物理化学第8章化学动力学习题答案

第8章 化学动力学 习题

1. 请根据质量作用定律写出下列基元反应的反应速率表示式（试用各种物质分别表示）。

（1）P B A k 2?→?+

（2）2A+B P k 2?→?

（3）S P B A 22+→+ （4）M Cl M Cl +→+22 解： （1）B A P B A c kc dt dc dt dc dt dc ==-=-21，（2）B A P B A c kc dt dc dt dc dt dc 2

2121==-=-，

（3）22121B

A S P

B A c kc dt

dc dt dc dt dc dt dc ===-=-，（4）M 2Cl Cl Cl c kc dt dc dt dc 212==-。

2. 某气相反应的速率表示式分别用浓度和压力表示时为n A c c c k =γ和n

A p p p k =γ，试求

k c 与k p 之间的关系，设气体为理想气体。

解：因为 p A =c B R T =c A R T ， n

A n p n A c c RT k c k )(=，则 n p c RT k k )(=

3. 298K 时N 2O 5(g)分解反应其半衰期2/1t 为5.7h ，此值与N 2O 5的起始浓度无关，试求： （1）该反应的速率常数。（2）作用完成90%时所需时间。 解：根据题意判断该分解反应为一级反应，因此可求得

（1）12/11216.07

.52

ln 2ln -===h t k ，（2）h k x t 94.181216

.09.011

ln

11ln

=-=-=

4. 某人工放射性元素放出α粒子，半衰期为15min ，试问该试样有80%分解，需时若干？ 解：根据题意判断该放射反应为一级反应，因此可求得

（1）12/1min 04621.015

2

ln 2ln -===t k ，（2）min 83.3404621

.08.011

ln

11ln

=-=-=k x t 。

5. 把一定量的PH 3(g)迅速引入温度为950K 的已抽空的容器中，待反应物达到该温度时开始计时(此时已有部分分解)，测得实验数据如下：

t /s 0 58 108 ∞ p /kPa

35.00

36.34

36.68

36.85

已知反应)(6)()(4243g H g P g PH k +?→?为一级反应，求该反应的速率常数k 值。（设在t =∞

时反应基本完成）。 解：利用一级反应的公式， t k c

c 10

ln

=， c 0正比于p ∞─p 0，c 正比于p ∞─p t ， 所以 k=t

p p p p t

--∞∞0

ln

1

当t =58s 时， 110222.034

.3685.3600.3585.36ln 581-=--=s k ， 当t =108s 时， 120221.068

.3685.3600.3585.36ln 1081-=--=

s k 10222.0-=s k

6. 在298K 时，NaOH 与CH 3COOCH 3皂化作用的速率常数k 2与NaOH 与CH 3COOC 2H 5皂

化作用的速率常数2

k '的关系为k 2=2.82k '。试问在相同的实验条件下，当有90%的CH 3COOCH 3被分解时，CH 3COOC 2H 5的分解百分数为若干？（设碱与酯的浓度均相等） 解：由二级反应的动力学方程，

kt c c =-0

1

1， t k t k c x c c c 2100001)1(11)9.01(1=----， 8.21111

9.011=----x

x =76.27%

7. 某放射性元素经14天后，活性降低了6.85%。试求：（1）该放射性元素的半衰期；（2）若要分解掉90%，需经多长时间？

解：放射性元素的衰变符合一级反应规律。 设反应开始时，其活性组分为100%，14天后，剩余的活性组分为100%─6.85%，

则：A,031A,011100ln

ln 5.0710d 14100 6.85

c k t

c x

--==

=?-- 312

ln 2/ln 2/(5.0710)136.7d t k -==?=

A,03A,0A,0111ln ln 454.2d 0.9 5.071010.9

c t k c c -=

==-?-

8. 在某化学反应中随时检测物质A 的含量，1小时后，发现A 已作用了75%，试问2小时后A 还剩余多少没有作用？若该反应对A 来说是： （1）一级反应。

（2）二级反应（设A 与另一反应物B 起始浓度相同）。 （3）零级反应（求A 作用所需时间）。 解：（1）由一级反应速率公式，

kt x =-11ln

， 175.011ln ?=-k ，k =1.386h -1，2386.11

ln ?=x

， x =6.25% （2） k k c xc c c 2111

25.010

000=--

x =14.3%

（3） c 0─0.25c 0=k k=0.75 c 0 ，t=h c c k c c 33.175.00

0==-

9. 设有一反应H(s)G(g)B(g)2A(g)+→+在某恒温密闭容器中进行，开始时A 和B 的物质的量之比为2：1，起始总压为3.0，在400K 时，60s 后容器中的总压力为2.0，设该反应的速率方程为：5

.05.1B A p B p p k dt

dp =-

，求400K 时，150s 后容器中B 的分压。. 解：因为温度。体积相同，所以1:2::0

0==B A B A p p n n

即 002B A p p = ，P A =2p B ， 2

25.15.05.15.05.12)2(B B p B B p B A p B p k p k p p k p p k dt

dp '====-

2A （g ）+B （g ）=G （g ）+H （s ）

t=0 20b P 0b P 0 0 0

3B p P =总

t=t 2p B p B B B p p -0 0 B B p p p 20+=总

kPa p p B 0.10.33

13100=?==

总 ， ()

kPa p p p B

B 5.0)0.10.2(21210

=-=-=总 对二级反应有 t k p p B

B '=-01

1

当t =150s 时， s k 600

.11

5.01?'=-，1).(0167.0-='s kPa k 求得 P B =0.285kPa

10. 某物质A 的分解是二级反应。恒温下反应进行到A 消耗掉初浓度的1/3所需要的时间是2min ，求A 消耗掉初浓度的2/3所需要的时间。 解：

2/3A A,0

A A A,02/3A,02/3A,0A,02/3

A A,01/32/3A A,01/3A,0A A,0

111111111()()21

21112()228min A t k t c c k t c c t c c c t k c t t k c c k c ??-==-=-=

==

-==?=由

得

11. 如反应物的起始浓度均为a ，反应的级数为n （且n ≠1），证明其半衰期表示式为（式中k 为速率常数）：

)

1(12112/1--=

--n k a t n n

解： n x a k dt dx )(-=，

??=-t

x n

kdt x a dx 00)(，积分得kt n a x a n n =-+----1)(11， )1()(11---=--n k a x a t n n 当x =a 2

1

时， )1(121)

1(211112/1-????????-??? ??=

--??? ?

?-=----n k a n k a

a a t n n n n

=)

1(1211----n k a n n

12. 氯化醇和碳酸氢钠反应制取乙二醇： CH 2OHCH 2Cl (A)+ NaHCO 3 (B)CH 2OHCH 2OH + NaCl + CO 2

已知该反应的微分速率方程为：A

A B d d

c kc c t

-

=，且测得在355K 时反应的速率常数115.20mol L h k --=g g 。试计算在355 K 时：

(1) 如果溶液中氯乙醇、碳酸氢钠的初始浓度相同， -1

A,0B,0 1.2mol L c c ==g ，氯乙醇转化95%需要多少时间？

(2) 在同样初始浓度的条件下， 氯乙醇转化率达到99.75%需要多少时间？

(3) 若溶液中氯乙醇和碳酸氢钠的开始浓度分别为-1

A,0 1.2mol L c =g ，-1

B,0 1.5mol L c =g ，氯乙醇转化99.75%需要多少时间？

解： （1） 由速率方程知反应为二级反应， 且两反应物开始浓度相同， 则

1A

A,0

1

1

1

111

(

)[] 3.04h 5.20(195%) 1.20 1.20t k c c =

-

=

-=-? （2） 同理 2A

A,0

1

1

1

111(

)[]63.9h 5.20(199.75%) 1.20 1.20

t k c c =

-

=

-=-? （3）因为两反应物开始浓度不同， 则

B,0A 3A,0B,0A,0B 111

ln

()

1

1.50(199.75%) 1.20

ln

5.20mol L h (1.20 1.50) 1.20(1.50 1.2099.75%)

2.82h

c c t k c c c c --=

-?-?=

?-?-?=g g

13. 已知HCl(g)在1.013×105Pa 和298K 时的生产热为─92.3KJ·mol -1，生产反应的活化能为113KJ·mol -1，试计算其逆反应的活化能。 解：反应热与活化能之间的关系为：

即：，

=113─(─92.3)=205.3 (KJ·mol -1)

14. 某一级反应在340K 时完成20%需时3.20min ，而在300K 时同样完成20%需时12.6min ，试计算该反应的实验活化能。

解：由于初始浓度和反应程度都相同，所以可直接运用公式2211t k t k =，即2

1

12t t k k = 根据Arrhenius 经验公式：???

