物理化学第四章化学平衡练习题及答案

第四章 化学平衡练习题

一、判断与问答题：

1．反应的吉布斯函数变就是反应产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。

2．在恒定的温度和压力条件下，某化学反应的?rGm就是在一定量的系统中进行1mol的 化学反应时产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。

3．因为?rGm= -RTlnK，所以?rGm是平衡状态时的吉布斯函数变化。 4．?rGm是反应进度的函数。

5．在等温等压条件下，?rGm > 0的反应一定不能进行。

6．?rGm的大小表示了反应系统处于该反应进度ζ时反应的趋势。 7．任何一个化学反应都可以用?rGm来判断其反应进行的方向。

8．在等温、等压、W’ = 0的条件下，系统总是向着吉布斯函数减小的方向进行。若某化 学反应在给定条件下?rGm < 0，则反应物将完全变成产物，反应将进行到底。

9．在等温、等压不作非体积功的条件下，反应的? rGm < 0时，若值越小，自发进行反应 的趋势也越强，反应进行得越快。

10．某化学反应的? rGm若大于零，则K一定小于1。

11．理想气体反应 A + B = 2C，当pA = pB = pC时，?rGm的大小就决定了反应进行方向。 12．标准平衡常数的数值不仅与方程式的写法有关，而且还与标准态的选择有关。

13．在给定温度和压力下发生的PCl5的分解反应，只须测定平衡时混合气体的密度就可 以求知平衡常数了。

14．因 K= f(T)，所以对于理想气体的化学反应；当温度一定时，其平衡组成也一定。 15．若已知某气相生成反应的平衡组成，则能求得产物的?rGm。

16．温度T时，若K= l，说明这个反应在此温度，压力为100kPa的条件下已达到平衡。 17．一个已达平衡的化学反应，只有当标准平衡常数改变时，平衡才会移动。 18．因K = ∏(aBν)，所有化学反应的平衡状态随化学反应计量系数而改变。

19．有供电能力(Wf ≠ 0)的可逆电池反应体系的状态，在“G～ξ”曲线上可存在的位置？ 20．“纯是相对的，绝对纯的物质是没有”，试从反应的亲合能A上分析这句话的道理？ 21．化学反应亲合势愈大，则自发反应趋势越强，反应进行得愈快，对否？

22．标准平衡常数与标准反应自由能的关系：?rGm??RTlnK，那么，为什么反应的 平衡态与标准态是不相同的？

23．欲使反应产物的平衡浓度最大，反应物的投料比一般为多大？

24．对于计量系数?ν = 0的理想气体化学反应，哪些因素变化不改变平衡点？ 25．平衡常数 K= 1的反应，在标准态下反应，反应朝什么方向进行？ 26．在空气中金属不被氧化的条件是什么？

27．反应PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) 在212℃、p容器中达到平衡，PCl5 离解度为0.5，

-反应的?rHm= 88 kJ·mol1，以下情况下，PCl5的离解度如何变化： (A) 通过减小容器体积来增加压力； (B) 容器体积不变，通入N2气来增加总压力； (B) 升高温度； (D) 加入催化剂。

28．对于复分解反应，如有沉淀、气体或水生成，则容易进行到底，试以化学平衡理论 分析其道理？

-29．2HgO(s) = 2Hg(g) + O2(g)，在反应温度下及p= 101.325kPa时，K= 4×103，试问 HgO(s) 的分解压力多大？当达到分解温度时，与HgO(s) 平衡的pHg有多大？若在标 准状态下反应，体系的总压力是多少？

30．反应CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)，在600℃、100kPa下达到平衡(各物质的逸度 系数均为1)，当压力增大到500kPa时，各物质的逸度系数分别为：γ (CO2) = 1.09， γ (H2) = 1.10，γ (CO) = 1.23，γ (H2O) = 0.77，问这时平衡点向何方移动？

31．反应CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) 在常温常压下的分解压力并不等于零，那么古代大 理石建筑物何以能够保留至今而不倒？

