案例版无机化学习题答案

?p(O)?（2） Kθ??θ2??p?1/2

) Kp??p(O2?1/2c(H?)c(Cl?)c(HClO)?θ?θθccθ（3） K?c

p(Cl2)pθc(H?)?c(Cl?)?c(HClO) K?p(Cl2)c(Fe3?)θθc（4） K? 21/22?+c(Fe)?p(O2)??c(H)???θ???θ?θc?p??c? K?c(Fe3?)c(Fe)??p(O2)????c(H)??2?+1/22

θ5. 计算下列反应在298.15K标准态下的ΔrGm，判断自发进行的方向，求出

标准平衡常数Kθ

（1） CO(g) + NO(g) （2） C6H12O6(s)

CO2(g) +

1N2(g)（可用于汽车尾气的无害化） 22C2H5OH(l) + 2CO2(g) （可用于发酵法制乙醇）

????解：（1） ΔrGm?ΔfGm?CO2(g)??ΔfGm?CO(g)??ΔfGm?NO(g)?

=–394.4 kJ·mol-1– (–137.2)kJ·mol-1 – 87.6kJ·mol-1 =–344.8kJ·mol-1

由公式

θ?rGm??RTlnKθ??2.303RTlgKθ

???rGm344.8kJ?mol?1lgK?=

2.303RT2.303?8.314?10?3kJ?mol?1?K?1?298K?得出 Kθ = 2.7 × 1060

????（2） ΔrGm?2ΔfGm?C2H5OH(l) ??2ΔfGm?CO2(g)??ΔfGm?C6H12O6(s)?

= –2×174.8kJ·mol-1–2×394.4 kJ·mol-1 +910.6kJ·mol-1

=–227.8kJ·mol-1

由公式

θ?rGm??RTlnKθ??2.303RTlgKθ

???rGm227.8kJ?mol?1lgK?= ?3?1?12.303RT2.303?8.314?10kJ?mol?K?298K?得出 Kθ = 8.4×1039 6. 已知反应 ICl(g) =

11I2(g) + Cl2(g) 在 25℃ 时的平衡常数为Kθ = 222.2×10-3，试计算下列反应的标准平衡常数：

（1） 2ICl(g) （2）

I2(g) + Cl2(g)

ICl(g)

11I2(g) + Cl2(g) 22解：（1）K1??(K?)2?(2.2?10?3)2?4.8?10?6

?（2） K2?(K?)?1?(2.2?10?3)?1?4.5?102

7. 已知 （1）HCN

H+ + CN- K1? = 4.9×10-10

? NH4+ + OH- K2= 1.8×10-5

（2）NH3 + H2O （3）H2O

H+ + OH- K3? = 1.0×10-14

NH4+ + CN- 的平衡常数 Kθ 。

求反应 （4）NH3 + HCN

解：因为（1）+（2）-（3）=（4），所以根据多重平衡规则得：

?K1?K24.9?10?10?1.8?10?5K???0.88 ?K31.0?10?14?8. 超音速飞机在平流层飞行放出的燃烧尾气中的 NO 会通过下列反应破坏其中保护我们免受太阳光中的短波紫外线辐射伤害的臭氧:

NO(g) + O3(g)

NO2(g) + O2(g)

如果已知 298K 和 100kPa 下 NO、NO2和 O3 的摩尔生成自由能分别为 87.6 kJ· mol-1、51.3 kJ· mol-1、163.2 kJ· mol-1，求上面的反应的 Kp 和 Kc 。

θ解： ?rGm＝ (51.8－87.6－163.6) kJ· mol-1＝－199.4 kJ· mol-1

θ?rGm??RTlnKθ

θ?rGm199.4?103J?mol-1)?exp()?8.97?1034 K?exp(?-1-1RT8.314J?mol?K?298K?c(NO2)c(O2)?θθc?c(NO2)c(O2)?K K??ccc(NO)c(O3)c(NO)c(O3)?θθcc∴Kc＝8.97×1034

depDp??a+b?-?d+e???a+b?-?d+e?K?=aE p?Kp????pbpApBθ当a + b = d + e时，Kθ与Kp在数值上相同

Kp＝＝8.97×1034

9. 在693K和723K下氧化汞分解为汞蒸气和氧的平衡总压分别为5.16 ×104 Pa和1.08×105 Pa ，求在该温度区域内分解反应的标准摩尔焓和标准摩尔熵变。

解：HgO (s)= Hg (g)+693K时，p(Hg)??1O2(g) 221p总=3.44×104Pa； p(O2)?p总=1.72×104Pa 331/2p(Hg)?p(O2)?K(693K)???θp???p?3.44?104?1.72?104???3?100?103??100?10?1/2?0.14

θmol-1·K-1×693K×ln0.14＝11.33 kJ·mol-1 ?rGm(693K)??RTlnKθ＝－8.314 J·

同理在723K时，

p(Hg)?21p总=0.72×105Pa； p(O2)?p总=0.36×105Pa 331/2p(Hg)?p(O2)?K?(723K)????p???p?0.72?105?0.36?105???3?100?103??100?10?1/2?0.432

θmol-1·K-1×723K×ln0.432＝5.05 kJ·mol-1 ?rGm(723K)??RTlnKθ＝－8.314J·

θθθ ?rGm??rHm?T?rSm 11.33 kJ· mol-1＝?Hθ－693K?Sθ

rmrm 5.05kJ· mol-1＝?Hθ－723K?Sθ

rmrm

θ解得：?rHm＝-156.17 kJ· mol-1

θ＝209.33J·mol-1·K-1， ?rSm10. 可逆反应PCl3(g)+Cl2(g)

?PCl5(g)，?rHm,298.15?-22.2kJ?mol-1。已知

298K时反应的标准平衡常数为0.562，试计算473K时反应的标准平衡常数。

θ?rHmT?T(21)得 解：根据公式 ln??K1RTT12K2??K47322.2?1000J?mol?1?473K?298K?ln = ? ??1?1?0.5628.314J?mol?K?473K?298K??解之得：K473 = 2.04×10-2

第八章

1. 判断下列说法是否正确并说明理由：

（1）对于基元反应，单分子反应是一级反应，双分子反应是二级反应。 （2）温度升高使反应速率加快的主要原因是：温度升高使碰撞次数增多，从而使反应速率加快。

（3）有了化学反应方程式，我们就能够根据质量作用定律写出它的速率方程。

（4）任何反应的反应速率都是随时间而变化的。

（5）对于同一个反应，加入的催化剂虽然不同，但活化能的降低是相同的。 答：（1）正确。

（2）不正确。温度升高使反应加快的主要原因是活化分子百分数增大，有效碰撞几率加大。

（3）不正确。只有对于基元反应，我们才能根据质量作用定律写出它的速率方程。

（4）不正确。在一定温度下，零级反应的反应速率是恒定的：r=k;dr/dt=0。 （5）不正确。具有特殊的选择性的催化剂，参与了反应，改变了反应历程，不同的催化剂参与反应的方式不同，使活化能降低的程度也不同。

2. 名词解释：（1）化学反应速率；（2）速率控制步骤；（3）反应级数；（4）催化剂；（5）酶