无机化学第四版第二章思考题答案.docx
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无机化学第四版第二章思考题答案
第二章 思考题
1、下列说法就是否正确?
(1)质量定律适用于任何化学反应。
×
(2)反应速率常数取决于反应温度,与反应得浓度无关。
√
(3)反应活化能越大,反应速率也越大。
×
(4)要加热才能进行得反应一定就是吸热反应。
×
2、以下说法就是否恰当,为什么?
(1)放热反应均就是自发反应。
不一定
(2)ΔrSm为负值得反应均不能自发进行。
不一定
(3)冰在室温下自动溶化成水,就是熵起了主要作用得结果。
就是
3.由锡石(SnO2)生产金属锡,要求温度尽可能低。
可以单独加热矿石(产生O2),或将锡石与碳一起加热(产生CO2),或将锡石与氢气一起加热(产生水蒸气)。
根据热力学原理,应选用何种方法?
(氢气一起加热)
4、已知下列反应得平衡常数:
H2(g)+S(s)H2S(g);
S(s)+O2(g)SO2(g);
则反应:
H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)得平衡常数就是下列中得哪一个。
(1)
(2) · (3)/ (4) /√
5、区别下列概念:
(1)与
(2)与
(3)J与Jc、Jp (4)Kθ与Kc、Kp
6、评论下列陈述就是否正确?
(1)因为(T)=RTlnKθ,所以温度升高,平衡常数减小。
不一定
(2)(T)=Σνi(298、15)(生成物)+Σνi(298、15)(反应物)×
(3)CaCO3在常温下不分解,就是因为其分解反应就是吸热反应;在高温(T>1173K)下分解,就是因为此时分解放热。
×
7、向5L密闭容器中加入3molHCl(g)与2molO2(g),反应:
4HCl(g)+O2(g)2H2O(g)+2Cl2(g)得=114、408kJ·mol1,在723K达到平衡,其平衡常数为Kθ。
试问:
(1)从这些数据能计算出平衡常数吗?
若不能,还需要什么数据?
不能(须知道转化率或平衡分压或反应得熵)
(2)标准态下,试比较723K与823K时Kθ得大小。
(Kθ(723K)>Kθ(823K))
(3)若下列两反应得平衡常数分别为与
2H2O(g)2H2(g)+O2(g)
2HCl(g)H2(g)+2Cl2(g)
那么,Kθ与与之间有什么关系(以式子表示)?
2/
8.对于可逆反应:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);>0
下列说法您认为对否?
为什么?
(1)达平衡时各反应物与生成物得分压一定相等。
×
(2)改变生成物得分压,使J √ (3)升高温度使υ正增大;υ逆减小,故平衡向右移动;× (4)由于反应前后分子数目相等,所以增加压力对平衡无影响。 × (5)加入催化剂使υ正增加,故平衡向右移动。 × 9、可逆反应: 达平衡时,A(g)+B(g)2C(g)((298、15K)<0)如果改变下述各项条件,试将其它各项发生得变化填入表中。 操作条件 υ正 υ逆 k正 k逆 平衡常数 平衡移动方向 增加A(g)分压 ↑ ↑ ─ ─ ─ 正 压缩体积 ↑ ↑ ─ ─ ─ 逆 降低温度 ↓ ↓ ↓ ↓ ↑ 正 使用正催化剂 ↑ ↑ ↑ ↑ ─ 不变 10.根据平衡移动原理,讨论下列反应: 2Cl2(g)+2H2O(g)4HCl(g)+O2(g);(298.15K)>0 将Cl2,H2O,HCl,O2四种气体混合后,反应达平衡时,若进行下列各项操作,对平衡数值各有何影响(操作项目中没有注明得就是指温度不变、体积不变)? 操作项目 平衡数值 (1)加O2 H2O得物质得量↑ (2)加O2 HCl得物质得量↓ (3)加O2 O2得物质得量↑ (4)增大容器得体积 H2O得物质得量↓ (5)减小容器得体积 Cl2得物质得量↑ (6)减小容器得体积 Cl2得分压↑ (7)减小容器得体积 Kθ不变 (8)升高温度 Kθ↑ (9)升高温度 HCl得分压↑ (10)加催化剂 HCl得物质得量 不变 11、设有反应A(g)+B(g)─→2C(g),A、B、C都就是理想气体,在25℃、1×105Pa条件下,若分别按下列两种过程变化,那么变化过程得Q、W、、、、各就是多少? (1)体系放热41、8kJ·mol1,而没有做功; (2)体系做了最大功,放出1、64kJ·mol1得热。 过程 Q W体积 W非体积 ① 41、8 0 0 41、8 41、8 –5、5 –40、16 ② 1、64 0 –40、16 41、8 41、8 –5、5 –40、16 解: (提示: 在等温\等压下,体系得减小等于体系素做得最大非体积功) 由于体系得H、U、S、G都就是状态函数,其改变量与过程得途径无关,所以以上2个过程得、、、就是相同得。 由 (1)可知,W=0,Q=41、8kJ·mol1,根据热力学第一定律: =Qp+W=+p(V2V1)=+ΔnRT 因为Δn=0,所以=Q=41、8kJ·mol1 由 (2)可知,体系作了最大非体积功,且放出1、64kJ·mol1得热。 