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化学平衡
一、选择题
1、反应N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g)得∆rGmӨ= a,则NH3(g) = 1/2N2(g) + 3/2H2(g)得∆rGmӨ为:( )
A、 a2 B、 1/a C、 1/ a2 D、 －a/2
2、在某温度下,反应1/2N2(g) + 3/2H2(g) = NH3(g)得平衡常数KӨ= a,上述反应若写成2NH3(g) = N2(g) + 3H2(g),则在相同温度下反应得平衡常数为:( )
A、 a/2 B、 2a C、 a2 D、 1/ a2
3、已知反应2A(g)+B(s) =2C(g),∆rHmӨ>0,要提高A得转化率,可采用( )
A、 增加总压 B、加入催化剂 C、 增大A得浓度 D、升高温度
4、已知下列反应得平衡常数:
H2(g)+S(s)=H2S(g) K1Ө; S(s)+O2(g)=SO2(g) K2Ө
则反应H2(g)+ SO2(g)= O2(g)+ H2S(g)得平衡常数为:( )
A、 K1Ө+ K2Ө B、 K1Ө- K2Ө C、 K1ӨK2Ө D、 K1Ө/K2Ө
5、若可逆反应,当温度由T1升高至T2时,标准平衡常数K2 Ө >K1 Ө,此反应得等压热效应△rHmӨ得数值将( )
A、 大于零 B、 小于零 C、 等于零 D、 无法判断
6、下列各组参数,属于状态函数得就是:
A、 Qp,G,V B、 Qv,V,G C、 V,S,W D、 G,U,H
7、298K时,某反应得KpӨ = 3、0×105,则该反应得∆rGmӨ =____kJ/mol(lg3 = 0、477)。
A、 31、2 B、 －31、2 C、 －71、8 D、 71、8
8、298K时,SmӨ(N2) 191、50 J·K–1·mol–1,SmӨ(H2)= 130、57 J·K–1·mol–1,SmӨ(NH3)= 192、34 J·K–1·mol–1,反应为N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g),则∆rSmӨ = ________J·K–1·mol–1:
A、 －135、73 B、 135、73 C、 －198、53 D、 198、53
9、298K时,∆rHmӨ(MgCO3) = 100、8 kJ·mol–1,∆rSmӨ(MgCO3) = 174、8 J·K–1·mol–1,反应为MgCO3(s) = MgO(s) + CO2(g),则598K时得∆rGmӨ = ________KJ·mol–1:
A －3、73 B、 105、3 C、 －1、04×105 D、 3、73
10、下列方法能使平衡2NO(g) + O2(g) = 2NO2(g)向左移动得就是:
A、 增大压力 B、 增大PNO C、 减小PNO D、 减小压力
11、下列反应中△rSmӨ值最大得就是( )
A、 PCl5(g) → PCl3(g) ＋ Cl2(g) B、 2SO2(g) ＋ O2(g) → 2SO3(g)
C、 3H2(g) ＋ N2(g) →2NH3(g) D、 C2H6(g)＋3、5O2(g)→ 2CO2(g)＋3H2O(l)
12、 反应CaCO3(s) →CaO(s)＋CO2(g)在高温下正反应能自发进行,而在298K时就是不自发得,则逆反应得ΔrHmӨ与ΔrSmӨ就是 ( )
A、 ΔrHmӨ>0与ΔrSmӨ>0 B、 ΔrHmӨ＜0与ΔrSmӨ>0
C、 ΔrHmӨ>0与ΔrSmӨ＜0 D、 ΔrHmӨ＜0与ΔrSmӨ＜0
13、如果某反应得KӨ≥1,则它得( )
A、 △rGmӨ≥0 , B、 △rGmӨ≤0 , C、 △rGm≥0 , D、 △rGm≤0
14 下列说法正确得就是( )
A、 达到平衡时各反应物与生成物得浓度相等。
B、 达平衡时各反应物与生成物得浓度不变。
C、 增大压力,平衡向着分子数减小得方向得运动。
D、 化学平衡状态就是ΔrGmy = 0得状态。
15 若有一可逆反应2A(g) + 2B(g) ＝ C(g) + 2D(g),ΔrHmy<0,A与B有最大转化率得条件
A 高温高压 B 低温高压 C 低温低压 D 高温低压
16、某一温度下,反应 2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g) 达平衡时,下列说法准确得就是( )
A、 SO2不再发生反应 B、 2molSO2与1molO2反应,生成2molSO3
C、 SO2,O2,SO3浓度相等 D、 SO2与O2生成SO3得速度等于SO3分解得速度
17、若有一可逆反应 2A(g) + 2B(s) = C(g) + 2D(g),△rHmӨ＜0,A有最大转化率得条件( )
A、 高温高压 B、 低温高压 C、 低温低压 D、 高温低压
18、已知N2O4 (g) = 2NO2 (g),△rHmӨ＞0。则Kө与温度T得关系就是( )
A、 Kө与T无关 B、 T升高Kө变小 C、 T升高Kө变大 D、 无法判断
