教材习题解答

1、第七章化学平衡习题解答1.回答下列问题(1)反应商和标准平衡常数的概念有何区别？(2)能否用4Gm来判断反应的自发性？为什么？(3)计算化学反应的K6有哪些方法？(4)影响平衡移动的因素有哪些？它们是如何影响移动方向的？(5)比较“温度与平衡常数的关系式”同“温度与反应速率常数的关系式”，有哪些相似之处？有哪些不同之处？举例说明。(6)酸碱质子理论如何定义酸和碱？有何优越性？什么叫共腕酸碱对？(7)当往缓冲溶液中加入大量的酸和碱，或者用很大量的水稀释时，pH是否仍保持不变？说明其原因。(8)对于一个在标准状态下是吸热、嫡减的化学反应，当温度升高时，根据勒夏特列原理判断，反应将向吸热的正方向移动

2、；而根据公式G/ArHTAS则断，4G%变得更正(正值更大)，即反应更不利于向正方向进行。在这两种矛盾的判断中，哪一种是正确的？简要说明原因。(9)对于制取水煤气的下列平衡系统：C(s)+H2O(g):CO(g)+H2(g);八用?。问:欲使平衡向右移动，可采取哪些措施？欲使正反应进行得较快且较完全(平衡向右移动)的适宜条件如何？这些措施对K6及k(正)、k(逆)的影响各如何？(10)平衡常数改变时，平衡是否必定移动？平衡移动时，平衡常数是否一定改变？【解答】(1)反应商是在一定温度下，任意给定态时，生成物的相对压力(或者相对浓度）以方程式中化学计量系数为幕的乘积除以反应物的相对压力（或相对浓

3、度）以化学计量系数为幕的乘积。在一定温度下，当反应达到平衡时，生成物的相对压力（或者相对浓度）以方程式中化学计量系数为幕的乘积除以反应物的相对压力（或相对浓度）以化学计量系数为幕的乘积是一个常数，称为标准平衡常数，是量纲为一的量。标准平衡常数的数值只是温度的函数。（2）只能用AG?判断在标准态下的反应的自发性。任意给定态时，反应的自发进行的方向只能由4Gm来判断。若Gm<0,表示正反应自发进行；ArGm>0,表示逆反应自发进行；Gm=0,表示反应处于平衡状态。（3）根据化学平衡定律计算，即由在一定温度下，当反应达到平衡时，生成物的相对压力（或者相对浓度）以方程式中化学计量系数为幕的

4、乘积与反应物的相对压力（或相对浓度）以化学计量系数为幕的乘积之比Ag0求得标准平衡常数；由46*=-RTlnK0,得K%一亏（4）浓度对化学平衡的影响：若提高反应物浓度（或分压）或降低生成物浓度（或分压），平衡向右移动；减少反应物的浓度（或分压）或增加生成物的浓度（或分压），平衡向左移动。压力对化学平衡的影响：增加压力，平衡向气体分子数减少的方向移动；降低压力，平衡向气体分子数增多的方向移动。温度对化学平衡的影响：温度升高，平衡向着吸热反应方向移动；降低温度时，平衡向着放热反应的方向移动。（5）温度与平衡常数的关系：由ArGm=-RTlnK0和41，-.，-.，-.;H。S'-;

5、9;rGm=ArHmTrsm得lnK。=-rm+-Jm；RTREa温度与反应速率常数的关系式：k=AeRT或lnk=lnART相似之处：平衡常数K警口反应速率常数k都是温度的函数，lnK®和.1Ink都与一成正比；T不同之处：温度与平衡常数的关系反映了化学反应热效应对平衡常数的影响，温度与反应速率常数的关系反映了活化能对反应速率的影响。(6)酸碱质子理论认为：凡能给出质子H的为酸，能接受质子H的为碱；酸碱质子理论中酸与碱不是彼此孤立的，而是统一在对质子的联系上；相差一个质子的酸碱对，称为共腕酸碱对。(7)当往缓冲溶液中加入大量的酸和碱，或者用很大量的水稀释时，pH要发生变化。这是因为

6、，缓冲溶液的缓冲能力具有一定的限度，如果外界变化超出这个限度，那么缓冲液pH将会变化很大。H匚S。(8)第一种说法正确。由公式InK®=-Hm+3m可知，对于一RTR个在标准状态下的吸热、嫡减的化学反应，当温度升高时，化学反应标准准平衡常数K。增加，反应向吸热的正方向移动可降低环境的温度，勒更特列原理只适用于已经处于平衡状态的系统；由rG?=rH甘-TA,或可知，对于一个在标准状态下的吸热、嫡减的化学反应，在标准态、任意温度下ArGpA0,正向反应不能自发进行。(9)增加HO浓度或减少CO?口代的浓度；升高温度；减小压强。42H。S。'局温低压。升图温度，由lnK曰=一上里-

7、iSm可知，对于吸热反应RTREaArHm>0,标准平衡常K，曾加；由卜=人3不丁可知，化学反应速率常数k（正）和k（负）都增加。降低压强，标准平衡常K6、化学反应速率常数k（正）和k（负）都不变，它们只是温度的函数。（10）平衡常数改变时，平衡不一定移动。平衡常数只与温度有关，当温度与其他量如浓度、体积、压强等一同改变时，平衡可能不移动；平衡移动时，平衡常数也不一定改变，当温度不变而由浓度、体积、压强的变化引起平衡移动时，平衡常数不变。2.写出下列各反应的Kp、K。表达式p(1) NOCl(g)口1N2(g)+1Cl2(g)+1O2(g)222(2) ALO3(s)+3H2(g)口2A

