普通化學第二章補充習題及答案分解

1、第二章 化學反應基本原理重點內容概要1、封閉系統(tǒng)影響反應方向的因素：焓減?。―rHm0）都是有利因素。判斷化學反應自發(fā)方向要綜合考慮系統(tǒng)的DrHm DrSm兩個影響因素。吉布斯等溫方程式：DrGm =DrHm -TDrSm (吉布斯函數(shù)定義 G=H-TS )將焓和熵兩個因素統(tǒng)一起來。2、熵 熵是系統(tǒng)混亂度的量度。 統(tǒng)計熱力學定義：S = kln。熵值與溫度、聚集狀態(tài)、分子結構有關（要求會利用規(guī)律比較熵值大小）同物、同溫：S(g)S(l)S(s)同物、同狀態(tài)：S(高溫)S(低溫)同溫、同狀態(tài)：結構相似時S(分子量大的)S(分子量小的)，分子量相近時S(含原子數(shù)多的)S(含原子數(shù)少的)S(完美晶體

2、，0K)=0（熱力學第三定律） 熵增加原理：DS（隔離）0 隔離系統(tǒng)過程自發(fā)性判據(jù)。 對于反應 標準熵（可查298K數(shù)據(jù)） 規(guī)定 (前提是溫度改變物質的狀態(tài)沒變)3、吉布斯函數(shù) G=H-TS (等溫條件下成立) 最小自由能原理：過程自發(fā)，反應向正反應方向進行 過程非自發(fā)，反應向逆反應方向進行 平衡狀態(tài)化學平衡熱力學標志 （該式中反應商的寫法要特別注意：氣體代相對分壓，溶液代相對濃度，固體、液體不用代入。以計量系數(shù)（反應物-，生成物+）為指數(shù)連乘）例如：MnO2(s)+2Cl-(aq)+4H+ (aq)=Mn2+(aq)+Cl2(g)+2H2O(l)（典型的反應） （因只有298.15K的數(shù)據(jù)，

3、所以該式只能計算298.15K反應的標準摩爾吉布斯函數(shù)變）（使用該式計算要特別注意單位換算，前一項單位kJ.mol-1 ,而后一項TS單位一般為J.mol.K-1） （注意、兩者的區(qū)別、應用、計算） 例如：判斷反應的方向（一定T P下） 只能判斷標準狀態(tài)下反應的方向，可以估計一般狀態(tài)下反應的可能性。以40kJ.mol-1 為界限，若+40kJ.mol-1反應自發(fā)的可能性極小，原因是即使能反應，反應進行的程度幾乎可以忽略不計（因為利用計算出平衡常數(shù)很小）；若-40kJ.mol-1反應自發(fā)的可能性極大(有的教材認為0的反應都能自發(fā)進行。 (錯 ：該條件只能判斷對應溫度孤立系統(tǒng)、標準狀態(tài)下自發(fā))3、

4、0 (錯 ：主要看氣體分子數(shù))5、CaCO3在高溫下可以發(fā)生分解反應，故該反應為吸熱熵增。 (對 ：)6、根據(jù)能量最低原理，放熱反應是自發(fā)進行的。 (錯 ：影響自發(fā)性因素還有混亂度)7、冰在室溫下自動融化成水，是熵增起了重要作用的結果。 (對 ：)8、化學反應的熵變與溫度有關， 但隨溫度變化不明顯。 (對 ：溫度變化沒有引起狀態(tài)變化的前提下)9、對于可逆反應C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g),升高溫度使增大，減小，故平衡向右移動。 (錯 ：升高溫度正逆反應速率都增大，不會減小)10、反應活化能越大，反應速率也越大。(錯 ：相同溫度下，活化能越大，速率常數(shù)越小，一般講速率也越小)11

