注冊通用設備工程師基礎考試普通化學附帶習題及答案三

q

﹤0放熱；

q

﹥0吸熱。單位：kJmol－1

第三節(jié)、化學反應速率與化學平衡一、反應熱與熱化學方程式1.反應熱:化學反應時所放出或吸收的熱叫

做反應的熱效應，簡稱反應熱。以符號q表示

.2.熱化學反應方程式的書寫:例:C(s)+O2(g)=CO2(g);

q=－393.5kJmol－1氣態(tài)：g液態(tài)：ι固態(tài)：s溶液：aq3、等容反應熱（qV）：等容，不做非體積功的條件下的反應熱。U

＝qV

，即反應中系統(tǒng)內能的變化量（u

）在數值上等于等

容熱效應qV

。4、焓（H）熱力學系統(tǒng)的狀態(tài)函數，定義式：H

≡

U

＋

pV5、等壓反應熱（qp）：等壓，不做非體積功的條件下的反應熱。H

=qp

，即反應的焓變△H在數值上等于其等壓熱效應。若反應在等壓條件下，可用反應的焓變△H表示反應熱效應。H

﹤0

放熱；H

﹥0

吸熱。6、反應熱效應的理論計算（1）蓋斯定律：在恒容或恒壓條件下，化學反應的反應熱只與反應的始態(tài)和終態(tài)有關，而與變化的途徑無關。推論：熱化學方程式相加減，相應的反應熱隨之相加減

反應（3）＝反應（1）±反應（2）則△H

3

=

△H1±△H2例（1）C(s)+O2(g)=CO2(g);

△H

1=－393.5kJmol－1(2)CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g);

△H

2=-283.0

kJmol－1（3）C(s)

+1/2O2(g)=

CO(g)反應（1）－反應（2）=反應（3）故△H

=3H1－H

2＝〔（－393.5）－（-283.0）〕

＝－110.5kJmol－1注意:1）方程式乘以系數,相應反應熱也應乘以該系數.如反應:（3）＝2反應（1）±3反應（2）則△Hm3=

2△Hm1±

3△HmC(s)+O2(g)=CO2(g);△H

=－393.5kJmol－12C(s)

+

2O2(g)=2CO2(g);

△H

=－787kJmol－12）正逆反應的反應熱絕對值相等，符號相反。如，CO2(g)

=

C(s)+O2(g);

△H

=＋393.5kJmol－1（

）反應的標準摩爾焓變2

rH

mθ的計算1)

標準條件對于不同狀態(tài)的物質,其標準的含義不同：氣態(tài)物質:指氣體混合物中,各氣態(tài)物質的分壓均為標準壓力Pθ。Pθ=100kPa溶液中水合離子或水合分子：指水合離子或水合分子的有效濃度為標準濃度Cθ。Cθ=1

mol.dm-3液體或固體：指在標準壓力下的純液體或純固體。2)標準狀態(tài)：反應中的各物質均處于標準條件下稱該反應處于標準狀態(tài)。以“θ”表示。物質的標準摩爾生成焓（3)

fH

mθ

）：

在標準狀態(tài)下由指定單質生成單位物質量（1mol）的純物質時反應的焓變稱該物質標準摩爾生成焓。單位kJmol－1規(guī)定：指定單質標準摩爾生成焓為零?！鱢H

mθ(單質，298.15K)=0，如，

△fH

mθ(H2，g，298.15K)=0；△fH

mθ(Zn，s，298.15K)=0【例3－48】已知反應2H2(g)+O2(g)=2H2O(ι)

，

△rH

mθ

＝－570

kJmol－1，則液態(tài)水的標準摩爾生成焓為（

）kJmol－1A、－570

C、570B、－280

D、280θ(B,298.15K)｝r

Hmθ(298.15K)=

｛g△fHm(G,298.15K)+dθfHmθ(D,298.15K)｝-

｛af

Hmθ(A,298.15K)+bfHm任一反應:aA

+bB

=

gG

+dD(4)

反應的標準摩爾焓變的計算單位：

kJmol－1

ΔrHm(T)≈ΔrHm(298.15K)

11【例3－49】已知在標準壓力和298.15K時

CO(g)和H2O(g)的標準摩爾生成焓分別為-

110.4KJmol-1和-241.7KJmol-1，求生產水

煤氣反應的C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)的標準摩爾焓變

為

（

）KJmol-1B.+131.3

D.+352.1答：B二,化學反應速率1.

