第二章 思 考 题
1. 下列说法是否正确?
（1）质量定律适用于任何化学反应。×
（2）反应速率常数取决于反应温度，与反应的浓度无关。√ （3）反应活化能越大，反应速率也越大。× （4）要加热才能进行的反应一定是吸热反应。× 2. 以下说法是否恰当，为什么? （1）放热反应均是自发反应。不一定
（2）Δr S m 为负值的反应均不能自发进行。不一定
（3）冰在室温下自动溶化成水，是熵起了主要作用的结果。是 3．由锡石(SnO2)生产金属锡，要求温度尽可能低。可以单独加热矿石(产生O2) ，或将锡石与碳一起加热(产生CO2) ，或将锡石与氢气一起加热(产生水蒸气) 。根据热力学原理，应选用何种方法? （氢气一起加热） 4. 已知下列反应的平衡常数： H2(g) + S(s) S(s) + O2(g) 则反应：H2(g) + SO2(g) 个。 (1)
-
(2)
·
(3)
/
(4)
/
√
H2S(g)；SO2(g)；
O2(g) + H2S(g)的平衡常数是下列中的哪一
5. 区别下列概念： (1)
与
(2)
与
(3) J 与 J c 、J p (4) K θ 与 K c 、K p
6. 评论下列陈述是否正确? （1）因为 一定 （2）应物) ×
（3）CaCO3在常温下不分解，是因为其分解反应是吸热反应；在高温(T >1173K) 下分解，是因为此时分解放热。×
7. 向5L 密闭容器中加入3molHCl(g)和2molO2(g)，反应：4HCl(g) + O2(g)
2H2O(g) + 2Cl2(g)的
＝-114.408 kJ·mol-1 ，在723K
（T ）＝Σνi
(298.15)(生成物) + Σνi
(298.15)(反
（T ）=-RT ln K θ ，所以温度升高，平衡常数减小。不
达到平衡，其平衡常数为K θ。试问：
（1）从这些数据能计算出平衡常数吗? 若不能，还需要什么数据? 不能（须知道转化率或平衡分压或反应的熵）
（2）标准态下，试比较723K 和823K 时K θ的大小。（K θ（723K ）> Kθ（823K ））
（3）若下列两反应的平衡常数分别为 2H2O(g) 2HCl(g)那么，K θ与
和
和
) 2/
2H2(g) + O2(g)
H2(g) + 2Cl2(g)
之间有什么关系(以式子表示)? (
8．对于可逆反应： C(s) + H2O(g)
CO(g) + H2(g)；
> 0
下列说法你认为对否? 为什么?
（1）达平衡时各反应物和生成物的分压一定相等。×
（2）改变生成物的分压，使 J
2C(g) (
(298.15K)
果改变下述各项条件，试将其它各项发生的变化填入表中。
10．根据平衡移动原理，讨论下列反应： 2Cl2(g) + 2H2O(g)
4HCl(g) + O2(g)；
(298．15K) >0
将Cl2，H2O ，HCl ，O2四种气体混合后，反应达平衡时，若进行下列各项操作，对平衡数值各有何影响(操作项目中没有注明的是指温度不变、体积不变)?
操作项目 平衡数值 (1) 加O2 H 2O 的物质的量↑ (2) 加O2 HCl 的物质的量↓ (3) 加O2 O 2 的物质的量↑
(4) 增大容器的体积 H 2O 的物质的量↓ (5) 减小容器的体积 Cl 2的物质的量↑ (6) 减小容器的体积 Cl2的分压↑ (7) 减小容器的体积 K θ 不变 (8) 升高温度 K θ↑ (9) 升高温度 HCl的分压↑ (10) 加催化剂 HCl 的物质的量 不变
11. 设有反应A(g) + B(g) ─→ 2C(g), A、B 、C 都是理想气体，在25℃、1×105Pa 条件下，若分别按下列两种过程变化，那么变化过程的Q 、W 、
、
、
、
各是多少？(1)体系放热41.8kJ ·mol-1, 而
没有做功；(2)体系做了最大功，放出1.64kJ ·mol-1的热。
的减小等于体系素做的最大非体积功)
解: (提示:在等温\等压下, 体系
由于体系的H 、U 、S 、G 都是状态函数，其改变量与过程的途径无关，所以以上2个过程的
、
、
、
是相同的。
由(1)可知，W ＝0，Q ＝-41.8kJ ·mol -1, 根据热力学第一定律：
＝Q p +W＝因为Δn ＝0，所以
+p(V2-V 1)=
+ΔnRT
＝Q ＝-41.8 kJ·mol -1
由(2)可知，体系作了最大非体积功，且放出1.64 kJ·mol -1的热。 根据
＝Q+W非体积可知：
-41.8kJ ·mol -1＝-1.64 kJ·mol -1+W非体积 所以：W 非体积＝因为：
＝
＝-40.16 kJ·mol -1 -T
＝-41.8 kJ·mol -1-298.15K
×＝-40.16 kJ·mol -1
所以：
＝-5.50J ·mol -1·K -1
12. 能否用K θ来判断反应自发性? 为什么? 不能
13. 若基元反应A ─→ 2B的活化能为E a, 而其逆反应活化能为E a', 问 (1) 加催化剂后，E a 和E a' 各有何变化? 等值降低 (2) 加不同的催化剂对E a 的影响是否相同? E a 值不同 (3) 提高反应温度，E a 、E a' 各有何变化? 不变 (4) 改变起始浓度，E a 有何变化? 不变
*14. 状态函数 p 、T 、V 、U 、H 、S 、G 中哪些具有加和性（指其值与体系中物质的量有关）? V、U 、H 、S 、G
习 题
作业： P60~62 2./3./6./8./11./13./15./18.
