第一章热力学基础练习题

第一章热力学基础一、名词解释：（溶液的）活度，溶液的标准态，jie（活度的相互作用系数），（元素的）标准溶解吉布斯自由能，理想溶液，化合物的标准摩尔生成吉布斯自由能。二、其它1、在热力学计算中常涉及到实际溶液中某组分的蒸汽压问题。当以纯物质为标准态时，组分的蒸汽压可表示为＿＿＿＿＿＿；当以质量1%溶液为标准态时，组分的蒸汽压可表示为＿＿＿＿＿＿；前两种标准态组分的活度之比为＿＿＿＿。2、反应MnO(s)+C(s)=Mn(s)+CO(g)，G=268650-158.4T1Jmol，在标准状态下能进行的最低温度为＿＿＿＿＿＿K。该反应为（填“吸或放”）＿＿＿＿＿＿热反应。当T=991K，总压为101325Pa时，该反应＿＿＿＿＿＿(填“能或否”)向正方向进行；在991K时，若要该反应达到化学平衡的状态，其气相总压应为＿＿＿＿＿＿Pa；若气相的CO分压为Pa5102，则开始还原温度为＿＿＿＿＿＿。反应MnO(s)+C(s)=Mn(s)+CO(g)，14.158268650molTJG,在标准状态下能进行的最低温度为＿＿＿＿＿＿。3、理想溶液是具有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿性质的溶液；理想溶液形成时，体积变化为＿＿＿＿，焓变化为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。实际溶液与理想溶液的偏差可用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿参数来衡量。4．判断冶金生产中的化学反应能否向预想的方向进行，在等温、等压下用＿＿＿＿热力学函数的变化值；若该反应在绝热过程中进行，则应该用＿＿＿＿函数的变化值来判断反应进行的方向。5．冶金生产中计算合金熔体中杂质元素的活度常选的标准态是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。对高炉铁液中[C]，当选纯物质为标准态时，其活度为＿＿＿＿，这是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。6．物质溶解的标准吉布斯自由能是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；纯物质为标准态时，标准溶解吉布斯自由能为＿＿。7．热力学中，利用关系式2)ln(RTHdTKdP来讨论化学反应的热效应对反应的影响。当化学反应为吸热时，随着反应温度的升高，平衡常数K的变化趋势为＿＿＿＿＿，对化学反应的正反应方向＿＿＿＿＿（填“有利”或“不利”）。8、在1873K时，Fe-C系内碳的溶解反应为C(石)=[C]，其[C]的活度为][Ca，则平衡常数表示为＿＿＿＿＿，当碳的溶解达饱和时，其平衡常数为＿＿＿＿＿，此时溶解过程的吉布斯自由能变化值为＿＿＿＿＿（J）9．在1813K时铁液中有反应[C]+2CO=2CO，其平衡常数表示为＿＿＿＿＿，当铁液中的碳含量为1.5%时，其平衡常数的值为420。若铁液中的碳含量达到饱和时，其平衡常数的值为＿＿＿＿＿，该反应在1813K的ΔG等于＿＿＿＿＿(J)。10、反应FeO(S)+CO=Fe(S)+CO2为可逆反应，其TG26.2422880J.mol-1,则1173K时反应的平衡常数K等于＿＿＿＿＿＿。该反应的热效应近似为＿＿＿＿＿＿＿＿（J）。11．恒温、恒压下，判断冶金过程能否进行用＿＿＿＿＿＿热力学函数，在＿＿＿＿＿＿＿＿条件下，可用该参数的标准状态变化量来判断化学过程能否进行。12、某反应中的一反应物473K时有45%分解，在573K时有95%分解，则此反应为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（填“放热”或“吸热”）13．已知某一气相反应A(g)12kkB(g)+C(g)在298K时，k1=0.21s-1，k2=5×10-9s-1，则该反应在298K时的平衡常数为＿＿＿＿＿，该反应的标准吉布斯自由能的变化为＿＿＿＿＿J。14．