化學反應速率的表示dc(B)

dt?1υ

=

vBνB:B物質的化學計量數。反應物取負值，生成物取正值單位:moldm-3

s-1對于反應：

aA

+

bB

=

gG

+

dD

1dc(A)1dc(B)1dc(D)1dc(G)

a

at

b

at

d

dt

g

dtυ

=

?

=

?例：N2+3H2

=

2NH31dc(NH3)2dt1dc(H2)3dtdc(N2)

dt=

+,單位mol.dm.s平均反應速率2

+2?3?1υ

υ23

N（g）3H（g）=2NH3(g)υN2：H2：NH3

=1：：Δci

Δtυ

i

=影響反應速率的因素：

化反應物濃度(壓力)、溫度、催化劑。2.濃度的影響和反應級數濃度影響:增加反應物或減少生成物的濃度,反應速率加大。(1)質量作用定律：在一定溫度下，對于元反

應（即一步完成的反應，又稱基元反應或簡

單反應），反應速率與反應物濃度（以反應

方程式中相應物質的化學計量數為指數）的

乘積成正比。(2)速率方程元反應：

aA

+

bB

=

gG

+

dD速率方程：υ=κ｛c(A)｝a｛c(B)｝bκ:速率常數，表示反應物均為單位濃度時的反應速率。κ

大小取決于反應物性質、溫度及催化劑，

與反應物濃度無關。n=a+b:稱反應級數；（3）非元反應：（即兩個或兩個以上元反應構成）：aA

+bB=gG

+dD速率方程式：υ=κ｛c(A)｝x｛c(B)｝y反應級數:

n=x

+

yx

、y反應級數，由試驗來確定。注意：在書寫反應速率方程式時，反應中液態(tài)和固態(tài)純物質的濃度作為常數“1”。Ａ.Ｖ＝kＣＡＣＢＢ.

Ｖ＝k｛ＣＡ｝２｛ＣB｝Ｃ.Ｖ＝k｛

ＣＡ｝{CB}2

D.

V=k{CA}2{CB}270.反應2H2+2NO—→2H2O+N2的速率方程為V=k{C（H2）}{C（NO）}2，則此反應的總級數為

____________。A.4B.3C.2

D.1

例題54.對于反應Ａ＋Ｂ→Ｃ而言，當Ｂ的濃度保持不

變，Ａ的起始濃度增加到兩倍時，起始反應速率

增加到兩倍；當Ａ的濃度保持不變，Ｂ的起始濃

度增加到兩倍時，起始反應速率增加到四倍，則

該反應的速率方程式為___________。lnk

=

?

+lnz2．溫度對反應速率的影響

溫度對反應速率的影響體現(xiàn)在反應速率常數上阿侖尼烏斯公式：Z:指前因子；Ea:活化能(1)溫度升高（T↑);速率常數升高k↑（k正↑，k

逆↑）;

反應速率υ↑。

溫度每增加10oC，

υ或k增大2－3倍。(2)

活化能越低Ea↓，速率常數升高k↑,反應速

率越高υ↑?

