普通化学习题与解答(第二章)

第二章 化学反应的基本原理和大气污染1、是非题（对的在括号内填“+”号，错的填“-”号）（1）r S ∆ 为正值的反应均是自发反应。

（-） （2）某一给定反应达到平衡后，若平衡条件不变，分离除去某生成物，待达到新的平衡，则各反应物和生成物的分压或浓度分别保持原有定值。

（-）（3）对反应系统122()()()(),(298.15)131.3r mC s H O g CO g H g H K kJ mol θ-+=+∆=。

由于化学方程式两边物质的化学计量数（绝对值）的总和相等，所以增加总压力对平衡无影响。

（-） （4）上述（3）中反应达到平衡后，若升高温度，则正反应速率v （正）增加，逆反应速率v （逆）减小，结果平衡向右移动。

（-）（5）反应的级数取决于反应方程式中反应物的化学计量数（绝对值）。

（-）（6）催化剂能改变反应历程，降低反应的活化能，但不能改变反应的rmG θ∆。

（+）（7）在常温常压下，空气中的N 2 和O 2 能长期存在而不化合生成NO 。

且热力学计算表明22()()2()N g O g NO g +=的(298.15)0r mG K θ∆，则N 2 和O 2混合气必定也是动力学稳定系统。

（+）（8）已知4CCl 不会与2H O 反应，但422()2()()4()CCl l H O l CO g HCl aq +=+的1(298.15)379.93r m G K kJ mol θ-∆=-，则必定是热力学不稳定而动力学稳定的系统。

（+）2、选择题（将所有正确答案的标号填入空格内）（1）真实气体行为接近理想气体性质的外部条件是 （b ）（a ）低温高压 （b ）高温低压 （c ）低温低压 （d ）高温高压 （2）某温度时，反应22()()2()H g Br g HBr g +=的标准平衡常数2410K θ-=⨯，则反应2211()()()22HBr g H g Br g =+的标准平衡常数K θ等于 （b ）（a ）21410-⨯ （b 2410-⨯ （c ）2410-⨯ （3）升高温度可以增加反应速率，最主要是因为 （b ）（a ）增加了分子总数（b ）增加了活化分子的百分数 （c ）降低了反应的活化能 （d ）促使平衡向吸热方向移动(4)已知汽车尾气无害化反应221()()()()2NO g CO g N g CO g +=+的(298.15)0r m H K θ∆≤，要有利于取得有毒气体NO 和CO 的最大转化率，可采取的措施是 ( c) （a ）低温低压 （b ）高温高压 （c ）低温高压 （d ）高温低压（5）温度升高而一定增大的量是 (bc )（a ） r m G θ∆ （b ）吸热反应的平衡常数K θ（c ）液体的饱和蒸气压 （d ）反应的速率常数k（6）一个化学反应达到平衡时，下列说法中正确的是 ( a) （a ）各物质的浓度或分压不随时间而变化（b ）r m G θ∆=0（c ）正、逆反应的速率常数相等（d ）如果寻找到该反应的高效催化剂，可提高其平衡转化率3、填空题（1）对于反应： 1223()3()2();(298)92.2r mN g H g NH g H K kJ mol θ-+=∆=- 若升高温度(约升高100 K)，则下列各项将如何变化(填写：不变，基本不变，增大或减小。

)r m H θ∆： 基本不变 r m S θ∆： 基本不变 r m G θ∆： 增大 K θ： 减小v（正）： 增大 v （逆）： 增大 （2）对于下列反应：12()()2();(298)172.5r mC s CO g CO g H K kJ mol θ-+=∆=。

若增加总压力或升高温度或加入催化剂，则反应速率常数k (正)、k (逆)和反应速率v (正)、v (逆)以及标准平衡常数K θ、平衡移动的方向等将如何?分别填人下表中。

k （正） k （逆） v （正） v （逆） K θ 平衡移动方向增加总压力 不变 不变 增大 增大 不变 向左 升高温度 增大 增大 增大 增大 增大 向右 加催化剂增大增大增大增大不变不变（3）造成平流层中臭氧层破坏的主要物质有 CFC 、哈龙、N 2O 、NO 、CCl 4、CH 4等；主要的温室气体有 CO 2、CH 4、N 2O 、CFC 、O 3等 ；形成酸雨的大气污染物主要是 SO 2、NO x 等 。

4、不用查表，将下列物质按其标准m S θ(298K)值由大到小的顺序排列，并简单说明理由。

(a)K(s) （b)Na(s) (c)Br 2(1) (d) Br 2 (g) (e)KCl(s)解：m S θ（298K ）值由大到小的顺序为2()()d Br g ＞2()()c Br l ＞()()e KCl s ＞()()a K s ＞()()b Na s说明 （1）同一物质2Br 气态时的熵大于液态时的；（2）一般（相对分子质量相近时）液体的熵大于固体物质的熵； （3）一般说来，当温度和聚集状态相同时，分子或晶体结构较复杂（内部微观粒子较多）的物质的熵大于分子或晶体结构较简单（内部微观粒子较少）的物质的熵。

