第二章 思 考 题
1. 下列说法是否正确?
（1）质量定律适用于任何化学反应。×
（2）反应速率常数取决于反应温度，与反应的浓度无关。√
（3）反应活化能越大，反应速率也越大。×
（4）要加热才能进行的反应一定是吸热反应。×
2. 以下说法是否恰当，为什么?
（1）放热反应均是自发反应。不一定
（2）ΔrSm为负值的反应均不能自发进行。不一定
（3）冰在室温下自动溶化成水，是熵起了主要作用的结果。是
3．由锡石(SnO2)生产金属锡，要求温度尽可能低。可以单独加热矿石(产生O2)，或将锡石与碳一起加热(产生CO2)，或将锡石与氢气一起加热(产生水蒸气)。根据热力学原理，应选用何种方法?（氢气一起加热）
4. 已知下列反应的平衡常数：
H2(g) + S(s) H2S(g)；
S(s) + O2(g) SO2(g)；
则反应：H2(g) + SO2(g) O2(g) + H2S(g)的平衡常数是下列中的哪一个。
(1) - (2) ? (3) / (4) / √
5. 区别下列概念：
(1) 与 (2) 与
(3) J 与 Jc、Jp (4) Kθ 与 Kc 、Kp
6. 评论下列陈述是否正确?
（1）因为 （T）=-RTlnKθ ，所以温度升高，平衡常数减小。不一定
（2） （T）＝Σνi (298.15)(生成物) + Σνi (298.15)(反应物)×
（3）CaCO3在常温下不分解，是因为其分解反应是吸热反应；在高温(T>1173K)下分解，是因为此时分解放热。×
7. 向5L密闭容器中加入3molHCl(g)和2molO2(g)，反应：4HCl(g) + O2(g) 2H2O(g) + 2Cl2(g)的 ＝-114.408 kJ?mol-1 ，在723K达到平衡，其平衡常数为Kθ。试问：
（1）从这些数据能计算出平衡常数吗? 若不能，还需要什么数据?不能（须知道转化率或平衡分压或反应的熵）
（2）标准态下，试比较723K和823K时Kθ的大小。（Kθ（723K）> Kθ（823K））
（3）若下列两反应的平衡常数分别为 和
2H2O(g) 2H2(g) + O2(g)
2HCl(g) H2(g) + 2Cl2(g)
那么，Kθ与 和 之间有什么关系(以式子表示)? ( )2/
8．对于可逆反应：
C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g)； > 0
下列说法你认为对否? 为什么?
（1）达平衡时各反应物和生成物的分压一定相等。×
（2）改变生成物的分压，使 J < Kθ ，平衡将向右移动。√
（3）升高温度使υ正增大；υ逆减小，故平衡向右移动；×
（4）由于反应前后分子数目相等，所以增加压力对平衡无影响。×
（5）加入催化剂使υ正增加，故平衡向右移动。×
9. 可逆反应：达平衡时，A(g) + B(g) 2C(g) ( (298.15K)<0) 如果改变下述各项条件，试将其它各
项发生的变化填入表中。
操作条件 υ正 υ逆 k正 k逆 平衡常数 平衡移动方向
增加A(g)分压 -↑ -↑ -─ -─ -─ 正正-
压缩体积 -↑ -↑ -─ -─ -─ 逆-
降低温度 -↓ -↓ -↓ -↓ -↑ -正
使用正催化剂 -↑ -↑ -↑ -↑ -─ 不变-
10．根据平衡移动原理，讨论下列反应：
2Cl2(g) + 2H2O(g) 4HCl(g) + O2(g)； (298．15K)>0
将Cl2，H2O，HCl，O2四种气体混合后，反应达平衡时，若进行下列各项操作，对平衡数值各有何影响(操作项目中没有注明的是指温度不变、体积不变)?
