第6章练习题

第6章练习题

班级姓名分数

一、计算题( 共51题410分)

1. 15 分(3106)

3106

苯乙烯工业化生产是从石油裂解得到的乙烯与苯作用生成乙苯，在由乙苯直接脱氢而制得：

C6H5CH2CH3(g) C6H5CH＝CH2(g)＋H2(g)

乙苯直接脱氢的工艺条件为：温度：600～800℃；压力：常压；原料：过热水蒸气与乙苯蒸气,物质的量比为9:1 的混合气，已知数据如下：

乙苯(g) 苯乙烯(g) 水(g)

$(298 K)/kJ⋅mol-129.79 146.9 -241.8

Δf H

m

$(298 K)/kJ⋅mol-1130.58 213.8 -228.6

Δf G

m

$＝33.26 kJ⋅mol-1，700～1100 K 之间反应

(1)已知700 K 时,上述乙苯脱氢反应的Δr G

m

$＝124.4 kJ⋅mol-1,计算1000 K 时乙苯的理论转化率。

热效应平均值Δr H

m

(2)试对本反应为什么采取高温常压，充入惰性气体等工艺条件，做热力学的分析说明。

(3)用蒸馏法从粗品中分离苯乙烯时，采用什么措施防止或减少其聚合作用。

(4)文献报道，有人建议可用乙苯氧化脱氢的办法来制取苯乙烯

C6H5CH2CH3(g)＋(1/2)O2(g) = C6H5CH＝CH2(g)＋H2O(g)

从热力学角度估算一下，在25℃、标准压力下有无实际的可能性，若可能实现,从理论上来讲比直接脱氢法具有什么优点。

2. 10 分(3126)

3126

在323 K 时，下列反应(a) 和(b) 的分解压力依次为3.998 kPa 及6.05 kPa，

(a) 2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)

(b) CuSO4·5H2O(s) = CuSO4·3H2O(s) + 2H2O(g)

设气体为理想气体。

$；

(1) 求算323 K 时反应(a) 的标准吉布斯自由能变化Δr G

m

(2) 求出323 K 时，当将NaHCO3，Na2CO3，CuSO4·5H2O，CuSO4·3H2O的固体放入一真空容器后体系CO2的平衡分压。

3. 10 分(3168)

3168

液态Br2在331.4 K时沸腾，Br2(l) 在282.5 K时的蒸气压为13.33 kPa，计算298.15 K 时

Br2(g)的标准生成吉布斯自由能。

4. 10 分(2861)

2861

$= 0.231。

373 K时，2NaHCO3(s) ＝Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O (g) 反应的K

p

(1) 在10-2 m3的抽空容器中，放入0.1 mol Na2CO3(s)，并通入0.2 mol H2O (g)，问最少需通入多少摩尔的CO2(g) 才能Na2CO3(s) 全部转变成NaHCO3(s) ？

(2) 在373 K，总压为101 325 Pa 时，要在CO2(g)及H2O (g)的混合气体中干燥潮湿的NaHCO3(s)，问混合气体中H2O(g) 的分压应为多少才不致使NaHCO3 (s) 分解？

5. 5 分(3081)

3081

已知：668 K，101.325 kPa 下反应COCl2(g) = CO(g) + Cl2(g) 的平衡常数K p为 4.479 kPa。现将0.05 mol的COCl2置于容积为1 dm3的容器内，温度升到668 K，计算容器中的总压力和解离度α。

6. 15 分(3373)

3373

CO2与H2S 在高温下有如下反应：

CO2(g)＋H2S(g)＝COS(g)＋H2O(g)

今在610 K时，将4.4×10-3 kg 的CO2加入2.5 dm3体积的空瓶中，然后再注入H2S使总压为1013.25 kPa，平衡后取样分析,其中水的物质的量分数为0.02。同样重复上述实验，但温度维持在620 K，平衡后取样分析，其中含水的物质量分数为0.03。假定气体为理想气体，试计算：

$；

(1) 在610 K 时的K

p

$；

(2) 在610 K 时的Δr G

m

$；

(3) 反应的热效应Δr H

m

(4) 在610 K 时，在反应器中充入不活泼气体，使压力加倍（保持反应器的体积不变），COS 的产率是增加，减小还是不变？若充入不活泼气体后保持压力不变而使体积加倍，COS 的产率是否受到影响？

7. 10 分(3332)

3332

将1:2 的CO - H2混合气在500℃，2.53×107 Pa 下通过一高效催化剂，若产物中只有CH3OH，C2H5OH 及H2O，试估算平衡时此三物的比例。已知：

CO(g) CH3OH(g) C2H5OH(g) H2O(g) $/kJ⋅mol-1-137.28 -161.92 -168.62 -228.61

Δf G

m

$/kJ⋅mol-1-110.54 -201.25 -235.31 -241.84

Δf H

m

如果较精确地计算出平衡时此三物的比例，还需哪些热力学数据？

8. 10 分 (2877)

2877

已知反应C(石墨)+2H 2(g) CH 4(g)的

Δr G m $

/J ⋅mol -1 = -75 600+52.25(T /K)lg(T /K) -63.35(T /K)。

(1)求1000℃时反应的标准平衡常数K ；

(2)在1000℃, p ∃下CH 4(g)-H 2(g)混合气体(其中CH 4体积分数为0.5%)与合金达平衡,求合

金中C 的百分含量；

(3)在1000℃, p ∃下，若要合金为石墨饱和,试问混合气中CH 4最低压力为多少。1000℃,

p ∃下，Fe-C 合金中C 的百分含量与活度(以石墨为标准态)的关系如上。

9. 10 分 (2967)

2967

(1) 2NaHCO 3(s) = Na 2CO 3(s) + H 2O(g) + CO 2(g)

(2) CuSO 4·5H 2O(s) = CuSO 4·3H 2O(s) + 2H 2O(g)

反应 (1) 和 (2) 在 50℃时的分解压力分别为 p (1) = 4.00 kPa ，p (2) = 6.05 kPa 若分解反应

(1) 和 (2) 在同一容器内进行，计算 50℃时体系的平衡压力。

*. 10 分 (3163)

3163

为除去氮气中的杂质氧气，将氮气在 101.325kPa 压力下通过 600℃的铜粉进行脱氧： 2Cu(s)＋(1/2)O 2(g)＝Cu 2O(s)

若气流缓慢能使反应达到平衡，求经此纯化后在氮气中残余氧的体积分数。已知 298 K 时： Δf H m $(CuO 2)＝-166.5 kJ ⋅mol -1

S m $(CuO 2)＝93.72 J ⋅K -1⋅mol -1

S m $(Cu)＝33.47 J ⋅K -1⋅mol -1

S m $(O 2)＝205.0 J ⋅K -1⋅mol -1

反应的 ΔC p ＝2.092 J ⋅K -1⋅mol -1，且不随温度改变。

11. 5 分 (2993)

2993

反应 SO 2(g)＋1O 2(g)＝SO 3(g)的Δr G m $

＝(-94 600＋89.6T /K ) J·mol -1。

将体积分数为 7% 的 SO 2,13% 的 O 2及 80% 的 N 2的混合气体在催化剂上通过，并

且在一定温度和压力下达平衡, 若体系在 101.325 kPa 压力下的转化率为 90%，求反应

达平衡时的温度。

12. 5 分 (2856)