1 / 11

32．说明下列等式成立的条件：

??lnKc???T(B) 气体反应??U????2?pRT；

(A) 对于任何反应 ∑νBμB = 0 ；

??lnKp???lnKc???lnKx??????????T???T????T?????p??pp(C) 理想气体 ；

(D) 实际气体 K f = K p ； (E) 液相反应 Ka = Kx ； (F) 温度对 K

?K2ln??K的影响公式：?1??Hm?T2?T1????RT1T2?；

?K2ln??(G) 压力对凝聚态反应影响：?K1?H298T??S298。 (H) 估算转换温度：

??Vm?p2?p1?????RT?；

-33．反应C(s) + H2O(g) = CO(g) + H2(g)，在673K、p下达到平衡，巳知?Hm=133.5kJ·mol1， 问下列条件变化时，对平衡有何影响？ (A) 增加温度； (B) 增加水蒸气的分压； (C) 增加总压； (D) 通入N2 ； (E)增加碳的数量。

34．25℃时，下列反应⑴、⑵的分解压力分别为：p1 = 0.527 kPa，p2 = 5.72 kPa 。 ⑴ 2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) ⑵ NH4HCO3(s) = NH3(g) + H2O(g) + CO2(g)

若在25℃将物质的量相等的NaHCO3(s)、Na2CO3(s) 和NH4HCO3(s) 放在一个密闭的 容器中，试问：(A) 这三种物质的数量将如何变化；(B) 体系最终能否实现平衡。

二、单选题：

1．化学反应若严格遵循体系的“摩尔吉布斯自由能－反应进度”的曲线进行，则该反应最 终处于：

(A) 曲线的最低点 ； (B) 最低点与起点或终点之间的某一侧； (C) 曲线上的每一点 ； (D) 曲线以外某点进行着热力学可逆过程 。

2．对于摩尔反应吉布斯自由能?rGm，下列理解错误的是：

(A) ?rGm是在T、p、ξ一定的条件下，进行一个单位反应时吉布斯自由能的改变； (B) ? rGm是在有限反应系统终态和始态吉布斯自由能的差值，即实际过程的?G； (C) ? rGm是指定条件下反应自发进行趋势的量度，?rGm < 0，反应自发向右进行；

??G??rGm?????????T,p，等于G～ξ图中反应进度为ξ时的曲线斜率 。 (D)

13N2＋H2＝NH3，?rGm??16.5kJ?mol-123．25℃时反应 2，在25℃、101325Pa下，将

1mol N2、3mol H2和2mol NH3(g) 混合，则反应： (A) 正向自发进行 ； (B) 逆向自发进行 ； (C) 系统处于平衡 ； (D) 无反应发生 。

-4．设反应 A(s) = D(g) + G(g) 的?rGm (J·mol1) = -4500 + 11(T/K)，要防止反应发生，温度 必须：

(A) 高于409K ； (B) 低于136K ； (C) 高于136K而低于409K ； (D) 低409K 。

2 / 11

5．有一理想气体反应 A + B = 2C ，在某一定温度下进行，按下列条件之一可以用?rGm

直接判断反应方向和限度： (A) 任意压力和组成 ； (B) 总压101.325 kPa ； (C) 总压303.975 kPa ，xA = xB = xC = ? ；

(D) 总压405.300 kPa ，xA = xB = ? ，xC = ? 。

-6．反应C(s) + 2H2(g)＝CH4(g) 在1000K时的?rGm= 19.29 kJ·mol1。当总压为101kPa， 气相组成是：H2 70％、CH4 20％、N2 10％ 的条件下，上述反应： (A) 正向进行 ； (B) 逆向进行 ； (C) 平衡 ； (D) 不一定 。

7．已知下列反应的平衡常数：

H2(g) + S(s) = H2S(g) ① K1 ；S(s) + O2(g) = SO2(g) ② K2 。 则反应 H2(g) + SO2(g) = O2(g) + H2S(g) 的平衡常数为： (A) K1 + K2 ； (B) K1 - K2 ； (C) K1·K2 ； (D) K1/K2 。

8．恒温下某氧化物分解反应：AO2(s) = A(s) + O2(g) 的平衡常数为 Kp(1)，若反应 2AO2(s) = 2A(s) + 2O2(g) 的平衡常数 Kp(2)，则： (A) Kp(1) > Kp(2) ； (B) Kp(1) < Kp(2) ； (C) Kp(1) = Kp(2) ； (D) 有的 Kp(1) > Kp(2)，有的 Kp(1) < Kp(2) 。

