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物理化学第三章课后思考题
一、选择题
1. 在刚性密闭容器中，有下列理想气体的反应达到平衡 A(g) + B(g) ＝C(g) 若在恒温下加入一定量的惰性气体，则平衡将 （ ） (A) 向右移动 (B) 向左移动 (C) 不移动 (D) 无法确定 2. 在 298 K 时,气相反应H2＋I2＝2HI的ΔrG m＝-16 778 J?mol-1，则反应的平衡常数
$K p$为： ( ) (A) 2.0×1012 (B) 5.91×106 (C) 873 (D) 18.9
4. 已知反应 2NH3= N2+ 3H2在等温条件下，标准平衡常数为 0.25，那么，在此条件下，氨的合成反应 (1/2) N2+(3/2) H2= NH3 的标准平衡常数为： ( )
(A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 1
5. Ag2O分解可用下面两个计量方程之一表示，其相应的平衡常数也一并列出：
1Ag2O(s)?2Ag(s)?O2(g) KP(1) 2K(2)
2Ag2O(s)?4Ag(s)?O2(g) p2K(2)?Kp(1)
（A）KP(2)?KP(1) （B）p1设气相为理想气体，且已知反应是吸热的，试判断下列结论哪个是正确的： （ ）
（C）p随温度的升高而增大 （D）O2气的平衡压力与计量方程的写法无关
6. Ag2O 分解可用下列两个反应方程之一表示，其相应的平衡常数也一并列出 I. Ag2O (s) 2Ag (s) + (1/2) O2 (g) Kp(Ⅰ) II. 2Ag2O (s) 4Ag (s) + O2 (g) Kp(Ⅱ)
设气相为理想气体，而且已知反应是吸热的，试问下列哪个结论是正确的： (A) Kp(Ⅱ) = Kp(Ⅱ) (B) Kp(Ⅰ) = Kp2(Ⅱ)
(C) O2 气的平衡压力与计量方程的写法无关 (D) Kp(Ⅰ) 随温度降低而减小 7. 某低压下的气相反应,在 T＝200 K 时Kp＝8.314×102 Pa，则Kc/mol·cm-3是：( ) (A) 5×102 (B) 14×106 (C) 14×103 (D) 0.5 8.理想气体反应CO(g)?2H2(g)?CH3OH(g)的ΔrGm与温度T的关系为：
$?rGm/J?mol-1??21660?52.92(T/K)，若使在标准状态下的反应向右进行，则应控制反
$K(2)应的温度： （ ）
（A）必须高于409.3 K （B）必须低于409.3 K （C）必须等于409.3 K （D）必须低于409.3 °C 二、填空题
1CO(g)?O2(g)?CO2(g)9 在温度为2000 K时，理想气体反应的2?rG?45817J?mol，则该反应的平衡常数Kp? (kPa)。
$m-1?12 1
10. 对于非理想气体反应，其平衡常数可用 表示，式中 决定于____ 决定于 _____ ；Kr决定于 _______ 。 11
$$K p$K f$= KrK p$K f$；K p$，K c均为理想气体反应的平衡常数，则
$(?lnK p/?T) V =_________；
(?lnK c/?T)p=_________ 。 12. 在298 K时，磷酸酯结合到醛缩酶的平衡常数 -87.8 kJ?mol，若假定Δ
-1
$?K
=540，直接测定焓的变化是
$rH m与温度无关，则在310 K时平衡常数的值是 ____ 。
13 一个化学反应的Δ的含义是 ___________________________ 。 三、计算题
15. 将 1.1 g NOBr 放入 -55℃抽真空的 1 dm3容器中，加热容器至 25℃，此时容器内均为气态物质，测得其压力为 3.24×104Pa，其中存在着以下的化学平衡： 2NOBr (g) ＝ 2NO (g) + Br2 (g) 若将容器内的气体视为理想气体，求上述反应在25℃时的标准吉布斯自由能变化值ΔrG m。已知原子的摩尔质量数据如下：
N ∶ 14 g?mol-1 ， O ∶ 16 g?mol-1 ， Br ∶ 80 g?mol-1 16. 3H2+ N2= 2NH3在 350℃的Kp= 6.818×10-8(kPa)-2，并设与压力无关，从3:1的 H2，N2混合物出发，在 350℃下要获得物质的量分数为 0.08 的 NH3，压力至少要多大
18. 在T = 1000 K 时，理想气体反应 2SO3(g)＝2SO2(g) + O2(g)的Kc(1)=0.0035 mol?dm-3，求:
(1) 该反应的 Kp(1) (2) SO3(g) ＝ SO2(g) +(1/2) O2(g) 的 Kp(2) 和 Kc(2)； (3) 2SO2(g) + O2(g) ＝ 2SO3(g) 的 Kp(3) 和 Kc(3)。
19. 合成氨循环气压机第二缸内混合气组成如下（体积分数/％）∶ N2 H2 NH3 CH4,Ar等 CO2 19.31 58.30 9.87 12.52 10-6 压力是 13.61×106Pa，温度是 43℃，问： (1) 在此条件下能否生成氨基甲酸胺。已知反应 CO2 (g) + 2NH3 (g) = NH2COONH4 (s)
$K p$$0,mrU
在此温度下的标准平衡常数 = 6.82 。
(2) 为避免氨基甲酸胺的生成，混合气中 CO2的物质的量分数不应超过什么值？ 四、问答题
20. 出土文物青铜器编钟由于长期受到潮湿空气及水溶性氯化物的作用生成了粉状铜锈， 经鉴定含有 CuCl，Cu2O及 Cu2(OH)3Cl，有人提出其腐蚀反应可能的途径为： Cu2O (1)