?

??-=211211ln

T T R E k k a 得 121221ln k k T T T T R E a ???? ??-=21

12

21ln t t T T T T R ???? ??-= 1

06.296.1220

.3ln 340300300340314.8-?=??? ??-??=mol kJ

15. 有双分子反应NO(g)(g)CO (g)NO CO(g)22+→+，已知在540～727K 时之间发生定容反应，其速率常数k 的表示为k /( mol -1·dm 3·s -1)=1.2×1010exp(─132kJ ·mol -1/R T ) 若在600K 时，CO(g)和NO 2(g)的初始压力分别为667和933Pa ，试计算： （1）该反应在600K 时的k p 值。

（2）反应进行10h 以后，NO 的分压为若干。 解：（1）

()

1191113110110748.7600314.8))(600

314.8132000

exp(102.1)(--------??=???÷???-?==

=s Pa K mol K J s dm mol k RT

k RT k k l p c

n c p

（2）运用公式 t k p p p p p p p p p B A A B B A =---)

()(ln 1

00000

()()()

1

11936001010748.7933667667933ln

9336671----?????=---h s h s Pa p p Pa 解得 p =141.5Pa

16. 已知组成蛋的卵白蛋白的热变作用为一级反应，其活化能约为85kJ ·mol -1，在与海平面相同高度处的沸水中“煮熟”一个蛋需要10min 。试求在海拔2213m 高的山顶上的沸水中“煮熟”一个蛋需要多长时间。假设空气的体积组成为80%N 2和20%O 2，空气按高度分

布服从分布公式Rt

Mgh e p p /0-=，气体从海平面到山顶都保持293.2K 。水的正常汽化热为

2.278kJ ·g -1。

解：先求2213m 高出的压力p ，2562.02

.293314.822138.9108.28ln 30-=????-=-=-RT Mgh p p

式中28.8×10-3㎏·mol -1为空气的平均摩尔质量。由于压力不同所引起的沸点不同

??

?

??-=T R H p p m vap 12.3731ln

0?， ─0.2562=???

??-?T 12.3731314.8182278 解得 T =366.1K ，由于温度不同而引起的速率常数不同 ???

? ??-?=T T R E k k a 11ln

005313.01.36612.3731314.885000-=???

??-?= 5879.00=k k ， 5879.000==t t k k ， min 175879

.010

==t

17. 硝基异丙烷在水溶液中与碱的中和反应是二级反应，其速率常数可用下式表示： 383.27/4

.7284ln +-=

K

T k 时间以min 为单位，活度用3-?dm mol 表示。 （1）计算反应的活化能，及指前因子

（2）在283K 时，若硝基异丙烷与碱的浓度均为3008.0-?dm mol ，求反应的半衰期。 解：（1）已知???

? ??-=RT

E A k a

exp 对照已知公式

4.7284=R

E a

156.60314.84.7284-?=?=mol kJ E a

383.27ln =A ，11311min )(1080.7---???=dm mol A

（2） 643.1383.27/4

.7284ln =+-=

K

T k

113min )(17.5---??=dm mol

k

min .../1824008

01751a k 1t 221=?==

附加. 已知HCl(g)在1.013×105Pa 和298K 时的生产热为─92.3KJ·mol -1，生产反应的活化能为113KJ·mol -1，试计算其逆反应的活化能。 解：反应热与活化能之间的关系为：

即：

=113─(─92.3) =205.3(KJ·mol -1)

18. 已知某气相反应11

A B+C k

k

-垐垎噲垐，在25℃时的k 1和k -1分别为0.2s -1和3.938×10-3Pa -1·s -1，在35℃时正逆反应的速率常数k 1和k -1均增加为原来的 2倍。求： （1）25℃时的平衡常数K C ； （2）正逆反应的活化能； （3）反应的热效应Q 。 解：

（1）-1415

10.2s 5.06610Pa 3.94810

c k K k --===?? （2）???

? ??-=211211ln

T T R E k k ，11

1153(kJ mol 53kJ mol E E ---=?=?)； （3）011=-=-E E Q

19. N 2O(g)的热分解反应为(g)O (g)2N O(g)2N 22k

2+?→?，从实验测出不同温度时各个

起始压力与半衰期值如下：

反应温度T /K

初始压力kPa p /0

半衰期s t /2/1

（1）求反应级数和两种温度下的速率常数。 （2）求活化能E a 值。

（3）若1030K 时N 2O(g)的起始压力为54.00kPa ，求压力达到64.00kPa 时所需时间。 解：（1）因为 ()()()()

()1

020121221ln 1ln p p n t t -= 则

()()2

066.7996

.47ln 11440212ln 2

787.156197

.39ln 13801520ln

=-==-=n n n n

又因为 2

101

t p k =

1

151021

1510110828.9212

996.471110678.1380

787.1561

1------??=?==??=?==

s kPa t p k s kPa t p k

（2）

???? ??--=121211ln

T T R E k k n

kJ

E E n n 34.232967*********.810678.110828.9ln

7

5

=?

??

??--

=??--

（3） 2N 2O(g)=2N 2(g)+O 2(g) 5400─p p

2

p

(

)s

t t kt

p p kPa p p

p NO

NO 8.11010828.95413411

120642

54502

2

=?=-=-==+

=-∑

20. 反应N M B A +→+2服从速率方程B A M p kp dt

dp 2

=，试验在恒温恒容下进行，有数据如表所示。

（１）求表中方框内空白处的半衰期值。 （２）计算1093.2K 的k 值(kPa -2·s -1)。 （３）计算活化能。

解：（1）实验1、2中，A 是大大过量的，可将速率方程简化为一级反应

B B A M p k p kp dt

dp 12

≈=， 因一级反应的2/1t 与0B

p 无关，所以实验2的2/1t 与实验1相同，为19.2s 。实验3、4中，B 是大大过量的，速率方程可简化为二级反应

2

22A

B A M p k p kp dt

dp ≈= 二级反应的2/1t 为a k 21

， )3()4()4()3(002/12/1A

A p p t t = 333.1666.2)4(8352/1=t ，2/1t (4)=417.5s （2） 12/110361.02

.192

ln 2ln -===

s t k 1262

21

)(10642.599

.790361.0---??==

=

s kPa p k k A

（3）比较实验1、5，起始浓度相同，

92.1102

.19)1()5(2/12/115===t t k k ，???? ??-=51

1511ln T T R E k k a ，即 ??? ??-=2.111312.1093192.1ln R E a E a =330kJ ·mol -1

21. 已知对峙反应

，在不同温度下

T /K 1

6

2

1

min

--??dm mol

k 1

3

1

1

min

---?dm mol k

600 6.63×105 8.39 645

6.52×105

40.7

试计算：

（1）不同温度下反应的平衡常数值。

（2）该反应的m r U ?（设该值与温度无关）和600K 时的m r H ?。 解：（1）

)600()600()600(11K k K k K K -=

3

141311

62510902.7min 39.8min 1063.6dm mol dm mol dm mol ??=?????=-----

1

311

625min

7.40min 1052.6)645(----?????=dm mol dm mol K K

31410602.1dm mol ??=- 运用下述公式

()??

?????-?=

??????

??-?=K K K R

U T T T T R U T K T K m r m r c c 60064560064510902.710

602.1ln

)()(ln 4

4

121212

1

11.119)600()1(1.114--?-=?-+?-=mol

kJ R K mol kJ

∑+?=??-=?-RT

v U H mol kJ U i m r m r m r 11.114

22. 某一气相反应，已知在298K 时，k 1=0.21s -1，k 2=5×10-9Pa -1·s -1，

当温度升至310K 时，k 1和k 2值均增加1倍，试求：（1）298K 时的平衡常数K p ，（2）正、逆反应的实验活化能，（3）反应的m r H ?，（4）在298K 时，A 的起始压力101.325kPa ，若使总压力达到151.99kPa 时，问需时若干？ 解： （1） Pa k k K p 7

9

21102.410521.0?=?==

- （2） E a (正)=E a (逆)=122112)()(ln T T T T T k T k R -?