13N2?H2?NH329．对于同一化学反应，反应式写法不同，例如⑴N2 + 3H2 = 2 NH3；⑵2

则下列叙述正确的是： (A) ?rGm不变 ； (B) Kp不变 ； (C) ?rGm不变 ；

(D)

??B?B?0，正向自发 。

10．下列叙述中不正确的是：

(A) 标准平衡常数仅是温度的函数 ； (B) 催化剂不能改变平衡常数的大小 ； (C) 平衡常数发生变化，化学平衡必定发生移动，达到新的平衡 ； (D) 化学平衡发生新的移动，平衡常数必发生变化 。

11．对于理想气体反应体系，下列标准反应自由能与平衡常数之间的关系式中正确的是：

?G??RTlnKp(A) rm； (B) ?rGm??RTlnKc； (C) ?rGm??RTlnKx； (D) ?rGm??RTlnK。

12．若反应气体都是理想气体，反应平衡常数之间有Ka=Kp=Kx的反应是： (1) 2HI(g) = H2(g) + I2(g)； (2) N2O4(g) = 2NO2(g)； (3) CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)； (4) C(s) + CO2(g) = 2CO(g)。 (A) (1)(2) ； (B) (1)(3) ； (C) (3)(4) ； (D) (2)(4) 。

13．对于理想混合物反应体系，标准反应自由能与平衡常数之间的关系，不正确的是： (A) ?rGm??RTlnK； (B) ?rGm??RTlnKx； (C) ?rGm??RTlnKa；

(D) ?rGm??RTlnKc。

14．气相反应2NO + O2 ＝ 2NO2 在27℃时的Kp与Kc之比值约为：

--(A) 4×104 ； (B) 4×103 ； (C) 2.5×103 ； (D) 2.5×102 。

15．下列平衡常数中都无量纲的是：

3 / 11

(A) Kf 、Kp 、K； (B) Kc 、Ka 、Kx ； (C) Kx 、Kp、K； (D) Ka 、Kx 、K。

16．对于实际气体反应体系，下列关系式中正确的是： (A) K= Kf ； (B) K= Ka ； (C) K= Kp ； (D) Kf = Kp 。

17．反应CO(g) + H2O(g)＝CO2(g) + H2(g)，在 600℃、100kPa 下达到平衡后，将压力增 大到5000kPa，这时各气体的逸度系数为γ(CO2) = 1.09、γ(H2) = 1.10、γ(CO) = 1.23、 γ(H2O) = 0.77。这时平衡点应当： (A) 保持不变 ； (B) 无法判断 ； (C) 移向右方(产物一方) ； (D) 移向左方(反应物一方) 。

18．反应 AB，既可在气相中进行，又可在水溶液中进行，在确定的温度下，A(g)、 B(g) 在水中的浓度服从亨利定律，用摩尔分数xA、xB表示浓度，亨利常数分别是HA、 HB，那么气相中反应的平衡常数Kp与液相反应平衡常数Kx之间的关系是： (A) Kp·HA = Kx·HB ； (B) Kp·Kx = HA·HB ； (C) Kp·HA = Kx·HA ； (D) KpKx·HAHB = 1 。

19．气体反应CO + H2O = CO2 + H2 ，设各气体皆为实际气体，此反应的?G和?G与体

系总压有何关系：

(A) ?G和?G皆与体系总压无关 ； (B) ?G和?G皆与体系总压有关 ； (C) ?G与体系总压有关，?G与总压无关 ； (D) ?G与体系总压无关，?G与总压有关 。

20．某次会上关于KHF2这一化合物是否潮解发生争论，兰州工厂的A说不易潮解，长 沙工厂的B说易潮解，你估计哪种说法正确：

(A) 二人都对 ； (B) 二人都不对 ； (C) B对，A不对 ； (D) A对，B不对 。

?S298?0，在298K时该反应有： 21．某化学反应的?H298?0，(A) K298 > 1，K

(C) K298 > 1，K

随T升高而增大 ； 随T升高而减小 ；

(B) K298 < 1，K(D) K298 < 1，K

随T升高而增大 ； 随T升高而减小 。

22．已知化合物：①CaCO3的分解温度为897℃；②MnCO3的分解温度为525℃，它们在 298K下分解反应的平衡常数Kp关系为： (A) Kp① > Kp② ； (B) Kp① < Kp② ； (C) Kp① = Kp② ； (D) 无法比较 。