根据=Q+W非体积可知: 41、8kJ·mol1=1、64kJ·mol1+W非体积 所以: W非体积==40、16kJ·mol1 因为: =T=41、8kJ·mol1298、15K× =40、16kJ·mol1 所以: =5、50J·mol1·K1 12、能否用Kθ来判断反应自发性? 为什么? 不能 13、若基元反应A─→2B得活化能为Ea,而其逆反应活化能为Ea',问 (1)加催化剂后,Ea与Ea'各有何变化? 等值降低 (2)加不同得催化剂对Ea得影响就是否相同? Ea值不同 (3)提高反应温度,Ea、Ea'各有何变化? 不变 (4)改变起始浓度,Ea有何变化? 不变 *14、状态函数p、T、V、U、H、S、G中哪些具有加与性(指其值与体系中物质得量有关)? V、U、H、S、G 习题 作业: P60~62 2、/3、/6、/8、/11、/13、/15、/18、 1、应用公式(T)=(T)T(T),计算下列反应得值,并判断反应在298、15K及标准态下能自发向右进行。 8Al(s)+3Fe3O4(s)─→4Al2O3(s)+9Fe(s) (提示: ) #2、通过计算说明下列反应: 2CuO(s)─→Cu2O(s)+1/2O2(g) (1)在常温(298K)、标准态下能自发进行? (2)在700K时、标准态下能否自发进行? (提示: (1) (2)) #3、碘钨灯可提高白炽灯得发光效率并延长其使用寿命。 其原理就是由于灯管内所含少量碘发生了如下可逆反应,即 W(s)+I2(g)WI2(g) 当生成得WI2(g)扩散到灯丝附近得高温区时,又会立即分解出W而重新沉积至灯管上。 已知298、15K时: W(s) WI2(g) /(kJ·mol1) 0 8、37 /(J·mol1·K1) 33、5 251 (1)若灯管壁温度为623K,计算上式反应得(623K) (2)求WI2(g)在灯丝上发生分解所需得最低温度。 (提示: (1) (2)) 4、写出下列反应得平衡常数Kc、Kp、Kθ得表达式: (1)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) (2)NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g) (3)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) (4)Al2O3(s)+3H2(g)2Al(s)+3H2O(g) (注意: 固体与溶剂液体不计入平衡常数) 5、298、15K时,下列反应: 2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)得=196、10kJ·mol1,=125、76J·mol1·K1,试分别计算该反应在298、15K与373、15K得Kθ值。 (提示: ) #6、试判断下列反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) (1)在298、15K、标准态下能否自发进行? (2)计算298、15K时该反应得Kθ值。 (提示: ) 7、将空气中得N2(g)变成各种含氨得化合物得反应叫做固氮反应。 根据计算下列3种固氮反应得及Kθ,并从热力学角度选择那个反应最好? N2(g)+O2(g)─→2NO(g) 2N2(g)+O2(g)─→2N2O(g) N2(g)+3H2(g)─→2NH3(g) (提示: ) #8、求下列反应得、、,并用这些数据分析利用该反应净化汽车尾气中NO与CO得可能性。 CO(g)+NO(g)─→CO2(g)+1/2N2(g) (提示: ) 9、设汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到1300℃,试估算此温度时下列反应 1/2N2(g)+1/2O2(g)─→NO(g)得与Kθ值。 (提示: ) 10、在699K时,反应H2(g)+I2(g)2HI(g)得Kp=55、3,如果将2、00molH2与2、00molI2作用于4、00L得容器内,问在该温度下达到平衡时合成了多少HI? (提示: 平衡分压/kPa2905、74x2905、74x2x ) #11、反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在某温度下Kp=1,在此温度下于6、0L容器中加入: 2、0L、3、04×105Pa得CO(g) 3、0L、2、02×105Pa得CO(g) 6、0L、2、02×105Pa得H2O(g) 1、0L、2、02×105Pa得H2(g) 问反应向哪个方向进行? (提示: 在恒温下由p1V1=p2V2分别求出将气体加入该容器后得分压。 P(CO)=1、01×105Pa,P(H2O)=2、02×105Pa,P(CO2)=1、01×105Pa,P(H2)=0、34×105Pa 起始分压/105Pa1、012、011、010、34 反应商J为: 平衡向正方向移动。 ) 12、在294、8K时反应: NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)得Kθ=0、070,求: (1)平衡时该气体混合物得总压。 (2)在同样得实验中,NH3得最初分压为25、3kPa时,H2S得平衡分压为多少? (提示: (1) 平衡分压为: xx 则标准平衡常数为: 所以平衡时得总压为: p=2×26kPa=52kPa (2)T不变,则平衡常数不变。 平衡分压为: 25、3+yy 所以H2S得平衡分压为17kPa) #13、反应: PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) (1)523K时,将0、70mol得PCl5注入容积为2、0L得密闭容器中,平衡时有0、50molPCl5被分解了。 试计算该温度下得平衡常数Kc、Kθ与PCl5得分解百分数。 (2)若在上述容器中已达平衡后,再加入0、10molC12,则PCl5得分解百分数与未加Cl2时相比有何不同? (3)如开始时注入0、70molPCl5得同时,注入0、10molCl2,则平衡时PCl5得分解百分数又就是多少? 比较 (2)、(3)所得结果,可得出什么结论? (提示: (1) 起始浓度为/(mol·L1)0、70/2、000 平衡浓度浓度为/(mol·L1)(0、700、50)/2、00、50/2、00、50/2、0 Kc=0、62mol·L1,α(PCl5)=71% 起始分压为00 平衡分压为 (2) 新得平衡浓度为: 0、10+y0、25y0、25+(0、10/2)y T不变,则Kc=0、62mol·L1不变,y=0、01mol·L1,α(PCl5)=68% (3) 起始浓度为/(mol·L1)0、70/2、000、10/2、0 平衡浓度为/(mol·L1)0、35zz0、050+z Kc不变,z=0、24mol·L1,α(PCl5)=68%。 比较 (2)(3)说明最终浓度及转化率只与始终态有关,与加入得过程无关。 ) 14、在673K下,1、0L容器内N2、H2、NH3三种气体得平衡浓度分别为: c(N2)=1、0mol·L1,c(H2)=0、50mol·L1,c(NH3)=0、50mol·L1。 若使N2得平衡浓度增加到1、2mol·L1,需从容器中取走多少摩尔得H2才能使体系重新达到平衡? (提示: 先求出平衡常数Kc、 平衡浓度为/(mol·L1)1、00、500、50 所以Kc=2、0mol·L1 N2得平衡浓度发生变化后: 起始浓度为/(mol·L1)1、00、500、50 新得平衡浓度/(mol·L1)1、20、5+(3×0、2)x0、5(2×0、2) 所以从容器中取走得氢气为: x=0、94mol) #15、在749K条件下,在密闭容器中进行下列反应: CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) Kc=2、6,求: (1)当H2O与CO物质得量之比为1时,CO得转化率为多少? (2)当H2O与CO物质得量之比为3时,CO得转化率为多少? (3)根据计算结果,您能得出什么结论? (提示: 在体积恒定时,物质得量之比等于浓度之比,故当H2O与CO物质得量之比为1时,则c(H2O)/c(CO)=1、 (1) 起始浓度为/(mol·L1)cc00 平衡浓度/(mol·L1)cxcxxx 所以: (2)设达到平衡后,已转化得CO浓度为x’mol·L1,Kc=2、6不变 起始浓度为/(mol·L1)c3c00 平衡浓度/(mol·L1)cx’3cx’x’x’ 所以: 通过计算说明: 增加反应物中某一物质得浓度,可以提高另一物质得转化率;增加反应物得浓度,平衡向生成物方向移动。 ) 16、将NO与O2注入一保持在673K得固定容器中,在反应发生以前,它们得分压分别为p(NO)=101kPa,p(O2)=286kPa。 当反应: 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)达平衡时,p(NO2)=79、2kPa。 计算该反应得Kθ与值。 (答案: Kθ=5、36,=9、39kJ·mol1) *17、已知反应: 1/2H2(g)+1/2Cl2(g)─→HCl(g)在298、15K时得Kθ=4、9×1016,(298、15K)=92、307kJ·mol1,求在500K时得Kθ值[近似计算,不查Sθ(298、15K)与(298、15K)数据。 (提示: ) #18、在298、15K下,以下两个化学反应: (1)H2O(l)+1/2O2(g)─→H2O2(aq),1=105、3mol·L1>0 (2)Zn(s)+1/2O2(g)─→ZnO(s),2=318、3mol·L1<0 可知前者不能自发进行。 若把两个反应耦合起来: ①“aq”表示水合之意。 Zn(S)+H2O(l)+O2(g)─→ZnO+H2O(aq) ① 不查热力学数据,请问此耦合反应在298、15K能否自发进行? 为什么? (提示: 即该耦合反应在上述条件下能自发进行。 )
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