=8.314×ln2×298

310310

298-? =44.36kJ ·mol -1 （3）

2

ln RT H dT

K d m r p ?=，因为

0ln =dT

K d p ，所以m r H ?=0。

（4）

t=0 θ

p 0 0 t=t θp ─x x x

kPa x p p 99.151=+=θ总 ， x=50.66kPa ，

221)(x k x p k dt

dx --=θ )(1x p k -≈θ

(21k k <<Θ) ??=-t

x

dt k x p dx

010θ，t k x p p 1ln =-θθ

，s kPa

p p s x p p k t 3.366.50ln 21.01ln 111=-=-=-θθ

θθ

23. 当有碘存在作为催化剂时，氯苯（C 6H 5Cl ）与氯在CS 2溶液中有如下的平行反应：

246k 256Cl H C 邻HCl Cl Cl H C 1

-+?→?+ 246k 256Cl H C 对HCl Cl Cl H C 2-+?→?+

设在温度和碘的浓度一定时， C 6H 5Cl 和Cl 2在溶液中的起始浓度均为0.5 mol ·dm -3，30min 后有15%的C 6H 5Cl 转化为邻- C 6H 4Cl 2，有25%的C 6H 5Cl 转变为对- C 6H 4Cl 2，试计算k 1和k 2。

解：由平行反应

??????

?-+===2

2121))((25

.015

.0x a k k dt

dx k k c c 对邻， ?????

+=-=t

k k x a a x k k )()

(6.02121

因为 x=0.5×(0.15+0.25)=0.4×0.5

?????

?+=?-?=30)()

5.04.05.0(5.05.04.0

6.02121k k k k ，解得k 1=0.01667dm 3·mol -1·s -1 ，k 2=0.02778dm 3·mol -1·s -1

24. 乙醛的离解反应CH 3CHO=CH 4+CO 是由下面几个步骤构成的

（1）CHO CH CHO CH k

+?→?

331

， （2）CO CH CH CHO CH CH k

34332

+?→

?+， （3）CO CH CO CH k

+?→?333

，

（4）6234

2H C CH k

?→

?， 试用稳态近似法导出： 2/332

/14124][2]

[CHO CH k k k dt CH d ???

? ??=

证明：产物CH 4的生成速率为 ]CHO CH ][CH [k dt

]

CH [d 3324=，反应的中间产物为活泼的自由基，故按稳态法处理

]][[][]

[332313CHO CH CH k CHO CH k dt

CH d -=0][2][23433=-+CH k CO CH k 0][]][[]

[333323=-=CO CH k CHO CH CH k dt

CO CH d 两式相加得：][31CHO CH k =234][2CH k ，

2/132

/1413][2][CHO CH k k CH ?

??

?

??=，2/332

/14124][2]

[CHO CH k k k dt CH d ???

? ??=

25. 气相反应H 2(g)+Br 2(g)=2HBr(g)的反应历程为

（1） Br Br k

21

2?→?

， （2）H HBr H Br k

+?→?

+2

2，

（3） Br HBr Br H k

+?→?

+3

2， （4） Br H HBr H k

+?→?

+24

， （5） 25

2Br Br k

?→

?， 试证明反应的动力学方程式为

]

[][1]][[][22

12

2Br HBr k Br H k dt

HBr d '

+=

证明: ]][[]][[]][[]

[42322HBr H k Br H k H Br k dt HBr d -+= ①

]][[]][[][2]

[232221Br H k H Br k Br k dt

Br d +-= 0][2]][[254=-+Br k HBr H k ② 0]][[]][[]][[]

[42322=--=HBr H k Br H k H Br k dt

H d ③ ①－③得 ]][[2]

[23Br H k dt

HBr d = ④ ②+③得

0][2][22521=-Br k Br k 2

/1251][][?

??

?

??=Br k k Br ⑤

以⑤代入②式移项得：

]

[][][][][4232/122

/15122HBr k Br k Br k k H k H +????

??= ⑥ 以⑥代入④式得：

]

[][][][2][4232/322

/151223HBr k Br k Br k k H k k dt HBr d +?

??

?

??= ⑦ ⑦式分子、分母各除以][23Br k ，并令：

3

4

2/

1

5

1

2

,

2

k

k

k

k

k

k

k='

??

?

?

?

?

=，

]

[

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[

1

]

][

[

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[

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2

1

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2

Br

HBr

k

Br

H

k

dt

HBr

d

'

+

=

26．由反应C2H6+H2=2CH4，其反应历程可能是

设反应（１）为快速对峙反应，对H可作稳态近似处理，试证明

]

[

]

[

2

]

[

2

2/1

6

2

2/1

2

4H

H

C

K

k

dt

CH

d

=

证明：]

][

[

]

][

[

]

[

6

2

3

2

3

2

4H

C

H

k

H

CH

k

dt

CH

d

+

=①

]

][

[

]

][

[

]

[

6

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3

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3

2

=

-

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C

H

k

H

CH

k

dt

H

d

②

②+①

]

][

[

2

]

[

2

3

2

4H

CH

k

dt

CH

d

=

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]

[

]

[

6

2

2

3

H

C

CH

K=2/1

6

2

2/1

3

]

[

]

[H

C

K

CH=

所以

]

[

]

[

2

]

[

2

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6

2

2/1

2

4H

H

C

K

k

dt

CH

d

=

27. 光气热分解的总反应为，COCl2=CO+Cl2该反应的历程为

其中反应（２）为速决步，（１）、（３）是快速对峙反应，试证明反应的速率方程为

2/1

2

2

]

][

[Cl

COCl

k

dt

dx

=

证明：因为反应速率取决于最慢的一步，所以

]][[22COCl Cl k dt

dx

= 由（１）式得 ]

[][22

Cl Cl K = 则2/12])[(][Cl K Cl =

所以 2/122/122/12]][[]][[Cl COCl k Cl COCl K k dt

dx

==

28. 蔗糖在酸催化的条件下，水解转化为果糖和葡萄糖，经实验测定对蔗糖呈一级反应的特

征： 122211261266126H C H O H O C H O C H O +

+??→+

蔗糖（右旋） 果糖（右旋） 葡萄糖（左旋）

这种实验一般不分析浓度，而是用旋光仪测定反应过程中溶液的旋光角。反应开始时，测得旋光角0 6.60α=o 。在t =8min 时，测得旋光角 3.71t α=o 。到t ∞时，即蔗糖已水解完毕，这时旋光角 1.98α∞=-o 。由于葡萄糖的左旋大于果糖的右旋，所以最后溶液是左旋的。试求该水解反应的速率系数和半衰期。

解：一级反应的积分式为：A,0A,01

ln c k t c x

=-

式中

A,0A,0c c x

-是蔗糖的起始浓度与其在t 时刻的浓度之比。由于旋光度与溶液的浓度成正比，

因此可以利用旋光度之比来代替溶液的浓度比，即： 01

ln

t a a k t

a a ∞

∞

-=-

其中：（0αα∞-）代表反应开始的旋光度，（t αα∞-）代表在t 时刻的旋光度。

1011 6.60 1.98ln ln 0.05134min 8 3.71 1.98t a a k t a a -∞∞-+===-+

12

ln 2/2/0.0513413.5min t k ln ===

物理化学相平衡例题

相平衡例题 例2 系统中有C(s), H 2O(g), CO 2(g), CO(g), H 2(g)共存，C=？ 答：系统中有反应：(1)C(s)+H 2O(g)?CO(g)+H 2(g) (2)C(s)+CO 2(g) ?2CO(g) (3)CO(g)+H 2O(g) ?CO 2(g)+H 2(g) 其中S=5，独立化学平衡数R ≠3=2, ∴C=5–2=3注意：系统确定后，其组分数是确定的，物种数有一定随意性。 例1NH 4Cl(s)=NH 3(g) + HCl(g) C= S –R –R ’ S=3 R =1 K p = P (NH 3) ×P (HCl ) R ′=1 P (NH 3)=P (HCl ) C=1 若体系中已有H C l (g), 则C =?R`=0 C=2例3NH 4HS(s) 和任意量的NH 3(g) 及H 2S(g) 达平衡 时有: (A) C = 2，P = 2，f = 2；(B) C = 1，P = 2，f = 1 (C) C = 2，P = 3，f = 2；(D) C = 3，P = 2，f = 3(A)1000K 下，NH 3、H 2、N 2三气平衡F=? S =3，R =1 (2NH 3=3H 2+N 2)，P =1 F = C -P +1=2 (p 、x NH3、x H2或x N2其中之二) (1)、冰水共存时F ＝？ C =1，P =2(冰、水)， F = 1-2+2=1 (T 或p )f = C –P + 2