5、、若反應速率方程式中濃度的指數(shù)等于反應方程式中反應物的系數(shù)，則該反應使基元反應。 (錯 ：例如H2（g）+I2(g)=2HI的反應就不是基元反應)12、反應級數(shù)取決于反應方程式中反應物的計量系數(shù)。(錯 ：非基元反應必須以試驗為依據(jù))13、根據(jù)分子碰撞理論，具有一定能量的分子在一定方位上發(fā)生有效碰撞，才可能生成產(chǎn)物。 (對 )14、根據(jù)質量作用定律，反應物濃度增大，則反應速率加快，所以反應速率常數(shù)增大。(錯 ：速率常數(shù)與濃度無關)15、反應速率常數(shù)與溫度有關，而與反應物濃度無關。 (對 )二、選擇題1熱力學函數(shù)的定義與性質1-1、下列各熱力學函數(shù)中，哪一個為零： （B） (A) DfGm(I2,

6、 g. 298 K) (B) DfHm(Br2, l. 298 K) (C) Sm(H2, g. 298 K) (D) DfGm(O3, g. 298 K) (E) DfHm(CO2, g. 298 K)1-2、若下列反應都在298 K下進行，則反應的DrHm與生成物的DfHm相等的反應是： (C)(A) 1/2H2(g) + 1/2I2(g) HI(g) (B) H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g)(C) H2(g) + 1/2O2(g) H2O(g) (D) C(金剛石) + O2(g) CO2(g)1-3、如果系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化，最后又回到起始狀態(tài)，則下列關系式均能成立的是： (

7、C)(A) Q = 0；W = 0；DU = 0；DH = 0(B) Q 0；W 0；DU = 0；DH = Q (C) DU = 0；DH = 0；DG = 0；DS = 0(D) Q W；DU = Q - W；DH = 01-6、已知反應H2(g) + Br2(g) 2HBr(g)的標準平衡常數(shù)K1 = 4.010-2，則同溫下反應1/2H2(g) + 1/2Br2(g) HBr(g)的K2為： （B） (A) (4.010-2)-1 (B) 2.010-1 (C) 4.010-2 (D) (4.010-2)-1/21-7、6題述兩個反應的與的關系是 （答D） (A)= (B)=2 (C)

8、 = (D) =1-8、下列關于熵的敘述中，正確的是： （答：C）(A) 298K時，純物質的Sm = 0 (B) 一切單質的Sm = 0 (C) 對孤立體系而言，DrSm 0的反應總是自發(fā)進行的。(D) 在一個反應過程中，隨著生成物的增加，熵變增大。2、反應自發(fā)性與化學平衡2-1、某反應在高溫時能自發(fā)進行，低溫時不能自發(fā)進行，則 （B）(A) DH 0,DS 0,DS 0 (C)DH 0 (D) DH 0 ,DS K，DrGm 0 (C) Q K，DrGm 0 (D) Q 02-6、已知反應H2(g) + Br2(g) 2HBr(g)，在1297 K和1495 K時的K分別為1.6105和3

9、.5104，則該反應的焓變或自由能變： (A) DrHm 0 (B) DrHm 0 (C) DrGm 0（答：B C分析：根據(jù) 或 溫度升高，放熱反應，平衡常數(shù)減小；吸熱反應，平衡常數(shù)增大根據(jù)DrGm=-RTlnK K 1可知DrGm K1 (B) = K1 (C) = K2 (D) K1 K2 3、化學反應速率3-1、A B + C是吸熱的可逆基元反應，正反應的活化能為E正，逆反應的活化能為E逆，那么： (A) E正 E逆 (C) E正 = E逆 (D) 無法確定（答：B 根據(jù)過度狀態(tài)理論，能量反應歷程圖理解。H= E正 - E逆）13、下列能量反應歷程圖，屬于放熱反應的是 (AD) （A）

10、 (B) (C) (D)3-2-1、二級反應速率常數(shù)的量綱是： (A) s-1 (B) moldm-3s-1 (C) mol-1dm-3s-1 (D) mol-1dm3s-1 (答：D 速率常數(shù)k量綱= n反應級數(shù))3-2-2、某反應的速率常數(shù)為0.099min-1,反應物的起始濃度為0.20mol.L-1,反應的半衰期為（ ） (A) 7min (B) 1.01min (C)4.04min (D) 無法計算 (答：A 一級反應特征的幾種計算要掌握) 3-3、 對于一個確定的化學反應來說，下列說法中正確的是： (A) DrGm越負，反應速率越快 (B) DrSm越正，反應速率越快(C) DrH

