《大学化学》思考题 2009年10月 1.从可行性、加快速率、提高效率和效益的角度，应用热力学和动力学原理解决合成氨的 生产条件的优化问题，包括生产中的压力，温度，催化剂和分离手段。 N2(g+3H(g)÷2NH(g）) 2.BN是一种耐高温材料，也是一种优良的绝缘材料，下面有二种合成BN的方法，请作 出你的选择，并说明理由。 (1)B(s)+1/2N2(g)→BNs)△，Gm9=-228.kJ.mol1 (2)B2O3(s)+2NH(g)-→2BN(s)+3HO1)△，Gm9=+58.3kJ.mol1 3.汽车的尾气主要成分为NO和CO,从热力学角度分析，这两种气体应该能相互作用， 发生如下反应 NO(g)+C0(g)→1/2N2(g)+C02(g)△Hm9=-373.0kJmo,Ke≈10120 但是由于动力学关系，此反应进行得太慢实际上却难以加以利用。请考虑用什么方法来 实现利用该反应达到治理汽车尾气的目的？原理何在？能否改变该体系的热力学性 质？ 4.煤和水煤气[由煤与水蒸汽反应(C(s)+HO(g)=CO(g)+H2(g)而得到C0和H2的等 物质的量的混合物]都可以作燃料。但通过水煤气的燃烧，它放出的热量比单纯用等摩尔 的煤(C)燃烧时放出的热量多得多，这是否与能量守恒定律相矛盾？请用学过的理论 知识和通过一定的计算来解释之。（△Hme:HO(g),-241.8 kJ mol,COg),-110.5kJ molr,C02(g),-393.5 kJ mol)[假设氢气燃烧后的产物是HO(g】 5.根据Q与K°的变化关系，讨论为什么增加产物的浓度，平衡向着逆反应方向移动？为 什么温度升高平衡向吸热反应的方向移动？举例说明。 6.无水芒硝(Na2SO4)热分解碳还原法制备硫化碱(Na2S): Na2S04(s-->Na2S(s+2O2(g—(1) △H1022.1 kJ mol △S344.J K mol △G920.2 kJ mol 这一制备反应的温度太高（为什么？）难以实现。但若在上述体系中加入煤粉(C),则 反应温度可降低到8263K,为什么？ Na2S04(s)+4C(s)→Na2S(s)+4C0(g)--(2) △H579.82 kJ mol △S701.68 K mol △G371.6 kJ mol 7.若C+1/2O2=C0,C+02=C02,C0+1/202=C02的标准平衡常数分别为K°，K2,K3, 从盖斯定律及K与△G°的关系出发，讨论各平衡常数之间的关系。 8.在常压下，当外界温度降至0C以下时水会自发地结成冰，显然这是一个熵降低的过程， 为什么该过程可以自发地进行？ 9.请讨论对于任意反应，是否升高温度都有利于反应的自发进行？ 10.查表计算反应2Al2O3(S)+3C(s)=4AI(S)+3CO2(g)的△H°、△G°298和△S,并讨论用焦炭《大学化学》思考题 2009 年 10 月 1. 从可行性、加快速率、提高效率和效益的角度，应用热力学和动力学原理解决合成氨的 生产条件的优化问题，包括生产中的压力，温度，催化剂和分离手段。 N2(g)+3H2(g ) ⇌ 2NH3(g) 2. BN 是一种耐高温材料，也是一种优良的绝缘材料，下面有二种合成 BN 的方法，请作 出你的选择，并说明理由。 （1） B(s) +1/2 N2(g) → BN(s) ΔrGm Ө = - 228.kJ.mol－1 （2） B2O3(s) + 2NH3(g) → 2BN(s) + 3H2O(l ) ΔrGm Ө = + 58.3kJ.mol－1 3. 汽车的尾气主要成分为 NO 和 CO，从热力学角度分析，这两种气体应该能相互作用， 发生如下反应 NO(g) + CO (g) → 1/2 N2(g) + CO2(g) ΔrHm Ө ＝－373.0 kJ.mol-1 ，KӨ≈10120 但是由于动力学关系，此反应进行得太慢实际上却难以加以利用。请考虑用什么方法来 实现利用该反应达到治理汽车尾气的目的？原理何在？能否改变该体系的热力学性 质？ 4. 煤和水煤气[由煤与水蒸汽反应（C(s) + H2O (g) = CO(g) + H2(g)）而得到 CO 和 H2 的等 物质的量的混合物]都可以作燃料。但通过水煤气的燃烧，它放出的热量比单纯用等摩尔 的煤（C）燃烧时放出的热量多得多，这是否与能量守恒定律相矛盾？请用学过的理论 知识和通过一定的计算来解释之。（ΔfHm Ө：H2O(g)，-241.8 kJ mol-1 ，CO(g)， -110.5 kJ mol-1 ，CO2(g)，-393.5 kJ mol-1 ）[假设氢气燃烧后的产物是 H2O(g)] 5. 根据 Q 与 Kθ的变化关系，讨论为什么增加产物的浓度，平衡向着逆反应方向移动？为 什么温度升高平衡向吸热反应的方向移动？举例说明。 6. 无水芒硝（Na2SO4）热分解碳还原法制备硫化碱（Na2S）： Na2SO4(s)——> Na2S(s)+2O2(g)——（1） θ-1 r m θ-1 -1 r m θ-1 r m ΔH =1022.1kJ mol ΔS =344.6J K mol ΔG =920.2kJ mol ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 这一制备反应的温度太高（为什么？）难以实现。但若在上述体系中加入煤粉（C），则 反应温度可降低到 826.3K，为什么？ 2 4 2 θ-1 r m θ-1 -1 r m θ-1 r m Na SO (s)+4C(s) Na S(s)+4CO(g) -----(2) ΔH =579.82kJ mol ΔS =701.68J K mol ΔG =371.6kJ mol → ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 7. 若 C+1/2O2=CO，C+O2=CO2，CO+1/2O2=CO2 的标准平衡常数分别为 K1 θ ，K2 θ ，K3 θ ， 从盖斯定律及 Kθ与△Gθ的关系出发，讨论各平衡常数之间的关系。 8. 在常压下，当外界温度降至 0°C 以下时水会自发地结成冰，显然这是一个熵降低的过程， 为什么该过程可以自发地进行？ 9. 请讨论对于任意反应，是否升高温度都有利于反应的自发进行？ 10. 查表计算反应 2Al2O3(s)＋3C(s) = 4Al(s)＋3CO2(g)的∆H ө 、∆G ө 298 和∆S ө ，并讨论用焦炭