第6章练习题
22. 5 分 (2951) 2951
在 750℃时，总压力为 4.27 kPa，反应 ? SnO2(s) + H2(g) ＝(1/2) Sn(s) + H2O(g) 达平衡时，水蒸气的分压为 3.16 kPa。 (1) 试求反应的 Kp(1) (2) 若已知反应 H2(g) + CO2(g) ＝ CO(g) + H2O(g) 在 750℃时的Kp(2) = 0.773 ，试求下列反应的 Kp(3)。
SnO2(s) + CO(g) ＝(1/2) Sn(s) + CO2(g)
23. 15 分 (3127) 3127
2
(1) 设气体服从 Berthelot方程, pVm=RT[1+(9pTc/128pcT)(1-6 T 2c/T)]，
其中 Tc和 pc为物质的临界温度和临界压力，请证明该气体物质在 T，p 状态下的逸度系数?服从下列公式： ln?= (9pr/128Tr)(1- 6/Tr2) ,Tr 和 pr 为气体的对比温度和对比压力；
(2) 现将有关物质的热力学性质列入下表 C2H4(g) H2O(g) C2H5OH(g) ΔfH $mol-1 44.65 -244.70 -247.32 m(600 K)/kJ· S $K-1·mol-1 259.12 212.97 342.17 m(600 K)/J· Tc/K 283.06 647.40 516.10 pc/ p? 50.00 218.30 63.10 (1) 求算下列反应在600 K的K f：C2H4(g) + H2O(g) C2H5OH(g)；
(2) 设各个纯气体服从 Berthelot 方程，并应用 Lewis - Randall 规则，请求上述反应在 T = 600 K，p = 150p?的 Kr 和K p；
(3) 若起始时 C2H4与 H2O 按计量系数配比，请求算 600 K，150p?下，C2H5OH的平衡物质的量分数。
24. 10 分 (3421) 3421
用Si还原MgO的反应是：Si(s)＋2MgO(s) 2Mg(g)＋SiO2(s) - - - - - -(1) ΔrG m，1=(523 000-211.71T/K)J?mol-1；若使反应在标准状态下进行,反应温度必高于2480 K，这样高温在工业上难以实现，故需采取以下措施以降低还原温度。
(1) 加入“附加剂” CaO，进行反应耦合，加入的 CaO 与反应 (1) 中生成的 SiO2进行如下反应： 2CaO(s)＋SiO2(s) Ca2SiO4(s) - - - - - -(2) ΔrG m， =(-12 635-5.021T/K) J?mol-1 2
6
$$$$第6章练习题
试确定由反应(1)和(2)耦合的反应的转折温度。
(2) 真空冶炼，反应式是：
Si(硅铁石中的 Si,其活度 a(Si)＝0.852)＋2(CaO?MgO)(s) Ca2SiO4(s)＋2Mg(g) 工业上真空还原温度为 1200℃，试确定能使反应进行的 p(Mg) 应该是多大？
25. 10 分 (3466) 3466
从下列数据，估算碳酸钙在常压下分解制取氧化钙的分解温度 CaCO3(s) CaO(s) CO2(g)
-1
ΔfH $m/kJ?mol -1206.87 -635.09 -393.51 -1 ΔfG $m/kJ?mol -1128.76 -604.2 -394.38
设ΔrH $m为常数。
26. 5 分 (2886) 2886
在1000 K时，反应CO＋H2O CO2＋ H2的Kp＝1.43，设有一反应体系,各物质的分压
为：p(CO)＝506.625 kPa，p(H2O)＝202.65 kPa，p(CO2)＝303.975 kPa, p(H2)＝303.975 kPa。 (1) 试计算此条件下反应的自由能变化ΔrGm； (2) 已知在 1200 K 时，Kp＝0.73，试判断反应的方向（设为理想气体）。
27. 5 分 (2888) 2887
在合成甲醇过程中有一个水煤气变换工段，即把氢气变换成原料气CO，
H2(g)＋CO2(g) CO(g)＋H2O(g)