指出含有CaCO 3(s) 、CaO(s) 、CO 2(g)的体系与CO 2(g)和N 2(g)的混合物达渗透平衡时的物种数、组分数、相数和自由度数。 例4. 答:S = 4 , R = 1, R ′= 0 CaCO 3(s) = CaO(s) + CO 2(g) C = 3 , P = 4 f = C –P + 3 = 3 –4 + 3 = 2 ※注意:相律 f = C –P + 2 (体系各处的压力均相等,公式中的2表示温度和压力)而在此题渗透平衡中P 1 ≠P 2 ,所以相律应写为: f = C –P + 3 例5 Na 2CO 3有三种含水盐：N a 2C O 3?H 2O , N a 2C O 3?7H 2O , N a 2C O 3?10H 2O (1)p θ下,与N a 2C O 3(aq)和冰共存的含水盐最多有几种？(2)30℃时，可与水蒸气共存的含水盐最多有几种？ 解：系统由N a 2C O 3和H 2O 构成, C =2若S =5, 但存在三个平衡关系: R =3, N a 2C O 3+xH 2O = N a 2C O 3.xH 2O ∴C =2 1) 指定p θ, f = 2 –P + 1= 3 –P , f = 0, P = 3 ∴P 最多为3,与Na 2CO 3(aq)和冰(s)与共存的盐只有一种。 2) 指定30℃, f = 3 –P , f = 0, P = 3 ∴P 最多为3， ∴与水蒸气共存的含水盐最多有2种

物理化学习题第四章化学平衡

物理化学习题第四章 化学平衡 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

第四章 化学平衡 一．基本要求 1．掌握化学反应定温式的各种形式，并会用来判断反应的方向和限度。 2．了解标准平衡常数的定义，掌握标准平衡常数的各种表示形式和计算方法。 3．掌握标准平衡常数K 与r m G ?在数值上的联系，熟练用热力学方法计算r m G ?，从而获得标准平衡常数的数值。 4．了解标准摩尔生成Gibbs 自由能f m G ?的定义和它的应用。 5．掌握温度对化学平衡的影响，记住van ’t Hoff 公式及其应用。 6．了解压力和惰性气体对化学平衡的影响。 二．把握学习要点的建议 把本章放在多组分系统之后的目的，就是要利用多组分系统中介绍的化学势的概念和各种表示方式，来导出化学反应定温式，从而用来判断化学反应的方向与限度。 本章又用到了反应进度的概念，不过其值处在0 1 mol -的区间之内。因为在利用化学势的表示式来计算反应的Gibbs 自由能的变化值时，是将化学势看作为一个定值，也就是在有限的反应系统中，化学进度为d ξ，如果在一个很大的系统中， 1 mol ξ=。 严格讲，标准平衡常数应该用绝对活度来定义，由于本教材没有介绍绝对活度的概念，所以利用标准态化学势来对标准平衡常数下定义，其含义是一样的。从标准平衡常数的定义式可知，标准平衡常数与标准化学势一样，都仅是温度的函数，因为压力已指定为标准压力。对于液相反应系统，标准平衡常数有其相应的形式。对于复相化学反应，因为纯的凝聚态物质本身就作为标准态，它的化学势就是标准态化学势，已经归入r m G ?中，所以在计算标准平衡常数时，只与气体物质的压力有关。 学习化学平衡的主要目的是如何判断反应的方向和限度，知道如何计算平衡常数，了解温度、压力和惰性气体对平衡的影响，能找到一个经济合理的反应条件，为科研和工业生产服务。而不要过多地去考虑各种浓度表示式和各种平衡常数表示式之间的换算，否则会把自己搞糊涂了，反而没抓住主要内容。 由于标准平衡常数与r m G ?在数值上有联系，r m ln p G RT K ?=-，所以有了r m G ?的值，就可以计算p K 的值。定义了标准摩尔生成Gibbs 自由能f m G ?，

物理化学动力学 试题2

物理化学动力学试卷2 一、选择题( 共16题26分) 1. 298 K时两个级数相同的反应Ⅰ、Ⅱ，活化能EⅠ= EⅡ，若速率常数kⅠ= 10kⅡ，则两 反应之活化熵相差：( ) (A) 0.6 J·K-1·mol-1 (B) 10 J·K-1·mol-1 (C) 19 J·K-1·mol-1 (D) 190 J·K-1·mol-1 2. 实验活化能E a，临界能E c，势垒E b，零度活化能E0概念不同，数值也不完全相等， 但在一定条件下，四者近似相等，其条件是：( ) (A) E0很小(B) E b很小 (C) 温度很低(D) 基态振动频率大 3. 根据微观可逆性原理，反应物分子能量消耗的选择性和产物能量分配的特殊性有对应关系，因此对正向反应产物主要是平动激发，则对逆向反应更有利于促进反应进行的能量形式 应为：（） (A)振动能(B)转动能 (C)平动能(D)能量形式不限，只要足够高 4. 双分子反应的速率常数k以cm3·s-1为量纲换算为以mol-1·dm3·s-1为量纲时，应乘以 因子（） (A) L(B) 103L (C) 106L2(D) 10-3L 5. 2 分(6037)6037 分子的数密度若以cm-3计，浓度以mol·dm-3计，则k N与k c之关系应为：( ) (A) k c＝103Lk N(B) k c=10-3Lk N (C) k c=106L2k N(D) k c=10-6L2k N 6. 2 分(6531)6531 酶催化作用有很多特征，但其主要的缺点是：（） (A) 对温度反应迟钝(B) 选择性不高 (C) 催化活性低(D) 极易受酶杂质影响 7. 2 分(6479)6479 光化学反应Ａ2＋hν→２Ａ的反应历程为： Ａ2＋hν→Ａ2*Ａ2*k1 ２ＡＡ 2 *＋Ａ 2 k2 ２Ａ2 可得：r＝k1I a／(k1＋k2[Ａ2])则该反应之量子产率Φ为( ) (A) 1 (B) 2 (C) k1／(k1＋k2[Ａ2]) (D) k2／(k1＋k2[Ａ2])·２ 8. 2 分(6409)6409 下面四种说法中不正确的是：( ) (A)在具有速控步的反应历程中，达到稳态后，速控步后的各个步骤的反应速 率都等于速控步的反应速率，速控步前的各步骤均处于平衡状态 (B) 根据微观可逆性原理，在反应历程中不可能出现2A →C + 3D 这样的基 元反应 (C) 在光化学反应中，体系的Gibbs自由能总是在不断地降低 (D) 在采用温度跃变的驰豫法来研究溶液中的快速反应时，该反应必须是放热