1. 应用公式
（T ）=
（T ）- T
（T ）, 计算下列反应的值，
并判断反应在298.15K 及标准态下能自发向右进行。 8Al(s) + 3Fe3O 4(s) ─→ 4Al2O 3(s)+ 9Fe(s)
∆r G m =∆r H m -T ∆r S m =-3347.6kJ ⋅m ol
-1
∅
∅
∅
-298.15K ⨯(-216.6⨯10kJ ⋅m ol
-3
-1
⋅K
)
)
(提示：=-3283.0kJ ⋅m ol -1
该反应能自发地向右进行。
#2. 通过计算说明下列反应：
2CuO(s) ─→ Cu2O(s) + 1/2O2(g) (1) 在常温(298K)、标准态下能自发进行? (2) 在700K 时、标准态下能否自发进行?
∆r G m =113.4kJ ⋅m ol
∅
-1
>0
（提示：（1）
该反应在此条件下不能自发地向右进行。
∆r G m (700K ) =∆r H m -T ∆r S m =146.0kJ ⋅m ol
-1
∅
∅
∅
-3
-1
-1
-700K ⨯110.45⨯10kJ ⋅m ol ⋅K
（2）=68.7kJ ⋅m ol -1>0
该反应在此条件下不能自发地向右进行。
）
#3. 碘钨灯可提高白炽灯的发光效率并延长其使用寿命。
其原理是由于灯管内所含少量碘发生了如下可逆反应, 即 W(s) + I2(g)
WI 2(g)
当生成的WI2(g)扩散到灯丝附近的高温区时，又会立即分W(s) WI 2(g)
/(kJ·mol-1) 0 -8.37 /(J·mol-1·K-1) 33.5 251
(623K)
解出W 而重新沉积至灯管上。已知298.15K 时：
(1) 若灯管壁温度为623K ，计算上式反应的
(2) 求WI 2(g)在灯丝上发生分解所需的最低温度。
∆r G m (T ) =∆r H m -T ∆r S m
∅
∅
∅
-3
-1
-1
（提示：（1）
=-70.81kJ ⋅m ol =-43.9kJ ⋅m ol
∅
∅
-1
-623K ⨯(-43.2⨯10) kJ ⋅m ol ⋅K
-1
∅
∆r G m (T ) =∆r H m -T ∆r S m ≤0
（2）
T ≥
∆r H m ∆r S
∅
m
∅
=1639K
）
WI 2(g ) 在灯丝上的最低分解温度为1639K
4. 写出下列反应的平衡常数 K c 、K p 、 K θ的表达式: (1) CH4(g) + H2O(g) (2) NH3(g) (3) CaCO3(s)
CO(g) + 3H2(g)
1/2N2(g) + 3/2H2(g) CaO(s) + CO2(g)
2Al(s) + 3H2O(g)
(4) Al2O 3(s) + 3H2(g)
(注意：固体和溶剂液体不计入平衡常数) 5. 298.15K 时，下列反应：2H 2O 2(l) kJ ·mol-1 ,
2H 2O(l) + O2(g)的
= -196.10
= 125.76 J ·mol-1·K-1, 试分别计算该反应在298.15K
和373.15K 的K θ值。
∆r G m (T ) =∆r H m -T ∆r S m
∅∅∅∅
∅
∅
-1-1
∅
∆r G m (298.15K ) =-233.60kJ ⋅m ol ∆r G m (373.15K ) =-243.03kJ ⋅m ol
（提示：
∆r G m (T ) =-RT ln K 所以：
∅∅
∅
=-2.303RT lg K
）
K （298.15K ）=8.3⨯10K （373.15K ）=1.0⨯10
4034
#6. 试判断下列反应 N 2(g) + 3H2(g) 2NH 3(g)
(1) 在298.15K 、标准态下能否自发进行? (2) 计算298.15K 时该反应的K θ值。
(1):∆r G m =-32.90kJ ⋅m ol
∅∅
-1
该反应在此条件下能自发进行
（提示：
（2）：∆r G m (T ) =-R T ln K 所以：
K （298.15K ）=5.8⨯10
∅
5
∅
=-2.303R T lg K
∅
）
7. 将空气中的N 2(g)
变成各种含氨的化合物的反应叫做固氮反应。根据
计算下列3种固氮反应的好?
