第一章 热力学基础练习题

（溶液的）活度，溶液的标准态，eij（活度的相互作用系数），（元素的）标准溶解吉布斯自由能，理想溶液，化合物的标准摩尔生成吉布斯自由能。 二、其它

1、在热力学计算中常涉及到实际溶液中某组分的蒸汽压问题。当以纯物质为标准态时，组分的蒸汽压可表示为＿＿＿＿＿＿；当以质量1%溶液为标准态时，组分的蒸汽压可表示为＿＿＿＿＿＿；前两种标准态组分的活度之比为＿＿＿＿。

12、反应MnO(s)+C(s)=Mn(s)+CO(g)，G=268650-158.4T Jmol，在标准

状态下能进行的最低温度为＿＿＿＿＿＿K。该反应为（填“吸或放”）＿＿＿＿＿＿热反应。当T=991K，总压为101325Pa时，该反应＿＿＿＿＿＿(填“能或否”)向正方向进行；在991K时，若要该反应达到化学平衡的状态，其气相总压应为＿＿＿＿＿＿Pa；若气相的CO分压为2105Pa，则开始还原温度为＿＿＿＿＿＿。

反应MnO(s)+C(s)=Mn(s)+CO(g)，G268650158.4TJmol能进行的最低温度为＿＿＿＿＿＿。

3、理想溶液是具有＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿性质的溶液；理想溶液形成时，体积变化为＿＿＿＿，焓变化为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。实际溶液与理想溶液的偏差可用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿参数来衡量。

4．判断冶金生产中的化学反应能否向预想的方向进行，在等温、等压下用＿＿＿＿热力学函数的变化值；若该反应在绝热过程中进行，则应该用＿＿＿＿函数的变化值来判断反应进行的方向。

5．冶金生产中计算合金熔体中杂质元素的活度常选的标准态是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。对高炉铁液中[C]，当选纯物质为标准态时，其活度为＿＿＿＿，这是因为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

6．物质溶解的标准吉布斯自由能是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；纯物质为标准态时，标准溶解吉布斯自由能为＿＿。

1,在标准状态下

7．热力学中，利用关系式

(dlnKdT)PHRT2来讨论化学反应的热效应对反应

的影响。当化学反应为吸热时，随着反应温度的升高，平衡常数K的变化趋势为＿＿＿＿＿，对化学反应的正反应方向＿＿＿＿＿（填“有利”或“不利”）。 8、在1873K时，Fe-C系内碳的溶解反应为C(石)=[C]，其[C]的活度为a[C]，则平衡常数表示为＿＿＿＿＿，当碳的溶解达饱和时，其平衡常数为＿＿＿＿＿，此时溶解过程的吉布斯自由能变化值为＿＿＿＿＿（J）

9．在1813K时铁液中有反应[C]+CO2=2CO，其平衡常数表示为＿＿＿＿＿，当铁液中的碳含量为1.5%时，其平衡常数的值为420。若铁液中的碳含量达到饱

和时，其平衡常数的值为＿＿＿＿＿，该反应在1813K的ΔG等于＿＿＿＿＿

(J)。

10、反应FeO(S)+CO=Fe(S)+CO2 为可逆反应，其G2288024.26T J.mol-1 ,则1173K时反应的平衡常数K等于＿＿＿＿＿＿。该反应的热效应近似为＿＿＿＿＿＿＿＿（J）。 11．

恒温、恒压下，判断冶金过程能否进行用＿＿＿＿＿＿热力学函数，在

＿＿＿＿＿＿＿＿条件下，可用该参数的标准状态变化量来判断化学过程能否进行。

12、某反应中的一反应物473K时有45%分解，在573K时有95%分解，则

此反应为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 。（填“放热”或 “吸热”）

k-113．已知某一气相反应 A(g)  B+C 在298K时，k=0.21s，k2=5×(g)(g)1k1210-9s-1，则该反应在298K时的平衡常数为＿＿＿＿＿，该反应的标准吉布斯自由能的变化为 ＿＿＿＿＿J。

