第6章练习题
第6章练习题
班级 姓名 分数
一、计算题 ( 共51题 410分 ) 1. 15 分 (3106) 3106
苯乙烯工业化生产是从石油裂解得到的乙烯与苯作用生成乙苯，在由乙苯直接脱氢而 制得：
C6H5CH2CH3(g) C6H5CH＝CH2(g)＋H2(g)
乙苯直接脱氢的工艺条件为：温度：600～800℃；压力：常压；原料：过热水蒸气与乙苯蒸
气,物质的量比为 9:1 的混合气，已知数据如下： 乙苯(g) 苯乙烯(g) 水(g)
-1
ΔfH$m(298 K)/kJ?mol 29.79 146.9 -241.8 -1 ΔfG $m(298 K)/kJ?mol 130.58 213.8 -228.6 -1 (1)已知 700 K 时,上述乙苯脱氢反应的ΔrG $m＝33.26 kJ?mol，700～1100 K 之间反应-1热效应平均值 ΔrH$m＝124.4 kJ?mol,计算1000 K 时乙苯的理论转化率。
(2)试对本反应为什么采取高温常压，充入惰性气体等工艺条件，做热力学的分析说 明。 (3)用蒸馏法从粗品中分离苯乙烯时，采用什么措施防止或减少其聚合作用。 (4)文献报道，有人建议可用乙苯氧化脱氢的办法来制取苯乙烯 C6H5CH2CH3(g)＋(1/2)O2(g) = C6H5CH＝CH2(g)＋H2O(g) 从热力学角度估算一下，在25℃、标准压力下有无实际的可能性，若可能实现,从理论上来讲比直接脱氢法具有什么优点。
2. 10 分 (3126) 3126
在 323 K 时，下列反应 (a) 和 (b) 的分解压力依次为3.998 kPa 及6.05 kPa， (a) 2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) (b) CuSO4·5H2O(s) = CuSO4·3H2O(s) + 2H2O(g)
设气体为理想气体。 (1) 求算 323 K 时反应 (a) 的标准吉布斯自由能变化ΔrG m； (2) 求出 323 K 时，当将 NaHCO3，Na2CO3，CuSO4·5H2O，CuSO4·3H2O的固体放入一真空容器后体系 CO2的平衡分压。
3. 10 分 (3168) 3168
液态Br2在331.4 K时沸腾，Br2(l) 在282.5 K时的蒸气压为13.33 kPa，计算298.15 K 时
1
$第6章练习题
Br2(g)的标准生成吉布斯自由能。
4. 10 分 (2861) 2861
373 K时，2NaHCO3(s) ＝ Na2CO3(s) + CO2(g) + H2O (g) 反应的K p= 0.231。
(1) 在 10-2 m3的抽空容器中，放入 0.1 mol Na2CO3(s)，并通入 0.2 mol H2O (g)，问最少需通入多少摩尔的 CO2(g) 才能 Na2CO3(s) 全部转变成 NaHCO3(s) ？ (2) 在 373 K，总压为 101 325 Pa 时，要在 CO2(g)及H2O (g)的混合气体中干燥潮湿的 NaHCO3(s)，问混合气体中H2O(g) 的分压应为多少才不致使NaHCO3 (s) 分解？
5. 5 分 (3081) 3081
已知：668 K，101.325 kPa 下反应 COCl2(g) = CO(g) + Cl2(g) 的平衡常数Kp为 4.479 kPa。现将 0.05 mol的 COCl2置于容积为 1 dm3的容器内，温度升到668 K，计算容器中的总压力和解离度?。
6. 15 分 (3373) 3373
CO2与 H2S 在高温下有如下反应： CO2(g)＋H2S(g)＝COS(g)＋H2O(g) 今在 610 K时，将 4.4×10-3 kg 的 CO2加入2.5 dm3体积的空瓶中，然后再注入H2S使总压为1013.25 kPa，平衡后取样分析,其中水的物质的量分数为0.02。同样重复上述实验，但温度维持在620 K，平衡后取样分析，其中含水的物质量分数为 0.03。假定气体为理想气体，试计算：
(1) 在 610 K 时的 K p； (2) 在 610 K 时的ΔrG m； (3) 反应的热效应ΔrH m； (4) 在 610 K 时，在反应器中充入不活泼气体，使压力加倍（保持反应器的体积不变），COS 的产率是增加，减小还是不变？若充入不活泼气体后保持压力不变而使体积加倍，COS 的产率是否受到影响？
