化学平衡思考题和概念题及解答

化学平衡思考题参考答案1.反应达到平衡时，宏观和微观特征有何区别？答：到达平衡时，宏观上反应物和生成物的量不再随时间而变化，好像反应停止了。而微观上，反应仍在不断的进行，反应物分子变为生成物分子，而生成物分子又不断变成反应物分子，只是正、逆变化的速率恰好相等，使反应物和生成物的量不再随时间而改变2.为什么化学反应通常不能进行到底？答：严格讲，反应物与产物处于同一系统的反应都是可逆的，不能进行到底。只有逆反应与正反应相比小到可以忽略不计的反应，可以粗略地认为可以进行到底。这主要是由于存在混合Gibbs自由能的缘故。3.什么是复相化学反应？其平衡常数有何特征?答：有气相和凝聚相（液相、固体）共同参与的反应称为复相化学反应。凝聚相只考虑是纯态的情况，纯态的化学势就是它的标准态化学势，所以复相化学反应的标准平衡常数只与气态物质的压力有关。4.什么是解离压力？答：某固体物质发生解离反应时，所产生气体的压力，称为解离压力，显然这压力在定温下有定值。如果产生的气体不止一种，则所有气体压力的总和称为解离压。5.什么是标准摩尔生成Gibbs自由能？答：因为Gibbs自由能的绝对值不知道，所以只能用相对标准，即将标准压力下稳定单质（包括纯的理想气体，纯的固体或液体）的生成Gibbs自由能看作零，则：在标准压力下，由稳定单质生成单位物质的量的化合物时，Gibbs自由能的变化值称为该化合物的标准摩尔生成Gibbs自由能。通常在298.15K时的值有表可查。6．根据公式，rmlnGRTK，所以说rmG是在平衡状态时的Gibbs自由能的变化值，这样说对不对?答：不对。在等温、等压、不作非膨胀功时，化学反应达到平衡时的Gibbs自由能的变化值等于零，这样才得到上述公式。而rmG是指在标准状态下Gibbs自由能的变化值，在数值上等于反应式中各物质标准化学势的代数和，即：rmBBB()()GTT，而不能认为rmG是在平衡状态时的Gibbs自由能的变化值，否则它的值永远为零。7．在一定的温度、压力且不作非膨胀功的条件下，若某反应的rm0G，能否研制出一种催化剂使反应正向进行？答：不能。催化剂只能改变反应的速率，而不能改变反应的方向和平衡的位置。用热力学函数判断出的不能进行的反应，用改变温度、压力或加催化剂等方法都不能使反应进行，除非对系统作非膨胀功。8．若用下列两个化学计量方程式来表示合成氨反应，两者的rmG和K的关系如何？223223(1)3HN2NH31(2)HNNH22答：rmG的下标“m”表示反应进度为1mol时Gibbs自由能的变化值，现在两个反应式中各物的量成倍数关系，当反应进度都为1mol时，得：2rmrm12(1)2(2)()GGKK9．工业上制水煤气的反应为：22C(s)+HO(g)=CO(g)+H(g)-1rm133.5kJmolH设反应在673K时达到平衡，试讨论下列因素对平衡的影响。(1)增加碳的含量(2)提高反应温度(3)增加系统的总压力(4)增加水气分压(5)增加氮气分压答：（1）只要碳是纯的固态，则它的相对活度等于1，它的化学势就等于标准态时的化学势，在复相化学平衡中，纯固体项不出现在平衡常数的表达式中，则对平衡无影响。（2）提高反应温度会使平衡右移，因为这是一个吸热反应。（3）增加系统的总压力会使平衡左移，因为这是一个气体分子数增加的反应，增加压力，会使平衡向体积变小的方向移动。（4）增加水气的分压，水是反应物，会使平衡向正向移动。（5）增加氮气会使平衡右移。因为这是气体分子数增加的反应，增加惰性气体，使气态物质的总量增加，相当于将产物稀释了，类似于减少了系统的总压，所以产物的含量会增加，但这不会影响平衡常数的数值。10．五氯化磷的分解反应为：523PCl(g)=Cl(g)+PCl(g)在一定温度和压力下，反应达平衡，改变如下条件，五氯化磷的解离度如何变化？为什么？