N 2(g) + O2(g) ─→ 2NO(g)
及K θ，并从热力学角度选择那个反应最
2N 2(g) + O2(g) ─→ 2N2O(g) N 2(g) + 3H2(g) ─→ 2NH3(g)
∆r G m (T ) =-RT ln K (1):K 1=4.8⨯10
∅∅
-31-37
∅
∅
=-2.303RT lg K
∅
（提示：
(2):K 2=3.2⨯10(3):K =5.8⨯10
∅3
5
）
由以上计算可知，选择合成氨固氮最好。
#8. 求下列反应的、、，并用这些数据分析利用该反应净化
汽车尾气中NO 和CO 的可能性。 CO(g) + NO(g) ─→ CO2(g) + 1/2N2(g)
∆r H m =-373.23kJ ⋅m ol ∆r S m =-98.89kJ ⋅m ol
∅
-1
∅
-1
-1
⋅K
（提示:∆G ∅=-343.74kJ ⋅m ol -1
r m
）
由计算可知此反应能用于尾气净化。
9. 设汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到1300℃, 试估算此温度时下列反应
1/2N2(g) + 1/2O2(g) ─→ NO(g)
的
∅
∅
和K θ值。
∅
∆r G m （1573.15）≈∆r H m （298.15K）-T ∆r S m （298.15K）=70.795kJ ⋅m ol
-1
∅∅（提示：∆G （1573.15K）=-RTlnK(1573.15K ) r m
）
K (1573.15K ) =4.48⨯10
∅-3
10. 在699K 时，反应H 2(g) + I2(g)
2HI(g)的K p = 55.3,如果将
2.00molH2和2.00molI2作用于4.00L 的容器内，问在该温度下达到平衡时合成了多少HI?
由：pV=nRT计算出H 2(g)和I 2(g ) 的起始分压均为：2905.74kPa
（提示： 对于反应：
H 2(g ) +I 2(g )
2H I (g )
平衡分压／kPa 2905.74-x 2905.74-x 2x
(2x )
2
2
(2905.74-x )
=55.3
x =2290.12kPa
所以：p (H I ) =2x =4580.24kPa ） n (H I ) =
pV R T
=3.15m ol
#11. 反应CO(g) + H2O(g) 下于6.0L 容器中加入：
CO 2(g) + H2(g)在某温度下K p = 1,在此温度
2.0L 、3.04×105Pa 的CO(g) 3.0L 、2.02×105Pa 的CO(g) 6.0L 、2.02×105Pa 的H 2O(g)
1.0L 、2.02×105Pa 的H 2(g) 问反应向哪个方向进行?
(提示：在恒温下由p 1V 1=p2V 2分别求出将气体加入该容器后的分压。 P(CO)=1.01×105Pa ，P(H2O)=2.02×105Pa ，P(CO2)=1.01×105Pa ，P(H2)=0.34×105Pa
CO (g ) +H 2O (g )
CO 2(g ) +H 2(g )
起始分压／105Pa 1.01 2.01 1.01 0.34
J
反应商J 为：
{p (C O ) /p }{p (H ) /p }==0.168{p (C O ) /p }{p (H O ) /p }
∅
∅
2
2
∅
∅
2
所以：J
平衡向正方向移动。)
12. 在294.8K 时反应：NH 4HS(s) (1) 平衡时该气体混合物的总压。
(2) 在同样的实验中，NH 3的最初分压为25.3 kPa时 ，H 2S 的平衡分压为多少?
（提示：（1） N H 4H S (s )
N H 3(g ) +H 2S (g )
NH 3(g) + H2S(g) 的K θ = 0.070，求：
平衡分压为： x x
K
∅
=x
{
p
p (N H 3)
p
2
∅
}{
p (H 2S )
p
∅
}
则标准平衡常数为：
=
{}
∅
=0.07
x =26kPa
所以平衡时的总压为：p=2×26kPa=52kPa (2) T不变，则平衡常数不变。
N H 4H S (s )
N H 3(g ) +H 2S (g )
平衡分压为： 25.3+y y
K
∅
=
{
(25.3+y )
p
∅
}{
y p
∅
}
=0.07y =17kPa
所以H 2S 的平衡分压为17kPa ）
#13. 反应：PCl 5(g)
PCl 3(g) + Cl2(g)
(1) 523K时，将0.70mol 的PCl 5注入容积为2.0L 的密闭容器中，平衡时有0.50molPCl 5被分解了。试计算该温度下的平衡常数K c 、K θ和PCl 5的分解百分数。
(2) 若在上述容器中已达平衡后，再加入0.10molC12，则PCl 5的分解百分数与未加Cl 2时相比有何不同?