现有一混合气体，H2, CO2,CO和H2O的分压分别为20.265,20.265,50.663,10.133 kPa。
(1) 问在 820℃时反应能否发生？ (2) 如果把 CO2的分压提高到 405.30 kPa,而CO提高到 303.98 kPa,其余不变, 问情况又怎样？已知 820℃ 时反应的 K p＝1。
28. 5 分 (3045) 3045
在 721℃，101 325 Pa 下，使纯 H2慢慢地通过过量的 CoO(s)，则氧化物部分地被还原为Co (s)。流出的已达平衡气体中含 H2 2.5％（体积分数），在同一温度，若用一氧化碳还原 CoO(s),平衡后气体中含一氧化碳 1.92％。求等摩尔的一氧化碳和水蒸气的混合物在 721℃下，通过适当催化剂进行反应，其平衡转化率为多少？
29. 5 分 (3152) 3152
已知 298 K 时下列数据：
7
$第6章练习题
H2O(g) H2(g) O2(g)
-1
ΔfH$m/kJ?mol -241.83 0 0 -1-1 S $m/J?K?mol 188.74 130.58 205.03
试求 H2O(g) H2(g)＋(1/2)O2(g) 在 25℃时的 K f。
30. 5 分 (3298) 3298
反应 NH4Cl(s) ＝ NH3(g) + HCl(g) 的平衡常数在 250～400 K 温度范围内为
$$lnK p= 37.32 - [21 020 / (T/K)] ，请计算 300 K 时反应的 ΔrG $m，ΔrHm，ΔrS m 。
$$
31. 15 分 (3171) 3171
-1
已知反应2Hg(g)＋O2(g)＝2HgO(s)，在600 K 时，ΔrH $m＝-299.2 kJ?mol， -1-1-3-1-1
ΔrS $m=-384.5J?K?mol,Cp,m[O2(g)]=(26.4＋9.623×10T/K) J?K?mol
Cp,m[HgO(g)]=(26.11＋0.06694T/K)J?K-1?mol-1 ,气体视为理想气体，求
(1) Hg(g) 的 Cp,m为多少； (2) 600 K 时反应的 K p，2； (3) 在一定体积的容器中含有600 K，101.325 kPa 的氧气，其中放入一定量的 HgO(s),达平衡时容器中 Hg(g) 的分压为多少？ (4) 若600 K时 Hg(l) 的蒸气压为 53.33 kPa，求600 K时反应 2Hg(l)＋O2(g)＝2HgO(s) 的 K p，4； (5) 求300 K时，反应2Hg(l)＋O2(g)＝2HgO(s)的平衡常数 K p，5。
32. 10 分 (2877) 2877
已知反应C(石墨)+2H2(g) CH4(g)的
ΔrG m/J?mol-1 = -75 600+52.25(T/K)lg(T/K) -63.35(T/K)。
(1)求1000℃时反应的标准平衡常数K； (2)在1000℃, p?下CH4(g)-H2(g)混合气体(其中CH4体积分数为0.5%)与合金达平衡,求合金中C的百分含量；
(3)在1000℃, p?下，若要合金为石墨饱和,试问混合气中CH4最低压力为多少。1000℃, p?下，Fe-C合金中C的百分含量与活度(以石墨为标准态)的关系如上。
33. 10 分 (2895)
8
$$$$第6章练习题
2895
已知反应CaCO3(s,方解石) CaCO3(s,文石),25℃时ΔrG $mol-1, 又知方解m＝1393 J·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。
34. 10 分 (2858) 2858
在真空的容器中放入固态 NH4HS，于 25℃下分解为 NH3和 H2S，平衡时容器内的压力为 6.665×104 Pa。
(1) 若放入 NH4HS 时容器中已有 3.998×104 Pa 的 H2S，求平衡时容器中的压力。 (2) 若容器中原有 6.665×103 Pa 的 NH3，问需加多大压力的 H2S 才能开始形成NH4HS 固体？
35. 5 分 (2850) 2850