19、相同温度下,反应 CO(g) + H2O(g) = H2(s) + CO2(g) 得Kc与Kp关系就是( )
A、 Kc >Kp B、 Kc=Kp C、 KcO4 (g)得Kө=4、0×10-2,此温度下逆反应得Kө为( )
A、 25 B、 4、0×10-2 C、 2、0×10-2 D、 2、5×10-3
22、在一定温度下,反应H2(g)+CO2(g) = CO(g)+H2O(g)得Kө =3、24。在该温度时将0、300mol H2与0、300mol CO2充入1、00L得容器中,当体系达到平衡时,CO得浓度(mol·L-1)将就是( )
A、 0、193 B、 0、247 C、 0、514 D 0、611
23、温度一定时,增加气体平衡系统中得总压力,测得Q=Kө,这表明( )
A、 大于0 B、 等于0 C、 小于0 D、 无法判断
24、 已知反应C(s)+CO2(g) =2CO(g)得Kө在1000K时为4、0,在900K时为0、45,则此时反应得热效应为( )
A、 △rHmӨ＜0 B、 △rHmӨ=0 C、 △rHmӨ＞0 D、 无法判断
二、填空题
1、已知反应C (s) + 2H2O (g) = CO2 (g) + 2H2 (g) 得标准平衡常数为Kө=A,则下列各反应得标准平衡常数为:CO2 (g)+2H2 (g) = C (s) + 2H2O (g) 得Kө= 1/A ;
C (s) + H2O (g) =CO2 (g) + H2 (g)得Kө= (A)1/2 。
2、反应MnO2 (s) + 4H+ (aq) + 2Cl- (aq) = Mn2+ (aq) + Cl2 (g) + 2H2O (l)得标准平衡常数Kө得表达式为 。
3、在400K时得真空容器中,NH4Cl (s) = NH3 (g)+HCl (g)反应达到平衡时,总压p =100kPa,其Kө= 0、25 。
4已知,在2273K时,反应N2 (g)+O2 (g)=2NO (g)得Kө为0、10 ,则在2000K时Kө= 5、21×10-2 ,若2000K时p(NO)=p(N2)=100kPa,p(O2)=1kPa,反应商Q= 100 ,= 125、7 kJ·mol-1 ,反应 逆 向自发。
5、在一定温度与压力下,将一定量得PCl5气体注入体积为1、0 L得容器中,平衡时有50％分解为气态PCl3与Cl2。若增大体积,分解率将__增大_;保持体积不变,加入Cl2使压力增大,分解率将___减小____。
6、已知反应:2NO (g) + Br2 (g) =2NOBr (g) 就是放热反应。某温度时,Kө= 116。若反应开始时,p(NO) =10、00kPa,p(Br2) =1、00kPa,p (NOBr) = 4、60 kPa,则反应商Q = __21、16___,反应_正_向进行。
7、反应:C (s) + O2 (g) = CO2 (g) 达到平衡时,保持体积不变,向系统中加入C (s),平衡将__不 移动,若增大系统得总压,平衡将____不___移动。该反应得＜0 kJ·mol-1,则升高温度,平衡将___逆__向移动。
8、反应2MnO4-(aq)+5H2O2(aq)+6H+(aq) = 2Mn2+(aq)+5O2(g)+8H2O(1)得标准平衡常数KӨ得表达式为([c(Mn2+)/cθ]2[p(O2)/pθ]5/[c(MnO4-)/cθ]2[c(H+/cθ]6 )。
9、在一定温度下,二硫化碳能被氧氧化,其反应方程式与标准平衡常数如下:
(1) CS2(g)+3O2 = CO2(g)+2SO2(g)
(2) 1/2CS2(g) + 3/2O2(g) = 1/2CO2(g)+ SO2(g)
试确立K1Ө,K2Ө之间得数量关系:K1Ө = 2 K2Ө
10、已知反应 (1) C(s)+1/2O2(g)=CO(g) K1
(2) 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) K2
则反应(3) C(s)+ O2(g)= CO2 (g)得K= K1·(K2)1/2 。
11、若反应C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g), ΔrHmy =121 kJ·mol-1,达到平衡时,若增加体系得总压力,平衡将__逆__向移动;若提高体系温度,平衡将不向移动;若增加一些C(s)平衡将_不_移动。
12、已知某反应得标准平衡常数Ky表达式为lnKy =-200/T+10,则该反应得:
ΔrHmy= 1、6628 kJ·mol-1,ΔrSmy= 83、14 J·mol-1·K-1。
三、判断题
1、某一可逆反应,当Q＞KΘ时,反应自发地向逆方向进行。                    (√)
2、化学反应得△rGmӨ越小,反应进行得趋势就越大,反应速率就越快。           (×)
3、对于可逆反应,平衡常数越大,反应速率越快。                           (×)
4、等温等压不做非体积功条件下,凡就是△rGmӨ>0得化学反应都不能自发进行。    (×)
5、Fe (s)与Cl2 (l)得△fHmӨ都为零。                                           (×)