(3) 如开始时注入0.70molPCl 5的同时，注入0.10molCl 2，则平衡时PCl 5的分解百分数又是多少? 比较(2)、(3)所得结果，可得出什么结论? (提示：（1） PC l 5(g )
PC l 3(g ) +C l 2(g )
起始浓度为／(mol·L -1) 0.70/2.0 0 0 平衡浓度浓度为／(mol·L -1) (0.70-0.50)/2.0 0.50/2.0 0.50/2.0
K c =0.62mol·L -1，α(PCl5)=71%
PC l 5(g )
起始分压为 0.70平衡分压为 0.20
R T V R T V
PC l 3(g ) +C l 2(g )
0 0 0.50
R T V
R T
0. 5
V
K
∅
=27.2
PC l 3(g ) +C l 2(g )
（2） PC l 5(g )
新的平衡浓度为： 0.10+y 0.25-y 0.25+(0.10/2)-y T 不变，则K c ＝0.62 mol·L -1不变，y=0.01 mol·L -1，α(PCl5)=68%
（3） PC l 5(g ) PC l 3(g ) +C l 2(g )
起始浓度为／(mol·L -1) 0.70/2.0 0 0.10/2.0 平衡浓度为／(mol·L -1) 0.35-z z 0.050+z K c 不变，z=0.24 mol·L -1，α(PCl5)=68%。
比较（2）（3）说明最终浓度及转化率只与始终态有关，与加入的过程无关。） 14. 在673K 下，1.0L 容器内N 2、H 2、NH 3三种气体的平衡浓度分别为：c (N2) = 1.0mol·L-1，c (H2) = 0.50mol·L-1，c (NH3) ＝0.50mol·L-1。若使N2的平衡浓度增加到1.2mol·L-1，需从容器中取走多少摩尔的H 2才能使体系重新达到平衡?
（提示：先求出平衡常数K c .
N 2(g ) +3H 2(g )
所以K c ＝2.0 mol·L -1 N 2的平衡浓度发生变化后：
2N H 3(g )
平衡浓度为／(mol·L -1) 1.0 0.50 0.50
N 2(g ) +3H 2(g ) 2N H 3(g )
起始浓度为／(mol·L -1) 1.0 0.50 0.50
新的平衡浓度／(mol·L -1) 1.2 0.5+（3×0.2）-x 0.5-（2×0.2）
所以从容器中取走的氢气为：x=0.94mol）
#15. 在749K 条件下，在密闭容器中进行下列反应：CO(g) + H2O(g) CO 2(g) + H2(g) K c = 2.6，求：
(1) 当H 2O 与CO 物质的量之比为1时，CO 的转化率为多少?
(2) 当H 2O 与CO 物质的量之比为3时，CO 的转化率为多少? (3) 根据计算结果，你能得出什么结论?
（提示：在体积恒定时，物质的量之比等于浓度之比，故当H 2O 与CO 物质的量之比为1时，则c(H2O)/ c(CO)=1 . （1） CO (g ) +H 2O (g )
CO 2(g ) +H 2(g )
起始浓度为／(mol·L -1) c c 0 0 平衡浓度／(mol·L -1) c-x c-x x x
x c
1.62.6
所以：
=
α=
x c
⨯100%=61.5%
（2）设达到平衡后，已转化的CO 浓度为x ’ mol·L -1，K c = 2.6不变
CO (g ) +H 2O (g ) CO 2(g ) +H 2(g )
起始浓度为／(mol·L -1) c 3c 0 0 平衡浓度／(mol·L -1) c-x ’ 3c-x ’ x ’ x ’
x '
所以：
c
=0.865, α'=
x 'c
⨯100%=86.5%
通过计算说明：增加反应物中某一物质的浓度，可以提高另一物质的转化率；增加反应物的浓度，平衡向生成物方向移动。）
16. 将NO 和O 2注入一保持在673K 的固定容器中，在反应发生以前，它们的分压分别为p (NO) = 101kPa，p (O2) = 286kPa。当反应： 2NO(g) + O2(g)
2NO 2(g)达平衡时，p (NO2) = 79.2kPa。计算该反应的K θ和案：K θ＝5.36，
＝-9.39kJ ·mol -1）
值。（答
*17. 已知反应：1/2H2(g) + 1/2Cl2(g) ─→ HCl(g)在298.15K 时的K θ＝4.9×1016，
(298.15K)＝-92.307kJ·mol-1，求在500 K时的K θ值[近似计
(298.15K)数据。
算，不查S θ(298.15K)
和
K 2
∅
∅
∆r H m (298.15K ) ⎛T 2-T 1⎫
ln ∅≈ ⎪K 1R T T ⎝12⎭) (提示：∅10K (500K ) =1.4⨯10
#18. 在298.15K 下，以下两个化学反应： (1) H2O(l) + 1/2O2(g) ─→ H2O 2(aq), ( (2) Zn(s) + 1/2O2(g) ─→ ZnO(s), (
) 1 = 105.3mol·L-1 > 0 ) 2 = -318.3mol·L-1
可知前者不能自发进行。若把两个反应耦合起来： ①“aq”表示水合之意。
Zn(S) + H2O(l) + O2(g) ─→ ZnO + H2O(aq)
不查热力学数据，请问此耦合反应在298.15K 能否自发进行? 为什么? （提示：∆
r
G m =∆r G m (1)+∆r G m (2)=-213.0kJ ⋅m ol
∅∅∅-1
，即该耦合反应在上述条
件下能自发进行。）
第二章 思 考 题
1. 下列说法是否正确?
