与反应的氮气，应对气体分子数增加的反应有利，但是因为在密闭刚性容器中，体积不变，则压力也相应增加，使压力和气体的总物质的量的比值不变，所以解离度亦不变。

13．PCl 5的分解反应的计量方程为523PCl (g)Cl (g)PCl (g)=+，在473 K 达到平衡时，PCl 5(g)的解离度0.485α=，温度升至573 K 达到平衡时，解离度0.97α=，则此反应是 ( )(A) 放热反应 (B) 吸热反应(C) 既不放热也不吸热 (D) 两个温度下的平衡常数相等 答：(B)。

升高温度，可以使吸热反应的平衡常数增大。

14．在298 K 和标准压力下，反应2221H (g)O (g)H O(l)2+的1r m 237.13 kJ mol G -∆=-⋅，11r m 163.3 J K mol S --∆=-⋅⋅。

假定,m 0p C ∆=，则在398 K 时，反应的r m (398K)G ∆的值为 ( )(A) 1237.13 kJ mol --⋅ (B) 1237.13 kJ mol -⋅(C) 1220.80 kJ mol --⋅ (D) 1253.51 kJ mol --⋅答：(C)。

因为是等温反应，所以 r m r m r m G H T S ∆=∆-∆r m r m r m H G T S ∆=∆+∆311[237.13298(163.3)10] kJ mol 285.79 kJ mol ---=-+-⨯⋅=-⋅因为假定,m 0p C ∆=，所以r m H ∆和r m S ∆的值不随温度而变，则r m r m r m (398K)398K G H S ∆=∆-⨯∆111285.79 kJ mol 398K (163.3 J K mol )---=-⋅-⨯-⋅⋅1220.80 kJ mol -=-⋅第六章 相平衡四．概念题参考答案1．4NH HS(s)与任意量的3NH (g)及2H S(g))达平衡时，有 ( )(A) C = 2，P = 2，f = 2 (B) C = 1，P = 2，f = 1(C) C = 2，P = 3，f = 2 (D) C = 3，P = 2，f = 3答：(A)。

系统中有三个物种，一个平衡条件，由于已存在3NH (g)及2H S(g)，就不存在浓度限制条件，所以组分数2C =。

平衡共存时有固相和气相两个相，根据相律，自由度2f =。

2．在大气压力下，3FeCl (s)与2H O(l)可以生成32FeCl 2H O(s)，32FeCl 5H O(s)，32FeCl 6H O(s)和32FeCl 7H O(s)四种固体水合物，则该平衡系统的组分数C 和能够平衡共存的最大相数P 为（ ）（A ） 3, 3C P ==（B ）3, 4C P == （C ） 2, 3C P ==（D ）3, 5C P == 答：（C ）。

这是二组分系统生成稳定化合物（或稳定水合物）的一个例子，3FeCl (s)与2H O(l)可以生成多种水合物，但它还是二组分系统，所以组分数必定等于2。

不能把生成的稳定水合物也看作是组分。

如果要写出生成水合物的多个平衡方程式，则多一个水合物物种，也多一个化学平衡方程，所以组分数是不会改变的。

根据组分数等于2这一点，就可以决定选（C ）。

根据相律，当自由度等于零时，能得到平衡共存的最大相数。

则20f C P =+-=，理论上最大相数似乎应等于4，但是题目已标明是在大气压力下，用*13f C P P =+-=-，所以能见到的平衡共存的最大相数只有3个。