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第五章第五章化学平衡问题：1.在一定条件下，反应物能否按预期的反应变成产物？2.如何提高产物的量？3.在一定条件下，反应的极限产率为多少？4.极限产率怎样随条件变化？研究的内容：1.化学平衡是研究化学反应方向和限度的关键。
2.本章讨论应用热力学第二定律的平衡条件来处理化学平衡问题。
3.将用热力学方法推导化学平衡时温度、压力、组成间的关系，并计算平衡组成。
4.如何改变条件可得到更大的产率？将通过热力学计算讨论温度、压力、组成等条件如何影响平衡。
1、摩尔反应Gibbs 函数与化学反应亲和势§5.1化学反应的等温方程在T，p一定的条件下，对0 = ΣνB B的化学反应进行时，∆r G m与系统组成的关系。
吉布斯函数判据:∆≤pT,G< 自发= 平衡（恒T，p，及W ’= 0）定义：()5.1.1a ∆mr G A −=表示在恒T ，p ，及W ’= 0时，化学反应进行的推动力。
≥T,p A > 正向自发= 平衡< 逆向自发（恒T ，p ，及W ’= 0）化学反应亲和势（简称亲和势）由吉布斯判据：2.∆r G m 与反应进度的关系，平衡条件某一化学反应0 = Σv B B ，在恒T ，p 下：()5.1.2a d d BBB ∑=n µG ξνn d d B B =Q ()5.1.2b d d BB B ∑=ξµνG ()∑==⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂B B B m r 5.1.3∆µνG ξG pT,()5.1.1b ∆m r pT,ξG G A ⎟⎠⎞⎜⎝⎛∂∂−=−=定义{G }N 2(g) +3H 2(g) = 2NH 3(g)恒T ，p 下，均相化学反应0 = Σv B B ，如：0⎛⎞∂<⎜⎟∂ξ⎝⎠T,pG 0⎛⎞∂>⎜⎟∂ξ⎝⎠T,pG 0⎛⎞∂=⎜⎟∂ξ⎝⎠T,pG {G }{ξ}反应系统G～ξ关系示意图A>0A<0A=03.化学反应的等温方程恒T 、恒p ，且W´= 0时，对于理想气体间的化学反应∑=BB B 0ν其任一组分的化学势是：⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+=p p RT µµB B B ln ()5.1.4a ln ∆B B B B B B m r ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+=∑∑p p νRT µνG ∑=BB B mr ∆µνG 代入BBB B B B ln ln ννp p RT RT p p ⎛⎞⎛⎞=∑∏⎜⎟⎜⎟⎝⎠⎝⎠()r m B BB∆ 5.1.5G νµ=∑压力商J p它仅是温度的函数。
《物理化学》课程期末复习资料《XXX》课程讲稿章节目录：绪论第一章热力学第一定律第一节热力学概论第二节热力学基本概念第三节热力学第一定律第四节体积功与可逆过程第五节热、热容与焓第六节热力学第一定律应用第七节热化学第八节化学反应热效应计算第二章热力学第二定律第一节卡诺循环与卡诺定律第二节热力学第二定律的表述第三节熵函数第四节熵变的计算第五节熵函数的物理意义第六节热力学第三定律第七节吉布斯能和亥姆霍兹能第八节热力学函数间关系第九节吉布斯能和亥姆霍兹能计算第三章多组分系统热力学第一节多组分系统组成表示法第二节偏摩尔量第三节化学势第四节液相多组分体系两个经验定律第五节气体化学势第六节液体混合物和稀溶液组分化学势第七节稀溶液的依数性第八节分配定律第四章化学平衡第一节化学反应等温方程第二节化学反应平衡常数第三节平衡常数计算和化学转化率第四节反应标准吉布斯自由能和化合物标准生成吉布斯自由能第五节温度对平衡常数的影响第六节其他因素对平衡常数的影响第七节反应耦合第五章相平衡第一节相率第二节单组份系统第三节双组份系统（1）第四节双组份系统（2）第五节双组份系统（3）第六章电化学第一节电化学基本概念第二节电解质溶液电导测定与应用第三节电解质溶液活度与活度系数第四节可逆电池第五节电极电势和电池电动势第六节可逆电池热力学第七节电池种类第八节电池电动势测量与应用第九节电极极化和过点位第七章化学动力学第一节反应速率的表示与测量第二节反应速率方程第三节简单级数反应的速率方程第四节反应速率的确定第五节温度对反应速率的影响第六节典型的复杂反应第七节溶液中的反应第八