第二章补充习题及答案普通化学.doc

概念、习题与解答 化学反应基本原理判断题1、指定单质的DfGm、DfHm、Sm皆为零。 (错 ：指定单质Sm不为零，)2、rSmy 0的反应都能自发进行。 (错 ：该条件只能判断对应温度孤立系统、标准状态下自发)3、0 (错 ：主要看气体分子数)5、CaCO3在高温下可以发生分解反应，故该反应为吸热熵增。 (对 ：)6、根据能量最低原理，放热反应是自发进行的。 (错 ：影响自发性因素还有混乱度)7、冰在室温下自动融化成水，是熵增起了重要作用的结果。 (对 ：)8、化学反应的熵变与温度有关， 但随温度变化不明显。 (对 ：温度变化没有引起状态变化的前提下)9、对于可逆反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g),升高温度使增大，减小，故平衡向右移动。 (错 ：升高温度正逆反应速率都增大，不会减小)10、反应活化能越大，反应速率也越大。(错 ：相同温度下，活化能越大，速率常数越小，一般讲速率也越小)11、若反应速率方程式中浓度的指数等于反应方程式中反应物的系数，则该反应使基元反应。 (错 ：例如H2（g）+I2(g)=2HI的反应就不是基元反应)12、反应级数取决于反应方程式中反应物的计量系数。(错 ：非基元反应必须以试验为依据)13、根据分子碰撞理论，具有一定能量的分子在一定方位上发生有效碰撞，才可能生成产物。 (对 )14、根据质量作用定律，反应物浓度增大，则反应速率加快，所以反应速率常数增大。(错 ：速率常数与浓度无关)15、反应速率常数与温度有关，而与反应物浓度无关。 (对 )二、选择题1热力学函数的定义与性质1-1下列各热力学函数中，哪一个为零： （B） (A) DfGm(I2, 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若下列反应都在298 K下进行，则反应的DrHm与生成物的DfHm相等的反应是： (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(金刚石) + O2(g) CO2(g)1-3如果系统经过一系列变化，最后又回到起始状态，则下列关系式均能成立的是： (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 = 01-4 已知反应H2(g) + Br2(g) 2HBr(g)的标准平衡常数K1 = 4.010-2，则同温下反应1/2H2(g) + 1/2Br2(g) HBr(g)的K2为： （B） (A) (4.010-2)-1 (B) 2.010-1 (C) 4.010-2 (D) (4.010-2)-1/21-5 上述两个反应的与的关系是 （答D） (A)= (B)=2 (C) = (D) =1-6下列关于熵的叙述中，正确的是： （答：C）(A) 298K时，纯物质的Sm = 0 (B) 一切单质的Sm = 0 (C) 对孤立体系而言，DrSm 0的反应总是自发进行的。(D) 在一个反应过程中，随着生成物的增加，熵变增大。2反应自发性与化学平衡2-1某反应在高温时能自发进行，低温时不能自发进行，则 （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 已知反应H2(g) + Br2(g) 2HBr(g)，在1297 K和1495 K时的K分别为1.6105和3.5104，则该反应的焓变或自由能变： (A) DrHm 0 (B) DrHm 0 (C) DrGm 0（答：B C分析：根据 或 温度升高，放热反应，平衡常数减小；吸热反应，平衡常数增大根据DrGm=-RTlnK K 1可知DrGm K1 (B) = K1 (C) = K2 (D) K1 K2 3化学反应速率3-1 A B + C是吸热的可逆基元反应，正反应的活化能为E正，逆反应的活化能为E逆，那么： (A) E正 E逆 (C) E正 = E逆 (D) 无法确定（答：B 根据过度状态理论，能量反应历程图理解。