物理化学第二版作业答案6-8

物理化学作业题答案 第六章 相平衡 思考题 5．在含有氨的容器中氯化铵固体分解达平衡，43NH Cl(s)NH (g)HCl(g)+垐?噲?。指出该系统的独立组分数、 相数和自由度？ 答：反应中有三个物种，一个平衡限制条件，没有浓度限制条件。所以独立组分数为2，相数为2，自由度为2。 习题解析 3．3CaCO (s)在高温下分解为CaO(s)和2CO (g)，根据相律解释下述实验事实。 (1) 在一定压力的2CO (g)中，将3CaCO (s)加热，实验证明在加热过程中，在一定的温度范围内3CaCO (s)不会分解。(2) 在3CaCO (s)的分解过程中，若保持2CO (g)的压力恒定，实验证明达分解平衡时，温度有定值。 解：(1) 该系统中有两个物种，2CO (g)和3CaCO (s)，所以物种数2S =。在没有发生反应时，组分数2C =。现在是一个固相和一个气相两相共存，2P =。当2CO (g)的压力有定值时，根据相律，条件自由度 *12121f C P =+-=+-=。这个自由度就是温度，即在一定的温度范围内，可维持两相平衡共存不变，所以3CaCO (s)不会分解。 （2）该系统有三个物种，2CO (g)，3CaCO (s)和CaO(s)，所以物种数3S =。有一个化学平衡，1R =。没有浓度限制条件，因为产物不在同一个相，故2C =。现在有三相共存（两个固相和一个气相），3P =。若保持 2CO (g)的压力恒定，条件自由度*12130f C P =+-=+-=。也就是说，在保持2CO (g)的压力恒定时，温度 不能发生变化，即3CaCO (s)的分解温度有定值。 5．结霜后的早晨冷而干燥，在-5℃，当大气中的水蒸气分压降至 Pa 时，霜会升华变为水蒸气吗? 若要使霜不升华，空气中水蒸气的分压要有多大？已知水的三相点的温度和压力分别为 K 和611 Pa ，水的摩尔气化焓 1vap m 45.05 kJ mol H -?=?，冰的摩尔融化焓1fus m 6.01 kJ mol H -?=?。设相变时的摩尔焓变在这个温度区间内是 常数。 解：冰的摩尔升华焓等于摩尔熔化焓与摩尔气化焓的加和， sub m vap m fus m H H H ?=?+?11(45.05 6.01) kJ mol 51.06 kJ mol --=+?=? 用Clausius-Clapeyron 方程，计算 K （-5℃）时冰的饱和蒸气压 (268.15K)51 06011 ln 611 Pa 8.314273.16268.15p = - ? ? ??? 解得 (268.15K)401.4 Pa p = 而 K （-5℃）时，水蒸气的分压为 Pa ，低于霜的水蒸气分压，所以这时霜要升华。当水蒸气分压等于或大于401.4 Pa 时，霜可以存在。

物理化学相平衡练习题

相平衡题 一、判断题： 1．在一个给定的系统中，物种数可以因分析问题的角度的不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。 2．单组分系统的物种数一定等于1。 3．自由度就是可以独立变化的变量。 4．相图中的点都是代表系统状态的点。 5．恒定压力下，根据相律得出某一系统的f = l，则该系统的温度就有一个唯一确定的值。6．单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。 7．根据二元液系的p～x图可以准确地判断该系统的液相是否是理想液体混合物。 8．在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平衡时两相的相对的量。 9．杠杆规则只适用于T～x图的两相平衡区。 10．对于二元互溶液系，通过精馏方法总可以得到两个纯组分。 11．二元液系中，若A组分对拉乌尔定律产生正偏差，那么B组分必定对拉乌尔定律产生负偏差。 12．恒沸物的组成不变。 13．若A、B两液体完全不互溶，那么当有B存在时，A的蒸气压与系统中A的摩尔分数成正比。 14．在简单低共熔物的相图中，三相线上的任何一个系统点的液相组成都相同。 15．三组分系统最多同时存在5个相。 二、单选题： 1．H2O、K+、Na+、Cl- 、I- 体系的组分数是：C (A) K = 3 ；(B) K = 5 ；(C) K = 4 ；(D) K = 2 。 2．克劳修斯－克拉伯龙方程导出中，忽略了液态体积。此方程使用时，对体系所处的温度要求：C (A) 大于临界温度；(B) 在三相点与沸点之间； (C) 在三相点与临界温度之间；(D) 小于沸点温度。 3．单组分固－液两相平衡的p～T曲线如图所示，则：C (A) V m(l) = V m(s) ；(B)V m(l)＞V m(s) ； (C) V m(l)＜V m(s) ；(D)无法确定。 4．蒸汽冷凝为液体时所放出的潜热，可用来：C (A) 可使体系对环境做有用功；(B) 可使环境对体系做有用功； (C) 不能做有用功；(D) 不能判定。 5．压力升高时，单组分体系的熔点将如何变化：D (A) 升高；(B) 降低；(C) 不变；(D) 不一定。 6．硫酸与水可组成三种化合物：H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)，在p 下，能与硫酸水溶液共存的化合物最多有几种：B (A) 1 种；(B) 2 种；(C) 3 种；(D) 0 种。

物理化学习题及答案

物理化学习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

物理化学期末复习 一、单项选择题 1. 涉及焓的下列说法中正确的是() (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 2. 下列三种胶体分散系统中，热力不稳定的系统是：() A.大分子溶胶 B.胶体电解质 C.溶胶 3. 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于() (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 4. 第一类永动机不能制造成功的原因是() (A) 能量不能创造也不能消灭 (B) 实际过程中功的损失无法避免 (C) 能量传递的形式只有热和功 (D) 热不能全部转换成功 5. 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有（） (A) W =0，Q <0，U <0 (B). W＞0，Q <0，U >0 (C) W <0，Q <0，U >0

(D). W <0，Q =0，U >0 6. 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 7. 封闭系统内的状态变化：（） A 如果系统的?S >0，则该变化过程自发 sys B 变化过程只要对环境放热，则该变化过程自发 ，变化过程是否自发无法判断 C 仅从系统的?S sys 8. 固态的NH HS放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分 4 数、相数及自由度分别是（） A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 9. 在定压下，NaCl晶体，蔗糖晶体，与它们的饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C和条件自由度f'：（） A C=3，f'=1 B C=3，f'=2 C C=4，f'=2 D C=4，f'=3 10. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中（） (A) ΔS=0 (B) ΔG=0

物理化学第四章化学平衡练习题及答案

第四章 化学平衡练习题 一、判断与问答题： 1．反应的吉布斯函数变就是反应产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。 2．在恒定的温度和压力条件下，某化学反应的?r G m 就是在一定量的系统中进行1mol 的 化学反应时产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。 3．因为m r G ?= -RT ln K ，所以m r G ?是平衡状态时的吉布斯函数变化。 4．m r G ?是反应进度的函数。 5．在等温等压条件下，?r G m > 0的反应一定不能进行。 6．?r G m 的大小表示了反应系统处于该反应进度ζ时反应的趋势。 7．任何一个化学反应都可以用m r G ?来判断其反应进行的方向。 8．在等温、等压、W’ = 0的条件下，系统总是向着吉布斯函数减小的方向进行。若某化 学反应在给定条件下?r G m < 0，则反应物将完全变成产物，反应将进行到底。 9．在等温、等压不作非体积功的条件下，反应的? r G m < 0时，若值越小，自发进行反应 的趋势也越强，反应进行得越快。 10．某化学反应的? r G m 若大于零，则K 一定小于1。 11．理想气体反应 A + B = 2C ，当p A = p B = p C 时，m r G ?的大小就决定了反应进行方向。 12．标准平衡常数的数值不仅与方程式的写法有关，而且还与标准态的选择有关。 13．在给定温度和压力下发生的PCl 5的分解反应，只须测定平衡时混合气体的密度就可 以求知平衡常数了。 14．因 K = f (T )，所以对于理想气体的化学反应；当温度一定时，其平衡组成也一定。 15．若已知某气相生成反应的平衡组成，则能求得产物的m r G ?。 16．温度T 时，若K = l ，说明这个反应在此温度，压力为100kPa 的条件下已达到平衡。 17．一个已达平衡的化学反应，只有当标准平衡常数改变时，平衡才会移动。 18．因K = ∏(a B ν)，所有化学反应的平衡状态随化学反应计量系数而改变。 19．有供电能力(W f ≠ 0)的可逆电池反应体系的状态，在“G ～ξ”曲线上可存在的位置？ 20．“纯是相对的，绝对纯的物质是没有”，试从反应的亲合能A 上分析这句话的道理？ 21．化学反应亲合势愈大，则自发反应趋势越强，反应进行得愈快，对否？ 22．标准平衡常数与标准反应自由能的关系：K RT G ln m r -=?，那么，为什么反应的 平衡态与标准态是不相同的？ 23．欲使反应产物的平衡浓度最大，反应物的投料比一般为多大？ 24．对于计量系数?ν = 0的理想气体化学反应，哪些因素变化不改变平衡点？ 25．平衡常数 K = 1的反应，在标准态下反应，反应朝什么方向进行？ 26．在空气中金属不被氧化的条件是什么？ 27．反应PCl 5(g) = PCl 3(g) + Cl 2(g) 在212℃、p 容器中达到平衡，PCl 5 离解度为0.5， 反应的m r H ?= 88 kJ·mol -1，以下情况下，PCl 5的离解度如何变化： (A) 通过减小容器体积来增加压力； (B) 容器体积不变，通入N 2气来增加总压力； (B) 升高温度； (D) 加入催化剂。 28．对于复分解反应，如有沉淀、气体或水生成，则容易进行到底，试以化学平衡理论 分析其道理？ 29．2HgO(s) = 2Hg(g) + O 2(g)，在反应温度下及p = 101.325kPa 时，K = 4×10-3，试问 HgO(s) 的分解压力多大？当达到分解温度时，与HgO(s) 平衡的p Hg 有多大？若在标 准状态下反应，体系的总压力是多少？ 30．反应CO(g) + H 2O(g) = CO 2(g) + H 2(g)，在600℃、100kPa 下达到平衡(各物质的逸度 系数均为1)，当压力增大到500kPa 时，各物质的逸度系数分别为：γ (CO 2) = 1.09， γ (H 2) = 1.10，γ (CO) = 1.23，γ (H 2O) = 0.77，问这时平衡点向何方移动？ 31．反应CaCO 3(s) = CaO(s) + CO 2(g) 在常温常压下的分解压力并不等于零，那么古代大 理石建筑物何以能够保留至今而不倒？

