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1、概念、习题与解答化学反应基本原理判断题化学反应基本原理判断题1、指定单质的 fGm、fHm、Sm皆为零。(错：指定单质Sm不为零，)(错：升高温度正逆反应速率都增大，不会减小)10、反应活化能越大，反应速率也越大。(错：相同温度下，活化能越大，速率常数越小，一般讲速率也越小)11、若反应速率方程式中浓度的指数等于反应方程式中反应物的系数，则该反应使基元反2、rSm0 的反应都能自发进行。(错：该条件只能判断对应温度孤立系统、标准状态下自发)3、rGm0(错：主要看气体分子数)5、CaCO3在高温下可以发生分解反应，故该反应为吸热熵增。(对：)6、根据能量最低原理，放热反应是自发进行的。(错：影
2、响自发性因素还有混乱度)7、冰在室温下自动融化成水，是熵增起了重要作用的结果。(对：)8、化学反应的熵变与温度有关，但随温度变化不明显。(对：温度变化没有引起状态变化的前提下)9、对于可逆反应 C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g),rHm 0,升高温度使正增大，逆减小，故平衡向右移动。应。(错：例如 H2（g）+I2(g)=2HI 的反应就不是基元反应)12、反应级数取决于反应方程式中反应物的计量系数。(错：非基元反应必须以试验为依据)13、根据分子碰撞理论，具有一定能量的分子在一定方位上发生有效碰撞，才可能生成产物。(对)14、根据质量作用定律，反应物浓度增大，则反应速率加快，所以
3、反应速率常数增大。(错：速率常数与浓度无关)15、反应速率常数与温度有关，而与反应物浓度无关。(对)二、选择题二、选择题1 1 热力学函数的定义与性质热力学函数的定义与性质1-11-1 下列各热力学函数中，哪一个为零：（B）(A)fGm(I2,g.298 K)(B)fHm(Br2,l.298 K)概念、习题与解答(C)Sm(H2,g.298 K)(D)fGm(O3,g.298 K)(E)fHm(CO2,g.298 K)(C)对孤立体系而言，rSm 0 的反应总是自发进行的。(D)在一个反应过程中，随着生成物的增加，熵变增大。2 2反应自发性与化学平衡反应自发性与化学平衡1-21-2 若下列反应
4、都在298 K 下进行，则反应的 rHm与生成物的 fHm相等的反应是：(C)(A)1/2H2(g)+1/2I2(g)HI(g)(B)H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)(C)H2(g)+1/2O2(g)H2O(g)(D)C(金刚石)+O2(g)CO2(g)1-31-3 如果系统经过一系列变化，最后又回到起始状态，则下列关系式均能成立的是：(C)(A)Q=0；W=0；U=0；H=0 (B)Q 0；W 0；U=0；H=Q(C)U=0；H=0；G=0；S=0 (D)Q W；U=Q W；H=01-41-4 已知反应 H2(g)+Br2(g)2HBr(g)的标准平衡常数 K1=4.0102，则同温下
5、反应1/2H2(g)+1/2Br2(g)HBr(g)的 K2为：（B B）(A)(4.0102)1(B)2.0101(C)4.0102(D)(4.0102)1/21-51-5 上述两个反应的rGm(1)与rGm(2)的关系是（答 D）(A)rGm(1)=rGm(2)(B)rGm(1)=rGm(2)2(C)rGm(1)=12rGm(2)(D)rGm(1)=2rGm(2)1-61-6 下列关于熵的叙述中，正确的是：（答：C）(A)298K 时，纯物质的 Sm=0(B)一切单质的 Sm=02-12-1 某反应在高温时能自发进行，低温时不能自发进行，则（B）(A)H 0 ,S 0 ,S 0(C)H 0
