1、考研物理化学（化学平衡）模拟试卷 1 及答案与解析一、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。1 理想气体反应 CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的 rGm与温度 T 的关系为：rGm(J.mol 1 )=一 21 660+5292TK。若要使反应的平衡常数大于 1，则应控制反应温度_。2 在 298 K 时，反应 CuSO4.3H2O(s) CuSO4(s)+3H2O(g)的 K为 1106 ，则平衡时水蒸气分压为_。二、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。3 在等温、等压且不做非膨胀功的条件下，当反应的 rGm=5 kJ.mol1 时，该反应自发进行的方
2、向为( )（A）正向自发进行（B）逆向自发进行（C）无法判断（D）反应不能进行4 在 973K 时，反应 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的标准平衡常数 Kp=071。若将如下各分压的理想气体混合在一起，p CO=100 kPa，p H2O=50 kPa，P CO2=10 kPa，p H2=10kPa，在相同温度下，反应的方向将( )（A）向右进行（B）向左进行（C）处于平衡状态（D）无法判断5 根据某一反应的 rGm值，下列不能确定的是( )（A）标准状态下自发变化的方向（B）在 rGm所对应的温度下的平衡位置（C）在标准状态下系统所能做的最大非膨胀功（D）提高温度对平衡的
3、影响情况6 在某一反应温度下，已知反应 2NH3(g) 3H2(g)+N2(g)(1)的标准平衡常数为Kp(1)=025。那么，在相同的反应条件下，反应(2)的标准平衡常数 Kp(2)为( )（A）4（B） 05（C） 2（D）17 在如下几个反应中，增加系统的总压，能使产物的比例增加的是( )（A）CaCO 3(S) CaO(s)+CO2(g)（B） CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)（C） NH3(g)（D）PCl 5(g)=Cl2(g)+PCl3(g)8 在一定的温度下，一定量的 PCl5(g)在一密闭刚性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，则
4、PCl5 的解离度将( )（A）增加（B）减少（C）不变（D）不确定9 在 298 K 和标准压力下，反应 H2(g)+ O2(g) H2O(1)的 rGm=一 23713 kJ.mol1 ， rSm=一 163 3 J.K1 .mol1 。假定 Cp，m =0，则在 398 K 时，反应的rGm的值为( )（A）一 23713 kJ.mol 1（B） 2371 3 kJ.mo| 1（C）一 22080 kJ.mol 1（D）一 2535 1 kJ.mol 110 FeO 分解压力(Pa) 与温度的关系为 ，求分解 1mol FeO 的热效应。11 反应 CO(g)+H2O(g) CO2(g)
5、+H2(g)的标准平衡常数与温度的关系为当 CO(g)，H 2O(g)，CO 2(g)和 H2(g)的起初组成摩尔分数分别为 030，030，020 和 020，总压为 1013 kPa 时，问在什么温度以下(或以上 )，反应才能自发地向生成产物的方向进行?12 Ag(S)受到 H2S(g)的腐蚀可能发生如下反应 2Ag(s)+H 2S(g) Ag2S(S)+H2(g) 试计算，在 298 K 和标准压力下，在 H2S(g)和 H2(g)的混合气体中，H 2S(g)的摩尔分数低于多少时，便不致使 Ag(s)发生腐蚀?已知在 298 K 时，Ag 2S(S)和 H2S(g)的标准摩尔生成 Gib
6、bs 自由能分别为 fGm(Ag2S，s)= 一 4025 kJ.mol 1 ，fGm(H2S，g)=一 3356 kJ.mol 1 。13 在 298 K 和标准压力下，水合硫酸铜脱水反应的计量方程为 CuSO4.3H2O(S)CuSO4(S)+3H2O(g) 已知其标准平衡常数 Kp=1010 6 。为了使 001 mol CuSO4(s)在 2 dm3 的容器中完全转化为 CuSO4.3H2O(s)，试计算至少应加入 H2O(g)的物质的量。设气体为理想气体。14 在 323 K 时，下列反应的解离压力为 3998 kPa 。 2NaHCO 3(S)=Na2CO3(S)+H2O(g)+C
7、O2(g) 设气体为理想气体。求算 323 K 时，反应的标准摩尔 Gibbs 自由能的变化值 rGm。14 在 630 K 时，反应 2HgO(s) 2Hg(g)+O2 (g)的 rGm=443 kJ.mol 1 。试计算：15 反应的标准平衡常数 Kp；16 在 630 K 时 HgO(s)的解离压力；17 若将 HgO(s)投入到 630 K，O 2(g)的压力为 100 kPa 的定体积容器中，在 630 K时达到平衡，求与 HgO(s)呈平衡的气相中 Hg(g)的分压力。18 某反应在 1100 K 附近，温度每升高 1K，K p比原来增大 1，试求在此温度附近的 rHm。18 在