节催化反应动力学第九节光化学反应动力学第八章表面物理化学第一节表面积与表面吉布斯能第二节弯曲表面的性质第三节铺展与湿润第四节溶液的表面吸附第五节不溶性表面膜第六节表面活性剂第七节固体表面对气体的吸附第九章胶体分散系统第一节溶胶的分类和基本特征第二节溶胶的制备和净化第三节动力学性质第四节光学性质第五节电学性质第六节胶体的稳定性第七节乳状液、泡沫和气溶胶第十章大分子溶液第一节大分子溶解结构和平均摩尔质量第二节大分子的溶解特征及在溶液中的形态第三节大分子溶液的渗透压第四节大分子溶液的光散射第五节大分子溶液的流变性第六节大分子溶液的超离心沉降第七节大分子电解质溶液第八节 凝胶一、客观部分：（单项选择、多项选择、不定项选择、判断）（一）、选择部分1. 下列哪些属于热力学的研究范畴（ B,C ）A. 体系变化的速率B.体系变化的方向判断C. 体系与环境间的能量交换D. 体系分子的微观结构★考核知识点: 热力学研究范畴参见绪论热力学研究的是体系的状态、变化方向与限度（通过体系与环境间的能量交换能判断），不考虑体系变化速率和分子微观结构。
物理化学复习题答案第五章# 物理化学复习题答案第五章一、选择题1. 在恒温恒压下，一个化学反应的吉布斯自由能变化（ΔG）与焓变（ΔH）和熵变（ΔS）的关系是：- A. ΔG = ΔH - TΔS- B. ΔG = ΔH + TΔS- C. ΔG = ΔS - TΔH- D. ΔG = TΔH - ΔS答案：A2. 一个反应的平衡常数K与温度T的关系，根据范特霍夫方程，当温度升高时：- A. 如果ΔH > 0，K增加- B. 如果ΔH < 0，K减少- C. 如果ΔS > 0，K增加- D. 如果ΔS < 0，K减少答案：A二、填空题1. 根据范特霍夫方程，当温度变化时，化学平衡的移动方向取决于反应的_________。
答案：焓变（ΔH）2. 在非平衡态下，一个系统的熵总是_________。
答案：增加三、简答题1. 简述吉布斯自由能的概念及其在化学反应中的应用。
答案：吉布斯自由能（G）是一个热力学函数，它结合了系统的能量（焓变）和熵变，并考虑了温度的影响。
在恒温恒压下，吉布斯自由能的变化（ΔG）是判断一个化学反应能否自发进行的标准。
如果ΔG < 0，反应自发；如果ΔG > 0，反应非自发；如果ΔG = 0，反应处于平衡状态。
2. 解释什么是化学平衡常数，并举例说明其在实际中的应用。
答案：化学平衡常数（K）是一个描述化学反应在平衡状态下各组分浓度比的常数。
它与反应物和生成物的浓度有关，并且只与温度有关。
例如，对于反应aA + bB ⇌ cC + dD，其平衡常数可以表示为K= ([C]^c [D]^d) / ([A]^a [B]^b)。
在实际应用中，通过测量反应物和生成物的浓度，可以计算出平衡常数，进而了解反应的平衡状态和反应的进行方向。
四、计算题1. 已知某反应的焓变ΔH = -50 kJ/mol，熵变ΔS = 0.1kJ/(mol·K)，温度T = 298 K，计算该反应在该温度下的吉布斯自由能变化ΔG。
第五章一、选择题1. 对于化学平衡，以下说法中不正确的是(A) 化学平衡态就是化学反应的限度(B) 化学平衡时系统的热力学性质不随时间变化 (C) 化学平衡时各物质的化学势相等 (D) 任何化学反应都有化学平衡态 答案：G 正确的说法应为=°B2. 下面的叙述中违背平衡移动原理的是(A) 升高温度平衡向吸热方向移动 (B) 增加压力平衡向体积缩小的方向移动 (C) 加入惰性气体平衡向总压力减少的方向移动(D) 降低压力平衡向增加分子数的方向移动 答案：G 加入惰性气体平衡向总压力增大的方向移动3在等温等压下，当反应的.■:r Gn = 5kJ • mol -1时，该反应能否进行 ？(A)能正向自发进行 (B) 能逆向自发进行(C)不能判断(D)不能进行答案：Co 应该用=rG 判断而不是=rG 。
【已知反应2NH 3= N 2 + 3冲，在等温条件下，标准平衡常数为 的合成反应1/2 N 2 + 3/2 H 2 = NH 3的标准平衡常数为：答案：C o5对于气相反应，当体系总压力(A)对K f 无影响 (B)(C)对K P 无影响 (D) p 变化时 对K r 无影响对K f 、K T 、K p 均无影响答案：A 。
理想气体的K p 不受压力的影响而真实气体的 K p 将随压力而变。
