最新普通化学第二章练习及解析资料.docx
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最新普通化学第二章练习及解析资料
第2章化学反应的基本原理
1.判断题(对的在括号内填“√”号,错的填“×”号)
(1)rS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,待达到新的平衡后,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C(s)H2O(g)CO(g)H2(g),rHm(298.15K)131.3kJmol1。
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)催化剂能改变反应的历程,降低反应的活化能,但不能改变反应的rGm。
()
(7)在常温常压下,空气中的N2和O2是长期存在而不化合生成NO。
且热力学计算表明这表明N2(g)+O2(g)=2NO(g)rGm(298.15K)0,则N2和O2混合气必定也是动力学稳定系统。
()
(8)已知CCl4不会与H2O反应,但CCl4+2H2O=CO2+4HCl(aq)的rGm(298.15K)37993kJmol1
则必定是热力学不稳定而动力学稳定系统。
()
答案(1×)(2×)(3×)(4×)(5×)(6√)(7√)(8√)
2.单选题(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()
(a)低温高压(b)高温低压(c)低温高压(d)高温高压
(2)某温度时,反应H2(g)Br2(g)2HBr(g)的标准平衡常数K4102,则反应11
HBr(g)H2(g)Br2(g)的标准平衡常数K等于()
22
112
(a)2(b)2(c)4102
41024102
(3)升高温度可以增加反应速率,主要是因为()
(a)增加了分子总数
(b)增加了活化分子百分数
(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反应NO(g)CO(g)12N2(g)CO2(g)的rHm(298.15K)373.2kJmol1,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()
(a)低温低压(b)高温高压(c)低温高压(d)高温低压(5)一个化学反应达到平衡时,下列说法中正确的是()
(a)各物质的浓度或分压不随时间而变化
(b)rGm0
(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,可以提高其平衡转化率答案1b2b3b4c5a
3.填空题
(1)对于反应:
N2(g)3H2(g)2NH3(g);rHm(298.15K)92.2kJmol1,若升高温度(例如升高100K),则下列各项如何变化(填写:
不变,基本不变,增大或减小。
)rHm,rSm,rGm,
K_,v(正),v(逆)_。
答案:
基本不变,基本不变,增大
减小,增大增大
(2)对于下列反应:
1
C(s)+CO2(g)2CO(g);rHm(298.15K)172.5kJmol1
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、平衡移动的方向等将如何?
分别填入下表中。
k(正)
k(逆)
v(正)
v(逆)
K
平衡移动方向
增加总压力
不变
不变
增大
增大
不变
逆向移动
升高温度
增大
增大
增大
增大
增大
正向移动
加催化剂
增大
增大
增大
增大
不变
不移动
(3)造成平流层中臭氧层破坏的主要物质有;主要的温室气体有;形成酸雨的
大气污染物主要是和。
答案:
氟里昂,NOX、HCl;CO2;NOX和SO2
4.不用查表,将下列物质按其标准熵rSm(298.15K)值由大到小的顺序排列,并简单说明理由。
(a)K(s)(b)Na(s)(c)Br2(l)(d)Br2(g)(e)KCl(s)
答案:
(d)>(c)>(e)>(a)>(b)原因是气体熵>液体>固体分子量大的熵大
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。
答案:
正
(2)活性炭表面吸附氧气。
答案:
负
(2)碳与氧气反应生成一氧化碳。
答案:
正
6.利用下列两个反应及其rGm(298.15K)值,计算Fe3O4在298.15K时的标准生成吉布斯函数。
2Fe(s)3O2(g)Fe2O3(s);rGm(298.15K)742.2kJ.mol1
2
4Fe2O3(s)Fe(s)3Fe3O4(s);rGm(298.15K)77.7kJ.mol1
答案:
由定义可知Fe2O3的fGm(298.15K)742.2kJ.mol1
rGm(298.15K)77.7kJ.mol1=3fGm(298.15K,Fe3O4)-4fGm(298.15K,Fe2O3)
1-1
fGm(298.15K,Fe3O4)=31[(-77.7)+4(-742.2)]=-1015.5kJ.mol-1
7.通过热力学计算说明下列水结冰过程:
H2O(l)H2O(s)在298.15K的标准态时能否自发进行。
已知冰在298.15K标准生成吉布斯函数为-236.7kJ.mol-1。
答案:
查表水的fGm(298.15K)237.129kJ.mol1
过程的rGm(298.15K)(236.7)(237.129)0.429kJ.mol1>0
所以在298.15K的标准态时不能自发进行
8.
