物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后习题答案5-8

物理化学核心教程第二版（沈文霞）课后习题答案5-8四．概念题参考答案
1．在等温、等压且不做非膨胀功的条件下，当反应的rGm5kJmol1时，该反应
自发进行的方向为()(A)正向自发进行(B)逆向自发进行
(C)无法判断(D)反应不能进行
答：(C)。

判断反应能否自发进行，要用等温、等压且不做非膨胀功
的条件下rGm的
变化值，而不能用rGm的值。

除非该反应是在标准压力下进行，则rGm>0，反应能逆向自发进行。

或者rGm是一个绝对值很大的负值，改变
压力商也不可能改变rGm的符号，
则rGm也小于零，这时可以估计反应能自发正向进行。

2．理想气体混合物在化学反应达平衡时，应该使用下列哪个关系式？（）（A）rGmRTlnKp（B）rGmRTlnKp
（C）rGm（D）rGmRTlnK某RTlnKc答：（B）。

根据理想气体化学势
的表示式，对数项中用pB/p表示，在化学反应等温式中，对数项中是压
力商Qp，达平衡时，是平衡时的压力商，所以标准平衡常数是Kp，相应
的Gibb自由能的变化值为rGm。

3．理想气体反应CO(g)2H2(g)CH3OH(g)的rGm与温度T的关系为：
rGm/(Jmol1)2166052.92T/K。

若要使反应的平衡常数大于1，则应控
制的反
应温度为()(A)必须低于409.3℃(B)必须高于409.3K(C)必须低于409.3K(D)必须等于409.3K
答：(C)。

rGm与标准平衡常数Kp的关系式为rGmRTlnKp，要使Kp1，则rGm0。

从已知的关系式，解得T409.3K。

要使反应在标准压力下能自发
正向进
行，rGm必须小于零，所以，根据已知的关系式，反应温度必须低于409.3K。

4．在973K时，反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的标准平衡常数
Kp0.71。

若将如下各分压的理想气体混合在一起，pCO100kPa，
pH2O50kPa，pCO210kPa，pH210kPa，在相同温度下，反应的方向将()
(A)向右进行(B)向左进行(C)处于平衡状态(D)无法判断
答：（A）。

有一个可以作为判据的化学反应等温式为
(rGm)T,pRTlnKpRTlnQp
如果若Kp>Qp，则(rGm)T,p<0，反应可自发向右正向进行。

这个反应
的Qp值为
Qp10100.02
10050Qp远小于Kp的值，所以反应自发向右进行。

5．在350K时，
NH4HCO3()发生分解反
应的计量方程为
NH4HCO3()NH3(g)CO2(g)H2O(g)
设在两个容积都等于10dm的密闭容器A和B中，分别加入纯的
NH4HCO3()1.0kg和
320.0kg，保持温度不变，达到平衡后，下列说法正确的是()
(A)两容器中压力相等(B)A内压力大于B内压力(C)B内压力大于A内压力(D)必须经实际测定方能判别
答：(A)。

因为容器的体积有限，NH4HCO3()都是过量的，在相同温度下，两密闭容器中的分解压力相同。

6．根据某一反应的rGm值，下列不能确定的是()(A)标准状态下自发变化的方向(B)在rGm所对应的温度下的平衡位置
(C)在标准状态下系统所能做的最大非膨胀功(D)提高温度对平衡的影响情况
答：(D)。

温度对平衡的影响情况，要用van’tHoff公式判断，要根据反应是吸热还是放热，来决定提高温度对平衡有利还是不利，而用rGm 不好确定。

7．某实际气体反应，用逸度表示的标准平衡常数随下列哪个因素而变()(A)系统的总压力(B)催化剂(C)温度(D)惰性气体的量
答：(C)。

实际气体化学势的标准态与理想气体是一样的，其标准态化学势仅是温度的函数，所以标准平衡常数也是温度的函数，会随着温度的改变而改变。

8．在某一反应温度下，已知反应（1）2NH3(g)3H2(g)N2(g)的标准平衡常
数为Kp(1)0.25。

那么，在相同的反应条件下，反应
31H2(g)N2(g)NH3(g)的22标准平衡常数Kp(2)为()
(A)4(B)0.5(C)2(D)1
答：(C)。

第二个方程是第一个方程的逆过程，标准平衡常数是第一
个方程的倒数。

而第二个方程式的计量系数是第一个方程的一半，则标准
平衡常数应开1/2次方，所以
1K(2)pK(1)p1210.25122
9．在298K时，某化学反应的标准Gibb自由能变化的变化值rGm<0，则反应对应
的标准平衡常数K将()(A)K0(B)K>1
(C)K<0(D)0
<0，K>1。

