工科大学化学习题与解答(4)

198.53)×10-3

△rG

?m(673K)= △rH

?m- T△rS

?m= - 92.22× - 673(-

= 41.39kJ·mol-1·K-1

?41.39=8.314?10?3?673=

???rGmlnK?=RT - 7.397 ；

K= 6.13×10 – 4， 再求出各条件下的JP，与K?进行比较。

(304p?)2?(1) J1=?171p?2022p????3=6.5×10

- 4

J1> K∴反应逆向

?进行

在计算压力商（J）时，各项一定要用相对压力，而且注意分子和分母的单位要一致，在此单位用的是kPa，得出的结果J 与K进行比较后，做出判断。

(600p?)2?(2) J2=?625p??1875p???3=8.7×10 J2> K∴逆向进行 =1.3×10 J3< K∴正向进行

-5

?- 4

?(100p?)2(3) J3=?725p??2175p???3

11．试通过计算说明1000K时能否用碳将Fe2O3、Cr2O3和CuO中的金属还原出来？

解： (1) 2Fe2O3 +3C = 4Fe + 3CO2

?△fHm/（kJ? mol-1） 824.25 0 0 393.51

Sm/（J? mol-1·K-1） 87.40 5.74 27.28 213.64

?J mol-1·K-1

???mm△rG=△rH- T△rSm= - 467.97 - 1000×558.02×10-3= -

1025.99 kJ·mol-1

?∵△rGm<0， ∴1000K可用C还原出Fe。

(2) 2Cr2O3 + 3C = 4Cr +

3CO2

?△fHm（/kJ? mol-1） 1139.72 0 0 393.51

S

?m△rHm= 3 × (393.51) – 2 × (824.25) = - 467.97 kJ·mol-1

?△rSm= 3 × 213.64 + 4 × 27.28 – 3 × 5.74 – 2 × 87.40 = 558.02

?/（J·mol-1·K-1） 81.17 5.74 23.77 213.64

J·mol-1·K-1

???△rGm= △rHm-T△rSm=-1098.91-1000×556.44×10-3 =

-1655.35 J·mol-1

△rHm= 3× (393.51) - 2×(1139.72) = -1098.91 kJ·mol-1

?△rSm= 3×213.64 + 4×23.77 - 3×5.74 - 81.17×2 = 556.44

?△rGm< 0，∴可用C还原出Cr。

(3) 2CuO + C = 2Cu

+ CO2

?△rHm/（kJ? mol-1） 157.32 0 0 393.51

?Sm/（J·mol-1·K-1） 48.63 5.74 33.15 213.64

?△rHm= 3 × (393.51) – 2 × (157.32) = 865.89 J·mol-1 J·mol-1·K-1

?△rGm= 865.89 – 1000 × 176.94 × 10-3 = 689.95 （kJ· mol-1）

?△rS= 213.64 + 2 × 33.15 - 5.74 – 2 × 48.63 = 176.94

?m△rG> 0， ∴不能用C还原出Cu

12．已知SiF4（g）、SiCl4（g）的标准生成吉布斯函数（?fGm）

-分别为-1506和-569.8（kJ·mol1），试用计算说明为什么HF（g）可以腐蚀SiO2，而HCl（g）则不能？

解： 4HF(g) + SiO2(g) = SiF4(g) + 2H2O(1)

?△fGm/（kJ? mol-1） 273.22 856.67 -1506 237.18

?ΔrGm= 2 × (237.18)+ (-1506)– (856.67) – 4× (273.22 ) = –2981.19 kJ·mol-1 ΔrGm＜＜ 0， ∴反应可正向进行，HF可被用来腐蚀SiO2。

4HCl(g) + SiO2 (g) = SiCl4(g) +

2H2O(l)