物理化学动力学 试题3

物理化学动力学试卷3 一、选择题( 共16题26分) 1. 2 分(6453)6453 除多光子吸收外，一般引起化学反应的光谱，其波长范围应是： (A) 可见光(400 - 800 nm) 及紫外光(150 - 400 nm) (B) X射线(5 - 10-4 nm) (C) 远红外射线 (D) 微波及无线电波 2. 2 分(6181)6181 单原子分子A与双原子分子B生成非线性过渡态时，据A(TST)=(k B T／h)[q≠／(q A q B)] 计算A时，q≠为 (A) f t3f r2f v3(B) f t3f r2f v4 (C) f t3f r3f v3(D) f t3f r3f v2 3. 2 分(6104)6104 在过渡态理论的速率方程中，因数RT /Lh或k B T/h对所有反应都是一样的。其值约为∶ (A) 103 s-1 (B) 1013 s (C) 1013 s-1 (D) 103 s 4. 2 分(6109)6109 设气体A和B都是单原子分子，它们发生化合A + B = C，已知一维平动配分函数 f t = 108，一维转动配分函数f r= 10。按过渡态理论，在温度T时，反应的频率因子为： (A) 10-22k B T/h (B) 10-21k B T/h (C) 10-23k B T/h (D) 1023k B T/h 5. 下列双分子反应中： (1) Br + Br →Br2 (2) CH3CH2OH + CH3COOH →CH3CH2COOCH3+ H2O (3) CH4+ Br2→CH3Br + HBr 碰撞理论中方位因子P的相对大小是∶ (A) P(1) > P(2) > P(3) (B) P(1) > P(3) > P(2) (C) P(1) < P(2) < P(3) (D) P(1) < P(3) < P(2) 6. D+B→产物，从各物理量均以基本单位计算所得之k N ，换算为以mol·dm-3为量纲的k c，它们的关系为： (A) k c =Lk N(B) k c=106L2 (C) k c=103Lk N(D) k c=10-3Lk N 7. 理想气体反应A + BC[ABC]≠→产物，若设E a为阿累尼乌斯活化能，?≠H m$表示活化络合物与反应物在标准状态下的焓差，则 $+ RT (A) E a= ?≠H m

(0129)《物理化学》网上作业题答案

（0129）《物理化学》网上作业题答案 1：第一次 2：第二次 3：第三次 4：第四次 5：第五次 6：第六次 7：第七次 1：[单选题] 已知下列反应的平衡常数：H 2(g) + S(s) = H 2 S(s) (1) K1 ； S(s)+O 2 (g)=SO 2 (2) K2 则反应：H 2(g)+SO 2 (g)=O 2 (g)+H 2 S(g) 的平衡常数为（） A:K1 + K2 ； B:K1 - K2 ； C:K1·K2 ； D:K1/K2 。 参考答案：D 2：[单选题]恒温下，在反应2NO2(g) = N2O4(g) 达到平衡后的体系中加入惰性气体，则A: 平衡向右移动； B:平衡向左移动； C: 条件不充分，无法判断； D: 平衡不移动。 参考答案：C 3：[单选题]某反应速率常数k = 2.31 ×10-2mol-1?dm3?s-1，反应起始浓度为1.0 mol?dm-3，则其反应半衰期为： A: 43.29 s ；

B:15 s ； C: 30 s ； D:21.65 s 。 参考答案：A 4：[单选题]下列叙述中错误的是： A:水的三相点的温度是273.15K，压力是610.62 Pa ； B:三相点的温度和压力仅由系统决定，不能任意改变； C:水的冰点温度是0℃(273.15K)，压力是101325 Pa ； D: 水的三相点f = 0，而冰点f = 1 。 参考答案：A 5：[单选题]盐碱地的农作物长势不良，甚至枯萎，其主要原因是： A:天气太热； B:很少下雨； C:肥料不足； D:水分倒流。 参考答案：D 6：[单选题]下列溶液中哪个溶液的摩尔电导最大： A: 0.1M KCl水溶液； B:0.001M HCl水溶液； C:0.001M KOH水溶液； D: 0.001M KCl水溶液。 参考答案：B 7：[单选题]在某温度下，一密闭的刚性容器中的PCl5(g) 达到分解平衡，若往此容器中充入N2(g) 使体系压力增大二倍(此时体系仍可按理想气体处理)，则PCl5(g) 的离解度将：A:增大； B:减小；

物理化学第五章相平衡练习题及答案

第五章相平衡练习题 一、判断题： 1．在一个给定的系统中，物种数可以因分析问题的角度的不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。 2．单组分系统的物种数一定等于1。 3．自由度就是可以独立变化的变量。 4．相图中的点都是代表系统状态的点。 5．恒定压力下，根据相律得出某一系统的f = l，则该系统的温度就有一个唯一确定的值。 6．单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。 7．根据二元液系的p～x图可以准确地判断该系统的液相是否是理想液体混合物。8．在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平畅时两相的相对的量。 9．杠杆规则只适用于T～x图的两相平衡区。。 10．对于二元互溶液系，通过精馏方法总可以得到两个纯组分。 11．二元液系中，若A组分对拉乌尔定律产生正偏差，那么B组分必定对拉乌尔定律产生负偏差。 12．恒沸物的组成不变。 13．若A、B两液体完全不互溶，那么当有B存在时，A的蒸气压与系统中A的摩尔分数成正比。 14．在简单低共熔物的相图中，三相线上的任何一个系统点的液相组成都相同。 15．三组分系统最多同时存在5个相。 二、单选题： 1．H2O、K+、Na+、Cl- 、I- 体系的组分数是： (A) K = 3 ；(B) K = 5 ；(C) K = 4 ；(D) K = 2 。 2．克劳修斯－克拉伯龙方程导出中，忽略了液态体积。此方程使用时，对体系所处的温度要求： (A) 大于临界温度；(B) 在三相点与沸点之间；

(C) 在三相点与临界温度之间；(D) 小于沸点温度。 3．单组分固－液两相平衡的p～T曲线如图所示，则： (A) V m(l) = V m(s) ；(B) V m(l)＞V m(s) ； (C) V m(l)＜V m(s) ；(D) 无法确定。 4．蒸汽冷凝为液体时所放出的潜热，可用来： (A) 可使体系对环境做有用功；(B) 可使环境对体系做有用功； (C) 不能做有用功；(D) 不能判定。 5．压力升高时，单组分体系的熔点将如何变化： (A) 升高；(B) 降低；(C) 不变；(D) 不一定。 6．硫酸与水可组成三种化合物：H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)，在p 下，能与硫酸水溶液共存的化合物最多有几种： (A) 1 种；(B) 2 种；(C) 3 种；(D) 0 种。7．在101325Pa的压力下，I2在液态水与CCl4中的溶解已达到平衡(无固体I2存在)，此体 系的自由度为： (A) 1 ；(B) 2 ；(C) 3 ；(D) 0 。 8．NaCl水溶液和纯水，经半透膜达到渗透平衡，该体系的自由度数是： (A) f = 1 ；(B) f = 2 ；(C) f = 3 ；(D) f = 4 。 9．对于下列平衡系统：①高温下水被分解；②同①，同时通入一些H2(g) 和O2(g)；③H2和O2同时溶于水中，其组元数K和自由度数f的值完全正确的是： (A) ①K = 1，f = 1 ②K = 2，f = 2 ③K = 3，f = 3 ； (B) ①K = 2，f = 2 ②K = 3，f = 3 ③K = 1，f = 1 ； (C) ①K = 3，f = 3 ②K = 1，f = 1 ③K = 2，f = 2 ； (D) ①K = 1，f = 2 ②K = 2，f = 3 ③K = 3，f = 3 。 10．在下列体系中自由度f = 2的体系是：