23．分解反应A(s) = B(g) + 2C(g)，此反应的平衡常数Kp与离解压力p之间关系为： (A) Kp = 4p3 ； (B) Kp = 4p3/27 ； (C) Kp = p3/27 ； (D) Kp = p2 。

-124．巳知 298K 时，反应 CH3OH(g) = HCHO(g) + H2(g)；?rHm?92.0kJ?mol。 -1HCHO(g) = CO(g) + H2(g)；?rHm?8.40kJ?mol。若要提高平衡混合物中 HCHO的 含量，应采取： (A) 升高温度 ； (B) 降低温度 ； (C) 增加压力 ； (D) 减小压力 。

25．已知某反应的?rCp为零，则该反应的平衡常数随温度升高而： (A) 增大 ； (B) 减小 ； (C) 不变 ； (D) 不能确定 。

26．恒温下，在反应2NO2(g) = N2O4(g) 达到平衡后的体系中加入惰性气体，则： (A) 平衡向右移动 ； (B) 平衡向左移动 ； (C) 条件不充分，无法判断 ； (D) 平衡不移动 。

4 / 11

27．放热反应2NO(g) + O2(g) = 2NO2(g) 达平衡后，若分别采取①增加压力；②减少NO2

的分压；③增加O2分压；④升高温度；⑤加入催化剂，能使平衡向产物方向移动的是： (A) ①②③ ； (B) ②③④ ； (C) ③④⑤ ； (D) ①②⑤ 。

28．设反应aA + bB = gG + hH，在p下，300K时的转化率是600K的2倍，在300K下，

总压力为p时的转化率是总压力2p的2倍，可推测该反应： (A) 平衡常数与温度、压力成正比 ；

(B) 平衡常数与温度成正比，与压力成反比 ； (C) 该反应是一个体积增加的放热反应 ； (D) 该反应是一个体积增加的吸热反应 。

29．恒压下，加入惰性气体后，对下列哪一个反应能增大其平衡转化率：

1313NH3?g??N2?g??H2?g?N2?g??H2?g??NH3?g?222(A) ； (B) 2；

(C) CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g) ；

(D) C2H5OH(l) + CH3COOH(l) = CH3COOC2H5(l) + H2O(l) 。

30．在某温度下，一密闭的刚性容器中的 PCl5(g) 达到分解平衡，若往此容器中充入 N2(g) 使体系压力增大二倍(此时体系仍可按理想气体处理)，则PCl5(g) 的离解度将： (A) 增大 ； (B) 减小 ； (C) 不变 ； (D) 视温度而定 。

三、多选题：

1．对于恒温恒压下的化学反应的?Gm和?Gm，下列说法中哪种是错误的：

(A) ?Gm表示有限体系中反应终态和始态的自由能变化 ；

(B) ?Gm表示各组分处于标准状态下，?ξ = 1mol 时，反应自由能的变化 ； (C) ?Gm表示维持各组分的化学势不变时，发生一个单位化学反应的自由能变化 ； (D) 根据?Gm的大小可以判断反应进行的方向 ； (E) 反应的?Gm一定大于反应的?Gm。

2．已知ZnO(s) 的标准生成吉布斯自由能?fGm??318kJ?mol，对于反应： Zn(s) + ?O2(g) = ZnO(s)，下列判断正确的是： (A) 在标准状态下能自发进行 ； (B) 在标准状态下不能自发进行 ； (C) 处于平衡状态 ； (D) 在含20％ O2的空气中能自发进行 ； (E) 在含20％ O2的空气中不能自发进行 。

3．等温、等压下，反应 aA + bBcC + dD 达到化学平衡的条件是： ??G???????＝0?T,p(A) ?rF = 0； (B) ?； (C)

-1???ii?0； (D) dξ = 0； (E) ?rGm?0。

4．对于理想气体反应体系，标准反应自由能与平衡常数之间的关系式，若压强单位用 大气压(atm)，下列正确的是：

?rGm??RTlnKp(A) ?rGm??RTlnK；(B) ?rGm??RTlnKx；(C) ； (D) ?rGm??RTlnKc； (E) ?rGm??RTlnKn。

5．对于实际气体反应体系，对于平衡常数的说法，下列正确的是： (A) Kf 、Kp 只是温度的函数 ； (B) Kf 、K只是温度的函数 ；

5 / 11