合成氨循环气压机第二缸内混合气组成如下（体积分数/％）∶ N2 H2 NH3 CH4,Ar等 CO2 19.31 58.30 9.87 12.52 10-6 压力是 13.61×106Pa，温度是 43℃，问： (1) 在此条件下能否生成氨基甲酸胺。已知反应 CO2 (g) + 2NH3 (g) = NH2COONH4 (s) 在此温度下的标准平衡常数 K p= 6.82 。
(2) 为避免氨基甲酸胺的生成，混合气中 CO2的物质的量分数不应超过什么值？
36. 5 分 (2890) 2890
戊烯和乙酸按下式反应生成酯： C5H10(l)＋CH3COOH(l)＝CH3COOC5H11 (l) 如果把6.45×10-3 mol戊烯和0.001 mol乙酸加入845 ml惰性溶剂里，平衡后生成了7.84×10-4 mol 酯，计算平衡常数Kc，假定混合过程和反应过程物系体积不变。
37. 5 分 (3097) 3097
已知反应(1/2)N2(g)＋(3/2)H2(g)＝NH3(g) 在500℃低压下的平衡常数
Kp＝3.75×10-5(kPa)-1，试计算在 500℃，300 p?压力下，原料气组成为：n(H2):n(N2)＝3:1 时的平衡组成,与实验值(NH3的体积分数为26.44%)比较, 已知Kγ＝0.773。
38. 5 分 (3304) 3304
FeO(s) 的分解压力 p 与温度的关系为： lg (p/p?) = - 26 730 / (T/K) + 1.43
求反应 FeO(s) = Fe(s) + (1/2) O2(g) 的热效应。
9
$第6章练习题
39. 5 分 (3007) 3007
糖原磷酸化酶催化反应： （糖原）n＋Pi＝（糖原）n-1＋ G－I－P
假定 Pi和 G－I－P 的浓度相等，那么糖原合成或降解的平衡应处于什么位置？ (T=310 K，ΔrG $mol-1) m= 3.05 kJ· 在肌肉中，Pi和 G－I－P 的浓度分别是10×10-3 mol·dm-3 和3.0×10-5 mol·dm-3，那么在肌肉中，平衡处于何位置？
40. 5 分 (3149) 3149
已知 25℃时各物质的标准生成吉布斯自由能如下： CO2(g) NH3(g) H2O(l) CO(NH2)2
-1
ΔfG $m/kJ?mol -394.38 -16.64 -237.19 -203.84
计算在25℃下,溶液中生成尿素的反应的热力学平衡常数并写出平衡常数的表示式。 CO2(g)＋2NH3(g) CO(NH2)2(aq)＋H2O(l) 对尿素,选 m?＝1 mol?kg-1 且符合亨利定律的假想态为标准态。
41. 15 分 (3169) 3169
在50℃，66 661 Pa下，球形瓶中充以N2O4后，其质量为71.981ｇ；将球形瓶抽空后，质量为 71.217ｇ。若在 25℃，瓶中充满水,质量为 555.9ｇ（以上数据均作空气浮力校正），已知 25℃时，水的密度为 0.9970 g?cm-3，试求：
(1) 球形瓶中气体（设为理想气体）的物质的量； (2) 气体的总量与原 N2O4的量之比； (3) 设物质的量的增加是由于 N2O4发生解离，试计算 N2O4的解离度； (4) 若瓶中总压为 66661Pa，求瓶中 N2O4和 NO2的分压； (5) 求50℃，66 661Pa 压力下，上述反应的ΔrG m。
42. 10 分 (3088) 3088
1000℃下，在 1 dm3容器内含过量碳；若通入 4.25 g CO2 后发生下列反应：
C(s) + CO2(g) ＝ 2CO(g) 反应平衡时的气体的密度相当于平均摩尔质量为 36 g?mol-1 的气体密度。 (1) 计算平衡总压和 Kp； (2) 若加入惰性气体 He，使总压加倍，则 CO 的平衡量是增加，减少，还是不变？若加入 He，使容器体积加倍，而总压维持不变，则 CO 的平衡量发生怎样变化？
43. 10 分 (2961) 2961
10
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