6理想气体反应 CO(g)+2H 2(g) = CH 3OH(g)的AG 与温度T 的关系为：=G = — 21660+52.92T ，若要使反应的平衡常数 K >1，则应控制的反应温度:(A)必须低于409.3 C (B)必须高于409.3K (C)必须低于409.3K (D) 必须等于409.3K答案：C7某化学反应在298K 时的标准吉布斯自由能变化为负值，则该温度时反应的(A) K P = 0 (B)K P < 0 (C) K > 1 (D) 0 < K P < 10.25，那么，在此条件下，氨 (A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 1 K p 将是:答案：C。
根据r G m --RTlnK p o8在一定温度和压力下，对于一个化学反应，能用以判断其反应方向的是:(A) rG m (B) K p (C) ：-,Gm (D) :r Hn答案：Co9某温度时，NHCI(s)分解压力是p ,则分解反应的平衡常数K p 为：(A) 1 (B) 1/2 (C) 1/4 (D) 1/8答案：G 某温度不，固体分解为气体产物的平衡总压称为该固体的分解压力。
此题中的分 解压力为p ，可见分解产物 NH 与HCI 的分压均为(1/2) p o 10在1100C 时，发生下列反应:(1) C(s)+2S(s)=CS 2(g)K(2) Cu 2S(s)+H 2(g)=2Cu(s)+H 2S(g) K⑶ 2H 2S(g)=2H 2(g)+2S(s)K则 1100C 时反应 C(s)+2Cu 2S(S )=4C U (S )+CS 2(g)的 K 为:—8 一 5(A) 8.99 10—(B) 8.99 10—2答案：A 。
反应(3)=(1)-2(2)+(3) 故 K = K 1 (K 2 ) K 3 11 反应 CHCOOH(I)+C 2H5OH(I)=CH 3COO2H(I)+H 20(1)在 25C 平衡常数 & 为 4.0 ,今以 CHCOOH 及GHOH 各1 mol 混合进行反应，则达平衡常数最大产率为：(A) 0.334% (B) 33.4% (C) 66.7% (D) 50.0% 答案：C 。
因为各反应物与产物计量系数均为1，故K c = x 2/(1-x)2=4,解出x 即为最大产率。
12在温度为T ,压力为p 时，反应3Q(g)=2O 3(g)的矗与K x 的比值为:-1-1(A) RT (B) p(C) (RT )(D) p果Do13对于理想气体间的反应，以各种形式表示的平衡常数中，其值与温度和压力皆有关系的 是：(A) K a (B) Kc (C) & (D) K<答案：D 因为K $ =(p/p $)' B K x ，其中K 仅与温度有关而与压力无关，故压力 p 变化时，Kx 要随之而变。
14已知反应3O 2(g) = 2O 3(g)在25C 时厶H• mol -1，则对该反应有利的条件是:(A)升温升压 (B) 升温降压(C)降温升压 (D)降温降压答案：C15. 加入惰性气体对哪一个反应能增大其平衡转化率?(A) CeHGHg) = C 6b t C>H 3(g) + H 2(g) (B) CO(g) + H 2O(g) = CO 2(g) + H 2(g) (C) 3/2 H 2(g) + 1/2 N 2(g) = NH 3(g)1=0.258 32 =3.9 10 --23=2.2910(C) 3.69 X 10(D) 3.69 10答案：D 若反应物与产物分别以 A 和B 表示，则K pP B (py B )p A (py A )3p 23 K x ，于是得结 P(D) CH 3COOHQ) + C 2皿0巴1) = H 20(1) + C 2HCOOHI) 答案：A16. 某放热反应在 T =800K ,压力p 下进行，达平衡后产物的百分含量是50%若反应在T =200K ,压力p 下进行，平衡时产物的百分含量将：(A)增大 (B)减小 (C)不变 (D)不能确定 答案：A17. 在一定温度下，一定量的 PCI 5 (g )在某条件下离解度为a ,欲使a 增加则需要采用(1)增加压力使体积缩小一倍(2)保持体积不变，通入 N 2气使压力增加一倍3)保持压力不变，通入 N 2气使体积增加一倍 4)保持体积不变，通入 Cl 2气使压力增加一倍 答案：318. 已知 FeO( s ) + C (s ) = CO ( g ) + Fe (s ),反应的-^H m ;'为正」用保‘为正(设-^H m ;, 和■\Sm ;'不随温度而变化)，欲使反应正向进行，则一定(1 )高温有利；(2 )低温有利；(3)与温度无关；(4)与压力有关 答案：1 二、填空题1.在 298K 时反应 N 2O 4 (g ) = 2NO 2 (g )的 K'T - 0.1132,当P (N 2O 4)= p(N02)= 1Kpa 时反应将向 __________ 移动， 当 p(N 2O 4) =1kPa , p(NO 2)= 10kPa 时反应将向 ___________ 动。