答：(B)。

因为rGmRTlnK，rGm<0，RTlnK10．在如下几个反应中，增
加系统的总压，能使产物的比例增加的是()
(A)CaCO3()CaO()CO2(g)(B)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)
(C)
(D)
31H2(g)N2(g)NH3(g)
22PCl5(g)Cl2(g)PCl3(g)
答：(C)。

增加系统的总压，虽然不改变标准平衡常数，但是对气体
分子数减少的反应
有利，能使产物的比例增加。

这里只有(C)是气体分子数减少的反应。

11．在等温、等压的条件下，反应C()H2O(g)CO(g)H2(g)的平衡常数和转化率分别为Kp(1)和1。

充入一定量的N2(g)后，再次达平衡时的平衡常数和转化率分别为
Kp(2)和2。

两者的关系为()
(A)Kp(1)Kp(2)，1>2(B)Kp(1)>Kp(2)，1>2(C)Kp(1)
12．在一定的温度下，一定量的PCl5(g)在一密闭刚性容器中达到分解平衡。

若往容器中充入氮气，使系统的压力增加一倍，则PCl5的解离度将()
(A)增加(B)减少
(C)不变(D)不确定
答：(C)。

虽然充入不参与反应的氮气，应对气体分子数增加的反应有利，但是因为在密闭刚性容器中，体积不变，则压力也相应增加，使压力和气体的总物质的量的比值不变，所以解离度亦不变。

13．PCl5的分解反应的计量方程为PCl5(g)Cl2(g)PCl3(g)，在473K 达到平衡时，PCl5(g)的解离度0.485，温度升至573K达到平衡时，解离度0.97，则此反应是()(A)放热反应(B)吸热反应
(C)既不放热也不吸热(D)两个温度下的平衡常数相等答：(B)。

升高温度，可以使吸热反应的平衡常数增大。

14．在298K和标准压力下，反应H2(g)1O2(g)H2O(l)的
2rGm237.13kJmol1，rSm163.3JK1mol1。

假定Cp,m0，则在398K时，反应的rGm(398K)的值为()
(A)237.13kJmol(B)237.13kJmol(C)220.80kJmol(D)253.51kJmol答：(C)。

因为是等温反应，所以
rGmHTrSmrmrHmrGm1111mTrS31[237.13298(163.3)10]kJmol285.79kJmol1因为假定Cp,m0，所以rHm和rSm的值不随温度而变，则
rGm(398K)rHm398KSrm111285.79kJmol398K(163.3JKmol)220.80kJmol 第六章相平衡四．概念题参考答案
1．NH4HS()与任意量的NH3(g)及H2S(g))达平衡时，有()(A)C=2，P=2，
f=2(B)C=1，P=2，f=1
(C)C=2，P=3，f=2(D)C=3，P=2，f=3
答：(A)。

系统中有三个物种，一个平衡条件，由于已存在NH3(g)及
H2S(g)，就不
存在浓度限制条件，所以组分数C2。

平衡共存时有固相和气相两个相，根据相律，自由度f2。

2．在大气压力下，FeCl3()与H2O(l)可以生成FeCl32H2O()，
FeCl35H2O()，
FeCl36H2O()和FeCl37H2O()四种固体水合物，则该平衡系统的组分
数C和能够平衡
共存的最大相数P为
（）
（B）C3,P4（D）C3,P5
（A）C3,P3（C）C2,P3
答：（C）。

这是二组分系统生成稳定化合物（或稳定水合物）的一
个例子，FeCl3()与
H2O(l)可以生成多种水合物，但它还是二组分系统，所以组分数必定
等于2。

不能把生成
的稳定水合物也看作是组分。

如果要写出生成水合物的多个平衡方程式，则多一个水合物物种，也多一个化学平衡方程，所以组分数是不会改
变的。

根据组分数等于2这一点，就可以决定选（C）。

根据相律，当自由度等于零时，能得到平衡共存的最大相数。

则
fC2P0，理论上最大相数似乎应等于4，但是题目已标明是在大气压力下，用fC1P3P，所以能见到的平衡共存的最大相数只有3个。

如果题目不标
明是在大气压力下，由于凝聚相系统受压力影响极小，也应该看作是在等
压条件下进行的，能见到的平衡共存的最大相数只能是3个。

3．在100kPa的压力下，I2()在H2O(l)和CCl4(l)两个完全不互溶的
液相系统中达分配平衡。

设平衡时I2()已不存在，则该系统的组分数和
自由度数分别为（）
（A）C2,f1（C）C3,f2
某某某
（B）C2,f2（D）C3,f3
某某答：（C）。

该系统中显然有I2()，H2O(l)和CCl4(l)三个物种，S3，但无化学平衡，R0，也无浓度限制条件，R0（不要把I2在两相中的
分配平衡看作是浓度关系式，因为在推导分配常数时已用到了I2在两相
中化学势相等的条件），所以组分数C3。

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