（1）质量定律适用于任何化学反应。×
（2）反应速率常数取决于反应温度，与反应的浓度无关。√ （3）反应活化能越大，反应速率也越大。× （4）要加热才能进行的反应一定是吸热反应。× 2. 以下说法是否恰当，为什么? （1）放热反应均是自发反应。不一定
（2）Δr S m 为负值的反应均不能自发进行。不一定
（3）冰在室温下自动溶化成水，是熵起了主要作用的结果。是 3．由锡石(SnO2)生产金属锡，要求温度尽可能低。可以单独加热矿石(产生O2) ，或将锡石与碳一起加热(产生CO2) ，或将锡石与氢气一起加热(产生水蒸气) 。根据热力学原理，应选用何种方法? （氢气一起加热） 4. 已知下列反应的平衡常数： H2(g) + S(s) S(s) + O2(g) 则反应：H2(g) + SO2(g) 个。 (1)
-
(2)
·
(3)
/
(4)
/
√
H2S(g)；SO2(g)；
O2(g) + H2S(g)的平衡常数是下列中的哪一
5. 区别下列概念： (1)
与
(2)
与
(3) J 与 J c 、J p (4) K θ 与 K c 、K p
6. 评论下列陈述是否正确? （1）因为 一定 （2）应物) ×
（3）CaCO3在常温下不分解，是因为其分解反应是吸热反应；在高温(T >1173K) 下分解，是因为此时分解放热。×
7. 向5L 密闭容器中加入3molHCl(g)和2molO2(g)，反应：4HCl(g) + O2(g)
2H2O(g) + 2Cl2(g)的
＝-114.408 kJ·mol-1 ，在723K
（T ）＝Σνi
(298.15)(生成物) + Σνi
(298.15)(反
（T ）=-RT ln K θ ，所以温度升高，平衡常数减小。不
达到平衡，其平衡常数为K θ。试问：
（1）从这些数据能计算出平衡常数吗? 若不能，还需要什么数据? 不能（须知道转化率或平衡分压或反应的熵）
（2）标准态下，试比较723K 和823K 时K θ的大小。（K θ（723K ）> Kθ（823K ））
（3）若下列两反应的平衡常数分别为 2H2O(g) 2HCl(g)那么，K θ与
和
和
) 2/
2H2(g) + O2(g)
H2(g) + 2Cl2(g)
之间有什么关系(以式子表示)? (
8．对于可逆反应： C(s) + H2O(g)
CO(g) + H2(g)；
> 0
下列说法你认为对否? 为什么?
（1）达平衡时各反应物和生成物的分压一定相等。×
（2）改变生成物的分压，使 J
2C(g) (
(298.15K)
果改变下述各项条件，试将其它各项发生的变化填入表中。
10．根据平衡移动原理，讨论下列反应： 2Cl2(g) + 2H2O(g)
4HCl(g) + O2(g)；
(298．15K) >0
将Cl2，H2O ，HCl ，O2四种气体混合后，反应达平衡时，若进行下列各项操作，对平衡数值各有何影响(操作项目中没有注明的是指温度不变、体积不变)?
操作项目 平衡数值 (1) 加O2 H 2O 的物质的量↑ (2) 加O2 HCl 的物质的量↓ (3) 加O2 O 2 的物质的量↑
(4) 增大容器的体积 H 2O 的物质的量↓ (5) 减小容器的体积 Cl 2的物质的量↑ (6) 减小容器的体积 Cl2的分压↑ (7) 减小容器的体积 K θ 不变 (8) 升高温度 K θ↑ (9) 升高温度 HCl的分压↑ (10) 加催化剂 HCl 的物质的量 不变
11. 设有反应A(g) + B(g) ─→ 2C(g), A、B 、C 都是理想气体，在25℃、1×105Pa 条件下，若分别按下列两种过程变化，那么变化过程的Q 、W 、
、
、
、
各是多少？(1)体系放热41.8kJ ·mol-1, 而
没有做功；(2)体系做了最大功，放出1.64kJ ·mol-1的热。
的减小等于体系素做的最大非体积功)
解: (提示:在等温\等压下, 体系
由于体系的H 、U 、S 、G 都是状态函数，其改变量与过程的途径无关，所以以上2个过程的
、
、
、
是相同的。
由(1)可知，W ＝0，Q ＝-41.8kJ ·mol -1, 根据热力学第一定律：
＝Q p +W＝因为Δn ＝0，所以
+p(V2-V 1)=
+ΔnRT
＝Q ＝-41.8 kJ·mol -1
由(2)可知，体系作了最大非体积功，且放出1.64 kJ·mol -1的热。 根据
＝Q+W非体积可知：
-41.8kJ ·mol -1＝-1.64 kJ·mol -1+W非体积 所以：W 非体积＝因为：
＝
＝-40.16 kJ·mol -1 -T
＝-41.8 kJ·mol -1-298.15K
×＝-40.16 kJ·mol -1
所以：
＝-5.50J ·mol -1·K -1
12. 能否用K θ来判断反应自发性? 为什么? 不能
13. 若基元反应A ─→ 2B的活化能为E a, 而其逆反应活化能为E a', 问 (1) 加催化剂后，E a 和E a' 各有何变化? 等值降低 (2) 加不同的催化剂对E a 的影响是否相同? E a 值不同 (3) 提高反应温度，E a 、E a' 各有何变化? 不变 (4) 改变起始浓度，E a 有何变化? 不变
*14. 状态函数 p 、T 、V 、U 、H 、S 、G 中哪些具有加和性（指其值与体系中物质的量有关）? V、U 、H 、S 、G
习 题
作业： P60~62 2./3./6./8./11./13./15./18.