8、298 K 时，丁烯脱氢制取丁二烯的反应为 C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)，根据热力学数据表，试计算：19 298 K 时反应的 rHm， rSm， rGm和标准平衡常数 Kp的值；20 830 K 时标准平衡常数 Kp的值，设 rHm与温度无关；21 若在反应气中加入水蒸气，加入量与丁烯的比例为 C4H8(g)：H 2O(g)=1：15，试计算反应在 830 K，200 kPa 条件下，丁烯的平衡转化率。 已知，298 K 时参与反应物质的热力学数据如下表所示。21 设在某一温度和标准压力下，有一定量的 PCl5(g)，体积为 10 dm 3，其解离度设为 050，通过计算说明，
9、在下列几种情况下，PCl 5(g)的解离度是增大还是减小。设气体都是理想气体。22 降低气体的总压，直到体积增加到 20 dm 3；23 通入 N2(g)，使体积增加到 20 dm 3，而压力仍为 100 kPa；24 通入 N2(g)，使压力增加到 200 kPa，而体积维持为 10 dm 3；25 通入 Cl2(g)，使压力增加到 200 kPa，而体积维持为 10 dm 3。考研物理化学（化学平衡）模拟试卷 1 答案与解析一、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。1 【正确答案】 低于 4093 K【试题解析】 rGm 与标准平衡常数 Kp 的关系式为 rGm=一 RTlnK
10、p。当Kp=1 时， rGm=0，由 rGm 与 T 的关系式，得 T=4093 K。要使平衡常数大于 1，即反应在标准压力下能自发正向进行， rGm 必须小于零，由 rGm 与 T 的关系式及 Kp=1 时的温度 T，反应温度必须低于 4093 K。【知识模块】 化学平衡2 【正确答案】 110 2 P【试题解析】 由 K= =(pH2Oeqp )3=1106 可求得平衡时水蒸气的分压。【知识模块】 化学平衡二、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。3 【正确答案】 C【试题解析】 判断反应能否自发进行，要用等温、等压且不做非膨胀功的条件下rGm 的变化值，而不能用 rGm
11、的值。除非：(1) 反应是在标准压力下进行，此时rGm0，反应能逆向自发进行；(2) rGm 是一个绝对值很大的负值，改变压力商也不可能改变 rGm 的符号，则 rGm 也小于零，此时可以估计反应能正向自发进行。【知识模块】 化学平衡4 【正确答案】 A【试题解析】 有一个可以作为判据的化学反应等温式为( rGm)T，p =一RTlnKp+RTlnQp 若 KpQ，则( rGm)T，p 0，反应可自发向右正向进行。这时反应的 QKp 值为 QKp 远小于 Kp 的值，所以反应自发向右进行。【知识模块】 化学平衡5 【正确答案】 D【试题解析】 温度对平衡的影响情况，要用 vant Hoff 公
12、式判断。根据反应是吸热还是放热来决定提高温度对平衡有利还是不利，而用 rGm 一般不好确定。【知识模块】 化学平衡6 【正确答案】 C【试题解析】 第二个方程是第一个方程的逆过程，标准平衡常数是第一个方程的倒数。而第二个方程式的计量系数是第一个方程的一半，则标准平衡常数应开12 次方，所以【知识模块】 化学平衡7 【正确答案】 C【试题解析】 增加系统的总压，虽然不改变标准平衡常数，但是对气体分子数减少的反应有利，所得反应向正反应方向移动，使反应物增加，混合体系中产物的比例增加。这里只有 C 是气体分子数减少的反应。【知识模块】 化学平衡8 【正确答案】 C【试题解析】 虽然充入不参与反应的氮
13、气应对气体分子数增加的反应有利，但是因为在密闭的刚性容器中，体积不变，压力相应增加而压力和气体的总物质的量的比值不变，所以解离度亦不变。【知识模块】 化学平衡9 【正确答案】 C【试题解析】 因为是等温反应，所以 rGm=rHm 一 TrSm rHm=rGm+TrSm 一 23713+298(一 1633一 103 )kJ.mol1 =一 28579 kJ.mol1 因为假定 Cp， m=0 所以 rHm 和 rSm 的值不随温度而变，则 rGm(398 K)=rHm 一 TrSm =一 28579 kJ.mol 1 一 398 K(一 1633 JK1 mol1 ) =一 220 80 kJ