8、l(s)+3EO(g)(3) NH4Cl(s)口HCl(g)+NH3(g)(4) 2NaHCO3(s)口Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)【解答】121212(DKp(PNOCl)(PN2)2(P%)2(PO2)243(2)Kp(PH20)3t73"2)。产2°p。）3(PH2p。)3(3)Kp二PhciPnhpHClPNH3P-(4)Kp=pCO2MpH2O，pHCl-QP-pNH3-QP3 .已知反应(1)H2(g)+S(s)TH2s(g)K(1)=1.010，(2)S(s)02(g)>SO2(g)k(2)=5.0106计算下列反应的ke值H2(g)S

9、02(g)>H2s(g)02(g)【解答】根据多重平衡原理，（1）-（2）得（3）m以1.1io'_221OjoK,62.210K(2)5.0104 .将空气中的单质氮变成各种含氮的化合物的反应叫做固氮反应。根据AG?（298.15K）及k3从热力学的角度看选择哪个反应为最好?N2(g)02(g)>2NO(g)2N2(g)02(g)>2N2O(g)N2(g)3H2(g)>2NH3(g)【解答】(1) N2(g)+Oz(g)T2NO(g)Gm(kJmol4)0086.57：rG，=286.57=173.14kJmol”44一AGp173.141000K，m=ert

10、=e%.31429&15=4.6310，12N2(g)+O2(gZ2N?O(g).Gm(kJmoL)00104.2rGm=2104.2=208.4kJmol一，rGm)208.41000K、-e-RT=e731429&15=3.0810，8(3) N2(g)3H2(g)>2NH3(g).：fGm(kJmo一)00-16.5葡=2父(-16.5)=-33kJmol，3“)_331000KL-ek=e%.31429&15=6.05105由上述计算可知，AGP越正，平衡常数K驷大，所以第三个反应平衡常数最大，进行最彻底，所以第三个反应最好。5.已知反应11-H2(g)-

11、Cl2(g)>HCl(g)22在298.15K时，K4.97X1016,AhS(298.15K)=-92.307kJ-mof1,求500K时的K9(500K)。【解答】由公式,K2:9rH2m(lp,=-n=K；二R1T2已知K298.15K)=4.97X1016,得K0(500K)=1.68X1023456.设汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到1300C,试估算反应1N2(g)+1O2(g)=NO(g)在25c和1300c时的4Gm和K的数值。并联22系反应速率简单说明在大气污染中的影响。【解答】1 1_-N2(g)O2(g)=NO(g)2 2AfH?(kJmol)0090.25Sm(

12、Jmol'K)191.6205.14210.76.rHm(298.15K)=90.25kJmolr1111rSm(298.15K)=210.76-3205.14-191.6八12.39JmolK"：Gm(298.15K)，泪m)L"Sm：'=90.251000-298.1512.39=86555.92Jmol一4Gp'K©(298.15K)=eRT86555.92八-8.314298.15二e6=6.8410：Gm(1573.15K)=钟5：'-在)=90.251000-1573.1512.39-70758.67Jmol4_rG9K

13、0(1573.15K)=eRT70758.67二-8.314X573.15-e1300C,=4.4710”由计算结果表明，汽车内燃机内温度因燃料燃烧反应达到461 1N2(g)+O2(g)=NO(g),在标准态下正向不能自发进仃，且化学反应2 2达到平衡时，正向反应进行的程度非常低。7 .PC15加热分解成PC13和Cl20将2.659gPCl5装入体积为1.0dm3的密闭容器中，在523K达到平衡时系统总压力为100kPa。求PC15的分解率及平衡常数K"26598 .659gPC15物质的重：n（PCl5）=0.01275molV为1d£,假设达到平衡时PC15的分解量

14、为xmol,则PC13和C12生成的量为xmoLPCl5（g）口PCl3（g）Cl2（g）初始浓度mol/dm30.0127500平衡浓度mol/dm30.01275-xxx由理想气体状态方程，pV=nRT,得：pV100103110”n=J-=0.023molRT8.3145230.01275-x+x+x=0.023,解得x=0.01025molPC15的分解率=0.01025/0.01275=80.4%平衡时，Ppci0.012750.010250.02310010.88kPaPPCl30.010250.02310044.56kPaPci20.010250.02310044.56kPa47

15、Ppc%也44.5644.56平衡常数K。-pp=00皿182.5Ppci510.88pE1008.计算下列溶液的pH值(1) 0.1mol-1dm3HCN溶液-1-3(2) 0.1moldmNH3H2。浴披【解答】(1) HCN的电离平衡常数Ka=4.93x10-10,又c0/K?之400c(H)=c0K=0.14.9310J0=7.0210上molLc(H)壬pH=lglg(7.0210)5.15c(2) NH3H2O的电离平衡常数九=1.77父10-5,又5仄？之400c(OH)i；c0Kb；=：0.11.7710*=1.3310“molLc(OH3pOH=-lg门=lg(1.3310)

16、2.88c-pH=14-pOH=14-2.88=11.129.指出下列各组水溶液，当两种溶液等体积混合时，哪些可以作为缓冲溶液，为什么？(1) NaOH(0.10moldm")-HCl(0.20moldm”)(2) HCl(0.10moldm。-NaAc(0.20moldm)(3) HCl(0.10moldm“)-NaNO2(0.050moldm。48(4) HNO2(0.30moldm)NaOH(0.15moldm)【解答】(2)可作为缓冲溶剂。0.10molMdm-3的HCl与0.20mol父dm-3的NaAc混合后，生成等浓度的HAc和NaAc混合溶液，这是弱酸与其对应的弱酸盐的混合液，故而可以作为缓冲溶液