第一章 热力学基础练习题

第一章 热力学基础 一、名词解释：

（溶液的）活度，溶液的标准态，eij（活度的相互作用系数），（元素的）标准溶解吉布斯自由能，理想溶液，化合物的标准摩尔生成吉布斯自由能。 二、其它

1、在热力学计算中常涉及到实际溶液中某组分的蒸汽压问题。当以纯物质为标准态时，组分的蒸汽压可表示为＿＿＿＿＿＿；当以质量1%溶液为标准态时，组分的蒸汽压可表示为＿＿＿＿＿＿；前两种标准态组分的活度之比为＿＿＿＿。

?1?2、反应MnO(s)+C(s)=Mn(s)+CO(g)，?G=268650-158.4T J?mol，在标准

状态下能进行的最低温度为＿＿＿＿＿＿K。该反应为（填“吸或放”）＿＿＿＿＿＿热反应。当T=991K，总压为101325Pa时，该反应＿＿＿＿＿＿(填“能或否”)向正方向进行；在991K时，若要该反应达到化学平衡的状态，其气相总压应为＿＿＿＿＿＿Pa；若气相的CO分压为2?105Pa，则开始还原温度为＿＿＿＿＿＿。

反应MnO(s)+C(s)=Mn(s)+CO(g)，?G??268650?158.4TJ?mol能进行的最低温度为＿＿＿＿＿＿。

3、理想溶液是具有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿性质的溶液；理想溶液形成时，体积变化为＿＿＿＿，焓变化为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。实际溶液与理想溶液的偏差可用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿参数来衡量。

4．判断冶金生产中的化学反应能否向预想的方向进行，在等温、等压下用＿＿＿＿热力学函数的变化值；若该反应在绝热过程中进行，则应该用＿＿＿＿函数的变化值来判断反应进行的方向。

5．冶金生产中计算合金熔体中杂质元素的活度常选的标准态是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。对高炉铁液中[C]，当选纯物质为标准态时，其活度为＿＿＿＿，这是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

6．物质溶解的标准吉布斯自由能是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；纯物质为标准态时，标准溶解吉布斯自由能为＿＿。

?1,在标准状态下

7．热力学中，利用关系式

(dlnKdT)P??HRT2来讨论化学反应的热效应对反应

的影响。当化学反应为吸热时，随着反应温度的升高，平衡常数K的变化趋势为＿＿＿＿＿，对化学反应的正反应方向＿＿＿＿＿（填“有利”或“不利”）。 8、在1873K时，Fe-C系内碳的溶解反应为C(石)=[C]，其[C]的活度为a[C]，则平衡常数表示为＿＿＿＿＿，当碳的溶解达饱和时，其平衡常数为＿＿＿＿＿，此时溶解过程的吉布斯自由能变化值为＿＿＿＿＿（J）

9．在1813K时铁液中有反应[C]+CO2=2CO，其平衡常数表示为＿＿＿＿＿，当铁液中的碳含量为1.5%时，其平衡常数的值为420。若铁液中的碳含量达到饱

?和时，其平衡常数的值为＿＿＿＿＿，该反应在1813K的ΔG等于＿＿＿＿＿

(J)。

10、反应FeO(S)+CO=Fe(S)+CO2 为可逆反应，其?G???22880?24.26T J.mol-1 ,则1173K时反应的平衡常数K等于＿＿＿＿＿＿。该反应的热效应近似为＿＿＿＿＿＿＿＿（J）。 11．

恒温、恒压下，判断冶金过程能否进行用＿＿＿＿＿＿热力学函数，在

＿＿＿＿＿＿＿＿条件下，可用该参数的标准状态变化量来判断化学过程能否进行。

12、某反应中的一反应物473K时有45%分解，在573K时有95%分解，则

此反应为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 。（填“放热”或 “吸热”）

k-1????13．已知某一气相反应 A(g) ? B+C 在298K时，k=0.21s，k2=5×???(g)(g)1k1210-9s-1，则该反应在298K时的平衡常数为＿＿＿＿＿，该反应的标准吉布斯自由能的变化为 ＿＿＿＿＿J。

14．钢液中的氧与纯氧化铁渣间的反应可表示为FeO(l)=[O]+Fe(l)，在1873K时的平衡常数为0.23，则此时钢液中的氧含量为＿＿＿＿＿＿＿＿；保持温度不变，将上述的纯氧化铁渣换为非纯氧化铁渣，此时反应的平衡常数为＿＿＿＿＿＿＿＿。