1. 应用公式
（T ）=
（T ）- T
（T ）, 计算下列反应的值，
并判断反应在298.15K 及标准态下能自发向右进行。 8Al(s) + 3Fe3O 4(s) ─→ 4Al2O 3(s)+ 9Fe(s)
∆r G m =∆r H m -T ∆r S m =-3347.6kJ ⋅m ol
-1
∅
∅
∅
-298.15K ⨯(-216.6⨯10kJ ⋅m ol
-3
-1
⋅K
)
)
(提示：=-3283.0kJ ⋅m ol -1
该反应能自发地向右进行。
#2. 通过计算说明下列反应：
2CuO(s) ─→ Cu2O(s) + 1/2O2(g) (1) 在常温(298K)、标准态下能自发进行? (2) 在700K 时、标准态下能否自发进行?
∆r G m =113.4kJ ⋅m ol
∅
-1
>0
（提示：（1）
该反应在此条件下不能自发地向右进行。
∆r G m (700K ) =∆r H m -T ∆r S m =146.0kJ ⋅m ol
-1
∅
∅
∅
-3
-1
-1
-700K ⨯110.45⨯10kJ ⋅m ol ⋅K
（2）=68.7kJ ⋅m ol -1>0
该反应在此条件下不能自发地向右进行。
）
#3. 碘钨灯可提高白炽灯的发光效率并延长其使用寿命。
其原理是由于灯管内所含少量碘发生了如下可逆反应, 即 W(s) + I2(g)
WI 2(g)
当生成的WI2(g)扩散到灯丝附近的高温区时，又会立即分W(s) WI 2(g)
/(kJ·mol-1) 0 -8.37 /(J·mol-1·K-1) 33.5 251
(623K)
解出W 而重新沉积至灯管上。已知298.15K 时：
(1) 若灯管壁温度为623K ，计算上式反应的
(2) 求WI 2(g)在灯丝上发生分解所需的最低温度。
∆r G m (T ) =∆r H m -T ∆r S m
∅
∅
∅
-3
-1
-1
（提示：（1）
=-70.81kJ ⋅m ol =-43.9kJ ⋅m ol
∅
∅
-1
-623K ⨯(-43.2⨯10) kJ ⋅m ol ⋅K
-1
∅
∆r G m (T ) =∆r H m -T ∆r S m ≤0
（2）
T ≥
∆r H m ∆r S
∅
m
∅
=1639K
）
WI 2(g ) 在灯丝上的最低分解温度为1639K
4. 写出下列反应的平衡常数 K c 、K p 、 K θ的表达式: (1) CH4(g) + H2O(g) (2) NH3(g) (3) CaCO3(s)
CO(g) + 3H2(g)
1/2N2(g) + 3/2H2(g) CaO(s) + CO2(g)
2Al(s) + 3H2O(g)
(4) Al2O 3(s) + 3H2(g)
(注意：固体和溶剂液体不计入平衡常数) 5. 298.15K 时，下列反应：2H 2O 2(l) kJ ·mol-1 ,
2H 2O(l) + O2(g)的
= -196.10
= 125.76 J ·mol-1·K-1, 试分别计算该反应在298.15K
和373.15K 的K θ值。
∆r G m (T ) =∆r H m -T ∆r S m
∅∅∅∅
∅
∅
-1-1
∅
∆r G m (298.15K ) =-233.60kJ ⋅m ol ∆r G m (373.15K ) =-243.03kJ ⋅m ol
（提示：
∆r G m (T ) =-RT ln K 所以：
∅∅
∅
=-2.303RT lg K
）
K （298.15K ）=8.3⨯10K （373.15K ）=1.0⨯10
4034
#6. 试判断下列反应 N 2(g) + 3H2(g) 2NH 3(g)
(1) 在298.15K 、标准态下能否自发进行? (2) 计算298.15K 时该反应的K θ值。
(1):∆r G m =-32.90kJ ⋅m ol
∅∅
-1
该反应在此条件下能自发进行
（提示：
（2）：∆r G m (T ) =-R T ln K 所以：
K （298.15K ）=5.8⨯10
∅
5
∅
=-2.303R T lg K
∅
）
7. 将空气中的N 2(g)
变成各种含氨的化合物的反应叫做固氮反应。根据
计算下列3种固氮反应的好?