14．钢液中的氧与纯氧化铁渣间的反应可表示为FeO(l)=[O]+Fe(l)，在1873K时的平衡常数为0.23，则此时钢液中的氧含量为＿＿＿＿＿＿＿＿；保持温度不变，将上述的纯氧化铁渣换为非纯氧化铁渣，此时反应的平衡常数为＿＿＿＿＿＿＿＿。

(5585040.58T)Jmol15．反应2FeO(s)SiO2(s)2FeOSiO2(l),rGm(1)1；

2FeO(s)SiO2(s)2FeOSiO2(s),rGm(2)(3620021.09T)Jmol1，则熔化

过程FeOSiO2(s)FeOSiO2(l)的rGm与温度的关系式为＿＿＿＿＿＿＿＿(3)＿＿＿＿＿＿＿＿＿，计算的理论依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，标态下的熔化温度为＿＿＿＿＿＿（K）。

16. 4[C]+(Cr3O4)=3[Cr]+4CO G934706617.22T J.mol-1 ， 在1500℃，标态下反应的方向是＿＿＿＿＿＿＿＿＿，该反应是＿＿＿＿＿（填“吸热”或“放热”），采用真空操作时，对反应的影响是＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

17、反应FeO(s)COFe(s)CO2，在1100℃时的平衡常数为0.333，则该温度时反应的标准吉布斯自由能为▁▁▁▁▁▁（J）。保持温度不变，若将产物CO2减少，其反应的平衡常数为▁▁▁▁▁▁▁，若增加CO2的量，其反应的平衡常数为▁▁▁▁▁▁。降温到1000℃时测得平衡常数为0.351，则该反应为（填“吸”或“放”） ▁▁▁▁▁▁热。

18、活度的标准态是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；冶金中通常采用活度标准态的三种形式是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

19、在研究钢铁冶金熔体的物化性质时，选择熔体中组元活度的方法通常是：铁液中溶解的合金和杂质以＿＿＿＿＿＿＿＿为标态，溶剂铁以＿＿＿＿＿＿＿＿为标态，碳溶解在铁液中达到饱和时，选纯物质为标准态其活度等于＿＿＿＿＿＿＿。

20、反应CrCl2H2Cr(s)2HCl(g)，在1073K时G58835KJ/mol，

在此温度和一定的气相成分下ΔG=-125.92KJ/mol，若要判断该反应在该条件下能否进行，用函数＿＿＿＿＿，该反应在该条件下＿＿＿＿＿（填“能”或“否”）进行。

21、铁基合金液中元素的相互作用系数(eij)反应了元素j的加入对i组元活度系数的作用，若eij0，说明＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；若eij0，说明＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

22、冶金中计算一个化学反应过程的焓变、吉布斯自由能变化、熵变的数值时均可用代数组合法得到，其理论依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

冶金中，计算一个复杂化学反应过程的G与温度的二项式，通常采用＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿方法，其理论依据是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

23、1000K,反应CO(g)+O2(g) =CO2(g)的平衡常数为1.6591010,反应

21C(s)CO22CO(g)1的平衡常数为

1.719, 则反应CO2(g)

12O2(g)CO(g)=CO(g)+O2(g)的平衡常数为＿＿＿＿＿＿，反应C(s)2的平衡常数为＿＿＿＿。

24、铁液中硅的浓度为x[Si]0.2，Si=0.03，1873K时被氧气(pO105Pa)氧化

2的反应为：[Si]+O2=SiO2(S)，该铁液中硅的活度等于＿＿＿＿＿，氧化反应的ΔG等于＿＿＿＿＿(J), 反应＿＿＿＿＿（填“能”或“否”）自发进行。 25、在1873K时，Fe-C系内碳的溶解度W[C]=5.5%，其溶解反应为C(石)=[C]。若[C]选择纯液态物质为标准态，其溶解过程的平衡常数为＿＿＿＿＿，加入硅W[Si]=0.5%后，仍保持1873K，纯液态物质为标准态，体系内碳的溶解平衡常数为＿＿＿＿＿，溶解过程的标准吉布斯自由能变化值为＿＿＿＿＿（J）。 26、用等温方程讨论冶金中化学反应在等温、等压下能否进行。 问：（1）写出等温方程式。（2）说明方程中的参数联系了哪些状态

