2012普化-第02章-化学反应的基本原理-答案

第二章化学反应的基本原理第二章化学反应的基本原理第二章化学反应的基本原理大气污染内容提要和学习要求本章将在热化学的基础上进而讨论化学反应的一些基本原理，着重讨论反应进行的方向、程度和速率这三个大问题，在以后各章中择要予以应用。

本章较偏重于气体反应，并适当介绍大气污染及其防治。

本章的主要要求可分为以下几点：(1)了解化学反应中的熵变及吉布斯函数变在一般条件下的意义。

初步掌握化学反应的标准摩尔吉布斯函数变(确定反应的方向。

)的近似计算，能应用或(2)理解标准平衡常数(kθ)的意义及其与计算。

理解浓度、压力和温度对化学平衡的影响。

初步掌握相关信息(3)了解浓度、温度与反应速率的定量关系。

了解元反应和反应级数的概念。

能用阿仑尼乌斯公式进行初步计算。

能用活化能和活化分子的概念，说明浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响。

（4）了解环境化学中的主要大气污染物及其防治。

2.1化学反应的方向和吉布斯函数的变化2.1.1影响反应方向的因素有些物质混合在一起。

在给定的条件下，一旦反应开始，它可以自动进行，而无需额外的能量。

例如，碳在空气中燃烧生成二氧化碳，锌与稀盐酸反应生成氢气，等等。

c(s)+o2(g)=co2(g)锌（s）+2hcl（aq）=zncl2（aq）+h2（g）或zn(s)+2h+(aq)=zn2+(aq)+h2(g)这种在给定条件下无需外部能量就能自行进行的反应或过程称为自发反应或过程。

反之，上述这些反应是不能自发地向相反方向进行的。

反应能否自发进行也与给定的条件有关。

例如，在正常条件下，空气中的氮和氧不能自发结合生成一氧化氮。

然而，当车辆行驶时，汽油在内燃机室内燃烧产生高温时，在这种情况下，吸入空气中的氮和氧会自发结合，生成足以造成污染的一氧化氮。

随着排出的废气在空气中扩散，并逐渐与空气中的氧气结合生成二氧化氮，造成空气污染：n2(g)+o2(g)=2no(g)2no（g）+o2（g）=2no（g）显然这些情况是人们所关心的。

第1章热化学与能源一、判断题：1、热的物体比冷的物体含有更多的热量。

（×）2、热是一种传递中的能量。

（√）3、同一体系同一状态可能有多个热力学能。

（×）4、体系的焓值等于恒压反应热。

（×）5、最稳定单质的焓值等于零。

（×）6、由于3分解是吸热的，所以它的标准摩尔生成焓为负值。

（×）7、体系的焓等于体系的热量（×）8、实验测定得到的反应热数据都是恒压反应热。

（×）二、计算题：1、某汽缸中有气体1.20L，在97.3 下气体从环境中吸收了800J的热量后，在恒压下体积膨胀到1.50L，试计算系统的内能变化ΔU。

ΔU = q + w = q – pΔV= 800 – 97.3×103 ×(1.50 - 1.20) 10-3= 770 J2、根据Δ f Θ的值，计算下列反应的ΔΘ(298K ) 是多少：（1）43（g）+ 3 O2（g） = 2N2（g） + 6 H2O（g）；43（g）+ 3 O2 = 2N2 + 6 H2O（g）Δ f Θ/ ·1 - 46.11 0 0 - 241.818Δr Θ= 6×(- 241.818)- 4×(- 46.11) = -1266 ·1（2）4(g) + H2O（g） = （g） + 3 H2（g）。