N 2(g) + O2(g) ─→ 2NO(g)
及K θ，并从热力学角度选择那个反应最
2N 2(g) + O2(g) ─→ 2N2O(g) N 2(g) + 3H2(g) ─→ 2NH3(g)
∆r G m (T ) =-RT ln K (1):K 1=4.8⨯10
∅∅
-31-37
∅
∅
=-2.303RT lg K
∅
（提示：
(2):K 2=3.2⨯10(3):K =5.8⨯10
∅3
5
）
由以上计算可知，选择合成氨固氮最好。
#8. 求下列反应的、、，并用这些数据分析利用该反应净化
汽车尾气中NO 和CO 的可能性。 CO(g) + NO(g) ─→ CO2(g) + 1/2N2(g)
∆r H m =-373.23kJ ⋅m ol ∆r S m =-98.89kJ ⋅m ol
∅
-1
∅
-1
-1
⋅K
（提示:∆G ∅=-343.74kJ ⋅m ol -1
r m
）
由计算可知此反应能用于尾气净化。
9. 设汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到1300℃, 试估算此温度时下列反应
1/2N2(g) + 1/2O2(g) ─→ NO(g)
的
∅
∅
和K θ值。
∅
∆r G m （1573.15）≈∆r H m （298.15K）-T ∆r S m （298.15K）=70.795kJ ⋅m ol
-1
∅∅（提示：∆G （1573.15K）=-RTlnK(1573.15K ) r m
）
K (1573.15K ) =4.48⨯10
∅-3
10. 在699K 时，反应H 2(g) + I2(g)
2HI(g)的K p = 55.3,如果将
2.00molH2和2.00molI2作用于4.00L 的容器内，问在该温度下达到平衡时合成了多少HI?
由：pV=nRT计算出H 2(g)和I 2(g ) 的起始分压均为：2905.74kPa
（提示： 对于反应：
H 2(g ) +I 2(g )
2H I (g )
平衡分压／kPa 2905.74-x 2905.74-x 2x
(2x )
2
2
(2905.74-x )
=55.3
x =2290.12kPa
所以：p (H I ) =2x =4580.24kPa ） n (H I ) =
pV R T
=3.15m ol
#11. 反应CO(g) + H2O(g) 下于6.0L 容器中加入：
CO 2(g) + H2(g)在某温度下K p = 1,在此温度
2.0L 、3.04×105Pa 的CO(g) 3.0L 、2.02×105Pa 的CO(g) 6.0L 、2.02×105Pa 的H 2O(g)
1.0L 、2.02×105Pa 的H 2(g) 问反应向哪个方向进行?
(提示：在恒温下由p 1V 1=p2V 2分别求出将气体加入该容器后的分压。 P(CO)=1.01×105Pa ，P(H2O)=2.02×105Pa ，P(CO2)=1.01×105Pa ，P(H2)=0.34×105Pa
CO (g ) +H 2O (g )
CO 2(g ) +H 2(g )
起始分压／105Pa 1.01 2.01 1.01 0.34
J
反应商J 为：
{p (C O ) /p }{p (H ) /p }==0.168{p (C O ) /p }{p (H O ) /p }
∅
∅
2
2
∅
∅
2
所以：J
平衡向正方向移动。)
12. 在294.8K 时反应：NH 4HS(s) (1) 平衡时该气体混合物的总压。
(2) 在同样的实验中，NH 3的最初分压为25.3 kPa时 ，H 2S 的平衡分压为多少?
（提示：（1） N H 4H S (s )
N H 3(g ) +H 2S (g )
NH 3(g) + H2S(g) 的K θ = 0.070，求：
平衡分压为： x x
K
∅
=x
{
p
p (N H 3)
p
2
∅
}{
p (H 2S )
p
∅
}
则标准平衡常数为：
=
{}
∅
=0.07
x =26kPa
所以平衡时的总压为：p=2×26kPa=52kPa (2) T不变，则平衡常数不变。
N H 4H S (s )
N H 3(g ) +H 2S (g )
平衡分压为： 25.3+y y
K
∅
=
{
(25.3+y )
p
∅
}{
y p
∅
}
=0.07y =17kPa
所以H 2S 的平衡分压为17kPa ）
#13. 反应：PCl 5(g)
PCl 3(g) + Cl2(g)
(1) 523K时，将0.70mol 的PCl 5注入容积为2.0L 的密闭容器中，平衡时有0.50molPCl 5被分解了。试计算该温度下的平衡常数K c 、K θ和PCl 5的分解百分数。
(2) 若在上述容器中已达平衡后，再加入0.10molC12，则PCl 5的分解百分数与未加Cl 2时相比有何不同?
