計算題(共3小題)

一、灰錫結(jié)構(gòu)松散，不能用于制造器皿，而白錫結(jié)構(gòu)堅固，可以制造器皿，現(xiàn)把白錫制成的器皿放在0 ℃、100  kPa的室內(nèi)存放，它會不會變成灰錫而不能再繼續(xù)使用？

已知：在0 ℃、100  kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應(yīng)焓變和熵變分別為

ΔH＝－2 180.9 J· mol－1，ΔS＝－6.61 J· mol－1·K－1。

二、高溫時空氣中的N2和O2會反應(yīng)生成NO而污染大氣：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)。

試通過計算說明在1 200  ℃的條件下，此反應(yīng)能否正向自發(fā)進(jìn)行？估算自發(fā)進(jìn)行的最低溫度是多少？[已知該反應(yīng)：ΔH＝＋180.50 kJ·mol－1，ΔS＝247.7 J·mol－1·K－1]

三、一定溫度下的密閉容器中存在如下反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，知c始(SO2)＝0.4 mol·L－1，c始(O2)＝1 mol·L－1，經(jīng)測定該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K≈19，試判斷：

(1)當(dāng)SO2轉(zhuǎn)化率為50%時，該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)？若未達(dá)到，向哪個方向進(jìn)行？

(2)達(dá)到平衡狀態(tài)時，SO2的轉(zhuǎn)化率應(yīng)為多少？

填空題(共3小題)

四、已知：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＝Q，其平衡常數(shù)隨溫度變化如下表所示：

請回答下列問題：

(1)上述反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為________________________。

該反應(yīng)的Q______(填“＞”或“＜”)0。

(2)850 ℃時在體積為10  L的反應(yīng)器中，通入一定量的CO和H2O(g)，發(fā)生上述反應(yīng)，CO和H2O(g)的物質(zhì)的量濃度變化如圖所示，則0～4 min時平均反應(yīng)速率v(CO)＝__________。

(3)若在500 ℃時進(jìn)行，且CO、H2O(g)的起始濃度均為0.020 mol·L－1，該條件下，CO的最大轉(zhuǎn)化率為___________________________________。

(4)若在850 ℃時進(jìn)行，設(shè)起始時CO和H2O(g)共為1 mol，其中H2O(g)的體積分?jǐn)?shù)為x，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為y，試推導(dǎo)y隨x變化的函數(shù)關(guān)系式為__________。

五、工業(yè)制硝酸的主要反應(yīng)為4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH。

(1)已知氫氣的燃燒熱為285.8 kJ·mol－1。

N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)

ΔH＝－92.4 kJ·mol－1；

H2O(l)  ===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1；

N2(g)＋O2(g)===2NO(g)

ΔH＝＋180.6 kJ·mol－1。

則上述工業(yè)制硝酸的主要反應(yīng)的ΔH＝__________。

(2)在容積固定的密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，容器內(nèi)部分物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度如下表：

①反應(yīng)在第2  min到第4 min時，O2的平均反應(yīng)速率為__________。

②反應(yīng)在第6  min時改變了條件，改變的條件可能是__________(填字母)。

A．使用催化劑  B．升高溫度

C．減小壓強(qiáng)  D．增加O2的濃度

③下列說法中能說明4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是__________(填字母)。

A．單位時間內(nèi)生成nmol NO的同時，生成nmol NH3

B．條件一定，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化

C．百分含量w(NH3)＝w(NO)

D．反應(yīng)速率v(NH3)∶v(O2)∶v(NO)∶v(H2O)＝4∶5∶4∶6

E．恒壓條件下，混合氣體的密度不再變化

六、698 K時，向某VL的密閉容器中充入2 mol H2(g)和2 mol I2(g)，發(fā)生反應(yīng)：H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g) ΔH＝－26.5 kJ· mol－1，測得各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度與時間變化的關(guān)系如圖所示。

請回答下列問題：

(1)V＝__________。

(2)該反應(yīng)達(dá)到最大限度的時間是__________，該時間內(nèi)平均反應(yīng)速率v(HI)＝__________。

(3)該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，__________(填“吸收”或“放出”)的熱量為__________。