6、一个化学反应得△rGmӨ 得值越负,其自发进行得倾向越大。                (√)
7、 体系与环境无热量交换得变化为绝热过程。                            (√)
8、 将固体NH4NO3 溶于水中,溶液变冷,则该过程得ΔG,ΔH,ΔS 得符号依次为－、＋、＋。                                                                 (√)
9、 CO2(g)得生成焓等于石墨得燃烧热。                                     (√)
10、 室温下,稳定状态得单质得标准摩尔熵为零。                       (×)
11、 如果一个反应得ΔrHmӨ<0,ΔrSmӨ>0,则此反应在任何温度下都就是非自发得。                                                                   (√)
12、 平衡常数得数值就是反应进行程度得标志,故,对可逆反应而言,不管就是正反应还就是逆反应其平衡常数均相同。                                              (×)
13、 某一反应平衡后,再加入些反应物,在相同得温度下再次达到平衡,则两次测得得平衡常数相同。, ( √ )
14、 在某温度下,密闭容器中反应2NO (g) + O2 (g) = 2NO2 (g) 达到平衡,当保持温度与体积不变充入惰性气体时,总压将增加,平衡向气体分子数减少即生成NO2 得方向移动。 ( √ )
15、改变压力、温度、浓度与催化剂,均可以使化学平衡移动(×)
四、计算题
1、已知298、15K时,ΔfHmӨ(NH3)=－46、11 kJ•mol–1;SmӨ(N2)=191、50J·K－1·mol－1, SmӨ(H2)=130、57J·K－1·mol－1, SmӨ(NH3)=192、34J·K－1·mol－1。试判断反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)在298、15K、标准态下正向能否自发？并估算最高反应温度。
解:△rHΘm(T)=∑υB△fHΘm(T)
即△rHΘm(298K)=2△fHΘm(NH3)- △fHΘm(N2)-3△f HΘm(H2)
=2×(-46、11 KJ•mol–1)-0-3×0 = -92、22 kJ·mol-1                                                               
又因为△rSΘm(T) =∑υBSΘm (T)          
即△rSΘ m(298K) =2 SΘm(NH3)- SΘm(N2)-3 SΘm(H2)
=2×192、34J·K－1·mol－1－191、50J·K－1·mol－1－3×130、57J·K－1·mol－1
=－198、53 J·K－1·mol－1                                                
根据吉布斯－亥姆霍兹公式
△rGΘm(T)=△rHΘm (T)-T△rSΘm (T)
△rGΘm(298K)=△rHΘm (298K)-T△rSΘm (298K)
                = (-92、22 kJ·mol-1)- 298、15K×(-198、53×10-3kJ·mol-1 K-1)
                = 33、03 kJ·mol-1 ＞0  正向反应不自发。           
若使 △rGΘm(T)=△rHΘm (T)-T△rSΘm (T)＜0 ,则正向自发。
又因为△rHΘm、△rSΘm随温度变化不大,即
△rGΘm(T)≈ △rHΘm (298K)-T△rSΘm (298K) ＜0
即-198、53×10-3kJ·mol-1 K-1 T ＞ -92、22 kJ·mol-1
而按不等式运算规则,有T＜(-92、22)/(-198、53×10-3)= 464、51K
故最高反应温度为464、51K。                                       
2、已知298、15K时,一些物质得热力学数据如下表。试判断标准状态下反应
C(s)+H2O(g) = CO(g) + H2(g)在298、15K时能否自发并估算自发进行得最低温度。
物 质               △fHmӨ /  kJ•mol–1          SmӨ/ J·K－1·mol－1   
C(s)                         0                     5、7 
CO(g)                  -110、5                  197、7
H2(g)                       0                   130、7
H2O(g)                －241、8                  1 88、8
解:因为△rHΘm(T)=∑υB△fHΘm(B,T)  