??(55850?40.58T)J?mol15．反应2FeO(s)?SiO2(s)?2FeO?SiO2(l),?rGm(1)?1；

2FeO(s)?SiO2(s)?2FeO?SiO2(s),?rGm(2)?(?36200?21.09T)J?mol??1，则熔化

?过程FeO?SiO2(s)?FeO?SiO2(l)的?rGm与温度的关系式为＿＿＿＿＿＿＿＿(3)＿＿＿＿＿＿＿＿＿，计算的理论依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，标态下的熔化温度为＿＿＿＿＿＿（K）。

16. 4[C]+(Cr3O4)=3[Cr]+4CO ?G??934706?617.22T J.mol-1 ， 在1500℃，标态下反应的方向是＿＿＿＿＿＿＿＿＿，该反应是＿＿＿＿＿（填“吸热”或“放热”），采用真空操作时，对反应的影响是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

17、反应FeO(s)?CO?Fe(s)?CO2，在1100℃时的平衡常数为0.333，则该温度时反应的标准吉布斯自由能为▁▁▁▁▁▁（J）。保持温度不变，若将产物CO2减少，其反应的平衡常数为▁▁▁▁▁▁▁，若增加CO2的量，其反应的平衡常数为▁▁▁▁▁▁。降温到1000℃时测得平衡常数为0.351，则该反应为（填“吸”或“放”） ▁▁▁▁▁▁热。

18、活度的标准态是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；冶金中通常采用活度标准态的三种形式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

19、在研究钢铁冶金熔体的物化性质时，选择熔体中组元活度的方法通常是：铁液中溶解的合金和杂质以＿＿＿＿＿＿＿＿为标态，溶剂铁以＿＿＿＿＿＿＿＿为标态，碳溶解在铁液中达到饱和时，选纯物质为标准态其活度等于＿＿＿＿＿＿＿。

20、反应CrCl2?H2?Cr(s)?2HCl(g)，在1073K时?G??58835KJ/mol，

在此温度和一定的气相成分下ΔG=-125.92KJ/mol，若要判断该反应在该条件下能否进行，用函数＿＿＿＿＿，该反应在该条件下＿＿＿＿＿（填“能”或“否”）进行。

21、铁基合金液中元素的相互作用系数(eij)反应了元素j的加入对i组元活度系数的作用，若eij?0，说明＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；若eij?0，说明＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

22、冶金中计算一个化学反应过程的焓变、吉布斯自由能变化、熵变的数值时均可用代数组合法得到，其理论依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

冶金中，计算一个复杂化学反应过程的?G?与温度的二项式，通常采用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿方法，其理论依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

23、1000K,反应CO(g)+O2(g) =CO2(g)的平衡常数为1.659?1010,反应

21C(s)?CO2?2CO(g)1的平衡常数为

1.719, 则反应CO2(g)

12O2(g)?CO(g)=CO(g)+O2(g)的平衡常数为＿＿＿＿＿＿，反应C(s)?2的平衡常数为＿＿＿＿。

24、铁液中硅的浓度为x[Si]?0.2，?Si=0.03，1873K时被氧气(pO?105Pa)氧化

2的反应为：[Si]+O2=SiO2(S)，该铁液中硅的活度等于＿＿＿＿＿，氧化反应的ΔG等于＿＿＿＿＿(J), 反应＿＿＿＿＿（填“能”或“否”）自发进行。 25、在1873K时，Fe-C系内碳的溶解度W[C]=5.5%，其溶解反应为C(石)=[C]。若[C]选择纯液态物质为标准态，其溶解过程的平衡常数为＿＿＿＿＿，加入硅W[Si]=0.5%后，仍保持1873K，纯液态物质为标准态，体系内碳的溶解平衡常数为＿＿＿＿＿，溶解过程的标准吉布斯自由能变化值为＿＿＿＿＿（J）。 26、用等温方程讨论冶金中化学反应在等温、等压下能否进行。 问：（1）写出等温方程式。（2）说明方程中的参数联系了哪些状态

27、什么是物质的标准溶解吉布斯自由能？纯物质标准态的标准溶解吉布斯

自由能的表示及数值为何？

28、某组元B溶解在溶液中形成饱和溶液，当以纯物质为标态时，组元B

的活度为1，为什么？

29、若要计算某温度时反应[C]+CO2=2CO的标准吉布斯自由能变化（[C]

以1%为标准态），至少需要查找哪些基础数据？

30、若反应为SiO2(s)?2C(石)?[Si]?2CO(g)

铁液中硅的活度为0.1(质量1%溶液标准态)，体系总压为105Pa，试计算开始反应的温度。已知：2C(石)?O2?2CO ?G???228800?171.54TJ/mol