?△fGm/（kJ? mol-1） –95.30 –856.67 –569.8 –237.18

?△rGm=2×(–237.18) + (–569.8) -(–856.67) - 4×(–95.30) = 193.71 kJ· mol-1

??mΘ∵△rGm> 0 ∴不能正向进行，HCl不能被用来腐蚀SiO2。

13．试通过计算说明，为什么用BaCO3热分解制取BaO，反应温度要在1580K左右，而将BaCO3与碳黑或碎炭混合，按下式反应：

BaCO3（s）+ C（s）= BaO（s）+ 2CO（g）

Θ则所需温度可显著降低。已知BaCO3（s）和BaO（s）的?fHm分

Θ--别是-1216 kJ· mol1，-548.1 kJ· mol1；Sm分别是112

----J·mol1·K1和72.09J·mol1·K1。

解 BaCO3 = BaO + CO2

?△fHm/（kJ? mol-1） －1216 －548.1 －393.5

?S/（J·mol-1·K-1）112 72.09 213.64

?m－

△rHm= －393.5 +（－548.1）—（－1216）= 274.4 kJ· mol1

?－－

△rSm= 213.64 + 72.09 — 112 = 173.73 J·mol1·K1

????S?rHmrm＞０； ＞ 0 ， 低温非自发，高温自发。

??rHm274.4?1000??173.73 = 1580K 转化温度 T = ?rSm BaCO3 + C = BaO + 2CO

?△fHm/（kJ? mol-1）－1216 0 －548.1 －110.53 S/（J·mol-1·K-1）112 5.74 72.09 197.56

?m△rHm= 2×(－110.53)+（－548.1）－0 －（－1216）= 446.84

（kJ· mol1）

－

－－△rSm= 2×197.56 + 72.09 - 5.74 – 112 = 349.47.0(J·mol1·K1)

????rHm446.84?1000?349.47转化温度 T = ?rSm = = 1278.6（K）

第三章 化学反应速率

习题与解答

1．下列说法是否正确？如不正确，请说明原因。 （1） 每种分子都具有各自特有的活化能。

答：不正确，活化能是活化分子所具有的最低能量与反应物分子平均能量 之差。（前提:发生化学反应；特点:活化能是个差值，是对化学

反应而言的。）

（2） 影响反应速率的几个主要因素对反应速率常数也都有

影响。 答：温度和催化剂同时影响反应速率和速率常数；浓度和压强只影响反应速率。

（3）如果某反应速率方程中每一反应物的级数，都与相应化学计量方程式中的化学计量数相同，则该反应必是元反应。 答：否，例如H2+I2=2HI 速率方程为 v=kc（H2）c（I2）， 曾经长期被认为是简单反应。但研究表明，此反应经历了两个步骤

① I2?2I （快反应，可逆平衡）； ； c2(I)?K?c(I2)；

② H2?2I?2HI（慢反应，元反应）；

22??k?c(H)?c(I)c22根据质量作用定律； [ 将(I)?K?c(I2)带

入 ]

得到其速率方程：??k2?c(H2)?K?c(I2)= k?c(H2)?c(I2)

虽然其速率方程看起来是元反应，但此反应是复杂反应。 （4）加催化剂不仅可以加快反应速率，还可影响平衡，也可使热力学认为不能进行的反应自发进行.

答：否，加催化剂只改变反应速率，不能影响化学平衡，也不能改变反应方向。

（5）反应级数只能是0或正整数。

答：错，反应级数不仅可以为0或正整数，而且可以为小数或负数。

（6）所有化学反应速率都和温度成正比。

答：不对，多数化学反应符合Arrhenius公式，但是一部分化学反应速率与温度的关系比较复杂，甚至有些反应（例如NO+O2=NO2）与温度成反比 。

（7）升高温度可以加快所有化学反应的速率。答：错 [见(6)]。

2．选择题（将正确答案的标号填入空格内） （1）已知反应A + 2B = 2D的速率方程为v=kc（A）c2（B），则该反应（③）

① 是元反应 ② 是非元反应

c2(I)K?c(I2) ③ 应由实验确定 ④ 无法确定

答：（1）题的正确答案是③。

（2）升高温度可以增加反应速率，主要原因是（ ② ） ① 增加分子总数 ② 增加活化分子总数 ③ 降低反应的活化能 ④ 使反 …… 此处隐藏：2080字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……