Δr Θ= 206 ·1第2章化学反应的基本原理一、判断题：1、放热反应均是自发反应。

（×）2、ΔS为负值的反应均不能自发进行。

（×）3、冰在室温下自动融化成水，是熵增加起了主要作用。

（√）4、因为Θ=Θ，所以温度升高，平衡常数减小。

（×）5、质量作用定律适用于任何化学反应。

（×）6、反应速率常数取决于反应温度，与反应物浓度无关。

（√）7、反应活化能越大，反应速率也越大。

（×）二、选择题：1、下列物质 f Θ在室温下不等于零的是（D）A、（s）B、C（石墨）C、（g）D、（l）2、反应（g）（g） 1/2N 2（g）2（g），H＜0，有利于使和取得最高转化率的条件是（A）A、低温高压B、高温高压C、低温低压D、高温低压3、某反应A + B C的10-10，这意味着（D）A、正方向的反应不可能进行，物质C不能存在，B、反应向逆方向进行，物质C 不存在，C、它是可逆反应，两个方向的机会相等，物质C大量存在，D、正方向的反应能进行，但程度小，物质C存在，但量很少；4、已知反应3H2（g）+ N2（g） 23（g）的平衡常数为K，则在相同条件下反应3（g） 3/2H2（g）+ 1/2N2（g）的平衡常数K1为（D）A、1B、11C、12D、（11）2；5、某基元反应2A（g）+ B（g）= C（g），将2 A（g）和1 B（g）放在1L容器中混合，问A和B开始反应的速率是A、B都消耗一半时速率的几倍（C）A、0.25B、4C、8D、相等6、对于一个化学反应，下列说法中正确的是（B）A、H越负，反应速率越快B、活化能越小，反应速率越快C、活化能越大反应速率越快D、S越负，反应速率越快7、对某一可逆反应采用某种催化剂以增大正反应生成物的产量，这种催化剂具有下列哪一性质（）A、能增大正反应速率；B、同等程度地催化正逆反应，从而缩短达到平衡的时间；C、能使平衡常数发生改变，从而使正反应速率加快；D、使正反应活化能降低，从而使正反应速率加快。

第2章 化学反应的基本原理与大气污染1. 答案 〔1-〕〔2-〕〔3-〕〔4-〕〔5-〕〔6+〕〔7+〕〔8+〕2. 答案1b 2b 3b 4c 5bcd 6a3. 〔1〕答案：基本不变，基本不变，增大减小， 增大 增大 〔2〕〔3〕答案：氟里昂，NO X 、HCl ；CO 2；NO X 和SO 24. 答案：〔d 〕>〔c 〕>〔e 〕>〔a 〕>〔b 〕原因是气体熵>液体>固体 分子量大的熵大5. 〔1〕溶解少量食盐于水中。