（设均为理想气体）(1)降低气体总压(2)通入氮气，保持压力不变，使体积增加一倍(3)通入氮气，保持体积不变，使压力增加一倍(4)通入氯气，保持体积不变，使压力增加一倍答：（1）降低总压有利于正向反应，使解离度增加，因为这是气体分子数增加的反应。（2）通入氮气，虽压力不变，这对气体分子数增加的反应，相当于起了稀释、降压作用，所以解离度增加。（3）通入氮气，因体积保持不变，压力和气体的总物质量的比值不变，解离度亦不变。（4）通入氯气，增加了生成物，使平衡左移，解离度下降。概念题参考答案1．在等温等压下，当反应的1rm5kJmolG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：(C)判断反应能否自发进行，要用等温等压下rmG的变化值，而不能用rmG的值。除非rmG的值很小很小，可以估计反应能自发进行。2．理想气体化学反应平衡时，应该用下列哪个关系式？（）（A）rmlnpGRTK（B）rmlnpGRTK（C）rmlnxGRTK（D）rmlncGRTK答：（B）根据理想气体化学势的表示式，逸度可用压力表示。3．理想气体反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的rmG与温度T的关系为：rmG=-21660+52.92T，若要使反应的平衡常数大于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：(C)4．在通常温度下，NH4HCO3(s)可发生下列分解反应：NH4HCO3(s)＝NH3(g)+CO2(g)+H2O(g)设在两个容积相等的密闭容器A和B中，分别加入纯NH4HCO3(s)1kg及20kg，均保持在298K，达到平衡后，下列哪种说法是正确的？()(A)两容器中压力相等(B)A内压力大于B内压力(C)B内压力大于A内压力(D)须经实际测定方能判别哪个容器中压力大答：(A)因为NH4HCO3(s)是过量的，在相同温度下，分解压力相同。5．根据某一反应的rmG值，下列何者不能确定：()(A)标准状态下自发变化的方向(B)在rmG所对应的温度下的平衡位置(C)在标准状态下系统所能作的最大非膨胀功(D)提高温度与反应速率的变化趋势答：(D)反应速率与温度的关系由动力学中Arrenius公式讨论。6．某实际气体反应，用逸度表示的标准平衡常数随下列哪些因素而变：()(A)体系的总压力(B)催化剂(C)温度(D)惰性气体的量答：(C)用逸度表示的标准平衡常数仅是温度的函数。7．已知反应2NH3=N2+3H2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)N2+(3/2)H2=NH3的标准平衡常数为：()(A)4(B)0.5(C)2(D)1答：(C)反应方程式系数减半，标准平衡常数应开1/2次方，为0.5。而第二个方程是第一个方程的逆过程，标准平衡常数为倒数，则应该为2。8．某化学反应在298K时的标准Gibbs自由能变化rmG为负值，则该温度时反应的标准平衡常数K值将：()(A)K=0(B)K1(C)K0(D)0K1答：(B)因为rmlnGRTK9．在一定的温度下，一定量的PCl5(g)在一密闭容器中达到分解平衡。若往容器中充入氮气，使系统的压力增加一倍（体积不变），则PCl5的解离度将：()(A)增加(B)减少(C)不变(D)不定答：(C)虽然充入不参与反应的氮气，应对气体分子数增加的反应有利，但是因为在密闭容器中，压力也相应增加，压力和气体的总物质量的比值不变，解离度亦不变。10．PCl5的分解反应是PCl5(g)＝PCl3(g)+Cl2(g)，在473K达到平衡时，PCl5(g)有48.5%分解，在573K达到平衡时，有97%分解，则此反应为：()(A)放热反应(B)吸热反应(C)既不放热也不吸热(D)这两个温度下的平衡常数相等答：(B)升高温度，可以使吸热反应的平衡常数增大。