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

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

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1r m 5 kJ mol G -∆=⋅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r m G ∆的变化值，而不能用r m G ∆的值。除非该反应是在标准压力下进行，则r m 0G ∆>，反应能逆向自发进行。或者r m G ∆是一个绝对值很大的负值，改变压力商也不可能改变r m G ∆的符号，则r m G ∆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 ）r m ln p G RT K ∆=- （B ）r m ln p G RT K ∆=-

（C ）r m ln x G RT K ∆=- （D ）r m ln c G RT K ∆=-

答：（B ）。根据理想气体化学势的表示式，对数项中用B /p p 表示，在化学反应等温式中，对数项中是压力商p Q ，达平衡时，是平衡时的压力商，所以标准平衡常数是p K ，相应的Gibbs 自由能的变化值为r m G ∆。

3．理想气体反应23CO(g)2H (g)CH OH(g)+=的r m G ∆与温度T 的关系为：1r m /(J mol )21 66052.92/K G T -∆⋅=-+。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409.3 K

(C) 必须低于409.3 K (D) 必须等于409.3 K

答：(C)。r m G ∆与标准平衡常数p K 的关系式为r m ln p G RT K ∆=-，要使1p K =，则r m 0G ∆=。从已知的关系式，解得409.3 K T =。要使反应在标准压力下能自发正向进行，r m G ∆必须小于零，所以，根据已知的关系式，反应温度必须低于409.3 K 。

4．在973 K 时，反应222CO(g)H O(g)CO (g)H (g)++的标准平衡常数0.71p K =。若将如下各分压的理想气体混合在一起，CO 100 kPa p =，

2H O 50 kPa p =，2CO 10 kPa p =，2H 10 kPa p =，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

r m ,()ln ln T p p p G RT K RT Q ∆=-+

如果若p p K Q >，则r m ,()0T p G ∆<，反应可自发向右正向进行。这个反应的p Q 值为

10100.0210050

p Q ⨯==⨯ p Q 远小于p K 的值，所以反应自发向右进行。5．在350 K 时，43NH HCO (s)发生分解反应的计量方程为

43322NH HCO (s)NH (g)CO (g)H O(g)++

设在两个容积都等于310 dm 的密闭容器A 和B 中，分别加入纯的

43NH HCO (s)1.0 kg 和20.0 kg ，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，43NH HCO (s)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r m G ∆值，下列不能确定的是 ( )

(A) 标准状态下自发变化的方向

(B) 在r m G ∆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 ’t Hoff 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r m G ∆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）3222NH (g)3H (g)N (g)+的标准平衡常数为(1)0.25p K =。那么，在相同的反应条件下，反应

22331H (g)N (g)NH (g)22+的标准平衡常数(2)p K 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 121211(2)2(1)0.25p p K K ⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭

9．在298 K 时，某化学反应的标准Gibbs 自由能变化的变化值r m 0G ∆<，则反应对应的标准平衡常数K 将 ( )

(A) 0K = (B) 1K >

(C) 0K < (D) 01K <<

答：(B)。因为 r m ln G RT K ∆=-，r m 0G ∆<，ln 0RT K -<，1K >。

10．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) 32CaCO (s)CaO(s)CO (g)+

(B) 222CO(g)H O(g)

CO (g)H (g)++ (C) 22331H (g)N (g)NH (g)22+

(D) 523PCl (g)Cl (g)PCl (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22C(s)H O(g)CO(g)H (g)+=+的平衡常数和转化率分别为(1)p K 和1α。充入一定量的2N (g)后，再次达平衡时的平衡常数和转化率分别为(2)p K 和2α。两者的关系为 ( )

(A) (1)(2)p p K K =，12αα> (B) (1)(2)p p K K >，12αα>

(C) (1)(2)p p K K <，12αα< (D) (1)(2)p p K K =，12αα<

答：(D)。因为温度不变，所以标准平衡常数也不变。这是一个气体分子数增加的反应，充入一定量的惰性气体2N (g)，相当于起了降压的作用，所以转化率会提高。

12．在一定的温度下，一定量的 PCl 5(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 PCl 5的解离度将

( )

(A) 增加 (B) 减少 (C) 不变 (D) 不确定