11、m越負，反應速率越快 (D) 活化能越小，反應速率越快（答：D 對于確定的反應，反應速率與過程活化能、反應溫度和反應物濃度有關 ）3-4、反應A + BC + D為放熱反應，若溫度升高10，其結果是（答：D） (A) 對反應沒有影響 (B) 使平衡常數(shù)增大一倍 (C) 不改變反應速率 (D) 使平衡常數(shù)減少4、熱力學函數(shù)、平衡常數(shù)的計算與應用4-1、反應MgCO3(s) = MgO(s)+CO2(g)的，欲使該反應在500K時能自發(fā)進行，則CO2的分壓為 （答A） (A) 低于69.9Pa (B) 高于6.9910-2Pa (C)低于6.9910-2Pa (D) 高于69.9Pa 分析：DrG

12、m = DrHm-T DrSm=117.66-500174.9110-3 =30.205kJ.mol-1 （注意前后單位統(tǒng)一） K =e-7.27= 6.9910-4 （注意上下單位統(tǒng)一；ln不是 log） P(CO2)= 6.9910-4100kPa = 6.9910-2kPa 所以，當P(CO2) 669.9Pa時, Q 0因為在指定溫度與壓力下，銀氧化生成氧化銀反應的吉布斯函數(shù)變大于零，所以反應不能進行，懷疑時錯誤的。1-3、煤里總含有一些含硫雜質，因此燃燒時會產(chǎn)生SO2和SO3 。試問能否用CaO吸收SO3以減少煙道氣體對空氣的的污染？若能進行，試計算標準狀態(tài)下能使反應進行的最高溫度？

13、（所需數(shù)據(jù)可查表）答：反應： CaO(s)+SO3(g) = CaSO4(s) =-1434.5-(-634.9)-(-396.7)= -403.9kJ.mol-1同理-1322.0-（-603.3）-（-371.1）=-347.6 kJ.mol-1（由于-347.6 -40 kJ.mol-1, 根據(jù)經(jīng)驗可以判斷反應可以自發(fā)進行）106.5-38.1-256.8 = -188.4 J.mol-1.K-1但由于 反應進行最高溫度1-4、已知= 5.740Jmol-1K-1，=1.897 kJmol-1，=2.900 kJmol-1。試通過計算說明石墨和金剛石的相對有序程度。答：轉變反應：石墨=金

14、剛石 1.897 kJ.mol-1 =2.900kJ.mol-1 -298.15K （注意上式對應的反應為由指定單質生成1molB反應時，反應的焓變用生成焓代替，反應的吉布斯函數(shù)變用生成吉布斯函數(shù)變代替，熵變絕對不要用B的標準熵代，應該是由指定單質生成1molB反應的熵變）=-3.364J.mol-1.K-1 =5.740 =5.740-3.364=2.376 J.mol.K-1 0 所以常溫標準狀態(tài)下不能自發(fā)反應. (3分)（2） =-313.8+394.3 = 80.5 kJ.mol-1= = -600K=80.5-600 = -14.9 kJ.mol-1 6分0 所以600K標準狀態(tài)下能

15、自發(fā)反應. 8分1-6、某反應A(s) + B(aq) = C(g) + D(l) 的和分別為30.00kJ.mol-1和30.02kJ.mol-1,求該反應的和。答：根據(jù)和受溫度影響小，在一定溫度范圍內其值可視為常數(shù)得：30.00 = -298 30.02 =-299 解得：=35.96 kJ.mol-1 = -0.02kJ.mol-1.K-1 = -20kJ.mol-1.K-11-6、已知反應N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)，在673K時=48.5 kJmol-1，= -104 kJmol-1，試估算該反應在773K時。答：原理同上 773K時=- 773K = -71.2

