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普通化学习题与解答第二章

第二章 化学反应的基本原理和大气污染1、是非题(对的在括号内填“+”号,错的填“-”号)(1)r S ∆ 为正值的反应均是自发反应。

(-) (2)某一给定反应达到平衡后,若平衡条件不变,分离除去某生成物,待达到新的平衡,则各反应物和生成物的分压或浓度分别保持原有定值。

(-)(3)对反应系统122()()()(),(298.15)131.3r mC s H O g CO g H g H K kJ mol θ-+=+∆=g 。

由于化学方程式两边物质的化学计量数(绝对值)的总和相等,所以增加总压力对平衡无影响。

(-) (4)上述(3)中反应达到平衡后,若升高温度,则正反应速率v (正)增加,逆反应速率v (逆)减小,结果平衡向右移动。

(-)(5)反应的级数取决于反应方程式中反应物的化学计量数(绝对值)。

(-)(6)催化剂能改变反应历程,降低反应的活化能,但不能改变反应的rmG θ∆。

(+)(7)在常温常压下,空气中的N 2 和O 2 能长期存在而不化合生成NO 。

且热力学计算表明22()()2()N g O g NO g +=的(298.15)0r mG K θ∆?,则N 2 和O 2混合气必定也是动力学稳定系统。

(+)(8)已知4CCl 不会与2H O 反应,但422()2()()4()CCl l H O l CO g HCl aq +=+的1(298.15)379.93r m G K kJ mol θ-∆=-g ,则必定是热力学不稳定而动力学稳定的系统。

(+)2、选择题(将所有正确答案的标号填入空格内)(1)真实气体行为接近理想气体性质的外部条件是 (b )(a )低温高压 (b )高温低压 (c )低温低压 (d )高温高压 (2)某温度时,反应22()()2()H g Br g HBr g +=的标准平衡常数2410K θ-=⨯,则反应2211()()()22HBr g H g Br g =+的标准平衡常数K θ等于 (b )(a )21410-⨯ (b (c )2410-⨯ (3)升高温度可以增加反应速率,最主要是因为 (b )(a )增加了分子总数(b )增加了活化分子的百分数 (c )降低了反应的活化能 (d )促使平衡向吸热方向移动(4)已知汽车尾气无害化反应221()()()()2NO g CO g N g CO g +=+的(298.15)0r m H K θ∆≤,要有利于取得有毒气体NO 和CO 的最大转化率,可采取的措施是 ( c) (a )低温低压 (b )高温高压 (c )低温高压 (d )高温低压(5)温度升高而一定增大的量是 (bc )(a ) r m G θ∆ (b )吸热反应的平衡常数K θ(c )液体的饱和蒸气压 (d )反应的速率常数k(6)一个化学反应达到平衡时,下列说法中正确的是 ( a) (a )各物质的浓度或分压不随时间而变化(b )r m G θ∆=0(c )正、逆反应的速率常数相等(d )如果寻找到该反应的高效催化剂,可提高其平衡转化率3、填空题(1)对于反应: 1223()3()2();(298)92.2r mN g H g NH g H K kJ mol θ-+=∆=-g 若升高温度(约升高100 K),则下列各项将如何变化(填写:不变,基本不变,增大或减小。

)r m H θ∆: 基本不变 r m S θ∆: 基本不变 r m G θ∆: 增大 K θ: 减小v(正): 增大 v (逆): 增大 (2)对于下列反应:12()()2();(298)172.5r mC s CO g CO g H K kJ mol θ-+=∆=g 。

若增加总压力或升高温度或加入催化剂,则反应速率常数k (正)、k (逆)和反应速率v (正)、v (逆)以及标准平衡常数K θ、平衡移动的方向等将如何?分别填人下表中。

(3)造成平流层中臭氧层破坏的主要物质有 CFC 、哈龙、N 2O 、NO 、CCl 4、CH 4等;主要的温室气体有 CO 2、CH 4、N 2O 、CFC 、O 3等 ;形成酸雨的大气污染物主要是 SO 2、NO x 等 。

4、不用查表,将下列物质按其标准m S θ(298K)值由大到小的顺序排列,并简单说明理由。

(a)K(s) (b)Na(s) (c)Br 2(1) (d) Br 2 (g) (e)KCl(s)解:m S θ(298K )值由大到小的顺序为2()()d Br g >2()()c Br l >()()e KCl s >()()a K s >()()b Na s说明 (1)同一物质2Br 气态时的熵大于液态时的;(2)一般(相对分子质量相近时)液体的熵大于固体物质的熵; (3)一般说来,当温度和聚集状态相同时,分子或晶体结构较复杂(内部微观粒子较多)的物质的熵大于分子或晶体结构较简单(内部微观粒子较少)的物质的熵。