答案：正 〔2〕活性炭外表吸附氧气。

答案：负 （1） 碳与氧气反应生成一氧化碳。

答案：正6. 答案：由定义可知Fe 2O 3的1.2.742)15.298(--=∆mol kJ K G m f θ1.7.77)15.298(--=∆mol kJ K G m r θ=3),15.298(43O Fe K G m f θ∆-4),15.298(32O Fe K G m f θ∆),15.298(43O Fe K G m f θ∆=31[(-77.7)+4(-742.2)]=-1015.5kJ.mol -1 7.答案：查表 水的1.129.237)15.298(--=∆mol kJ K G m f θ过程的1.429.0)129.237()7.236()15.298(-=---=∆mol kJ K G mr θ>0 所以在298.15K 的标准态时不能自发进行.8. (查表时注意状态,计算时注意乘系数)11..)15.298(--∆K mol J K S m r θ1.)15.298(-∆molkJ K G m r θ〔1〕)(4)()(4)(32432g H s O Fe l O H s Fe +=+ 307.7 -66.9 〔2〕)()()(2)(22g H aq Zn aq H s Zn +=+++ -23.0 -147.06 〔3〕)(2)()()(22aq OH aq Ca l O H s CaO -++=+ -184.3 -26.9 〔4〕)(21)()(2l Br s Ag s AgBr += -51.4 96.99.答案： (1) SnO 2 =Sn +O 2 (2) SnO 2 +C =Sn + CO 2(3) SnO 2 +2H 2 =Sn +2H 2O 〔g 〕11..)15.298(--K mol J K S m θ 52.3 51.55 205.138 52.3 5.74 51.55 213.74 52.3 2×130.684 51.55 2×188.8251.)15.298(-∆molkJ K H m f θ-580.7 0 0 -580.7 0 0 -393.509 -580.7 00 2×(-241.818)11..)15.298(--∆K mol J K S m r θ (1)204.388 (2)207.25(3)115.5321.)15.298(-∆mol kJ K H m r θ (1) 580.7 (2)187.191(3)97.064 Tc>)15.298()15.298(K S K H m r m r θθ∆∆ (1)2841K 903K(3)840K(温度最低,合适)10．答案： C 12H 22O 11(s)+12O 2(g)=12CO 2(g) +11H 2O(l))K 15.298(S m r θ∆11..)15.298(--K mol J K S m θ 360.2 205.138 213.74 69.91 =11×69.91+12(213.74-205.138)-360.2=512.0341.)15.298(-∆molkJ K H m f θ-2225.5 0 -393.509 -285.83=∆)15.298(K H m r θ-5640.738=+∆)3715.273(K G m r θ-5640.738-310.15×(512.034÷1000)=-5799.54kJ.mol -1()15.298(K G mr θ∆=-5796.127 kJ.mol -1 温度对反应的标准吉布斯函数变有影响,但由于该反应的熵变相对于焓变小(绝对值),故变化不大) 做的非体积功= 5799.54kJ.mol -1×30%×3.8/342=19.33 kJ 11.答案： 查表11..)15.298(--K mol J K S m θ197.674 130.684 186.264 188.825)K 15.298(S m r θ∆=-214.6371.)15.298(-∆mol kJ K H m f θ-110.525 0 -74.81-241.818=∆)15.298(K H mr θ-206.103 ≈∆)523(K G m r θ)15.298(K H m r θ∆-523K ×)K 15.298(S m r θ∆=〔-206.103〕-523K ×〔-206.103÷1000〕= -93.85 kJ.mol -158.21523314.81000)85.93(523)523()523(ln =⨯⨯--=⨯∆-=K R K G K K m r θθ937.9303.2/58.2158,211035.21010⨯====e K θ12. 答案：设平衡时有2Xmol 的SO 2转化 2SO 2〔g 〕+O 2〔g 〕=2SO 3〔g 〕起始 n/mol 8 4 0n 〔始〕=12mol平衡时n/mol 8-2x 4-x 2xn 〔平衡〕=〔12-x 〕mol根据PV=nRT T V 一定时（平衡）（始）（平衡）始）P P n n =(2203001212=-x 2x=6.4molS O2的转化率=6.4/8=80%=⨯=))(())(())((22223θθθθpO p p SO p p SO p K eqeq eq )1002208.88.0()1002208.86.1()1002208.84.6(22⨯⨯⨯⨯(注意在计算时可不用先计算分压,列综合算式更方便计算)13.答案：该反应是可逆反应，需要H 2的量包括反应需要的量1mol 和为维持平衡需要xmol 〔最少量〕)()()()())(())((222222H n S H n H p S H p p H p p S H p K eqeq eq eq eq eq ===θθθ=x 0.1=0.36 x=2.78mol需要H 2的量=1+2.78=3.78mol(注:该反应是反应前后气体分子数不变的,在标准平衡常数表达式中系统的总压和标准压力在计算时可以在分式中消去,否则在计算时必须知道平衡时总压才能根据平衡常数计算.) 14．在不同温度时反应的标准平衡常数值如下： T/K θ1Kθ2K9731.472.38 0.6181073 1.81 2.00 0.9051173 2.15 1.67 1.2871273 2.481.49 1.664答：反应3的标准平衡常数 θθθ213K K K = 〔如上〕(因为随温度的升高平衡常数增大,故是吸热反应)15．答案：利用公式211212))(15,298(ln T RT T T K H K K m r ⨯-∆=θθθ求θ2K代入数据50015.298314.8)15.298500(100031.92109.4ln 162⨯⨯-⨯-=⨯θK =-15.03 θ2K =1603.15109.4⨯⨯-e =1.4×101016.答案：查数据计算)g (O H )g (CO )g (H )g (CO 222+=+11..)15.298(--K mol J K S m θ213.74 130.684 197.674 188.825)K 15.298(S m r θ∆=42.075J.mol -1.K -11.)15.298(-∆mol kJ K H m f θ-393.509 0 -110.525 -241.818=∆)15.298(K H m r θ41.166kJ.mol -1≈∆)873(K G m r θ)15.298(K H m r θ∆-873)15.298(K S m r θ∆⨯=41.166kJ.mol -1-873K ×0.042075kJ.mol -1.K -1=4.434 kJ.mol -1=∆-=RT K G K K m r )873()873(ln θθ873314.81000434.4⨯⨯-=-0.6154.061.0==-e K θ=Q )/)()(/)(()/)()(/)((222θθθθp H p p CO p p O H p p CO p =1271277676⨯⨯=0.358(Q<K 0 所以反应正向进行)=∆m r G Q RT K G m r ln )873(+∆θθK QRT ln ==8.314×873ln(0.358/0.54)=-2982.9J.mol -1=-2.98kJ.mol -1因为m r G ∆<0 所以此条件下反应正向进行17.答案：吕·查德里原理判断是正确的。