參考答案

一、

【答案】會

【解析】

ΔH－TΔS＝－2 180.9 J· mol－1×10－3－273  K×(－6.61  J· mol－1·K－1)×10－3≈－0.38  kJ· mol－1<0，能自發(fā)進(jìn)行。

二、

【答案】能　455.7  ℃

【解析】

反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是ΔG＝ΔH－TΔS<0，在1 200 ℃的條件下，ΔH－TΔS＝＋180.50 kJ·mol－1－(1  200＋273)K×247.7×10－3kJ·mol－1·K－1＝－184.36 kJ·mol－1<0，說明反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行。

假設(shè)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最低溫度為T，則有ΔG＝＋180.50 kJ·mol－1－(T＋273)K×247.7×10－3kJ·mol－1·K－1<0，解得T>455.7 ℃。

三、

【答案】(1)反應(yīng)Qc

【解析】

此時Qc＝＝＝≈1.11<19?？芍?dāng)SO2轉(zhuǎn)化率為50%時，反應(yīng)未達(dá)到平衡狀態(tài)，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。

(2)設(shè)達(dá)到平衡時，SO2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量濃度為x，則O2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量濃度為，生成SO3為x。

所以K＝≈19，x＝0.32 mol。

所以SO2的轉(zhuǎn)化率為×100%＝80%。

四、【答案】(1)K＝　      ＜　

(2)0.03 mol·L－1· min－1　(3)75%　(4)y＝x

【解析】

(1)可逆反應(yīng)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常數(shù)K＝。由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高，平衡常數(shù)越小，平衡向逆反應(yīng)方向移動，因升高溫度平衡向吸熱方向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

(2)由圖像可知：CO在4 min內(nèi)濃度減小了0.2 mol·L－1－0.08  mol·L－1＝0.12  mol·L－1，則v(CO)＝＝0.03  mol·L－1·min－1。

(3)500 ℃時平衡常數(shù)為9，設(shè)CO最多能轉(zhuǎn)化xmol ·L－1，則

則有＝9，解得x＝0.015，則CO的最大轉(zhuǎn)化率為×100%＝75%。

(4)850 ℃時平衡常數(shù)為1，有

則有＝1，解得y＝x。

五、【答案】

(1)－904.8 kJ· mol－1

(2)①0.187  5 mol·L－1· min－1?、贐?、跘BE

【解析】

(1)2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－571.6 kJ·mol－1?、?/p>

N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)

ΔH＝－92.4 kJ·mol－1　②

H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝＋44.0 kJ·mol－1?、?/p>

N2(g)＋O2(g)===2NO(g)　ΔH＝＋180.6 kJ·mol－1　④

根據(jù)蓋斯定律①×3＋④×2＋③×6－②×2得

4NH3(g)＋5O2(g)鳩4NO(g)＋6H2O(g)

ΔH＝－904.8 kJ· mol－1。

(2)①v(O2)＝v(NH3)＝×＝0.187 5 mol·L－1· min－1。

②6～8  min各物質(zhì)的濃度并未發(fā)生變化，而達(dá)到平衡時反應(yīng)物濃度增大，生成物濃度減小，故平衡逆向移動，A、D項錯誤；該反應(yīng)是反應(yīng)后氣體化學(xué)計量數(shù)之和增大的放熱反應(yīng)。升高溫度平衡逆向移動，減小壓強(qiáng)平衡正向移動，B項正確、C項錯誤。

六、【答案】(1)2　(2)5 s　0.316 mol·L－1·s－1　(3)放出     41．87 kJ

【解析】

(1)由圖知初始反應(yīng)時，c(H2)＝c(I2)＝1  mol·L－1，而加入的H2和I2的物質(zhì)的量均為2 mol，所以V＝2。

(2)反應(yīng)達(dá)到最大限度即達(dá)到化學(xué)平衡，所需時間為5 s，v(HI)＝＝0.316  mol·L－1·s－1。

(3)可逆反應(yīng)從正反應(yīng)建立，所以需放出熱量。由反應(yīng)：H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)　ΔH＝－26.5 kJ· mol－1，達(dá)到平衡時共生成n(HI)＝1.58  mol·L－1×2  L＝3.16 mol，所以放出的熱量為×3.16  mol＝41.87 kJ。