6、(D)H 0,S K，rGm 0(C)Q K，rGm 0(D)Q 02-62-6 已知反应 H2(g)+Br2(g)2HBr(g)，在 1297 K 和 1495 K 时的 K分别为 1.6105和3.5104，则该反应的焓变或自由能变：(A)rHm 0(B)rHm 0(C)rGm 0lnK rHmrSm（答：BC 分析：根据RTR或lnK(T2)rHmT T1K(T1)R(2TT)12温度升高，放热反应，平衡常数减小；吸热反应，平衡常数增大根据rGmRTlnKK可知rGm K1(B)p(H2O)p=K1(C)p(H2O)(H2O)p=K2(D)K1pp K23 3化学反应速率化学反应速率3-
7、13-1 A B+C 是吸热的可逆基元反应，正反应的活化能为 E正，逆反应的活化能为 E逆，那么：(A)E正 E逆(C)E正=E逆(D)无法确定概念、习题与解答（答：B根据过度状态理论，能量反应历程图理解。H=3-23-2 下列能量反应历程图，属于放热反应的是(AD)E 正-E 逆）3-63-6 反应 A+BC+D 为放热反应，若温度升高 10，其结果是（答：D）(A)对反应没有影响(B)使平衡常数增大一倍（A）(B)(C)(D)3-33-3 二级反应速率常数的量纲是：(A)s1(B)moldm3s1(C)mol1dm3s1(D)mol1dm3s1moldm3s1(答：D速率常数 k 量纲=(
8、moldm3)nn反应级数)3-43-4 某反应的速率常数为 0.099min-1,反应物的起始浓度为 0.20mol.L-1,反应的半衰期为（）(A)7min(B)1.01min(C)4.04min(D)无法计算(答：A一级反应特征的几种计算要掌握)3-53-5 对于一个确定的化学反应来说，下列说法中正确的是：(A)rGm越负，反应速率越快(B)rSm越正，反应速率越快(C)rHm越负，反应速率越快(D)(D)活化能越小，反应速率越快（答：Dv kcx(A)cyE(B)ak AeRT对于确定的反应，反应速率与过程活化能、反应温度和反应物浓度有关）(C)不改变反应速率(D)使平衡常数减少4 4
9、、热力学函数、平衡常数的计算与应用、热力学函数、平衡常数的计算与应用4-14-1反应MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)的 Hrm117.66kJ mol1，rSm174.91J mol1K1，欲使该反应在 500K 时能自发进行，则 CO2的分压为（答 A）(A)(A)低于 69.9Pa(B)高于 6.9910-2Pa(C)低于 6.9910-2Pa(D)高于 69.9Pa分析：rGm=rHmrSm117.66-500174.9110-3=30.205kJ.mol-1（注意前后单位统一）ln K rGm 30.205 1000.314 500 7.27K 10-4RT8（注意上下单位
10、统一；ln 不是 log）KP(co2)PP(CO2)=6.9910-4100kPa=6.9910-2kPa所以，当 P(CO2)69.9Pa 时,Q 0因为在指定温度与压力下，银氧化生成氧化银反应的吉布斯函数变大于零，所以反应不能进行，怀疑时错误的。1-41-4 煤里总含有一些含硫杂质，因此燃烧时会产生 SO2和 SO3。试问能否用 CaO 吸收 SO3以减少烟道气体对空气的的污染？若能进行，试计算标准状态下能使反应进行的最高温度？（所需数据可查表）答：反应：CaO(s)+SO3(g)=CaSO4(s)(298K)rHmfHm(CaSO4)fHm(CaO)fHm(SO3)=-1434.5-(
11、-634.9)-(-396.7)=-403.9kJ.mol-1同理rGm(298K)-1322.0-（-603.3）-（-371.1）=-347.6 kJ.mol-1（由于-347.6-40 kJ.mol-1,根据经验可以判断反应可以自发进行）rSm(298K)106.5-38.1-256.8=-188.4 J.mol-1.K-1但由于rHm(298K)0 Srm(298K)0反应进行最高温度T rHm403.91000C 2143.84K 1870rSm188.4.69C1-51-5已 知Sm(石墨）=5.740Jmol-1K-1，fHm(金刚石）=1.897kJmol-1，fGm（金刚石）