(3) 如开始时注入0.70molPCl 5的同时，注入0.10molCl 2，则平衡时PCl 5的分解百分数又是多少? 比较(2)、(3)所得结果，可得出什么结论? (提示：（1） PC l 5(g )
PC l 3(g ) +C l 2(g )
起始浓度为／(mol·L -1) 0.70/2.0 0 0 平衡浓度浓度为／(mol·L -1) (0.70-0.50)/2.0 0.50/2.0 0.50/2.0
K c =0.62mol·L -1，α(PCl5)=71%
PC l 5(g )
起始分压为 0.70平衡分压为 0.20
R T V R T V
PC l 3(g ) +C l 2(g )
0 0 0.50
R T V
R T
0. 5
V
K
∅
=27.2
PC l 3(g ) +C l 2(g )
（2） PC l 5(g )
新的平衡浓度为： 0.10+y 0.25-y 0.25+(0.10/2)-y T 不变，则K c ＝0.62 mol·L -1不变，y=0.01 mol·L -1，α(PCl5)=68%
（3） PC l 5(g ) PC l 3(g ) +C l 2(g )
起始浓度为／(mol·L -1) 0.70/2.0 0 0.10/2.0 平衡浓度为／(mol·L -1) 0.35-z z 0.050+z K c 不变，z=0.24 mol·L -1，α(PCl5)=68%。
比较（2）（3）说明最终浓度及转化率只与始终态有关，与加入的过程无关。） 14. 在673K 下，1.0L 容器内N 2、H 2、NH 3三种气体的平衡浓度分别为：c (N2) = 1.0mol·L-1，c (H2) = 0.50mol·L-1，c (NH3) ＝0.50mol·L-1。若使N2的平衡浓度增加到1.2mol·L-1，需从容器中取走多少摩尔的H 2才能使体系重新达到平衡?
（提示：先求出平衡常数K c .
N 2(g ) +3H 2(g )
所以K c ＝2.0 mol·L -1 N 2的平衡浓度发生变化后：
2N H 3(g )
平衡浓度为／(mol·L -1) 1.0 0.50 0.50
N 2(g ) +3H 2(g ) 2N H 3(g )
起始浓度为／(mol·L -1) 1.0 0.50 0.50
新的平衡浓度／(mol·L -1) 1.2 0.5+（3×0.2）-x 0.5-（2×0.2）
所以从容器中取走的氢气为：x=0.94mol）
#15. 在749K 条件下，在密闭容器中进行下列反应：CO(g) + H2O(g) CO 2(g) + H2(g) K c = 2.6，求：
(1) 当H 2O 与CO 物质的量之比为1时，CO 的转化率为多少?
(2) 当H 2O 与CO 物质的量之比为3时，CO 的转化率为多少? (3) 根据计算结果，你能得出什么结论?
（提示：在体积恒定时，物质的量之比等于浓度之比，故当H 2O 与CO 物质的量之比为1时，则c(H2O)/ c(CO)=1 . （1） CO (g ) +H 2O (g )
CO 2(g ) +H 2(g )
起始浓度为／(mol·L -1) c c 0 0 平衡浓度／(mol·L -1) c-x c-x x x
x c
1.62.6
所以：
=
α=
x c
⨯100%=61.5%
（2）设达到平衡后，已转化的CO 浓度为x ’ mol·L -1，K c = 2.6不变
CO (g ) +H 2O (g ) CO 2(g ) +H 2(g )
起始浓度为／(mol·L -1) c 3c 0 0 平衡浓度／(mol·L -1) c-x ’ 3c-x ’ x ’ x ’
x '
所以：
c
=0.865, α'=
x 'c
⨯100%=86.5%
通过计算说明：增加反应物中某一物质的浓度，可以提高另一物质的转化率；增加反应物的浓度，平衡向生成物方向移动。）
16. 将NO 和O 2注入一保持在673K 的固定容器中，在反应发生以前，它们的分压分别为p (NO) = 101kPa，p (O2) = 286kPa。当反应： 2NO(g) + O2(g)
2NO 2(g)达平衡时，p (NO2) = 79.2kPa。计算该反应的K θ和案：K θ＝5.36，
＝-9.39kJ ·mol -1）
值。（答
*17. 已知反应：1/2H2(g) + 1/2Cl2(g) ─→ HCl(g)在298.15K 时的K θ＝4.9×1016，
(298.15K)＝-92.307kJ·mol-1，求在500 K时的K θ值[近似计
(298.15K)数据。
算，不查S θ(298.15K)
和
K 2
∅
∅
∆r H m (298.15K ) ⎛T 2-T 1⎫
ln ∅≈ ⎪K 1R T T ⎝12⎭) (提示：∅10K (500K ) =1.4⨯10
#18. 在298.15K 下，以下两个化学反应： (1) H2O(l) + 1/2O2(g) ─→ H2O 2(aq), ( (2) Zn(s) + 1/2O2(g) ─→ ZnO(s), (
) 1 = 105.3mol·L-1 > 0 ) 2 = -318.3mol·L-1
可知前者不能自发进行。若把两个反应耦合起来： ①“aq”表示水合之意。
Zn(S) + H2O(l) + O2(g) ─→ ZnO + H2O(aq)
不查热力学数据，请问此耦合反应在298.15K 能否自发进行? 为什么? （提示：∆
r
G m =∆r G m (1)+∆r G m (2)=-213.0kJ ⋅m ol
∅∅∅-1
，即该耦合反应在上述条
件下能自发进行。）