第二章化学反应的基本原理一、判断题（正确请画“√”，错误的画“×”）1．当温度接近0K时，所有的放热反应可以认为都是自发进行的反应。

2．△S >0的反应，必定是自发反应。

3．对于一个反应如果△H>△G，则该反应必定是熵增的反应。

4．△Gθ值大，平衡常数Kθ值就愈大。

5．平衡常数K值越大，则反应速度越快。

6．对于△H<0的反应，提高温度速度常数k值减小。

7．对于△Hθ>0的可逆反应，提高温度平衡常数Kθ值增大。

8.NO的△f Gθm(298.15K)＞0,空气中的N2和O2在常温常压下稳定共存。

但在高温常压时能发生反应，说明该反应是△Hθ>0, △Sθ>0的反应。

9.反应CO(g) = C(s)+1/2O2 (g)的△G>0，正向非自发，加入催化剂后降低了活化能，则反应正向进行。

10.在一个封闭系统中进行的可逆反应达到平衡后，若平衡条件体积和温度不变，则系统中各组分的浓度或分压不变。

11.一定温度下，对于△υg=0的可逆反应，达平衡后改变系统中某组分的浓度或分压，平衡不移动。

12.一定温度下，对于△υg≠0的可逆反应，达到平衡后，加入惰性气体，保持总压力不变，平衡不发生移动。

13．某可逆反应在一定条件下，转化率α值增大，则在该条件下平衡常数K值也一定增大。

14．对于一个复杂反应，当总反应的标准摩尔吉布斯函数变为：△Gθ总=△Gθ1+△Gθ2则该反应的平衡常数Kθ总=Kθ1+Kθ215．单质的△f Gθm(298.15K)值一定为零。

16. 反应级数取决于反应方程式中反应物的计量系数。

17. 自发进行的反应，一定具有较小的活化能。

18. 基元反应是指一步完成的简单反应。

19. 其它条件固定时，活化能小的反应，其反应速度快。

20. 化学平衡是指系统中正逆反应活化能相等的状态。

21. 反应的活化能越高，则该反应的平衡常数就越小。

22．平衡常数Kθ值小于1，则△Gθ>0。

普化习题答案【篇一：普通化学(第六版)课后习题答案】章习题答案1. 答案（1-）（2-）（3+）（4-）2. 答案（1c）（2d）（3a）（4d）（5abd）（6ad）（7d）（8d）3. 答案（1）燃烧前后系统的温度（2）水的质量和比热（3）弹式量热计热容4..答案：根据已知条件列式1?3226?1000j?mo?l?1?1?0.5g??[4.18j?g?k?1209g?cb](298.59?296.35)k ?1122g?mol cb=849j.mol-13.8g?1?2820kj?mol?30%?17.8kj?15.答案：获得的肌肉活动的能量=180g?mol（-58.6）+2(38.1)+6qp=3(-27.6)qp?3(?27.6)?(?58.6)?2(38.1)??16.7kj?mol?1 68.下列以应（或过程）的qp与qv有区别吗？简单说明。

（1）2.00mol nh4hs的分解25℃ ‘nh4nh3(g)＋h2s(g)（2）生成1.00mol的hcl25℃ h2(g)＋2hcl(g)（3）5.00 mol co2(s)（干冰）的升华co2 co2(g) －78℃（4）沉淀出2.00mol agcl(s) 25℃agno3(aq)＋nacl(aq) agcl(s)＋nano3(aq)10.（1）4nh3(g)+3o2(g) = 2n2(g) +6h2o(l) 答案-1530.5kj.mol-1（2）c2h2(g) + h2(g) = c2h4(g) 答案-174.47kj.mol-1（3）nh3(g) +稀盐酸答案-86.32kj.mol-1 写出离子反应式。