Cu Cl- CuCl (2) (3) Cu2(OH)3Cl
即Cu2(OH)3Cl 可通过 (1)＋(2) 及 (3) 两种途径生成，请从下列热力学数据说明是否正确。
- 物种 Cu2O CuCl Cu2(OH)3Cl OH(aq) HCl(aq) H2O(l) Δ/kJ?mol-1 -146 -120 -1338 -157.3 -131 -237 21. 今有某气相反应，证明 : /?T)p＝ ΔrUm/RT2
2
$(?lnKc$fG m$
参考答案
一、选择题 ( 共8题12分 )
1. [答] (C) 2. [答] (C) 3. 答：（A） 4. [答] (C) (1)]2= (0.25)2= 2 5. 答：（C） （2分） 因p，且反应吸热
6. [答] (D) 因为 Kp= f(T) ，且为吸热反应，所以 Kp(I) 随温度降低而减小。 7. [答] (D) (2分) 8. 答：（B） （2分） 由?rGm?0求得 二、填空题 ( 共6题 12分 ) 9. 答：0.640(kPa)分）
?1/2$K p$(2) = [K p?1?1K?f(T)$ （2
?ΣvB$$$??RTlnK??RTln[K(p)ΔGpp 由rm]求得
10 2 分
[答] 温度；温度和压力；温度和压力 11. 2 分
[答] (?lnK p/?T)V =ΔrHm/RT2 (1分) (?lnK c/?T)p =ΔrU m/RT2 （2分） 12. 2 分
$$$KK21[答] ln(/) =(ΔrH m/R)(1/T1-1/T2)
$$$$$ K 2=137 (2分)
13. 2 分
[答] 在 0 K 时，标准状态单独存在时按化学计量系数比的反应物完全反应生成标 准状态单独存在时按化学计量数比的产物这一过程内能的变化。 三、计算题 ( 共 5题 40分 ) 15. 10 分
[答] 始态 (1) 及平衡 (2) 时的物质的量分别为： n1= 1.1g/[(14+16+18) g·mol-1] = 0.010 mol (1分) n2= pV/RT = 0.013 mol (1分) 2NOBr(g) ＝ 2NO(g) + Br2(g)
0.010-2x 2x x n总= n2= (0.010 + x) mol (3分)
$K p= [(3/13)p{(6/13)p}2]/[(4/13)p]p ?= 0.166 (4分)
$= -RT lnK p Δ= 4450 J·mol-1 (1分) 16. 10 分
[答] 3H2(g) + N2(g) ＝ 2NH3(g) (2分) 平衡时：3 mol-3n 1 mol-n 2n = 4 mol- 2n (1分) 2n/(4 mol-2n) = 0.08 n = 0.148 mol (2分)
B$mG r
?nB 3
故 x(H2) = 0.69 x(N2) = 0.23 (2分) Kp =(xNH3p)2/(xH2p)3(xN2p)= 6.818×10-8 kPa2
解得 p = 1115 kPa (3分) 18. 5 分
[答] (1) Kp(1) = Kc(1)×RT = 29.4 kPa (1分) (2) Kp(2) = [Kp(1)]1/2 = 172 Pa1/2 (1分) Kc(2) = [Kc(1)]1/2 = 0.00595(mol·dm-3)1/2 (1分) (3) Kp(3) = 1/Kp(1) = 3.4×10-4 Pa-1 (1分) Kc(3) = 1/Kc(1) = 282.5 dm3·mol-1 (1分) 19. 5 分
[答] (1) 依题给数据计算Qp，即 Qp= 1/[{pCO2/p?}×{pNH3/p?}2] = 42.4 (2分) $ 因为 Qp > K p ，所以氨基甲酸胺不能生成 (2) 欲使氨基甲酸胺不能生成，应满足下式： Qp= 1/[{x(CO2)p/p?
}{x(NH3)p/p?}2
$J> K p (3分) 将有关数据代入上式，解得x(CO2)< 6.24×10-6
四、问答题 ( 共 3题 20分 ) 20. 10 分
[答] 据Δ$rG m=??BΔ$fG m(B)可得 反应 (1) 2CuCl(s) +H2O(l) Cu2O(s) +HCl(aq) Δ$rG m(1) =69 kJ·mol-1 (2分) 反应 (2) Cu12O +2O2(g) +2H2O(l)+Cl-(aq) Cu2(OH)3Cl+OH-(l)
Δ$rG m(2) =-744 kJ·mol-1 (2分) 反应 (3) 2CuCl(s) +O2(g) +2H2O(l) Cu2(OH)3Cl +2HCl(aq) Δ
G $rm(3) =-755 kJ·mol-1 (2分) 虽Δ$rG m(1)>0, 但若将反应(1),(2)偶合, 可得下述反应 (4)
反应 (4) 2CuCl(s) +12O2(g) +H2O(l) Cu2(OH)3Cl(s) +HCl(aq) Δ$rG m(4) =-675 kJ·mol-1 <<0
即(1)+(2)方程式生成Cu2(OH)3Cl在热力学上也是成立的 (4分) 21. 5 分
[答] 设气体为理想气体 $
K p= K $c(c?RT/p?)Δν
$ (?lnK $c/?T)p=(?lnK p/?T)p-Δν (?lnT/?T)p
=Δ$rH m/RT2-ΔνRT/RT2 =Δ$rH m/RT2-Δ(pV)/RT2 =Δ$rU m/RT2 (5分)
4
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