物理化学《化学平衡》习题及答案

物理化学《化学平衡》习题及答案 选择题 1．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：C 。加入惰性气体平衡向总压力增大的方向移动 2．要使一个化学反应系统在发生反应后焓值不变, 必须满足的条件是 (A) 温度和内能都不变 (B) 内能和体积都不变 (C) 孤立系统 (D) 内能, 压力与体积的乘积都不变 答案：D 。因ΔH ＝ΔU ＋Δ（pV ） 3．在等温等压下，当反应的?r G m ? = 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：C 。应该用?r G m 判断而不是?r G m ? 。 4．已知反应 2NH 3 = N 2 + 3H 2，在等温条件下，标准平衡常数为0.25，那么，在此条件下，氨的合成反应1/2 N 2 + 3/2 H 2 = NH 3 的标准平衡常数为： (A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 1 答案：C 。 5．反应 2C(s) + O 2(g) ←→ 2CO(g)，其?r G m ? /(J ·mol -1 ) = -232600 - 167.7T /K ，若温度升高，则： (A) ?r G m ? 变负，反应更完全 (B) K p ? 变大，反应更完全 (C) K p ? 变小，反应更不完全 （D ）无法判断 答案：C 6．对于气相反应，当体系总压力p 变化时 (A) 对K f ? 无影响 (B) 对K r 无影响 (C) 对K p ? 无影响 (D) 对K f ? 、K r 、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。 7．理想气体反应CO(g)+2H 2(g) = CH 3OH(g)的?r G m ?与温度T 的关系为： ?r G m ? = －21660+52.92T ，若要使反应的平衡常数K p ? >1，则应控制的反应温度： (A) 必须低于409.3℃ (B) 必须高于409.3K (C) 必须低于409.3K (D) 必须等于409.3K 答案：C 8．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K p ?将是： (A)K p ?= 0 (B) K p ? < 0 (C) K p Θ > 1 (D) 0 < K p ? < 1 答案：C 。根据ln r m p G RT K ?=-$ $ 。 9．25℃ 时水的饱和蒸气压为3.168kPa, 此时液态水的标准生成吉布斯自由能?f G m ?为－ 237.19kJ ·mol －1 ，则水蒸气的标准生成吉布斯自由能为： (A) －245.76kJ ·mol －1 (B) －229.34kJ ·mol －1 (C) －245.04kJ ·mol －1 (D) － 228.60kJ ·mol －1 答案：D 。可以设计使25℃的液态水变为3.168kPa 的水蒸气，此为恒温恒压可逆相变

物理化学作业答案文档

物理化学习题作业答案 第一章热力学第一定律 一、问答题 1. 被划定的研究对象称为系统，不属于系统但与系统密切相关的部分称为环境。 2. 状态函数是描述平衡系统宏观性质的物理量。 3. 在环境压力恒定下，系统始、终态压力相同且等于环境压力的过程。 4. 系统中物质的所有能量的总和。 5. 第一类永动机是不可能造成的。 6. 因系统的体积变化而引起的系统与环境之间交换的功。 7. 可逆过程有三个特点：(1) 系统从始态到终态，过程是以无限接近平衡状态下进行的； (2) 在可逆过程中，系统做最大功，环境做最小功；(3) 沿与过程原来途径相反方向进 行，可使系统和环境完全恢复原来状态。 8. 可以忽略分子间的作用力和分子本身体积的气体。 9. 在标准压力和指定温度下，由最稳定的单质生成一摩尔物质的焓变，称为该物质的标准摩尔生成焓。 10.不能。该情况相当于一个绝热系统中作电功，电机发热只能使室温升高。 二、判断题（正确打√，错误打×） 1. √ 2. √ 3. √ 4. × 5. × 6. × 7. × 8. √ 9. √10. √ 三、选择题（选1个答案） 1. A 2. D 3. B 4. D 5. A 6. C 7. A 8. D 9. C 10. A 四、填空题 1. 封闭 2. 封闭系统中不做非体积功的等压过程 3. 等于 4. 等于 5. 大于

6. 在标准压力和指定温度下，一摩尔物质完全燃烧的焓变 7. 小于 8. 小于 9. 强度性质 10.小于 五、计算题 1. -8.314J 2. （1）Q=0，W=0，△U=0，△H=0 （2）Q=2430J，W=-2430J，△U=0，△H=0 （3）Q=1548J，W=-1548J，△U=0，△H=0 3.Q=40.7kJ，W=-3.10kJ，△U=37.6kJ，△H=40.7kJ 4. 6 5.7kJ 5. 260.7 kJ·mol-1 第二章热力学第二定律 一、问答题 1.第二类永动机是不可能造成的。 2.由理想气体的等温可逆膨胀→绝热可逆膨胀→等温可逆压缩→绝热可逆压缩所组成的循环过程。 3.熵是系统混乱度的量度. 4.在孤立系统中的任何过程，或封闭系统中 的绝热过程: △S＞0 表示自发过程 △S=0 表示可逆过程 △S＜0 表示不可能发生的过程 5.在封闭系统中的等温等压非体积功 为零的过程: △G＜0 表示自发过程 △G=0 表示可逆过程 △G＞0 表示不可能发生的过程 6.在封闭系统中的等温等容非体积功 为零的过程:

物理化学-相平衡习题汇总

第5章 相平衡 复习、讨论 基本内容： ? 相：体系内部物理性质和化学性质完全均匀的一部分。气相、液相、固相 ? 相数：体系内相的数目Φ≥1 ? 相图：描述多相体系状态随浓度、温度、压力等变量的改变而发生变化的图 形 ? 均相体系：只有一相的体系Φ=1 ? 多相体系：含多相的体系Φ>1 ? 凝聚体系：没有（或不考虑）气相的体系 ? 物系点：相图中表示体系总组成的点 ? 相点：表示某一个相的组成的点 ? 液相线：相图中表示液相组成与蒸气压关系的曲线 ? 气相线：相图中表示气相组成与蒸气压关系的曲线 ? 步冷曲线：冷却过程温度随时间的变化曲线T-t ? 独立组分数：C = S - R - R'，S 为物种数，R 为体系中各物种之间独立的化学 平衡关系式个数，R’为浓度和电中性限制条件的数目。对于浓度限制条件，必须是某个相中的几种物质的浓度之间存在某种关系时才能作为限制条件。C=1单组分体系，C=2二组分体系。若没有化学变化：C=S ；含单质的体系且R ’=0：C=N ；含单质的体系且S>N ：R = S – N 。 ? 自由度：确定平衡体系状态所需要的独立强度变量的数目f ≥0 ? 最低（高）恒沸点：对拉乌尔定律正（负）偏差很大的双液系的T —x 图上 的最低（高）点。恒沸点时气相组成与液相相同，具有纯物质的性质，一定压力下恒沸混合物的组成为定值（f*=C-Φ+1=1-2+1=0）。 ? 最低（高）恒沸混合物：最低（高）恒沸点对应的混合物。恒沸物是混合物 而不是化合物 ? 会溶温度(临界溶解温度)：部分互溶双液系相图上的最低点或最高点 ? 转熔温度：不稳定化合物分解对应的温度 ? 共轭层：部分互溶双液系相图上的帽形区内溶液为两层 ? 相律：平衡体系中相数、独立组分数与变量数之间的关系f ＝ C - Φ + n ? 杠杆规则：液相的物质的量乘以物系点到液相点的距离，等于气相的物质的 量乘以物系点到气相点的距离。B n B B n n l ×(X B -x B )=n g ×(y B -X B ) 单组分体系相图(p-T)：水、CO 2、C 二组分体系相图(T-x)：