H= E正 - E逆）3-2下列能量反应历程图，属于放热反应的是 (AD) （A） (B) (C) (D)3-3 二级反应速率常数的量纲是： (A) s-1 (B) moldm-3s-1 (C) mol-1dm-3s-1 (D) mol-1dm3s-1 (答：D 速率常数k量纲= n反应级数)3-4 某反应的速率常数为0.099min-1,反应物的起始浓度为0.20mol.L-1,反应的半衰期为（ ） (A) 7min (B) 1.01min (C)4.04min (D) 无法计算 (答：A 一级反应特征的几种计算要掌握) 3-5 对于一个确定的化学反应来说，下列说法中正确的是： (A) DrGm越负，反应速率越快 (B) DrSm越正，反应速率越快(C) DrHm越负，反应速率越快 (D) 活化能越小，反应速率越快（答：D 对于确定的反应，反应速率与过程活化能、反应温度和反应物浓度有关 ）3-6反应A + BC + D为放热反应，若温度升高10，其结果是（答：D） (A) 对反应没有影响 (B) 使平衡常数增大一倍 (C) 不改变反应速率 (D) 使平衡常数减少4、热力学函数、平衡常数的计算与应用4-1反应MgCO3(s) = MgO(s)+CO2(g)的，欲使该反应在500K时能自发进行，则CO2的分压为 （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：DrGm = DrHm-T DrSm=117.66-500174.9110-3 =30.205kJ.mol-1 （注意前后单位统一） K =e-7.27= 6.9910-4 （注意上下单位统一；ln不是 log） P(CO2)= 6.9910-4100kPa = 6.9910-2kPa 所以，当P(CO2) 669.9Pa时, Q 0因为在指定温度与压力下，银氧化生成氧化银反应的吉布斯函数变大于零，所以反应不能进行，怀疑时错误的。1-4 煤里总含有一些含硫杂质，因此燃烧时会产生SO2和SO3 。试问能否用CaO吸收SO3以减少烟道气体对空气的的污染？若能进行，试计算标准状态下能使反应进行的最高温度？（所需数据可查表）答：反应： 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, 根据经验可以判断反应可以自发进行）106.5-38.1-256.8 = -188.4 J.mol-1.K-1但由于 反应进行最高温度1-5已知= 5.740Jmol-1K-1，=1.897 kJmol-1，=2.900 kJmol-1。试通过计算说明石墨和金刚石的相对有序程度。答：转变反应：石墨=金刚石 1.897 kJ.mol-1 =2.900kJ.mol-1 -298.15K （注意上式对应的反应为由指定单质生成1molB反应时，反应的焓变用生成焓代替，反应的吉布斯函数变用生成吉布斯函数变代替，熵变绝对不要用B的标准熵代，应该是由指定单质生成1molB反应的熵变）=-3.364J.mol-1.K-1 =5.740 =5.740-3.364=2.376 J.mol.K-1 0 所以常温标准状态下不能自发反应. (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标准状态下能自发反应. 8分1-7某反应A(s) + B(aq) = C(g) + D(l) 的和分别为30.00kJ.mol-1和30.02kJ.mol-1,求该反应的和。答：根据和受温度影响小，在一定温度范围内其值可视为常数得：30.00 = -298 30.02 =-299 解得：=35.96 kJ.mol-1 = -0.02kJ.mol-1.K-1 = -20kJ.mol-1.K-11-8 298K时，反应： (1) HF ( aq ) + OH- ( aq ) = H2O ( l ) + F- ( aq ) ,= - 61.86 kJmol-1(2) H2O (l) = H+ ( aq ) + OH- ( aq ) ,= 79.89 kJmol-1计算HF在水中离解反应HF(aq)=H+(aq)+F-(aq)的。若c (HF) = c (F- )=0.1molL-1 时，HF在水中离解反应正向自发，介质pH应在何范围？答：反应（1）+（2）得HF在水中离解反应（3）：HF ( aq )= H+ ( aq ) + F- ( aq )所以反应（3）的Dr Gmy = （- 61.86 kJmol-1 ）+（79.89 kJmol-1）= 18.03 kJmol-1正向自发Dr Gm0 Dr Gm= 18.03 + 8.31410-3298018.03 + 2.48lnc(H+)0 18.03 -2.482.303pH2.31-9有下列两个反应：SO2(g) + Cl2(g) = SO2Cl2(l) (1) SO3(g) +2HCl(g) = SO2Cl2(l) + H2O(l) (2)计算回答：（1）根据热力学观点，298K,SO2Cl2(l)的合成应采用哪个反应？