Ea

RTk

=

Ze

EaRT1.反應C（s）+O2（g）==C團O2（g）,的△H<薯0,欲加劍快正小反應翁速率,下列措非施無用湊的是（）A.增大O2的分壓;B.升溫;C.使用桃催化怠劑;D.增加C碳的福濃度.6.下列關濫于化學頸反應速與率常數泊κ的說廊法正確野的是：（A）κ值較撥大的反喘應，其劃反應速災率在任間何條件孕下都大；（B）通常煎一個反碌應的溫撫度越高棄，其κ股值越大面；（C）一悼個反叢應的部κ值找大小奪與反孕應物血的性經質無閣關；（D）通常驅一個反墳應的濃觀度越大踢，其κ主值越大疊。3．活置化能與盜催化劑（1）活化分旅子：具掠有足夠目能量，昌能發(fā)生砌反應的耀分子。（1憂）活竭化能隸：活化分謹子的平旗均能量爪與反應止物分子冠平均能量拼之差。即反現(xiàn)應發(fā)勾生所介必須駛的最果低能襯量。Ea(袖正)－Ea絡(逆)利≈△H（2）幣催化劑會：改變反弄應歷程樓，降低戰(zhàn)反應孤活化針能，加快反潤應速伍率。宣而本闖身組僻成、閣質量龜及化抵學性禍質在虛反應前后嫩保持不蒙變。4．姻從活赴化分精子、灘活化診能的耍觀點傷解釋帝加快研反應軍速率嚼的方法蔬：活化分揉子總數嫁＝分子大總數×懶活化分連子數%（1迷）增蘿大濃永度：活化分惡子％一托定，濃度宮增大，增加單位侮體積內分子偶總數，增臭加活獲化分亡子總酸數，隙從而淘加快監(jiān)反應咽速率麥。（2子）升乘高溫哀度：分子謝總數移不變損，升頁高溫誰度使攤更多敬分子嬌獲得秤能量而成兆為活化租分子，活化撞分子賭百分軋數顯混著增去加，增悼加活詞化分子總數零，從而讀加快反滅應速率桂。（3拴）催索化劑且：降低追反應膛的活股化能，使蜓更多洋分子能成為暖活化隆分子，活化分染子％顯拾著增加，增曉加活?；趾淖涌偀o數，歇從而聾加快戀反應速率僑。(υ欄正↑υ逆↑罩，催化奏劑不能禮使平衡凡發(fā)生移疑動)66.催化劑御加快反拼應進行歲的原因訂在于它階（）Ａ．利提高素反應鉛活化踏能;Ｂ．奮降低嫁反應到活化山能;Ｃ．韻使平休衡發(fā)攔生移蒙動;Ｄ．提班高反應庫分子總岸數.67．升高溫邀度可以昆增加反遙應速率歪，主要衣是因為___乳___付___。Ｂ．增剪加了活閘化分子子百Ｄ．使奮平衡向席吸熱方Ａ．逃增加抵了分接子總連數分數Ｃ．攤降低暑了反沈應的醋活化齡能向移動三、化霞學反應藝方向判啟斷1、熵及拖反應的單熵變（1）熵業(yè)：是系統(tǒng)子內物質詳微觀粒錦子的混亂度(或無序狼度)的量灰度.符號S.熵是路狀態(tài)與函數葡。熵值越崗大,系統(tǒng)混辰亂度越眠大。（2）熱赴力學灑第三要定律:在絕對稼零度時,一切純物質忽的完梨美晶伸體的鐘熵值插為零,即S(罰0K亮)=繭0.（3)物質的件標準摩張爾熵：單掩位物悉質量絞的純靈物質在宏標準陰狀態(tài)瞞下的雀規(guī)定刪熵叫郵做該折物質克的標準摩次爾熵魄，以Sθm表示。翁單位J.m日ol-1.K-1.(2.悼4b)ΔrSm=gSm(G吊,絲式s)竭+dSm(D播,石g)邀–aSm(A,壇l)壺–bSm(B餃,毅aq宋)ΔrSm(T)≈ΔrSm(瞧29坡8.間15管K混)(6)反應標新準摩爾啄熵變ΔrS?m的計算任一反賞應:aA+bB=gG+dD2、吉項布斯擠函數槐變及結反應貫方向(自發(fā)性)的判朋斷（1）吉布末斯函數禮：G=H–TS,為一槳復合止狀態(tài)函京數（2）吉溝布斯厲函數這變：ΔG=ΔH–TΔS（3）反占應方砌向(自發(fā)性)的判斷箱：ΔG＜0反應正摧向自發(fā);ΔG=0平衡狀傷態(tài);ΔG＞0反應積逆向既自發(fā)遭，正榆向非階自發(fā)噸?？紤]弟ΔH和ΔS兩個因鑼素的影即響,分為四父種情況:1)ΔH＜0，ΔS＞0；ΔG＜0正向自購發(fā)2)ΔH＞0，ΔS＜0；ΔG＞0正向座非自龍發(fā)3)ΔH＞0，ΔS＞0；升墊高至華某溫獲度時擺ΔG由正值變?yōu)樨撓χ?，高術溫有利煙于正向宜自發(fā)4)ΔH＜0，ΔS＜0；降在低至役某溫披度時智ΔG由正值變?yōu)閾碡撝的?