操作项目 平衡数值
(1) 加O2 H2O的物质的量-↑
(2) 加O2 HCl的物质的量↓
(3) 加O2 O2 的物质的量-↑
(4) 增大容器的体积 H2O的物质的量↓
(5) 减小容器的体积 Cl2的物质的量-↑
(6) 减小容器的体积 Cl2的分压-↑
(7) 减小容器的体积 Kθ 不变
(8) 升高温度 Kθ-↑
(9) 升高温度 HCl的分压-↑
(10) 加催化剂 HCl的物质的量 不变
11. 设有反应A(g) + B(g) ─→ 2C(g), A、B、C都是理想气体，在25℃、1×105Pa条件下，若分别按下列两种过程变化，那么变化过程的Q、W、 、 、 、 各是多少？(1)体系放热41.8kJ?mol-1,而没有做功；(2)体系做了最大功，放出1.64kJ?mol-1的热。
过程 Q W体积 W非体积
① ---41.8 -0 0- -41.8 - --41.8 –5.5- -–40.16
② --1.64 -0 -–40.16 --41.8 --41.8 -–5.5 -–40.16
解: (提示:在等温\等压下,体系 的减小等于体系素做的最大非体积功)
由于体系的H、U、S、G都是状态函数，其改变量与过程的途径无关，所以以上2个过程的 、 、 、 是相同的。
由(1)可知，W＝0，Q＝-41.8kJ?mol-1,根据热力学第一定律：
＝Qp+W＝ +p(V2-V1)= +ΔnRT
因为Δn＝0，所以 ＝Q＝-41.8 kJ?mol-1
由(2)可知，体系作了最大非体积功，且放出1.64 kJ?mol-1的热。
根据 ＝Q+W非体积可知：
-41.8kJ?mol-1＝-1.64 kJ?mol-1+W非体积
所以：W非体积＝ ＝-40.16 kJ?mol-1
因为： ＝ -T ＝-41.8 kJ?mol-1-298.15K×
＝-40.16 kJ?mol-1
所以： ＝-5.50J?mol-1?K-1
12. 能否用Kθ来判断反应自发性? 为什么? 不能
13. 若基元反应A ─→ 2B的活化能为Ea, 而其逆反应活化能为Ea', 问
(1) 加催化剂后，Ea和Ea'各有何变化?等值降低
(2) 加不同的催化剂对Ea的影响是否相同? Ea值不同
(3) 提高反应温度，Ea、Ea'各有何变化?不变
(4) 改变起始浓度，Ea有何变化? 不变
*14. 状态函数 p、T、V、U、H、S、G 中哪些具有加和性（指其值与体系中物质的量有关）? V、U、H、S、G
习 题
作业：
P60~62
2./3./6./8./11./13./15./18.
1. 应用公式 （T）= （T）- T （T）, 计算下列反应的值，并判断反应在298.15K及标准态下能自发向右进行。
8Al(s) + 3Fe3O4(s) ─→ 4Al2O3(s)+ 9Fe(s)
(提示： )
#2. 通过计算说明下列反应：
2CuO(s) ─→ Cu2O(s) + 1/2O2(g)
(1) 在常温(298K)、标准态下能自发进行?
(2) 在700K时、标准态下能否自发进行?
（提示：（1）
（2） ）
#3. 碘钨灯可提高白炽灯的发光效率并延长其使用寿命。其原理是由于灯管内所含少量碘发生了如下可逆反应, 即
W(s) + I2(g) WI2(g)
当生成的WI2(g)扩散到灯丝附近的高温区时，又会立即分解出W而重新沉积至灯管上。已知298.15K时： W(s) WI2(g)
/(kJ?mol-1) 0 -8.37
/(J?mol-1?K-1) 33.5 251
(1) 若灯管壁温度为623K，计算上式反应的 (623K)
(2) 求WI2(g)在灯丝上发生分解所需的最低温度。
（提示：（1）
（2） ）
4. 写出下列反应的平衡常数 Kc 、Kp、 Kθ的表达式:
(1) CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g)
(2) NH3(g) 1/2N2(g) + 3/2H2(g)
(3) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
(4) Al2O3(s) + 3H2(g) 2Al(s) + 3H2O(g)
(注意：固体和溶剂液体不计入平衡常数)
5. 298.15K时，下列反应：2H2O2(l) 2H2O(l) + O2(g)的 = -196.10 kJ?mol-1 , = 125.76 J?mol-1?K-1, 试分别计算该反应在298.15K和373.15K的Kθ值。
（提示： ）
#6. 试判断下列反应 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
(1) 在298.15K、标准态下能否自发进行?
(2) 计算298.15K时该反应的Kθ值。
（提示： ）
7. 将空气中的N2(g)变成各种含氨的化合物的反应叫做固氮反应。根据 计算下列3种固氮反应的 及Kθ，并从热力学角度选择那个反应最好?
N2(g) + O2(g) ─→ 2NO(g)
2N2(g) + O2(g) ─→ 2N2O(g)
N2(g) + 3H2(g) ─→ 2NH3(g)
（提示： ）
#8. 求下列反应的 、 、 ，并用这些数据分析利用该反应净化汽车尾气中NO和CO的可能性。
CO(g) + NO(g) ─→ CO2(g) + 1/2N2(g)
（提示: ）
9. 设汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到1300℃, 试估算此温度时下列反应
1/2N2(g) + 1/2O2(g) ─→ NO(g)的 和Kθ值。
（提示： ）
10. 在699K时，反应H2(g) + I2(g) 2HI(g)的Kp = 55.3,如果将2.00molH2和2.00molI2作用于4.00L的容器内，问在该温度下达到平衡时合成了多少HI?
（提示：
平衡分压／kPa 2905.74-x 2905.74-x 2x
）
#11. 反应CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)在某温度下Kp = 1,在此温度下于6.0L容器中加入：
2.0L、3.04×105Pa的CO(g)
3.0L、2.02×105Pa的CO(g)
6.0L、2.02×105Pa的H2O(g)
1.0L、2.02×105Pa的H2(g) 问反应向哪个方向进行?
(提示：在恒
温下由p1V1=p2V2分别求出将气体加入该容器后的分压。
P(CO)=1.01×105Pa，P(H2O)=2.02×105Pa，P(CO2)=1.01×105Pa，P(H2)=0.34×105Pa
起始分压／105Pa 1.01 2.01 1.01 0.34
反应商J为：
平衡向正方向移动。)
12. 在294.8K时反应：NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g) 的Kθ = 0.070，求：
(1) 平衡时该气体混合物的总压。
(2) 在同样的实验中，NH3的最初分压为25.3 kPa时 ，H2S的平衡分压为多少?