试用书末附录3中的标准热力学数据,计算下列反应的rSm(298.15K)和rGm(298.15K)
1)
3Fe(s)4H2O(l)Fe3O4(s)4H2(g)
307.7
-66.9
2)
2
Zn(s)2H(aq)Zn2(aq)H2(g)
-23.0
-147.06
3)
2
CaO(s)H2O(l)Ca2(aq)2OH(aq)
-184.3
-26.9
4)
AgBr(s)Ag(s)1Br2(l)
-51.4
96.9
9.用锡石(SnO2)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。
(2)用碳(以石墨计)还原矿石(加热产生CO2)。
(3)用H2(g)还原矿石(加热产生水蒸汽)。
今希望加热温度尽可能低一些。
试利用标准热力学数据通过计算,说明采用何种方法为宜。
10.糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可表示为:
C12H22O11(s)+12O2(g)=12CO2(g)+11H2O(l)
若在人体内实际上只有30%上述反应的标准吉布斯函数变可转变成为功(非体积功),则一食匙(3.8g)糖
在体温370C时进行新陈代谢,可做多少功?
-1
-5640.738-310.15×(512.034÷1000)=-5799.54kJ.mol
(rGm(298.15K)=-5796.127kJ.mol-1温度对反应的标准吉布斯函数变有影响,但由于该反应的熵变
相对于焓变小(绝对值),故变化不大)
-1
做的非体积功=5799.54kJ.mol-1×30%×3.8/342=19.33kJ
11.计算利用水煤气制取合成天然气的下列反应在523K时(近似)的K值。
答案:
查表Sm(298.115K1)
J.mol1.K1
CO(g)
+3H2(g)
=CH4(g)
+H2O(g)
197.674
130.684
186.264
188.825rSm(298.15K)=-214.637
fHm(298.15K)
-110.525
0
-74.81
-241.818rHm(298.15K)-206.103
kJ.mol1
rGm(523K)rHm(298.15K)-523K×rSm(298.15K)
=(-206.103)-523K×(-206.103÷1000)=-93.85kJ.mol
12.某温度时8.0molSO2和4.0molO2在密闭容器中进行反应生成SO3气体,测得起始和平衡时(温度不变
)系统的总压力分别为300kPa和220kPa.。
利用上述实验数据求该温度时反应:
13.已知下列反应:
Ag2S(s)+H2(g)=2Ag(s)H2S(g)在740K时的K0.36。
若在该温度下,
列综合算式更方便计算)
在密闭容器中将1。
0molAg2S还原为银,试计算最少需要H2的物质的量。
K(6.4)8.810080(注意在计算时可不用先计算分压
1.60.8220
答案:
该反应是可逆反应,需要H2的量包括反应需要的量1mol和为维持平衡需要xmol(最少量)
peq(H2S)
x=2.78mol
peq(H2S)neq(H2S)1.0
22==0.36eqeq
eq
p(H2)
p(H2)n(H2)x
需要H2的量=1+2.78=3.78mol(注:
该反应是反应前后气体分子数不变的,在标准平衡常数表达式中系统
的总压和标准压力在计算时可以在分式中消去,否则在计算时必须知道平衡时总压才能根据平衡常数计算.)
14.已知下列反应:
Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g);标准平衡常数为K1
Fe(s)+H2O(g)FeO(s)+H2(g);标准平衡常数为K2
在不同温度时反应的标准平衡常数值如下:
精品文档
T/K
K1
K2
973
1.47
2.38
0.618
1073
1.81
2.00
0.905
1173
2.15
1.67
1.287
1273
2.48
1.49
1.664
试计算在上述各温度时反应:
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)的标准平衡常数K,并通过计算说明此反应是放热还是吸热的。
K注:
若反应3=反应1-反应2答:
反应3的标准平衡常数K3K1(如上)则K3=K1/K2
K2
(因为随温度的升高平衡常数增大,故是吸热反应)
11
15.已知反应:
H2(g)Cl2(g)HCl(g)在298.15K时的K14.91016,22
rHm(298.15K)92.31kJmol1,求在500K时的K2(近似计算,不查Sm(298.15K)和
fGm(298.15K)数据)
答案:
利用公式
lnK2rHm(298,15K)(T2T1)求K2
K1RT1T22
16.利用标准热力学函数估算反应:
CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)在873K时的标准摩尔吉布
rGm(873K)