16、 kJmol-11-7、298K時，反應： (1) HF ( aq ) + OH- ( aq ) = H2O ( l ) + F- ( aq ) ,= - 61.86 kJmol-1(2) H2O (l) = H+ ( aq ) + OH- ( aq ) ,= 79.89 kJmol-1計算HF在水中離解反應HF(aq)=H+(aq)+F-(aq)的。若c (HF) = c (F- )=0.1molL-1 時，HF在水中離解反應正向自發(fā)，介質pH應在何范圍？答：反應（1）+（2）得HF在水中離解反應（3）：HF ( aq )= H+ ( aq ) + F- ( aq )所以反應（3）的Dr G

17、my = （- 61.86 kJmol-1 ）+（79.89 kJmol-1）= 18.03 kJmol-1正向自發(fā)Dr Gm0 Dr Gm= 18.03 + 8.31410-3298018.03 + 2.48lnc(H+)0 18.03 -2.482.303pH2.31-8、有下列兩個反應：SO2(g) + Cl2(g) = SO2Cl2(l) (1) SO3(g) +2HCl(g) = SO2Cl2(l) + H2O(l) (2)計算回答：（1）根據(jù)熱力學觀點，298K,SO2Cl2(l)的合成應采用哪個反應？（2）求反應（1）在298K的標準平衡常數(shù)。（3）說明溫度對SO2Cl2與水的反

18、應的影響。已知熱力學數(shù)據(jù): SO2(g) -296.8 -300.1SO3(g) -395.7 -371.1HCl(g) -92.3 -95.3SO2Cl2(l) -389.1 -313.8H2O(l) -285.8 -237.1答：(1)對于反應（1）= -313.8 -0-（-300.1）= -13.7 kJmol-1 對于反應（2）= -313.8 +(-237.1)-2(-95.3) -(-371.1) = 10.8 kJmol-1由于反應（1）0在298K采用反應（1）合適 (2) （3）反應（2）-285.8 +(-389.1)- (-395.7)-2(-92.3)= -94.6

19、kJmol-1 反應（2）為放熱反應，其逆反應為吸熱反應，因此升高溫度有利于向SO2Cl2與水反應生成SO3 和HCl。 1-9、已知反應CuBr2(s) = CuBr(s) + 1/2Br2(g) 在450K時,在550K。求：（1）該反應的、（2）向一個2.00L容器中引入0.500mol CuBr2,加熱到600K時CuBr2的分解率。 答：(1)450K 550K 根據(jù) 和受溫度影響小 = (2)600K =0.67 分解率= （知識點：根據(jù)平衡分壓計算平衡常數(shù)，根據(jù)平衡常數(shù)計算熱力學函數(shù)）1-10、在1200K時，CaCO3的分解反應按下式進行：(1):CaCO3(s) = CaO(

20、s) + CO2(g)已知該反應達到平衡時，CO2的分壓為3.95103Pa；同時又已知反應(2):C（s）+CO2(g)=2CO(g)在1200K時的標準平衡常數(shù)為1.9.現(xiàn)將固態(tài)的C,CaO,CaCO3同置于一密閉容器中，并讓其在1200K時反應，求平衡態(tài)時CO的分壓。 答：密閉容器的平衡系統(tǒng)同時存在兩個反應，可以合并為(3) (3)=(1) +(2) (3) CaCO3(s) + C(s) = CaO(s) + 2CO(g) =7.5110-2平衡時系統(tǒng)CO分壓：P(CO)=2.74104Pa 1-11、在693K時，反應2HgO(s)=2Hg(g)+O2(g)在密閉容器內發(fā)生，所生成的

21、兩種氣體總壓力為5.16104Pa.。已知該反應的，求該分解反應在723K時的標準平衡常數(shù)。答：根據(jù)反應中化學計量數(shù)關系可知 p(總)=p(Hg)+p(O2)= 2 p(O2)+ p(O2)=3 p(O2) p(O2)=1/3 p(總)=1.72104Pa p(Hg)=3.44104Pa=2.0310-2利用 1-*12、反應C(石墨) + CO2(g) =2CO(g)的有關熱力學數(shù)據(jù)（298K） CO2(g) -393.5 -394.4CO(g) -110.5 -137.2(1) 判斷該反應在600K、標準狀態(tài)下能否自發(fā)進行？(2) 估算1000K和100kPa下，CO2轉化率？(3) 欲使