，低腳溫有屆利于計正向忌自發(fā)（4）反應捕自發(fā)進菠行的臨齒界溫度巾為：ΔHΔSTc=例：化學反群應低溫脆自發(fā)，玻高溫非嫩自發(fā)（彼）1)ΔH＜0，ΔS＞02)ΔH＞0，ΔS＜03)ΔH＞0，ΔS＞04)ΔH＜0，ΔS＜0四．箱化學哈平衡1．化婆學平衡脅的特征名：（1）υ正＝υ逆即正、譯逆兩方哀向反應節(jié)速率相杯等時,系統(tǒng)達達到碎平衡信狀態(tài)株。（2夠）生木成物模和反醉應物印的濃度（慨或壓力嶺）不再診發(fā)生變化否（恒定郊）。(3孤）化雙學平恥衡是有條癢件的扶、相徐對的死、暫投時的動態(tài)平衡。洽條件改吼變,平援衡會發(fā)堡生移動距。2.標準平筍衡常數魚kθ(1)漲試驗證霉明：生梨成物相圾對濃度晌（或相逆對壓力）雨以計績量系押數為閣指數藥的的科乘積煩與反冰應物相建對濃配度（待或相并對壓雀力）夕以計云量系鄭數為指數繪的的乘過積的比辜值為一該常數，筆此常數稱為浴該反應避在該溫挨度下的統(tǒng)標準平瘦衡常數，翻以kθ表示。k={p(G)/p}煤{p(D)/P}{p(A)/p}{p(B)/p}k={ceq(G)/Cθ}{Ceq(D)/Cθ}d{c(A)/C}{C(B)/C}(2)kθ的表悟達式對于鑰氣體購反應倚：aA災(g牲)+bB轉(g)腐=gG側(g)+d釋D(滾g)對于溶鞠液中的女反應:aA地(a水q)+bB鄙(aq調)=g亂G(a庸q)+dD倉(aq丙)pθ=10伍0kP邪a;Cθ=1從mo福ld詢m-3純固體挪、純液見體不的個濃度不伏列入表萌達式。geqθaeqθbθeqθgeqθdeqθaeqθbθ1.下列反辣應的平士衡常數胡可用pθ/PH2表示驚的。A.H2(g易)+估S(痕g)魯=H2S(暢g)神;B.H2(g蛛)+粘S(斜s)槽=H2S(巧g)滴;C.H2(g燈)+裳S(顆s)譯=H2S(L扭);D.H2(L)宰+S(偏s)=貫H2S(s掙);答：C{Cg}身.巴{CD}{CA}細.{CB}{Pg}裂.{PD}{PA}男.{PB};gdabgdab分壓平依衡常數突，Kp=Kp=Kc(RT)ΔnΔn=(g+d)?(a+b)濃度餅平衡浩常數始，Kc=對于乎反應樓，a取A+bB=gG+dD38、在一定肯溫度下賓，反應2C母O（g）+O2（g）=2C生O2（g）的Kp與Kc之間的均關系正乞確的是（闊）A、Kp賤=K溪c；B、Kp沫=K捉c×（RT）；C、Kp餃=K掘c/（RT）；D、Kp=忽1/K汽c。答：CKcRT;222===即：K狹p=KcRT[c(CO2)]2[c(O2)RT].脖[c(CO)][c(CO2)RT]2[c(O2)RT].抽[c(CO)RT][p(CO2)]2[p(O2)]飯.[p(CO)]Kp=說明:⑴kθ只是溫紡度的函皇數,溫度一扣定,kθ為一常數厘,不朱隨濃危度或擇壓力乓而變梳。⑵kθ表達醒式,雄與化漁學方陶程式非的書墨寫方謹式有關①N2+3H2=2NH3;k1θ②N2+H2=NH3;k2θ③2N糠H3=N2+3H2;k3θk1θ=｛k2θ｝2=12321Kθ3⑶多重平萍衡規(guī)則反應（恐3）＝姜反應（斬1）+被反應（予2）;k3θ=k1θ.k2θ反應邀（3額）＝察反應剝（1觀）－勤反應厭（2具）;k3θ=k1θ/k2θ1/69.貌一密閉倦容器中猜，有A婚、B、俗C三種道氣體建從立了化洗學平衡，萄它們的寸反應是A（g）+B（g）—→C（g慨），相同溫蒜度下，趴體積縮淹小2/課3，則平夢衡常舍數Kθ為原步來的鄙：_列__對__涼__雹__喇_。A.阿3倍B.2施倍C.融9倍D.芒不變H2(g)帥+Cl2(g)密=2H挎Cl2(g該)的66沖.某溫度時反應K1θ=4靠×1悅0-2，則笨反應HC俊l2(g遮)=1/2H2(g)產+2Cl2(g)的K2θ為__慢__燦__差__圓__蓋。A.25B.5C.4×遮10-2D.2蛋×10-171逆.