北师大版物理化学化学平衡习题答案

北师大版物理化学化学平衡习题答案

化学平衡习题解答 1. 有理想气体反应 2H 2(g) + O 2(g)2H 2O(g)，在2000 K 时，已知反应的7 1.5510K =? (1) 计算H 2和O 2分压各为1.00×104 Pa ，水蒸气分压为1.00×105 Pa 的混合气中，进行上述反应的r m G ?，并判断反应自发进行的方向； (2) 当H 2和O 2的分压仍然分别为1.00×104 Pa 时，欲使反应不能正向自发进行，水蒸气的分压最少需要多大？ 解：(1) 反应系统的分压比 2222222252H O H O 243 H O H O (/)(1.0010)101325 1013.25(/)(/)(1.0010) p p p p p Q p p p p p p ''???====''''?? 由定温方程 1 r m 7 51 1013.25ln ln ln(/)(8.3142000ln )J mol 1.55101.6010J mol p p G RT K RT Q RT Q K --?=-+==????=-?? 由r m G ?<，可判断此时反应能够自发正向进 行。 (2) 欲使正向反应不能自发进行，p Q 至少需 与K θ 相等，即 222 2H O 7H O 1.5510p p p Q K p p ?==?= ? 所以227432142 H O 1 1.5510(1.0010)Pa 1.5310Pa 101325 p =???? =?

27H O 1.2410Pa p =? 2. 已知反应CO(g) + H 2O(g) CO 2(g) + H 2(g) 在700℃时K θ = 0.71，(1) 若系统中四种气体的分压都是 1.5×105 Pa ；(2) 若 6CO 1.010 Pa p =?， 25H O 5.010Pa p =?，22 5 CO H ==1.510Pa p p ?；试判断哪个条件下正 向反应可以自发进行？ 解：(1) 由定温方程r m r m ln p G G RT Q ?=?+，知 11 r m ln (8.314973.2ln 0.71)kJ mol 2.77 kJ mol G RT K --?==-???=? ∵r m r m ln p G G RT Q ?=?+ =222CO (g)H (g)H O(g)CO(g)( )()ln ln ()( )p p p p RT K RT p p p p ''-+'' = 55 1 55 1.510 1.510(-8.314973.2ln 0.71+8.314973.2ln )J mol 1.510 1.510 -??????????? = 3 1 2.7710 J mol -?? ∴ ?r G m = 2.77×1031 J mol -?＞ 0 此反应不能正 向自发进行。 (2) 当6CO 1.010 Pa p =?，25H O 5.010Pa p =?，2 25CO H ==1.510Pa p p ?时 ?r G m = 551 65 1.510 1.510(-8.314973.2ln 0.71+8.314973.2ln ) J mol 1.010 5.010 -??????????? = －22.3×1031 J mol -? ∵ ?r G m =－22.3×1031 J mol -?＜ 0

物理化学第七章动力学

第十一章 化学动力学 §11.1化学反应的反应速率及速率方程 1.反应速率的定义 非依时计量学反应: 若某反应不存在中间物，或虽有中间物，但其浓度甚微可忽略不计，则此类反应将在整个反应过程中符合一定的计量式。那么，这类反应就称为非依时计量学反应 某反应的化学计量式：B B 0B ν=∑ 对非依时计量学反应，反应进度ξ定义为：B B d d /n ξν= 转化速率为：B B d /d (1/)(d /d )t n t ξξν== 反应速率为：B B /(1/)(d /d )r V V n t ξν== 即用单位时间单位体积内化学反应的反应进度来定义反应速率。对非依时计量学反应，此定义与用来表示速率的物质B 的选择无关，与化学计量式的写法有关。 对于恒容反应，反应速率可表示为：B B (1/)(d /d )r c t ν= 对任何反应： E F G H e f g h +=+ G E F H d d d d 1111d d d d c c c c r e t f t g t h t =- =-== 2.基元反应 定义：如果一个化学反应，反应物分子在碰撞中相互作用直接转化为生成物分子， 这种反应称为基元反应。基元反应为组成一切化学反应的基本单元。例如： 2222C +M =2C +M C + H =HC +H H +C =HC +C 2C +M =C +M

化学反应方程，除非特别注明，一般都属于化学计量方程，而不代表基元反应。 反应机理：反应机理又称为反应历程。在总反应中，连续或同时发生的所有基元反应称为反应机理，在有些情况下，反应机理还要给出所经历的每一步的立体化学结构图。3. 基元反应的速率方程--质量作用定律、反应分子数 （1）反应分子数：基元反应方程式中各反应物分子个数之和，称为反应分子数。 （2）质量作用定律：对于基元反应，反应速率与反应物浓度的幂 乘积成正比。幂指数就是基元反应方程中各反应物的系数。这就是质量作用定律，它只适用于基元反应。 例如：单分子反应：A ?? →产物，A A d /d c t kc -= 双分子反应：A B +?? →产物，A A B d /d c t kc c -= A A +??→产物，2A d /d A c t kc -= （3）说明： 速率方程中的比例常数k ，叫做反应速率常数。温度一定，反应速率常数为一定值，与浓度无关；它是反应本身的属性。同一温度下，比较几个反应的k ， k 越大，则反应越快。 基元反应按反应分子数可划分为：单分子反应、双分子反应和三分子反应。 对于非基元反应，只有分解为若干个基元反应时，才能对每个基元反应逐个运用质量作用定律。 4. 化学反应速率方程的一般形式、反应级数 对于化学计量反应 A B Y Z a b y z ++?????→???++由实验数据得出的经验速率 方程，一般形式为： A A A B d d c r kc c t αβ =- =??? 反应级数：速率方程中各反应物浓度项上的指数称为该反应物的级数。

大学《物理化学》相平衡练习题(有答案)

相平衡练习题 1. 在定压下，NaCl 晶体和蔗糖晶体与它们的饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C 和条件自由度F '：答a ； (a) C =3， F '=1 (b) C =3， F '=2 (c) C =4， F '=2 (d) C =4， F '=3 注意：如果上述题目改为：在定压下，NaCl 晶体和蔗糖晶体与它们的过饱和混合水溶液平衡共存时，相律还是否适用？ 2. 23Na CO 可形成三种水合盐，232232232Na CO H O, Na CO 7H O Na CO 10H O ???及，常压下将 23Na CO (s) 投入其水溶液中，待达三相平衡时，一相是23Na CO 水溶液，一相是23Na CO (s) ，则另一相是：答d ； （a ）冰 （b ）232Na CO 10H O(s)? （c ）232 Na CO 7H O (s)? （d ）232 Na CO H O (s)? 3. 假设A 、B 二组分混合物可以形成理想液态混合物，则下列叙述中不正确的是： （a ）A 、B 分子间的作用力很微弱 （b ）A 、B 都遵守拉乌尔定律 （c ）液态混合物的蒸气压介于A 、B 的蒸气压之间 （d ）可以用重复蒸馏的方法使A 、B 完全分离。 答a 4．自由度为零，意味着：答（c ） （a ）体系独立组分数C 等于相数 P （b ）体系的状态不变 （c ）确定体系相平衡所需的最少强度变量数为零 （d ）三相共存 5.在一定压力下，在液态混合物中增加某组分后，液体的沸点下降，则该组分在气相中的相对含量（ ）它在平衡液相中的相对含量。答a a.大于 b. 小于 c.等于 d. 不确定 6. BaCO 3(s)、BaO(s)、CO 2(g)三种物质处于化学平衡时，体系自由度F 是 答a a.0 b.1 c.2 d.4 7．在一定压力下，某二组分系统能形成最低恒沸物，该恒沸物的组成（c ） a.与系统组成有关 b.与温度有关 c.与压力有关，压力一定时为定值 d.恒定不变，是化合物 8. 在一定压力下，A 和B 能形成最低恒沸物C ，设恒沸物的组成为x ，则对组成为x B (x B >x)的混合物进行普通精馏，最后得到（c ） a. A 和B b. A 和C c. B 和C d.无法确定 例1在101.325 kPa 下，A~B 系统的相图如 图所示。由相图回答： （1）系统中x （A ）﹦0.68时：开始沸腾的温度约为 ℃，最初馏出物中B 的摩尔分数约 图16