22、CO2轉化率達到90%,反應溫度應達到多高？答：（1）求 =2（-110.5）-（-393.5）=172.5kJ.mol-1 =2（-137.2）-（-394.4）=120kJ.mol-1= = 172.5-6000.176266.78kJ.mol-1 0所以該反應在600K、標準狀態(tài)下不能自發(fā)進行 （2）1000K轉化率 172.5-10000.1762 -3.7kJ.mol-1 設 開始n(CO2)=1mol 轉化n(CO2)= xmol 平衡 n(CO2)=(1-x) mol n(CO)= 2xmol n(總)= 1+x平衡相對分壓 x=0.53mol1000K轉化率=53%(3)當轉化

23、率=90% x=0.90mol -23.57T=-176.2T T=1130K1-*13、反應C6H5C2H5(g) = C6H5C2H3(g) + H2(g) 在873K和100kPa下達到平衡。求下列情況下乙苯轉化為笨乙烯的轉化率(873K =8.910-2)（1）以純乙苯為原料（2）原料氣中加入不起反應的水蒸氣，使物質的量之比為n(乙苯)：n(水)=1：10 答：設起始取1mol乙苯氣體，達到平衡時轉化率(1)為x (2)為yC6H5C2H5(g) = C6H5C2H3(g) + H2(g) （1）平衡時 (1-x)mol x mol x mol n(總)=(1+x)mol （2）平衡時

24、 (1-y)mol y mol y mol n(總)=(1+y+10)mol 根據(jù) PA= = （1）= x = 0.29(2) = y=0.62由計算得到的結論時，加入不參與反應的水，（相當于增大體積）平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動，使反應進行程度增大，轉化率提高。2、化學反應速率計算反應級數(shù)、反應速率方程式、速率常數(shù)2-1、 400時，反應的速度常數(shù)，對于CO、NO2都是一級反應。問（1）反應的總級數(shù)是多少？（2）當，時反應速度v = ？答：（1）因對于CO、NO2都是一級反應，所以反應的總級數(shù)n=2(2) = = 0.00052-1 高層大氣中微量臭氧O3吸收紫外線而分解，使地球上的動物

25、免遭輻射之害，但低層的O3卻是光化學煙霧的主要成分之一。低層O3可通過下列過程形成：（1）NO2NO +O (一級反應)，k1=6.010-3s-1 （2）O + O2 O3 (二級反應)，k2=1.0106mol-1.L.s-1 假設由反應（1）產(chǎn)生氧原子的速率等于反應（2）消耗氧原子的速率，當空氣中NO2濃度為3.010-9mol.L-1時，污染空氣中O3的生成速率是多少？答：由反應式（2）可知O3的生成速率等于O的消耗速率由反應式（1）可知O的生成速率等于NO2消耗速率又假設由反應（1）產(chǎn)生氧原子的速率等于反應（2）消耗氧原子的速率所以有6.010-33.010-9 = 1.810-11

26、 mol.L-1.s-12-2、在TK時，對于某反應2A(aq)+2B(aq)+2D(aq)=G(s)+2M(1), 測得如下表的動力學數(shù)據(jù)， 序號起始濃度c/mol.dm-3起始反應率c (A)c (B)c (D)c/mol.dm-3.s-110.0100.0100.101.7510-620.0300.0100.105.2510-630.0300.0200.1010.510-640.0300.0200.2010.510-6（1）寫出該該反應的速率方程式，并確定該反應的級數(shù)。（2）計算這個反應在TK速率常數(shù)。（3）計算當c (A)=0.040 mol.dm-3 ，c (B)=0.030 mol.dm-3這個反應在TK反應速率。答：（1） 從試驗序號1、2可知 從試驗序號2、3可知從試驗序號3、4可知 即速率與反應物D無關 所以速率方程式為： 反應的總級數(shù)n=2（2） 任選一組（如1組數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)計算速率常數(shù)（用任一組數(shù)據(jù)計算結果應相同，但由于試驗操作誤差存在，會有差別，對實驗數(shù)據(jù)的處理嚴格講應取各組數(shù)據(jù)處理結果的平均值。） （3）= 2.110-5m