7. 10 分 (3332) 3332
将 1:2 的 CO - H2混合气在 500℃，2.53×107 Pa 下通过一高效催化剂，若产物中只有 CH3OH，C2H5OH 及 H2O，试估算平衡时此三物的比例。已知：
CO(g) CH3OH(g) C2H5OH(g) H2O(g) ΔfG m/kJ?mol-1 -137.28 -161.92 -168.62 -228.61 ΔfH m/kJ?mol-1 -110.54 -201.25 -235.31 -241.84
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第6章练习题
如果较精确地计算出平衡时此三物的比例，还需哪些热力学数据？
8. 10 分 (2877) 2877
已知反应C(石墨)+2H2(g) CH4(g)的
-1
ΔrG $m/J?mol= -75 600+52.25(T/K)lg(T/K) -63.35(T/K)。
(1)求1000℃时反应的标准平衡常数K； (2)在1000℃, p?下CH4(g)-H2(g)混合气体(其中CH4体积分数为0.5%)与合金达平衡,求合金中C的百分含量；
(3)在1000℃, p?下，若要合金为石墨饱和,试问混合气中CH4最低压力为多少。1000℃, p?下，Fe-C合金中C的百分含量与活度(以石墨为标准态)的关系如上。
9. 10 分 (2967) 2967
(1) 2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) (2) CuSO4·5H2O(s) = CuSO4·3H2O(s) + 2H2O(g)
反应 (1) 和 (2) 在 50℃时的分解压力分别为 p(1) = 4.00 kPa，p(2) = 6.05 kPa若分解反应 (1) 和 (2) 在同一容器内进行，计算 50℃时体系的平衡压力。
*. 10 分 (3163) 3163
为除去氮气中的杂质氧气，将氮气在 101.325kPa 压力下通过 600℃的铜粉进行脱氧： 2Cu(s)＋(1/2)O2(g)＝Cu2O(s) 若气流缓慢能使反应达到平衡，求经此纯化后在氮气中残余氧的体积分数。已知 298 K 时： ΔfHm(CuO2)＝-166.5 kJ?mol-1 S m(CuO2)＝93.72 J?K-1?mol-1 S m(Cu)＝33.47 J?K-1?mol-1 S m(O2)＝205.0 J?K-1?mol-1 反应的 ΔCp＝2.092 J?K-1?mol-1，且不随温度改变。
11. 5 分 (2993) 2993
反应 SO2(g)＋2O2(g)＝SO3(g)的ΔrG m＝(-94 600＋89.6T/K) J·mol-1。
将体积分数为 7% 的 SO2,13% 的 O2及 80% 的 N2的混合气体在催化剂上通过，并 且在一定温度和压力下达平衡, 若体系在 101.325 kPa 压力下的转化率为 90%，求反应 达平衡时的温度。
12. 5 分 (2856)
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1$$$$$第6章练习题
2856
闪锌矿 (ZnS) 在 1700 K 高温干燥空气流中焙烧时,出口气含 SO2的体积分数 y(SO2) = 7%，试判断焙烧产物是 ZnO 还是 ZnSO4。 已知 1700 K，p?下,各物质的摩尔生成吉布斯自由能为：
ZnO (s) ZnSO4(s) SO2(g) SO3(g) ΔrG $m/kJ?mol -181.167 -394.551 -291.625 -233.886
13. 5 分 (3050) 3050
298 K时，将 NH4HS(s) 放入抽空瓶中，NH4HS(s) 依下式分解
NH4HS(s) = NH3(g) + H2S(g) 测得压力为 66.66 kPa，求 K p和 Kp值。若瓶中原来已盛有 NH3(g)，其压力为40.00 kPa，试问此时瓶中总压应为若干？
14. 15 分 (3375) 3375