（提示：（1）
平衡分压为： x x
则标准平衡常数为：
所以平衡时的总压为：p=2×26kPa=52kPa
(2) T不变，则平衡常数不变。
平衡分压为： 25.3+y y
所以H2S的平衡分压为17kPa）
#13. 反应：PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)
(1) 523K时，将0.70mol的PCl5注入容积为2.0L的密闭容器中，平衡时有0.50molPCl5被分解了。试计算该温度下的平衡常数Kc、Kθ和PCl5的分解百分数。
(2) 若在上述容器中已达平衡后，再加入0.10molC12，则PCl5的分解百分数与未加Cl2时相比有何不同?
(3) 如开始时注入0.70molPCl5的同时，注入0.10molCl2，则平衡时PCl5的分解百分数又是多少? 比较(2)、(3)所得结果，可得出什么结论?
(提示：（1）
起始浓度为／(mol?L-1) 0.70/2.0 0 0
平衡浓度浓度为／(mol?L-1) (0.70-0.50)/2.0 0.50/2.0 0.50/2.0
Kc=0.62mol?L-1，α(PCl5)=71%
起始分压为 0 0
平衡分压为
（2）
新的平衡浓度为： 0.10+y 0.25-y 0.25+(0.10/2)-y
T不变，则Kc＝0.62 mol?L-1不变，y=0.01 mol?L-1，α(PCl5)=68%
（3）
起始浓度为／(mol?L-1) 0.70/2.0 0 0.10/2.0
平衡浓度为／(mol?L-1) 0.35-z z 0.050+z
Kc不变，z=0.24 mol?L-1，α(PCl5)=68%。
比较（2）（3）说明最终浓度及转化率只与始终态有关，与加入的过程无关。）
14. 在673K下，1.0L容器内N2、H2、NH3三种气体的平衡浓度分别为：c(N2) = 1.0mol?L-1，c(H2) = 0.50mol?L-1，c(NH3)＝0.50mol?L-1。若使N2的平衡浓度增加到1.2mol?L-1，需从容器中取走多少摩尔的H2才能使体系重新达到平衡?
（提示：先求出平衡常数Kc.
平衡浓度为／(mol?L-1) 1.0 0.50 0.50
所以Kc＝2.0 mol?L-1
N2的平衡浓度发生变化后：
起始浓度为／(mol?L-1) 1.0 0.50 0.50
新的平衡浓度／(mol?L-1) 1.2 0.5+（3×0.2）-x 0.5-（2×0.2）
所以从容器中取走的氢气为：x=0.94mol）
#15. 在749K条件下，在密闭容器中进行下列反应：CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) Kc = 2.6，求：
(1) 当H2O与CO物质的量之比为1时，CO的转化率为多少?
(2) 当H2O与CO物质的量之比为3时，CO的
转化率为多少?
(3) 根据计算结果，你能得出什么结论?
（提示：在体积恒定时，物质的量之比等于浓度之比，故当H2O与CO物质的量之比为1时，则c(H2O)/ c(CO)=1 .
（1）
起始浓度为／(mol?L-1) c c 0 0
平衡浓度／(mol?L-1) c-x c-x x x
所以：
（2）设达到平衡后，已转化的CO浓度为x’ mol?L-1，Kc = 2.6不变
起始浓度为／(mol?L-1) c 3c 0 0
平衡浓度／(mol?L-1) c-x’ 3c-x’ x’ x’
所以：
通过计算说明：增加反应物中某一物质的浓度，可以提高另一物质的转化率；增加反应物的浓度，平衡向生成物方向移动。）
16. 将NO和O2注入一保持在673K的固定容器中，在反应发生以前，它们的分压分别为p(NO) = 101kPa，p(O2) = 286kPa。当反应： 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)达平衡时，p(NO2) = 79.2kPa。计算该反应的Kθ和 值。（答案：Kθ＝5.36， ＝-9.39kJ?mol-1）
*17. 已知反应：1/2H2(g) + 1/2Cl2(g) ─→ HCl(g)在298.15K时的Kθ＝4.9×1016， (298.15K)＝-92.307kJ?mol-1，求在500 K时的Kθ值[近似计算，不查Sθ(298.15K)和 (298.15K)数据。
(提示： )
#18. 在298.15K下，以下两个化学反应：
(1) H2O(l) + 1/2O2(g) ─→ H2O2(aq), ( )1 = 105.3mol?L-1 > 0
(2) Zn(s) + 1/2O2(g) ─→ ZnO(s), ( )2 = -318.3mol?L-1 < 0
可知前者不能自发进行。若把两个反应耦合起来：
①“aq”表示水合之意。
Zn(S) + H2O(l) + O2(g) ─→ ZnO + H2O(aq) ①
不查热力学数据，请问此耦合反应在298.15K能否自发进行? 为什么?
（提示： ，即该耦合反应在上述条件下能自发进行。）