斯函数变和标准平衡常数。
若此时系统中各组分气体的分压为p(CO2)=p(H2)=127kPa,p(CO)=p(H2O)=76kPa,J计算此条件下反应的摩尔吉布斯函数变,并判断反应进行的方向。
答案:
查数据计算
CO2(g)H2(g)
CO(g)H2O(g)
Sm(298.15K)
J.mol1.K1
213.74
130.684
197.674188.825rSm(298.15K)=42.075J.mol-1.K-1
fHm(298.15K)kJ.mol1
-393.509
0
-110.525-241.818rHm(298.15K)41.166kJ.mol-1
rHm(298.15K)-873rSm(298.15K)=41.166kJ.mol-1-873K×0.042075kJ.mol-1.K-1
=4.434kJ.mol
(p(CO)/p)(p(H2O)/p)7676
Q(p(CO2)/p)(p(H2)/p)=127127=0.358(Q 因为rGm<0所以此条件下反应正向进行 17.对于一个在标准状态下是吸热、熵增的化学反应,当升高温度时,根据吕·查德里原理判断,反应 将向吸热的正反应方向移动;而根据公式rGm(TK)rHm(TK)TrSm(TK)判断,rGm(TK)将变的更正(正值更大),即反应更不利于向正方向进行。 在这两种矛盾的判断中,哪一种是正确的? 简要说明原因。 答案: 吕·查德里原理判断是正确的。 判断反应的方向或平衡移动的方向的依据是rGm(TK)<0 温度对平衡常数的影响有两个公式 18.研究指出下列反应在一定温度范围内为元反应: 2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g) (1)写出该反应的速率方程。 (因为是元反应,可根据反应式直接写出)kc(2NO)c(Cl) (2)该反应的总级数是多少? (n=2+1=3级) (3)其他条件不变,如果将容器的体积增大到原来的2倍,反应速率如何变化? '1211 'k(c(NO))2(c(Cl2)) (体积增大后浓度各变为原来的1/2228速率变为原来的1/8 (4)如果容器体积不变而将NO的浓度增大到原来的3倍,反应速率又将怎样变化? (k(3c(NO))(c(Cl2))9速率变为原来的9倍) 19.已知某药物是按一级反应分解的,在250C分解反应的速率常数k=2.09×10-5h-1。 该药物的起始浓度 精品文档 为94单位/cm3,若其浓度下降至45单位/cm3,就无临床价值,不能继续使用。 问该药物的有效期应定为多长? 20.根据实验结果,在高温时焦炭中碳与二氧化碳的反应: C+CO—2CO其活化能为167.4kJ.mol-1,计 算自900K升高到1000K时,反应速率的变化. k(T2)Ea(T2T1) 答案: 根据阿仑尼乌斯公式lnk(T2)RT2T1代入相应数据得 k(T1)RT1T2 21.将含有0.1mol.dm-3Na3AsO3和0.1mol.dm-3Na2S2O3的溶液与过量的稀硫酸溶液混合均匀,产生下列反 应: : 2H3AsO3(aq)+9H2S2O3(aq)——As2S3(s)+3SO2(g)+9H2O(l)+3H2S4O6(aq)今由实验测得在170C时,从混合开始至溶液刚出现黄色的As2S3沉淀共需时1515s;若将上述溶液温度升高100C,重 复上述实验,测得需时500s,试求该反应的活化能Ea的值。 答案: 相同用量的溶液反应,观察到出现沉淀可以认为生成沉淀量相等,所以速率的比与所需时间成反 1515Ea(300290)ln 5008.314290300 21.在没有催化剂存在时,H2O2的分解反应: : H2O2(l)—H2O(l)+1/2O2(g)的活化能为75kJ.mol-1。 当有催化剂存在时,该反应的活化能就降低到54kJ.mol-1。 计算在298K时此两种反应速率的比值。 Ea1 答案: 根据阿仑尼乌斯公式lnk()lnA假定催化剂对A(指前因子)无影响时,在一定RT k(逆)的影响各如何? 其中升高温度使K及k(正)、k(逆)都增大;总压力或分压的改变对K及k(正)、k(逆)都无影响。 1300℃,试标准热力学函数估算此温度时反应 24.设汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到 1N2(g)1O2(g)NO(g)的rGm和K的数值,并联系反应速率简单说明在大气污染中的影响。 22 -1 rGm(1573K)rHm(298.15K)-1573KrSm(298.15K)=90.25-1573×0.01244=70.68kJ.mol 2x 2x=0.00182mol 2x(P总/P) 11 [(0.78x)P总/P(0.21x)P总/P]2[(0.78x)(0.21x)]2 如果该反应的速率不是很慢的话,由计算可知,反应达到平衡时,空气中NO的物质的量分数达到0.00182,对环境造成的污染是不可忽视的。
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