（2）求反应（1）在298K的标准平衡常数。（3）说明温度对SO2Cl2与水的反应的影响。已知热力学数据: 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)对于反应（1）= -313.8 -0-（-300.1）= -13.7 kJmol-1 对于反应（2）= -313.8 +(-237.1)-2(-95.3) -(-371.1) = 10.8 kJmol-1由于反应（1）0在298K采用反应（1）合适 (2) （3）反应（2）-285.8 +(-389.1)- (-395.7)-2(-92.3)= -94.6 kJmol-1 反应（2）为放热反应，其逆反应为吸热反应，因此升高温度有利于向SO2Cl2与水反应生成SO3 和HCl。 1-10已知反应CuBr2(s) = CuBr(s) + 1/2Br2(g) 在450K时,在550K。求：（1）该反应的、（2）向一个2.00L容器中引入0.500mol CuBr2,加热到600K时CuBr2的分解率。 答：(1)450K 550K 根据 和受温度影响小 = (2)600K =0.67 分解率= （知识点：根据平衡分压计算平衡常数，根据平衡常数计算热力学函数）1-11在1200K时，CaCO3的分解反应按下式进行：(1):CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)已知该反应达到平衡时，CO2的分压为3.95103Pa；同时又已知反应(2):C（s）+CO2(g)=2CO(g)在1200K时的标准平衡常数为1.9.现将固态的C,CaO,CaCO3同置于一密闭容器中，并让其在1200K时反应，求平衡态时CO的分压。 答：密闭容器的平衡系统同时存在两个反应，可以合并为(3) (3)=(1) +(2) (3) CaCO3(s) + C(s) = CaO(s) + 2CO(g) =7.5110-2平衡时系统CO分压：P(CO)=2.74104Pa 1-12在693K时，反应2HgO(s)=2Hg(g)+O2(g)在密闭容器内发生，所生成的两种气体总压力为5.16104Pa.。已知该反应的，求该分解反应在723K时的标准平衡常数。答：根据反应中化学计量数关系可知 p(总)=p(Hg)+p(O2)= 2 p(O2)+ p(O2)=3 p(O2) p(O2)=1/3 p(总)=1.72104Pa p(Hg)=3.44104Pa=2.0310-2利用 1-13反应C(石墨) + CO2(g) =2CO(g)的有关热力学数据（298K） CO2(g) -393.5 -394.4CO(g) -110.5 -137.2(1) 判断该反应在600K、标准状态下能否自发进行？(2) 估算1000K和100kPa下，CO2转化率？(3) 欲使CO2转化率达到90%,反应温度应达到多高？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所以该反应在600K、标准状态下不能自发进行 （2）1000K转化率 172.5-10000.1762 -3.7kJ.mol-1 设 开始n(CO2)=1mol 转化n(CO2)= xmol 平衡 n(CO2)=(1-x) mol n(CO)= 2xmol n(总)= 1+x平衡相对分压 x=0.53mol1000K转化率=53%(3)当转化率=90% x=0.90mol -23.57T=172500-176.2T T=1130K1-14反应C6H5C2H5(g) = C6H5C2H3(g) + H2(g) 在873K和100kPa下达到平衡。求下列情况下乙苯转化为笨乙烯的转化率(873K =8.910-2)（1）以纯乙苯为原料（2）原料气中加入不起反应的水蒸气，使物质的量之比为n(乙苯)：n(水)=1：10 答：设起始取1mol乙苯气体，达到平衡时转化率(1)为x (2)为yC6H5C2H5(g) = C6H5C2H3(g) + H2(g) （1）平衡时 (1-x)mol x mol x mol n(总)=(1+x)mol （2）平衡时 (1-y)mol y mol y mol n(总)=(1+y+10)mol 根据 PA= = （1）= x = 0.29(2) = y=0.62由计算得到的结论时，加入不参与反应的水，（相当于增大体积）平衡向气体分子数增大的方向移动，使反应进行程度增大，转化率提高。