即△rHΘm(298K)=△fHΘm(CO)+DfHΘm(H2)-△fHΘm (C) - △fHΘm(H2O)
=-110、5 –(-241、8) =131、3 kJ·mol-1                                      
又因为△rSΘm(T) =∑υBSΘm (T)          
即△rSΘ m(298K) = SΘm(CO)+ SΘm(H2)- SΘm(C) - SΘm(H2O)
=197、7+130、7-188、8-5、7 =134、1 J·K－1·mol－1                            
根据吉布斯－亥姆霍兹公式
△rGΘm(T)=△rHΘm (T)-T△rSΘm (T)
△rGΘm(298K)=△rHΘm (298K)-T△rSΘm (298K)
          =131、3-298、15×134、1×10-3 = 91、3 kJ·mol-1 ＞0 正向反应不自发。
若使 △rGΘm(T)=△rHΘm (T)-T△rSΘm (T)＜0 ,则正向自发。
又因为△rHΘm 、△rSΘm随温度变化不大,即
△rGΘm(T)≈ △rHΘm (298K)-T△rSΘm (298K) ＜0
即 0、1341T ＞ 131、3
T＞979K 故最低反应温度为979K。
4、已知CaCO3 (s) =CaO (s) + CO2 (g),在973K时Ky =3、0×10-2, 在1173K时Ky =1、0,则(1)上述反应就是吸热还就是放热反应？(2)该反应得ΔrHmy等于多少？
【解】:(1)根据吕·查德里原理,温度升高,Ky增大。可以判断此反应为吸热反应。
(2)由
可得:
ΔrHmy = 1、7×102(kJ·mol-1)
5、PCl5加热分解为PCl3与Cl2,将2、659克PCl5装入1升容器中,在523K时达到平衡后,总压力为100 kPa。求PCl5得转化率、KP与Ky。
【解】: PCl5(g)＝ PCl3(g)+ Cl2(g)
起始物质得量: n0 0 0
平衡时物质得量: n0-x x x
其中n0= m / M = 2、695 / 208、5 = 0、013 mol; 平衡时总得物质得量n = n0+x
由:pV = nRT得: n = = = 0、023 mol
则:x = n - n0 = 0、023 – 0、013 = 0、010 mol
p(PCl5) ===13、04 kPa
p(PCl3) =p(Cl2) === 43、48 kPa
则: = 43、48%
= = 143、7 kPa

6、对生命起源问题,有人提出最初植物或动物得复杂分子就是由简单分子自动形成得。例如尿素(NH2CONH2)得生成可用反应方程式表示如下:
CO2(g)+2NH3(g)—→(NH2)2CO(s)+H2O(1)
(1)已知298K时得△rHmӨ=﹣133 kJ·mol-1, △rSmӨ =﹣424 J·mol-1K-1  ,并说明此反应在298K与标准态下能否自发进行;
(2)在标准态下最高温度为何值时,反应就不再自发进行了？
解:(1) 根据吉布斯－亥姆霍兹公式,298K时反应得标准Gibbs自由能变为:
△rGΘm (298K) =△rHΘm (298K)-T△rSΘm (298K)
= ﹣133kJ·mol-1 － 298、15K×(﹣424)×10-3 kJ·mol-1 K-1
=﹣6、58kJ·mol-1＞0 正向反应自发。
(2) 因△rHΘm、△rSΘm随温度变化不大,标准态下反应不能自发进行得条件就是△rGΘm (T)=△rHΘm (T)-T△rSΘm (T) ≈△rHΘm (298K)-T△rSΘm (298K) ＞0
则T＞﹣133 kJ·mol-1/(﹣424) ×10-3 kJ·mol-1 K-1=314K
反应不再自发进行,故最高反应温度为314K。
7、光气(又称碳酰氯)得合成反应为:CO(g)+Cl2(g)D COCl2(g),100℃下该反应得KӨ=1、50×108。若反应开始时,在1、00L容器中,n0(CO)=0、0350 mol,n0(Cl2)=0、0270 mol,no(COCl2)=0 mol,并计算100℃平衡时各物种得分压与CO得平衡转化率。
解:pV = nRT 因为T 、V 不变,p∝nB p= cRT
p0 (CO)=(0、0350×8、314×373)kPa=106、3 kPa
p0(Cl2)=(0、0270×8、314×373)kPa=82、0 kPa
CO(g) + Cl2 (g) = COCl 2g)
开始cB/(mol·L-1) 0、0350 0、0270 0
开始pB/kPa 106、3 82、0 0
假设Cl2全部转化 106、3-82、0 0 82、0
又设COCl 2转化x x x -x
平衡pB/kPa 24、3+x x 82、0-x
KΘ = = 1、5×108
因为K    很大,x很小,假设 82、0-x ≈ 82、0, 24、3+x ≈24、3  。
= 1、5×108 x=2、3×10-6
平衡时: p(CO)=24、3kPa ,p(Cl2)=2、3×10-6 kPa , p(COCl2)=82、0kPa
=77、1%