产物是nh4+(aq)（4）fe(s) + cuso4(aq) 答案-153.87kj.mol-1-1?(298.15k)/kj.mol -74.81 0-135.44 11.答案查表?fhm-92.31???rum(298.15k)=?rhm(298.15k)-(4-5)rt(-429.86+2.48 )kj.mol-1=-427.38kj.mol-112.答案正辛烷的m=114.224g.mol-1正辛烷完全燃烧的反应式=-5470kj .mol-1估算1mol反应的△h = -(-1206.92)+( -635.09)+( -393.51)=178.32 kj.mol(1)kj.mol-1反应热q= -1229.58 kj.mol-1 (2) kj.g-1反应热q=-1229.58/26 kj.g-1c2h4+ 3o2 = 2co2 + 2h2o（l）1410.94/28(1)kj.mol-1反应热q= -1410.94 kj.mol-1 (2) kj.g-1反应热q=-1410.94/28 kj.g-1根据计算结果乙烯(c2h4)完全燃烧会放出热量更多15. 答 ??rhm(298.15k)=-8780.4 kj.mol(注意数据抄写要正确,符号不要丢) -1= -4.957 kj.mol qp= qv-4.957 kj.mol 定压条件下放热更多些.原因是该反应是气体分子数减小的反应,在温度一定时,定压条件下环境对反应系统做功,这部分能量转化成反应系统的燃烧热. -1-1根据反应焓变和标准生成焓的关系(或根据已知条件设计一个循环)存在以下关系18.答：(有机化学中一个定域c=c上的加氢反应焓变即氢化焓,离域焓是指当分子中存在多个c=c其氢化焓的观测值与一个定域c=c氢化焓乘以双键个数的差值. 共轭双键的离域作用是分子变的稳定)(苯中共轭作用使其能量比三个定域c=c降低了152 kj.mol)第2章化学反应的基本原理与大气污染1. 答案（1-）（2-）（3-）（4-）（5-）（6+）（7+）（8+） -1-12. 答案1b 2b 3b 4c 5bcd6a3. （1）答案：基本不变，基本不变，增大减小，增大增大（2）（3）答案：氟里昂，nox、hcl；co2；nox和so24. 答案：（d）（c）（e）（a）（b）原因是气体熵液体固体大的熵大5. （1）溶解少量食盐于水中。

第二章化学反应的基本原理与大气污染部分课后习题答案1、是非题（对的在括号内填“+”号，错的填“-”号）⑴ - ；⑵ - ；⑶ -；⑷ -；⑸ -；⑹ +；⑺ +；⑻ +。

2、选择题（将所有正确答案的标号填入空格内）⑴ b; ⑵ b; ⑶ b; ⑷ c; ⑸ b,c; ⑹ a。

3、填空题：⑴、Δr H mθ基本不变；Δr S mθ基本不变; Δr G mθ增大；Kθ减小；v(正)增大；v（逆）增大。

⑶、CFC、哈龙、N2O、NO、CCl4和CH4等;CO2、CH4、N2O、CFC、O3等；SO2、NOx10.糖在新陈代谢的过程中所发生的总反应可用下式表示：C12H22O11(S) + 12O22(g) + 11H2O(l)若在人体内实际上只有30%的上述总反应的标准吉布斯函数变可转变成为功（非体积功即有用功），则一食匙（3.8g）糖在体温37℃时进行新陈代谢，可以做多少功？解： C12H22O11(S) + 12O22(g) + 11H2O(l) （298K）/KJ·mol-1 -1544.7 0 -394.36 -237.18Δf Gθm=12⨯(-394.36)+11⨯(-237.18)-(-1544.7)=-5796.3(KJ·mol-1)Δr Gθ298C12H22O11=12.01⨯12+1.008⨯22+16⨯11=342.3W′=-5796.3⨯30%⨯3.8/342.3=-19.3 KJ11.计算利用水煤气制取合成天然气的下列反应在523K时（近似）的Kθ值。

CO(g)+3H24(g) + H2O(g)解：反应中温度T〉373K,H2O为气体。

可利用公式ΔrGm θ（T ）≈ΔrHm θ(298K)-T ΔrSm θ(298K),代入化学热力学数据，先求出反应的ΔrGmθ（523K ）。

CO(g) + 3H 24(g) + H 2O(g)Δf Hm θ（298K ）/kJ.mol -1–110.525 0 -74.81 -241.818 Sm θ（298K ）/J.mol -1.K -1197.674 130.684 186.264 188.825Δr Hm θ（298K ）=∑υB Δf Hm θ（298K ）={-74.81+(-241.818)-(-110.525)} kJ.mol -1B =-206.10 kJ.mol -1Δr Sm θ（298K ）=∑υB S m,B θ（298K ）=(186.264+188.825-197.674-3⨯130.684) J.mol -1.K -1B =-214.637 J.mol -1.K -1ΔrGm θ（523K ）≈Δr Hm θ（298K ）-523⨯Δr Sm θ（298K ）≈{-206.10-523⨯(-214.637)/1000} kJ.mol -1=-93.84 kJ.mol -1lgK θ=RT G 303.2θΔ-=15.298314.8303.2100044.130⨯⨯⨯-=-22.85K θ=2.36⨯10912.某温度时8.0molSO 2和4.0molO 2在密闭容器中进行反应生成SO 3气体，测得起始和平衡时（温度不变）系统的总压力分别为300KPa 和220Kpa,试利用上述实验数据求该温度时反应： 2SO 2(g)+ O 2(g)= 2SO 3(g)的标准平衡常数和 SO 2的转化率。