钢液中的氧与纯氧化铁渣间的反应可表示为FeO(l)=[O]+Fe(l)，在1873K时的平衡常数为0.23，则此时钢液中的氧含量为＿＿＿＿＿＿＿＿；保持温度不变，将上述的纯氧化铁渣换为非纯氧化铁渣，此时反应的平衡常数为＿＿＿＿＿＿＿＿。15．反应1)1(22)58.4055850(),(2)()(2molJTGlSiOFeOsSiOsFeOmr；1)2(22)09.2136200(),(2)()(2molJTGsSiOFeOsSiOsFeOmr，则熔化过程)()(22lSiOFeOsSiOFeO的)3(mrG与温度的关系式为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，计算的理论依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，标态下的熔化温度为＿＿＿＿＿＿（K）。16.4[C]+(Cr3O4)=3[Cr]+4COTG22.617934706J.mol-1，在1500℃，标态下反应的方向是＿＿＿＿＿＿＿＿＿，该反应是＿＿＿＿＿（填“吸热”或“放热”），采用真空操作时，对反应的影响是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。17、反应2)()(COsFeCOsFeO，在1100℃时的平衡常数为0.333，则该温度时反应的标准吉布斯自由能为▁▁▁▁▁▁（J）。保持温度不变，若将产物2CO减少，其反应的平衡常数为▁▁▁▁▁▁▁，若增加2CO的量，其反应的平衡常数为▁▁▁▁▁▁。降温到1000℃时测得平衡常数为0.351，则该反应为（填“吸”或“放”）▁▁▁▁▁▁热。18、活度的标准态是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；冶金中通常采用活度标准态的三种形式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。19、在研究钢铁冶金熔体的物化性质时，选择熔体中组元活度的方法通常是：铁液中溶解的合金和杂质以＿＿＿＿＿＿＿＿为标态，溶剂铁以＿＿＿＿＿＿＿＿为标态，碳溶解在铁液中达到饱和时，选纯物质为标准态其活度等于＿＿＿＿＿＿＿。20、反应)(2)(22gHClsCrHCrCl，在1073K时molKJG/58835，在此温度和一定的气相成分下ΔG=-125.92KJ/mol，若要判断该反应在该条件下能否进行，用函数＿＿＿＿＿，该反应在该条件下＿＿＿＿＿（填“能”或“否”）进行。21、铁基合金液中元素的相互作用系数)(jie反应了元素j的加入对i组元活度系数的作用，若0jie，说明＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；若0jie，说明＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。22、冶金中计算一个化学反应过程的焓变、吉布斯自由能变化、熵变的数值时均可用代数组合法得到，其理论依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。冶金中，计算一个复杂化学反应过程的G与温度的二项式，通常采用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿方法，其理论依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。23、1000K,反应)(gCO+)(212gO=)(2gCO的平衡常数为1010659.1,反应)(2)(2gCOCOsC的平衡常数为1.719,则反应)(2gCO=)(gCO+)(212gO的平衡常数为＿＿＿＿＿＿，反应)()(21)(2gCOgOsC的平衡常数为＿＿＿＿。24、铁液中硅的浓度为2.0][Six，Si=0.03，1873K时被氧气(PapO5102)氧化的反应为：[Si]+O2=SiO2(S)，该铁液中硅的活度等于＿＿＿＿＿，氧化反应的ΔG等于＿＿＿＿＿(J),反应＿＿＿＿＿（填“能”或“否”）自发进行。25、在1873K时，Fe-C系内碳的溶解度W[C]=5.5%，其溶解反应为C(石)=[C]。