设在某一定温度下，有一定量的 PCl5(g) 在标准压力 p?下的体积为1 dm3，在此情况下，PCl5(g)的解离度设为50%,通过计算说明在下列几种情况下,PCl5(g)的解离度是增大还是减小。
(1) 使气体的总压减低，直到体积增加到2 dm3 (2) 通入氮气，使体积增加到 2 dm3，而压力仍为 101.325 kPa； (3) 通入氮气，使压力增加到 202.65 kPa，而体积维持为 1 dm3； (4) 通入氯气，使压力增加到 202.65 kPa，而体积维持为 1 dm3。
15. 10 分 (2895) 2895
已知反应CaCO3(s,方解石) CaCO3(s,文石),25℃时ΔrG m＝1393 J·mol-1, 又知方解石在 25℃和101 325 Pa压力时,密度?分别为 2.710 g·m-3和2.944 g·m-3,计算25℃时,至少需多大压力才能使方解石转化为文石。
16. 10 分 (3132) 3132
$$$ 在 630 K 时，反应：2HgO(s) ＝ 2Hg(g) + O2(g)的ΔrG m= 44.3 kJ?mol-1。 (1) 求上述反应的标准平衡常数K p； (2) 求 630 K 时 HgO(s) 的分解压力； (3) 若将 HgO(s)投入到 630 K，1.013×105Pa 的纯O2气的定体积容器中，在 630 K 时使其达平衡，求与 HgO(s) 呈平衡的气相中 Hg(g) 的分压力。
17. 10 分 (2965)
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$第6章练习题
2965
3H2+ N2= 2NH3在 350℃的Kp= 6.818×10-8(kPa)-2，并设与压力无关，从3:1的 H2，
N2混合物出发，在 350℃下要获得物质的量分数为 0.08 的 NH3，压力至少要多大？
18. 5 分 (2874) 2874
实验证明：两块没有氧化膜的光滑洁净的金属表面紧靠在一起时，它们会自动地粘合在一起。假定外层空间的大气压力约为1.013×10-9 Pa ,温度的影响暂不考虑，当两个镀铬的宇宙飞船由地面进入外层空间对接时，它们能否自动地粘合在一起。已知Cr2O3(s)的ΔfG
$m(298.15 K) = -1079 kJ?mol-1。设外层空间的温度为298 K，空气的组成与地面相同（O2占
五分之一）。
19. 5 分 (3442) 3442
Ag2CO3(s) 分解反应方程为 Ag2CO3(s) Ag2O(s) + CO2(g)，设气相为理想气体，
$298 K 时各物质的 ΔfH $，S mm 如下： -1-1-1 ΔfH $ $m/kJ?mol S m/J?K?mol
Ag2CO3(s) -506.14 167.36 Ag2O(s) -30.57 121.71 CO2(g) -393.15 213.64 (1) 求 298 K，101 352 Pa 下，1mol Ag2CO3(s) 完全分解时吸收的热量；
(2) 求 298 K 下，Ag2CO3(s) 分解压力； (3) 假设反应焓变与温度无关，求 383 K下 Ag2CO3分解时平衡压力； (4) 体系组分数与自由度。
20. 5 分 (3000) 3000
谷氨酰胺水解反应在 298 K 时达成平衡： CONH2(CH2)2CHN3+COO-＋H2O＝NH4+＋COO-(CH2)2CHNH3+COO-(谷氨酸) 测得混合物中含有 0.92×10-3 mol·cm-3的谷氨酰胺和 0.98 mol·cm-3的谷氨酸，试求平衡常数Kc；若相应物质的量浓度cB和活度系数??(B) 分别是0.94和0.54，水的活度系数是 0.97，
$试求平衡常数 K ?。
21. 5 分 (2867) 2867
通常在钢瓶里的压缩氢气中含有少量氧气。实验中常将氢气通过高温下的铜粉, 以除去少量氧气，其反应为： 2Cu(s) + (1/2) O2(g) ＝ Cu2O(s) 若在 600℃时，使反应达到平衡，试问经处理后在氢气中剩余氧的浓度为多少？ 已知：ΔrG m= (-166 732 + 63.01 T / K )J?mol-1。
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