12、=2.900 kJmol-1。试通过计算说明石墨和金刚石的相对有序程度。答：转变反应：石墨=金刚石rHm(298.15K)1.897 kJ.mol-1rGm(298.15K)=2.900kJ.mol-1rGm(298.15K)rHm(298.15K)-298.15KrSm(298.15K)（注意上式对应的反应为由指定单质生成 1molB 反应时，反应的焓变用生成焓代替，反应的吉布斯函数变用生成吉布斯函数变代替，熵变绝对不要用B 的标准熵代，应该是由指定单质生成 1molB 反应的熵变）S.897 2.900rm(298.15K)=1298.151000J.mol.K1=-3.364J.mol-
13、1.K-1rSm(298.15K)=Sm(金刚石)Sm（石墨）=Sm(金刚石)5.740概念、习题与解答=5.740-3.364=2.376 J.mol.K-10 所以常温标准状态下不能自发反应.(3 分)（2）rHm(298.15K)=-313.8+394.3=80.5 kJ.mol-180.533.147.4rSm(298.15K)=298.15kJ.mol.K1=298.15kJ.mol.K1rGm(600K)rHm(298.15K)-600KrSm(298.15K)=80.5-60047.4=-14.9 kJ.mol-1298.156 分 Grm(600K)0 所以 600K 标准状态
14、下能自发反应.8 分1-71-7 某反应 A(s)+B(aq)=C(g)+D(l)的rGm(298K)和rGm(299K)分别为答：根据 Hrm和rSm受温度影响小，在一定温度范围内其值可视为常数得：30.00=Hrm-298rSm30.02=rHm-299rSm解得：rHm=35.96 kJ.mol-1rSm=-0.02kJ.mol-1.K-1=-20kJ.mol-1.K-11-81-8 298K 时，反应：(1)HF(aq)+OH(aq)=H2O(l)+F(aq),=61.86 kJmol1rGm(2)H2O(l)=H(aq)+OH(aq),G=79.89 kJmol1rm计算 HF 在水
15、中离解反应 HF(aq)=H(aq)+F(aq)的1rGm。若c(HF)=c(F)=0.1molL时，HF 在水中离解反应正向自发，介质 pH 应在何范围？答：反应（1）+（2）得 HF 在水中离解反应（3）：HF(aq)=H(aq)+F(aq)所以反应（3）的 rGm=（61.86 kJmol1）+（79.89 kJmol1）=18.03 kJmol1正向自发 rGm0c(H)/cc(F)/crGm=18.03+8.31410-3298lnc(HF)/c018.03+2.48lnc(H+)018.03-2.482.303pH2.31-91-9 有下列两个反应：SO2(g)+Cl2(g)=SO
16、2Cl2(l)(1)SO3(g)+2HCl(g)=SO2Cl2(l)+H2O(l)(2)计算回答：概念、习题与解答（1）根据热力学观点，298K,SO2Cl2(l)的合成应采用哪个反应？（2）求反应（1）在 298K 的标准平衡常数。（3）说明温度对 SO2Cl2与水的反应的影响。已知热力学数据:fHm/kJ mol1fGm/kJ mol11-1-1010已知反应CuBr2(s)=CuBr(s)+1/2Br2(g)在 450K 时550KPBrPBr2 0.680kPa,在2、rSm、rGm 68.0kPa。求：（1）该反应的rHm（2）向一个 2.00L 容器中引入 0.500mol CuB
17、r2,加热到 600K 时 CuBr2的分解率。SO2(g)-296.8-300.1SO3(g)-395.7-371.1HCl(g)-92.3-95.3SO2Cl2(l)-389.1-313.8H2O(l)-285.8-237.1答：(1)对于反应（1）rGm(298K)=-313.8-0-（-300.1）=-13.7 kJmol1对于反应（2）Grm(298K)=-313.8+(-237.1)-2(-95.3)-(-371.1)=10.8 kJmol1由于反应（1）(298K)0在 298K 采用反应（1）合适(2)ln K(1)rGm(13.7)1000RT8.314 298 5.53K(