已勇知:(1項)C(s)+CO2(套g)=2C濫O(g械),K1θ(2)價CO(露g)+瞎Cl2(g)肚=CO勝Cl2(g)噴,K2θ則反應2C夏OC中l(wèi)2(g錢)=蹤蝶C(木s)球+C修O2(g)辜+2C須l2(g低)的平衡常數為:A.K1θ·(K2θ)2C.善1/K1θ·(K2θ)2B.(K1θ)2·K2θD.1/紛(K1θ)2·K2θlnK=?Δrm?ΔrmrmΔS+3.溫玻度對平談衡常數慨的影響旦:對于吸桌熱反應柳：△H>騾0,隨患溫度升協(xié)高,平秩衡常數恨增大.養(yǎng)即T↑肺,kθ↑對于放逃熱反應坐：△H<蝦0,隨溫度陽升高,鄰平衡常猴數減少香.即T宋↑,kθ↓HRTRGRTθθθθ=73變.反應H2g+I2（g）＝2HI（g），在350oC時濃度平衡常數Kc=詠66.駐9；448oC時濃招度平撥衡常妻數KC=5得0.采0。由此判息斷下列磨說法正匹確的是匪：A。該簡反應答的正拜反應錯是吸撿熱反丸應B。該鋼反應臘的逆刺反應注是放稼熱反戶應C。該反箭應的正透反應是底放熱反襖應D。溫荒度對濕該反左應沒意有影刑響4.平衡遺的有碧關計賴算已知口初始猶濃度暗和轉毛化率,通過擦化學斃平衡輔可求橋平衡晚常數;或已鋤知平跑衡常偶和數此初始烏濃度,通過化美學平衡燦可求平厭衡濃度光和轉葡化率.某反董應物在起始等濃度鹿－某醫(yī)反校應物哄平衡親濃度某反紋應物掘的起杏始濃封度＝某反越應物釋已轉螞化的瓣量反應蘆物起產始時忘的量×100無％×10炒0％轉化毒率α＝α=×100然%=例:5.在溫紹度和敬壓強浸不變前的情腫況下,1dm3NO輸2在高溫怨時按2N晌O2（g）＝O2（g）+2NO（g）分解,達到平譽衡時,體積變餐為1.2許dm3,此時,NO2的轉尺化率幣為:A.1心0%;B.2湖0%C.4烘0%;D.5千0%提示:設反喜應前葬的總廳摩爾軟數為n1晉,平衡時冰的總摩癢爾數為n2,則;2N私O2（g）=O2（g）+2NO（g）平衡咳摩爾林數:n1-2xx2xn2=（n1-2x）+x戒+2埋x=n1+x=塘1.2什n1;x=仔0.2丟n1;×10蒙0%=40淹%2×0.予2n1n12xn1n2n1V2V2==1.2鈴;n2=1.陶2n1K=例:6.在一梅定溫萍度下,將1.0并molN2凈O4（g）放幟入一竹密閉恭容器沉中,當反應N2O燥4（g）＝2NO捏2（g）達到喚平衡時,容器敘內有0.8睡molNO配2（g）,氣體補總壓關力為10答0.呀0k殲Pa魔,則該柴反應糕的Kθ為:（A）0.7掏6（C）0.睜67（B）1.3（D）4.0=提示：平衡時版物質的遙量/mo光lN2O腔4（g）0.62NO寒2（g）0.雞8平衡時褲的摩爾膛分數x0.白6/遍1.巾40.魄8/客1.上4平衡養(yǎng)分壓尼為：0.6心/1.考4×P總=4喇2.疏86kP違a;0.8戶/1.尺4×P總=5配7.周14kP溫a(5話7.唉14驕/1魔00翻)242款.8餅6/肯10乖0=0.7側6=θ(PNO2/Pθ)2PN2O4/Pθ4.月化學振平衡躲的移魂動:因條件靠的改變籌使化學溫反應從原來的灑平衡狀濁態(tài)轉變半到新的晚平衡狀旋態(tài)的過怒程叫化學寫平衡益的移簡動。(1態(tài))呂傾.查員德里綿原理差:假網如改饒變平致衡系劫統(tǒng)的票條件績之一,愛如濃幕度、臉壓力們或溫解度,足平衡遭就向能減弱這瞞個改變久的方垂向移技動。即①濃度娘對化學母平衡的視影響:在其他每條件不幣變的情況下桿,增大約反應上物的拌濃度最或減鳳少生擇成物醉的濃度,都可椅以使欣平衡晃向正詞反應咳的方語向移具動;增大生成悔物的洽濃度濱或減南少反露應物謎的濃課度,砍都可女以使平衡向跌逆反應屈的方向唇移動。②壓串力對彈化學碌平衡遲的影累響:仇在其船他條睡件不隸變的值情況毯下,增大壓箱力會使精化學平介衡向著肺氣體體練積（分油子數）減小挑的方路向移菠動;減小壓巴力,會永使平衡堪向著氣惱體體積增爺大的酬方向違移動氣。③溫度抓對化學揪平衡的陷影響:糧在其他執(zhí)條件不壯變的情堤況下,升高溫孔度,會針使化屬學平懲衡向著吸雁熱反應稍的方向裳移動;降低重溫度,會使化潛學平衡