27、什么是物质的标准溶解吉布斯自由能？纯物质标准态的标准溶解吉布斯

自由能的表示及数值为何？

28、某组元B溶解在溶液中形成饱和溶液，当以纯物质为标态时，组元B

的活度为1，为什么？

29、若要计算某温度时反应[C]+CO2=2CO的标准吉布斯自由能变化（[C]

以1%为标准态），至少需要查找哪些基础数据？

30、若反应为SiO2(s)2C(石)[Si]2CO(g)

铁液中硅的活度为0.1(质量1%溶液标准态)，体系总压为105Pa，试计算开始反应的温度。已知：2C(石)O22CO G228800171.54TJ/mol

[Si]O2SiO2(s) G814850215.25TJ/mol

31、已知氧在熔渣和铁液间的反应为：（FeO）=[O]+[Fe]。

在1873K时与纯氧化铁渣平衡的铁液的氧的质量分数为0.211%，与组分为

n(CaO)0.700，n(SiO2)0.663,n(MgO)0.064,n(FeO)0.258的熔渣平衡的

铁液的氧的质量分数为0.048%。试计算熔渣中FeO的活度及活度系数。

32、M(L)O2MO2(S) G1；[M]O2MO2(S) G2。

问：G1和G2是否相等？为什么？若使G1G2，应满足的条件是什

么？

PH2OPH233、冶金实验过程中，1600℃有还原剂H2时,气相中时，用刚玉坩埚会产生多少PAlO(g)?

2105，问1873K

已知刚玉坩埚与H2的反应方程式:

J.mol-1

Al2O3(S)2H2(g)Al2O(g)2H2O(g) G990770266.65T34、冶金实验过程中，1600℃有还原剂H2存在时,气相中

PH2OPH2105，问1873K

时，用石英坩埚做实验，气相中会产生多大的pSiO(g)? 已知石英坩埚与H2反应式:

T>1473K SiO2(S)H2(g)SiO(g)H2O(g) G529280181.78T J.mol-1

35．在冶炼铜、铅、锌的废气中含有大量的SO2，为防止大气污染和进行综合利用，可将SO2作为硫酸的原料。其中反应的关键步骤为

SO2(g)12O2(g)SO3(g)，试问727℃时，以上反应在下列条件下向哪个方向进

行？

PSO210132.5Pa

PO210132.5Pa

PSO3101.325Pa

已知

θfGSO236230072.0Tθ （J）

fGSO3456900160.5TP101325Pa

 (J)

36． 将含w[C] = 3.8％、w[Si] = 1.0％的铁水兑入转炉中，在1250℃下吹氧炼钢，假定气体物质的压力为l00kPa，生成的SiO2为纯物质，试问当铁水中［C」和[Si]均以1％溶液为标准态时，铁水中哪个元素先氧化？ 已知

eCC=0. 14,

12eCSi =0. 08,

eSiSi=0. 11，

eSiC=0. 18

C(S)O2CO fGCO= （-117990-84.35T） J/mol

Si(S)O2SiOS2( fGS ＝（-907100＋175.73T） J/mol iO(S)2C(S)[C]1% solG[C]%=（22594 - 42.26T) J/mol

1%

Si(S)[Si] solG[Si]%＝（-131500-17.24T） J/mol

37、在下述条件：温度T1873K；熔渣成分组成如表1。测得与此熔渣平衡的钢液中的氧浓度为

w[O]%0.058，氧在钢液中的溶解属于稀溶液。

6320T2.734已知： (FeO)=[O]+Fe(l)

lgK

试根据实际测定的钢液中氧浓度，计算熔渣中FeO的活度及活度系数。

表1 熔渣中各组分的摩尔量

组分 nB

FeO 0.167

MnO 0.125

CaO 0.762

MgO 0.374

SiO2 0.322

P2O5 0.015

∑n 1.765

已知在460～1200K温度范围内，下列两反应的rGm与温度的关系如下：

3Fe(S)C(S)Fe3C(S)

（26670-24.33T）J/mol rGm,1C(S)CO22CO rGm (162600-167.62T) J/mol ,2问：将铁放在含有CO220%,CO75%，其余为氮气的混合气体中，在总压为202.65KPa，温度为900℃的条件下，有无Fe3C生成？若要使Fe3C生成，总压需多少？