18、1)e5.53252.14（3）反应（2）rHm(2)-285.8+(-389.1)-(-395.7)-2(-92.3)=-94.6 kJmol1反应（2）为放热反应，其逆反应为吸热反应，因此升高温度有利于向 SO2Cl2与水反应生成 SO3和 HCl。1答：(1)450KK(PBr1220.6802P)(100)rGm RT ln K1 8.314 450 ln(0.680rGm100)2 9336.2J.mol1550KK(PBr168.01222P)(100)168.021rGm 8.314450ln(100)881.8J.mol根据 rGmrHmTrSmrHm和rSm受温度影响小934
19、36.2J.mol1rHm450rSm881.8J.mol1 rHm550rSm S.2 881.8rm=9336550 45084.5J.mol1.K1rHm=881.8 55084.5 47356.8J.mol1(2)600KrGm 47356.860084.5 3343.2J.mol1概念、习题与解答11ln K ln(PBr22PBr22(3343.2)P)ln(100)8.314600=0.67P20.67Br2 e100kPa 382kPa38210002103分解率=分解n2nBr228.3146000.50.50.5 61.3%（知识点：根据平衡分压计算平衡常数，根据平衡常数计
20、算热力学函数）1-111-11 在 1200K 时，CaCO3的分解反应按下式进行：(1):CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)已知该 反应 达到 平衡 时，CO2的分压为3.95103Pa；同时又 已知 反应(2):C（s）+CO2(g)=2CO(g)在1200K时的标准平衡常数为1.9.现将固态的C,CaO,CaCO3同置于一密闭容器中，并让其在 1200K 时反应，求平衡态时 CO 的分压。答：密闭容器的平衡系统同时存在两个反应，可以合并为(3)(3)=(1)+(2)(3)CaCO3(s)+C(s)=CaO(s)+2CO(g)K3(PcoP)2KPco2Pco23.95103Pa
21、3(P)=K1 K2=(P)K2100000Pa1.9=7.5110-2平衡时系统 CO 分压：P(CO)=7.51102 p=2.74104Pa1-121-12 在 693K 时，反应 2HgO(s)=2Hg(g)+O2(g)在密闭容器内发生，所生成的两种气体总压力为 5.16104Pa.。已知该反应的rHm 304.3kJ.mol1，求该分解反应在 723K时的标准平衡常数。答：根据反应中化学计量数关系可知 p(总)=p(Hg)+p(O2)=2 p(O2)+p(O2)=3 p(O2)p(O2)=1/3 p(总)=1.72104Pap(Hg)=3.44104Pa(693K)(PHg2PO23
22、.4410421.72104KP)(P)=(105)(105)=2.0310-2K利用ln(T2)rHmT2K(TT11)R(TT)12lnK(723K)304.31037236932.031028.314(693723)K(723K)0.182反应 C(石墨)+CO2(g)=2CO(g)的有关热力学数据（298K）mol1fHm/kJfGm/kJ mol1CO2(g)-393.5-394.4CO(g)-110.5-137.2(1)判断该反应在 600K、标准状态下能否自发进行？(2)估算 1000K 和 100kPa 下，CO2转化率？(3)欲使 CO2转化率达到 90%,反应温度应达到多高
23、？答：（1）求rGm(600K)Hrm(298K)=2（-110.5）-（-393.5）=172.5kJ.mol-1rGm(298K)=2（-137.2）-（-394.4）=120kJ.mol-1rSm(298K)=172.5120 0.1762kJ.mol1.K1298rGm(600K)=rHm(298K)600rSm(298K)0.176266.78kJ.mol-1 01-131-13 172.5-600概念、习题与解答所以该反应在 600K、标准状态下不能自发进行（2）1000K 转化率KrGm(1000K)-1rGm(1000K)172.5-10000.1762-3.7kJ.molln