K(s)和Na(s)的原子结构属同一族,K 的结构较Na 的复杂。

5、定性判断下列反应或过程中熵变的数值是正值还是负值。

(1)溶解少量食盐于水中;(2)活性炭表面吸附氧气; (3)碳与氧气反应生成一氧化碳。

解:(1)熵变为正值;(2)熵变为负值;(3)熵变为正值。

6、利用下列两个反应及其r m G θ∆(298K )值,计算34Fe O (s )在298K 时的标准生成吉布斯函数。

122332()()();(298)742.22r m Fe s O g Fe O s G K kJ mol θ-+=∆=-g123344()()3();(298)77.7r m Fe O s Fe s Fe O s G K kJ mol θ-+=∆=-g解: 22332()()()2Fe s O g Fe O s += (1)23344()()3()Fe O s Fe s Fe O s += (2)(1)4(2)3⨯+,可得 2343()2()()Fe s O g Fe O s += (3)故 34,,3(298)(298)f m Fe O r m G K G K θθ∆=∆={},1,21(298)4(298)3r m r m G K G K θθ⨯∆⨯+∆={}11(742.2)4(77.7)3kJ mol -⨯-⨯+-g = -1015.51kJ mol -g7、通过热力学计算说明下列水结冰过程:22()()H O l H O s →在298K 标准状态时能否自发进行。

已知冰在298K 时的标准摩尔生成吉布斯函数为-236.71kJ mol -g 。

解: 22()()H O l H O s →1(298)/f m G K kJ mol θ-∆g -237.129 -236.7,(298)(298)r m B f m B BG K v G K θθ∆=∆∑=﹛(-236.7)-(-237.129)﹜1kJ mol -g =0.41kJ mol -g >0 故在298K 的标准状态时,水结冰的过程不能自发进行。

8、试用教材附录3中的标准热力学数据,计算下列反应的(298)r mS K θ∆和(298)r m G K θ∆(1) 23423()4()4()Fe s H O l Fe O H g +=+ (2) 22()2()()()Zn s H aq Zn aq H g +++=+ (3) 22()()()2()CaO s H O l Ca aq OH aq +-+=+(4) 21()()()2AgBr s Ag s Br l =+解:(1) 23423()4()()4()Fe s H O l Fe O s H g +=+11(298)/m S K J mol K θ--g g 27.28 69.91 146.4 130.6841(298)/f m G K kJ mol θ-∆g 0 -237.129 -1015.4 0,(298)(298)r m B m B BS K v S K θθ∆=∑=﹛130.864×4+146.4-69.91×4-27.28×3﹜11J mol K --g g= 307.711J mol K --g g,(298)(298)r m B f m B BG K v G K θθ∆=∆∑=﹛(-1015.4)-(-237.129)×4﹜1kJ mol -g = -66.91kJ mol -g(2) 22()2()()()Zn s H aq Zn aq H g +++=+11(298)/m S K J mol K θ--g g 41.63 0 -112.1 130.6841(298)/f m G K kJ mol θ-∆g 0 0 -147.06 0,(298)(298)r m B m B BS K v S K θθ∆=∑=﹛130.864+(-112.1)-41.63﹜11J mol K --g g= -23.011J mol K --g g,(298)(298)r m B f m B BG K v G K θθ∆=∆∑= -147.61kJ mol -g(3) 22()()()2()CaO s H O l Ca aq OH aq +-+=+11(298)/m S K J mol K θ--g g 39.75 69.91 -53.1 -10.751(298)/f m G K kJ mol θ-∆g -604.03 -237.129 -553.58 -157.244,(298)(298)r m B m B BS K v S K θθ∆=∑=﹛(-10.75)×2+(-53.1)-69.91-39.75﹜11J mol K --g g= -184.311J mol K --g g,(298)(298)r m B f m B BG K v G K θθ∆=∆∑=﹛(-157.244)×2+(-553.58)-(-237.129)-(-604.03)﹜1kJ mol -g = -26.911kJ mol -g(4) 21()()()2AgBr s Ag s Br l =+11(298)/m S K J mol K θ--g g 170.1 42.55 152.2311(298)/f m G K kJ mol θ-∆g -96.90 0 0,(298)(298)r m B m B BS K v S K θθ∆=∑=﹛152.231×12+42.55-170.1﹜11J mol K --g g= -54.111J mol K --g g,(298)(298)r m B f m B BG K v G K θθ∆=∆∑= 96.901kJ mol -g9、用锡石(SnO 2)制取金属锡,有建议可用下列几种方法:(1)单独加热矿石,使之分解。

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