答案：当 P (N 2O 4)= P (N02)= 1Kpa 时，J 『二(p (N°J / pL = (0.01) 二 0.01 ：：: K ◎ P (2O 4)/pQ0.01.反应将向右移动；当 p(N 2O 4)= 1Kpa , p(N02)=10 Kpa 时，2Jpj 需 叨*'，反应将向左移动。
2. 将NH 4HS(s)放在抽空瓶内，在298K 时发生分解测得压力为(s ) = NH 3 (g ) + H 2S (g )的 K°为 ______________ ； K p 为_ 答案：反应式求得 p(NH 3)=p(H 2S)=33.33kPa ,2K =(p(NH 3)/p ) (p(H 2S)/p )= (33.33/100) = 0.11 232K p = p(NH 3) p(H 2S) = (33.33KPa) = 1.11 10 (kPa)3. 反应 2Ca (l ) + ThO 2 (s ) t 2CaO (s ) + Th ( s ),在 1373K 时虫 r G ®= -10 46 kJ mol -1, 在1473K 时4Gm ：= -8 437kJmol -1,试估计Ca (l )能还原ThO ? (s )的最高温度T 为 ________ __ 。
答案：=r G m ；(1373K) = ：r H m‘ - 1373 r S m' ( 1 )■ rG m ；(1473K) =m‘ - 1473 4sm‘ ( 2 ) -^H '和厶品看作常数，联立方程得：r H m；，= - 38.24 kJ mol -1 ：品=-20.23 J K -1 mol -1■\Gm ?(T)=0时的温度为最高温度，解方程■\Gm ，(T)=亠需-「〉嶄,求得T=1890K4 .分解反应 A ( s )㈠B (g ) +2C (g ),反应平衡常数K°和分解压力 p 分解的关系式为 _____________ 。
答案：由分解反应式求得 P B =P 分解/3, p c =2p 分解/3,则66 66kPa,则分解反应 NH 4HS。
5. 气相反应CO +2H2, CH3OH 的.■■：rGm=(- 90 625+ 0 211T/K)kJ mol-1，若要使平衡常数K Q■ 1，温度应为答案：K 1 意味着,Gm：= -RTInK^= (- 90 625+0 211T/K) kJ mol-1::: 0,则T ：：429.5K6. 已知反应3H2(g)+N2(g) 一；2 NH3(g)的平衡常数为K*：；在同样条件下反应NH«g) 一；(1/2) N 2(g) + (3/2) H 2(g)的平衡常数为K2&；二个平衡常数之间有何关系？答案：K；(1/K；)27. 在刚性密闭容器中，有下列理想气体达平衡 A (g) +B (g)㈠C (g),若在恒温下加入一定量惰性气体，则平衡将 ________________ 移动答案：不移动8. 某温度T的抽空容器中，NH4HCO3(S)发生下列分解反应：NH4HCO3(S)= NH3(g)+ CO2(g)+ H2O (g)反应达到平衡时，气体的总压力为60kPa，则此反应的标准平衡常数K°=()。
O9、在T=473.15K,p=200 kPa 下，反应PCl5(g) = PCl3(g)+ Cl2(g)的标准平衡常数K =0.312,PCl5(g)的平衡转化率a=0.367。
若向上述平衡系统通入0.5mol的N2(g) ( N2不参加反应)，达新的平衡时，PCl5(g)的平衡转化率a= ( )。
PCl3(g)的摩尔分数y ( PCI3)=( )。
三、简答题X若SO2+1O2 > SO3在温度为T的容器内达到平衡后，通入不参与反应的惰性气体，会不影响平衡常数K$的值和平衡产量？设气体都是理想气体。
答：加入惰性气体且均为理想气体虽能改变系统压力，但并不能改变平衡常数K$，因其不是压力的函数。