24、K(3.71000)8.3141000 0.445K e0.4451.56设 开始 n(CO2)=1mol转化 n(CO2)=xmol平衡 n(CO2)=(1-x)moln(CO)=2xmoln(总)=1+x平衡相对分压P(CO2)1 xpP1 x(总）p1 x1 xP(CO)P2x1 xp(总）2xp1 xKP(CO)/P2(2x)2P1 x(CO2)/P1 x1.56x=0.53mol1 x1000K 转化率=53%2(3)当转化率=90%x=0.90molKP(CO)/P(2x)2P1 x17(CO2)/P1 x.051 xrGm(TK)8.314T ln17.04 172.5T 0.1
25、7621000-23.57T=172500-176.2TT=1130K1-141-14 反应 C6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H2(g)在 873K 和 100kPa 下达到平衡。求下列情况下乙苯转化为笨乙烯的转化率(873KK=8.910-2)（1）以纯乙苯为原料（2）原料气中加入不起反应的水蒸气，使物质的量之比为n(乙苯)：n(水)=1：10答：设起始取 1mol 乙苯气体，达到平衡时转化率(1)为 x(2)为 yC6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H2(g)（1）平衡时(1-x)molx molx moln(总)=(1+x)mol（2）平衡时(1-y)moly
26、 moly moln(总)=(1+y+10)molP(H2)p(C6H5C2H3）根据PA=n(A)pnp总K=P总p(C6H5C2H5)p(x100kPa2（1）K=1 xp)1 x100kPa 8.9102x=0.291 xp(y100kPa(2)K=11 y2p)1 y100kPa 8.9102y=0.6211 yp由计算得到的结论时，加入不参与反应的水，（相当于增大体积）平衡向气体分子数增大的方向移动，使反应进行程度增大，转化率提高。2.2.化学反应速率计算化学反应速率计算概念、习题与解答反应级数、反应速率方程式、速率常数反应级数、反应速率方程式、速率常数2-12-1400 时，反 应
27、CO(g)NO2(g)CO2(g)NO(g)的 速 度 常 数k 0.50dm3mol1s1，对于 CO、NO2都是一级反应。问（1）反应的总级数是多少？（2）当c(CO)0.025moldm3，c(NO2)0.040moldm3时反应速度 v=？答：（1）因对于 CO、NO2都是一级反应，所以反应的总级数 n=2(2)kc(CO)c(NO2)=0.50dm3mol1s10.025mol dm30.040mol dm3=0.0005mol dm3s12-22-2 高层大气中微量臭氧 O3吸收紫外线而分解，使地球上的动物免遭辐射之害，但低层的 O3却是光化学烟雾的主要成分之一。低层 O3可通过下
28、列过程形成：（1）NO2NO+O(一级反应)，k1=6.010-3s-1（2）O+O2O3(二级反应)，k2=1.0106mol-1.L.s-1假设由反应（1）产生氧原子的速率等于反应（2）消耗氧原子的速率，当空气中 NO2浓度为 3.010-9mol.L-1时，污染空气中 O3的生成速率是多少？答：由反应式（2）可知 O3的生成速率等于 O 的消耗速率由反应式（1）可知 O 的生成速率等于 NO2消耗速率又假设由反应（1）产生氧原子的速率等于反应（2）消耗氧原子的速率dc(O3)dc(NO2)k所以有dtdt1c(NO2)dc(O3)6.010-33.010-9dt=1.810-11 mol
29、.L-1.s-12-32-3 在TK时，对于某反应2A(aq)+2B(aq)+2D(aq)=G(s)+2M(1),测得如下表的动力学数据，序号起始浓度 c/mol.dm-3起始反应率c(A)c(B)c(D)c/mol.dm-3.s-110.0100.0100.101.7510-620.0300.0100.105.2510-630.0300.0200.1010.510-640.0300.0200.2010.510-6（1）写出该该反应的速率方程式，并确定该反应的级数。（2）计算这个反应在 TK 速率常数k。（3）计算当 c(A)=0.040 mol.dm-3，c(B)=0.030 mol.dm-