若[C]选择纯液态物质为标准态，其溶解过程的平衡常数为＿＿＿＿＿，加入硅W[Si]=0.5%后，仍保持1873K，纯液态物质为标准态，体系内碳的溶解平衡常数为＿＿＿＿＿，溶解过程的标准吉布斯自由能变化值为＿＿＿＿＿（J）。26、用等温方程讨论冶金中化学反应在等温、等压下能否进行。问：（1）写出等温方程式。（2）说明方程中的参数联系了哪些状态27、什么是物质的标准溶解吉布斯自由能？纯物质标准态的标准溶解吉布斯自由能的表示及数值为何？28、某组元B溶解在溶液中形成饱和溶液，当以纯物质为标态时，组元B的活度为1，为什么？29、若要计算某温度时反应[C]+2CO=2CO的标准吉布斯自由能变化（[C]以1%为标准态），至少需要查找哪些基础数据？30、若反应为)(2][2)()(2gCOSiCsSiO石铁液中硅的活度为0.1(质量1%溶液标准态)，体系总压为Pa510，试计算开始反应的温度。已知：COOC222)(石molTJG/54.171228800)(][22sSiOOSimolTJG/25.21581485031、已知氧在熔渣和铁液间的反应为：（FeO）=[O]+[Fe]。在1873K时与纯氧化铁渣平衡的铁液的氧的质量分数为0.211%，与组分为258.0)(,064.0)(,663.0)(700.0)(2FeOnMgOnSiOnCaOn，的熔渣平衡的铁液的氧的质量分数为0.048%。试计算熔渣中FeO的活度及活度系数。32、)(22)(SLMOOM1G；)(22][SMOOM2G。问：1G和2G是否相等？为什么？若使21GG，应满足的条件是什么？33、冶金实验过程中，1600℃有还原剂2H时,气相中52210HOHPP，问1873K时，用刚玉坩埚会产生多少2()AlOgP?已知刚玉坩埚与2H的反应方程式:)(2)(2)(2)(3222gggSOHOAlHOAlTG65.266990770J.mol-134、冶金实验过程中，1600℃有还原剂H2存在时,气相中52210HOHPP，问1873K时，用石英坩埚做实验，气相中会产生多大的)(gSiOp?已知石英坩埚与H2反应式:T1473K)(2)()(2)(2gggSOHSiOHSiOTG78.181529280J.mol-135．在冶炼铜、铅、锌的废气中含有大量的2SO，为防止大气污染和进行综合利用，可将2SO作为硫酸的原料。其中反应的关键步骤为2()2()3()12gggSOOSO，试问727℃时，以上反应在下列条件下向哪个方向进行？210132.5SOPPa210132.5OPPa3101.325SOPPa已知236230072.0fSOGTθ（J）3456900160.5fSOGTθ(J)101325PPa36．将含w[C]=3.8％、w[Si]=1.0％的铁水兑入转炉中，在1250℃下吹氧炼钢，假定气体物质的压力为l00kPa，生成的2SiO为纯物质，试问当铁水中［C」和[Si]均以1％溶液为标准态时，铁水中哪个元素先氧化？已知CCe=0.14,SiCe=0.08,SiSie=0.11，CSie=0.18()212SCOCOCOfG=（-117990-84.35T）J/mol()22()SSSiOSiO)(2SSiOfG＝（-907100＋175.73T）J/mol()1%[]SCC]%[CsolG=（22594-42.26T)J/mol()1%[]SSiSi]%[SisolG＝（-131500-17.24T）J/mol37、在下述条件：温度KT1873；熔渣成分组成如表1。测得与此熔渣平衡的钢液中的氧浓度为058.0]%[Ow，氧在钢液中的溶解属于稀溶液。已知：(FeO)=[O]+Fe(l)734.26320lgTK试根据实际测定的钢液中氧浓度，计算熔渣中FeO的活度及活度系数。表1熔渣中各组分的摩尔量组分FeOMnOCaOMgOSiO2P2O5∑nBn0.1670.1250.7620.3740.3220.0151.765已知在460～1200K温度范围内，下列两反应的mrG与温度的关系如下：()()3()3SSSFeCFeC1,mrG（26670-24.33T）J/mol()22SCCOCO2,mrG(162600-167.62T