14、.mol1【知识模块】 化学平衡10 【正确答案】 【知识模块】 化学平衡11 【正确答案】 要使反应自发地向生成产物的方向进行，就必须使反应的( rGm)T，p 0，即( rGm)T，p =一 RTlnKp+RTlnQp0，lnQ plnK p解得 T1154 K【知识模块】 化学平衡12 【正确答案】 设 H2S(g)在气体混合物中的物质的量分数为 x，则 H2(g)的物质的量分数为(1 一 x)。要不致使 Ag(S)发生腐蚀，则因为 rGm=fGm(Ag2S，s)一 fGm(H2S，g) =(一 4025+3356)kJ.mol 1 =一 669 kJ.mol1【知识模块】 化学平衡13
15、 【正确答案】 这是一个复相化学反应，标准平衡常数只与 H2O(g)的压力有关。平衡时 p(H 2O，g)=P (Kp)1/3 =100 kPa(1010 6 )1/3=10 kPa=80710 4 mol 加入的H2O(l)有两个用途，一是生成水合硫酸铜，二是维持容器中的水气分压，所以至少应加入 H2O(l)的物质的量为 n(H2O，l)=(30 01+80710 4 )mol=30810 2 mol【知识模块】 化学平衡14 【正确答案】 这是一个复相化学反应，系统中气体的总压等于两个气体生成物压力的加和，因为rGm=一 RTlnKp=一 8314323ln(4010 4 )J.mol1
16、=2101 kJ.mol 1【知识模块】 化学平衡【知识模块】 化学平衡15 【正确答案】 K p= =21210 4【知识模块】 化学平衡16 【正确答案】 这是一个复相化学反应，设 HgO(S)的解离压力为 p，O 2(g)的分压为 Hg(g)的分压为 则解得 p=1127 kPa【知识模块】 化学平衡17 【正确答案】 因为温度未变，所以标准平衡常数的数值也不变。设这时 Hg(g)的分压为 pHg，分解出来的 O2(g)的分压为 达平衡时解得 pHg=145 kPa 由于容器中已经有 O2(g)存在，所以使 Hg(g)的分压下降。【知识模块】 化学平衡18 【正确答案】 根据题意根据 v
17、ant Hoff 公式所以 rHm=RT2001K 1 =(83141100 2001)J.mol 1=10060 kJ.mol 1【知识模块】 化学平衡【知识模块】 化学平衡19 【正确答案】 298 K 时 rHm= vBfHm(B)=1 1016+0 一(一 013)kJ.mol1 一=11029 kJ.mol 1 rSm= vBSm(B) =(13068+2788530571)J.K1 .mol1 =10382 J.K 1 .mol1 rGm=rHm一 TrSm=110292981038210 3 kJ.mol1 =7935 kJ.mol 1 Kp(298 K)=12310 14【知识
18、模块】 化学平衡20 【正确答案】 vant Hoff 的定积分公式为解得 K p(830 K)=30310 2 可见，对于吸热反应，升高温度可以使平衡常数增大。【知识模块】 化学平衡21 【正确答案】 设反应开始时 C4H8(g)为 1 mol， 830 K 和 200 kPa 时的平衡转化率为 。 平衡时总的物质的量为n=(1 一 )+(+15mol=(16+)mol 已知总压 P=200 kPa，则解得 =039 如果不加水蒸气，n=(1+)mol ，显然转化率会小得多。【知识模块】 化学平衡【知识模块】 化学平衡22 【正确答案】 首先要利用已知条件，计算出在该反应温度下的标准平衡常数
19、的值。设 PCl5(g)的解离度为 ，解离反应如下：根据道尔顿分压定律，当系统的总压为 p 时，各物质的分压 pB=pxB。将代入标准平衡常数的计算式，整理得已知在该反应温度下，当总压 p=100 kPa 时，解离度 =050，则该温度下的标准平衡常数在降低总压，体积增加到 20 dm 3 时，设解离度为 1。因为保持温度不变，所以标准平衡常数的值也不变，这时系统的总压 p1 的值可计算如下：将 pB=pxB 代入平衡常数的计算式，有 解得1=062 这说明系统的总压降低，使解离度增加。因为该反应是一个气体分子数增加的反应，降低压力，有利于气体分子数增加。【知识模块】 化学平衡23 【正确答案
20、】 设解离度为 2，p 2=P，此时系统总的物质的量为解得 代入平衡常数的计算式 解得 2=062 说明通入氮气后，总的物质的量增加，体积增加，使各物质的分压下降，这与降低总压的效果相同，所以使解离度增加。因为该反应是一个气体分子数增加的反应，所以通入不参与反应的惰性气体，起到稀释作用，同样有利于气体分子数增加。【知识模块】 化学平衡24 【正确答案】 设解离度为 3，p 3=2p0，此时总的物质的量为代入平衡常数的计算式，整理得 解得3=050 这时解离度没有改变。说明通入氮气使压力增加，从而起到两方面作用。一方面起到稀释作用，另一方面因压力增加对气体分子数增加的反应不利，两种作用抵消，故保持解离度不变。【知识模块】 化学平衡25 【正确答案】 设解离度为 4，p 4=2p0。通入 Cl2(g)的物质的量为 nCl2，此时总的物质的量 代入平衡常数的计算式，整理得因为nB，4 =1+4+nCl2=3 mol 所以 4+nCl2=2 mol 解得 4=020 说明加入与生成物相同的物质后，会使反应物的解离度下降。增加生成物的压力，使反应的平衡组成向左移动。【知识模块】 化学平衡