30、3这个反应在 TK 反应速率。答：（1）从试验序号 1、2 可知 c(A)从试验序号 2、3 可知 c(B)从试验序号 3、4 可知c(D)0即速率与反应物 D 无关所以速率方程式为：kc(A)c(B)反应的总级数 n=2（2）任选一组（如 1 组数据）数据计算速率常数（用任一组数据计算结果应相同，但由于试验操作误差存在，会有差别，对实验数据的处理严格讲应取各组数据处理结果的平均值。）概念、习题与解答61k 1.7510mol.dm3.s0.0100.010(mol.dm3)21.75102dm3.mol1.s1（3）1.751020.0400.030=2.110-5mol.dm-3.s-12
31、-42-4 在 8000C 时，对反应 2NO+2H2=N2+2H2O 进行了实验测定，有关数据如下：起始浓度 c/mol.dm-3起始反应率实验编号c(NO)/10-3c(H2)/10-3c/mol0.dm-3.s-116.001.003.1926.002.006.3636.003.009.5641.006.000.4852.006.001.9263.006.004.30（1）写出该该反应的速率方程式，并确定该反应的级数。（2）计算这个反应在 8000C 速率常数k。（3）计算当 c(NO)=4.0010-3mol.dm-3，c(H2)=5.0010-3 mol.dm-3这个反应在 8000
32、C 反应速率。答：(1)从试验序号 1-3 可知 c(H2)从试验序号 4-6 可知 c2(NO)所以速率方程式为：kc2(NO)c(H2)反应的总级数 n=3(2)任选一组（如 2 组数据）数据计算速率常数6.36103mol.dm3k.s14321(6.00103)2(2.00103)(mol.dm3)3 8.8310(mol.dm).s（3）8.83104(6.00103)22.00103=7.0610-3mol.dm-3.s-1一级反应特征一级反应特征lnc=lnclnc=lnc0 0 kt ktt1/2ln2k2-52-5 某抗生素在人体血液中呈现一级反应。如果给病人在上午 8 时注
33、射一针抗生素，然后 在 不 同 时 刻 t后 测 定 抗 生 素 在 血 液 中 的 质 量 浓 度，得 到 如 下 数 据：t（h）481216（mgL-1）4.803.262.221.51试求：（1）反应的速率常数和半衰期；(2）若抗生素在血液中的质量浓度不低于 3.7mgL-1才为有效，问大约何时应注射第二针？答：（1）根据实验数据得到ln4.8 lnc0 k 4ln3.26 lnc0 k 8k ln4.8ln3.268 4 0.096h1（用其它数据也可以求速率常数）tln21/2k0.6930.096 7.22hlnc0 ln3.26 0.0968 1.953（2）ln3.7 lnc
34、0 k tln3.7 1.9530.096t概念、习题与解答t=6.7h大约 6.7h 注射第二针ln(一级反应特点：半衰期与初始浓度无关，阿伦尼乌斯公式阿伦尼乌斯公式c1 k(t2t1)c2)2-6 2-6 蔗糖水解是一级反应 C12H22O11+H2O=2 C6H12O6反应的活化能为 110kJ.mol-1,480C反应的速率常数 k=3.2210-4s-1。求（1）该温度下 20.0g 蔗糖水解掉一半所需时间。（2）1 小时后蔗糖水解还剩多少？（3）若要求在 30 分钟之内分解掉 80%，温度应升高多少？答：（1）t1/2ln20.6933 2.1510 s4k3.2210（2）lnc0m20.0 ln0 ktln 3.221043600cmmm=6.27gln(3)c0 k 1800c0(180%)k 8.94104s1lnk28.94EaT 321 ln()k13.22R321TT=329K=560C