2. 化学反应速率计算反应级数、反应速率方程式、速率常数2-1 400时，反应的速度常数，对于CO、NO2都是一级反应。问（1）反应的总级数是多少？（2）当，时反应速度v = ？答：（1）因对于CO、NO2都是一级反应，所以反应的总级数n=2(2) = = 0.00052-2 高层大气中微量臭氧O3吸收紫外线而分解，使地球上的动物免遭辐射之害，但低层的O3却是光化学烟雾的主要成分之一。低层O3可通过下列过程形成：（1）NO2NO +O (一级反应)，k1=6.010-3s-1 （2）O + O2 O3 (二级反应)，k2=1.0106mol-1.L.s-1 假设由反应（1）产生氧原子的速率等于反应（2）消耗氧原子的速率，当空气中NO2浓度为3.010-9mol.L-1时，污染空气中O3的生成速率是多少？答：由反应式（2）可知O3的生成速率等于O的消耗速率由反应式（1）可知O的生成速率等于NO2消耗速率又假设由反应（1）产生氧原子的速率等于反应（2）消耗氧原子的速率所以有6.010-33.010-9 = 1.810-11 mol.L-1.s-12-3 在TK时，对于某反应2A(aq)+2B(aq)+2D(aq)=G(s)+2M(1), 测得如下表的动力学数据， 序号起始浓度c/mol.dm-3起始反应率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）写出该该反应的速率方程式，并确定该反应的级数。（2）计算这个反应在TK速率常数。（3）计算当c (A)=0.040 mol.dm-3 ，c (B)=0.030 mol.dm-3这个反应在TK反应速率。答：（1） 从试验序号1、2可知 从试验序号2、3可知从试验序号3、4可知 即速率与反应物D无关 所以速率方程式为： 反应的总级数n=2（2） 任选一组（如1组数据）数据计算速率常数（用任一组数据计算结果应相同，但由于试验操作误差存在，会有差别，对实验数据的处理严格讲应取各组数据处理结果的平均值。） （3）= 2.110-5mol.dm-3.s-12-4 在8000C时，对反应2NO + 2H2 = N2 +2H2O 进行了实验测定，有关数据如下：实验编号起始浓度c/mol.dm-3起始反应率c (NO)/10-3c (H2)/10-3c/mol0.dm-3.s-116.001.003.1926.002.006.3636.003.009.5641.006.000.4852.006.001.9263.006.004.30（1）写出该该反应的速率方程式，并确定该反应的级数。（2）计算这个反应在8000C速率常数。（3）计算当c (NO)=4.0010-3mol.dm-3 ，c (H2)=5.0010-3 mol.dm-3这个反应在8000C 反应速率。答：(1) 从试验序号1-3可知 从试验序号4-6可知 所以速率方程式为： 反应的总级数n=3(2) 任选一组（如2组数据）数据计算速率常数 （3）= 7.0610-3mol.dm-3.s-1一级反应特征lnc = lnc0 kt 2-5 某抗生素在人体血液中呈现一级反应。如果给病人在上午8时注射一针抗生素，然后在不同时刻t 后测定抗生素在血液中的质量浓度，得到如下数据： t（h） 4 8 12 16r（mgL-1） 4.80 3.26 2.22 1.51试求：（1） 反应的速率常数和半衰期；(2）若抗生素在血液中的质量浓度不低于3.7mgL-1才为有效，问大约何时应注射第二针？ 答：（1） 根据实验数据得到 （用其它数据也可以求速率常数） （2） t = 6.7h 大约6.7h注射第二针 (一级反应特点：半衰期与初始浓度无关， )阿伦尼乌斯公式 2-6 蔗糖水解是一级反应 C12H22O11+H2O = 2 C6H12O6 反应的活化能为110kJ.mol-1,480C反应的速率常数k=3.2210-4s-1。 求（1）该温度下20.0g蔗糖水解掉一半所需时间。 （2）1小时后蔗糖水解还剩多少？ （3）若要求在30分钟之内分解掉80%，温度应升高多少？ 答：（1） （2） m=6.27g (3) T=329K=560C