K(s)和Na(s)的原子结构属同一族，K 的结构较Na 的复杂。

5、定性判断下列反应或过程中熵变的数值是正值还是负值。

（1）溶解少量食盐于水中；（2）活性炭表面吸附氧气； （3）碳与氧气反应生成一氧化碳。

解：（1）熵变为正值；（2）熵变为负值；（3）熵变为正值。

6、利用下列两个反应及其r m G θ∆（298K ）值，计算34Fe O （s ）在298K 时的标准生成吉布斯函数。

122332()()();(298)742.22r m Fe s O g Fe O s G K kJ mol θ-+=∆=-123344()()3();(298)77.7r m Fe O s Fe s Fe O s G K kJ mol θ-+=∆=-解： 22332()()()2Fe s O g Fe O s += （1）23344()()3()Fe O s Fe s Fe O s += （2）(1)4(2)3⨯+，可得 2343()2()()Fe s O g Fe O s += （3）故 34,,3(298)(298)f m Fe O r m G K G K θθ∆=∆={},1,21(298)4(298)3r m r m G K G K θθ⨯∆⨯+∆={}11(742.2)4(77.7)3kJ mol -⨯-⨯+-= 1kJ mol -7、通过热力学计算说明下列水结冰过程：22()()H O l H O s →在298K 标准状态时能否自发进行。

已知冰在298K 时的标准摩尔生成吉布斯函数为1kJ mol -。

解： 22()()H O l H O s →1(298)/f m G K kJ mol θ-∆,(298)(298)r m B f m B BG K v G K θθ∆=∆∑=﹛（）-（）﹜1kJ mol -=1kJ mol -＞0 故在298K 的标准状态时，水结冰的过程不能自发进行。

8、试用教材附录3中的标准热力学数据，计算下列反应的(298)r mS K θ∆和(298)r m G K θ∆(1) 23423()4()4()Fe s H O l Fe O H g +=+ (2) 22()2()()()Zn s H aq Zn aq H g +++=+ (3) 22()()()2()CaO s H O l Ca aq OH aq +-+=+(4) 21()()()2AgBr s Ag s Br l =+解：（1） 23423()4()()4()Fe s H O l Fe O s H g +=+11(298)/m S K J mol K θ--1(298)/f m G K kJ mol θ-∆ 0 0,(298)(298)r m B m B BS K v S K θθ∆=∑=﹛×4+11J mol K -- 11J mol K --,(298)(298)r m B f m B BG K v G K θθ∆=∆∑=﹛（）-（）×4﹜1kJ mol - = 1kJ mol -（2） 22()2()()()Zn s H aq Zn aq H g +++=+11(298)/m S K J mol K θ-- 01(298)/f m G K kJ mol θ-∆ 0 0 0,(298)(298)r m B m B BS K v S K θθ∆=∑=﹛+（）﹜11J mol K --= 11J mol K --,(298)(298)r m B f m B BG K v G K θθ∆=∆∑= 1kJ mol -（3） 22()()()2()CaO s H O l Ca aq OH aq +-+=+11(298)/m S K J mol K θ--1(298)/f m G K kJ mol θ-∆,(298)(298)r m B m B BS K v S K θθ∆=∑=﹛×2+11J mol K -- 11J mol K --,(298)(298)r m B f m B BG K v G K θθ∆=∆∑=﹛（）×2+-（）-﹜1kJ mol - = 1kJ mol -（4） 21()()()2AgBr s Ag s Br l =+11(298)/m S K J mol K θ--1(298)/f m G K kJ mol θ-∆ 0 0,(298)(298)r m B m B BS K v S K θθ∆=∑=﹛×12+11J mol K -- 11J mol K -- ,(298)(298)r m B f m B BG K v G K θθ∆=∆∑= 1kJ mol -9、用锡石(SnO 2)制取金属锡，有建议可用下列几种方法：（1）单独加热矿石，使之分解。

（2）用碳（以石墨计）还原矿石（加热产生CO 2）。

（3）用H 2（g ）还原矿石（加热产生水蒸汽）。

今希望加热温度尽可能低一些。

试通过计算，说明采用何种方法为宜。

解：（1）单独加热矿石SnO 2使之分解的温度条件估算22()()()SnO s Sn s O g =+1(298)/f m H K kJ mol θ-∆ 0 011(298)/m S K J mol K θ--,(298)(298)r m B f m B BH K v H K θθ∆=∆∑= 1kJ mol -,(298)(298)r m B m B BS K v S K θθ∆=∑=﹛+11J mol K -- 11J mol K --依据 ()(298)(298)0r mr m r m G T H K T S K θθθ∆≈∆-∆< T ＞1kJ mol -11J mol K --=2841K（2）用碳还原矿石的温度条件估算22()()()()SnO s C s Sn s CO g +=+1(298)/f m H K kJ mol θ-∆ 0 011(298)/m S K J mol K θ--,(298)(298)r m B f m B BH K v H K θθ∆=∆∑= ﹛（）-（）﹜1kJ mol - = 1kJ mol -,(298)(298)r m B m B BS K v S K θθ∆=∑=﹛+11J mol K -- 11J mol K -- T ＞1kJ mol -11J mol K --=（3）用H 2还原矿石的温度条件估算222()2()()2()SnO s H g Sn s H O g +=+1(298)/f m H K kJ mol θ-∆ 0 011(298)/m S K J mol K θ--,(298)(298)r m B f m B BH K v H K θθ∆=∆∑= ﹛（）-（）﹜1kJ mol - = 1kJ mol -,(298)(298)r m B m B BS K v S K θθ∆=∑=﹛+11J mol K -- 11J mol K -- T ＞1kJ mol -11J mol K --=841K依据计算，用用H 2还原可使矿石分解温度最低。