第5章化学平衡-习题

1、第5章化学平衡常数5-1写出以下反响的标准平衡常数的表达式和实验平衡常数表达式(1) 2SO2(s) + 02(g) = 2 S03(s)2P(SQ)/ p2p(SQ)/ppg/pKp2p(S03)/p2P(S02)/pP(02)/p Ag20(s) = 2Ag(s) + 1/202(g)1/2Kp(02)1/2Kp(02)/p C02(g) = C02 (aq)c(C02)/cP(C02)/ pKpc(C02)/cP(C02)/ pK c(HIO)c(CI )c(H ) p(Cl2)Kc c(Ag )2c(Cr04 )+ -(4) Cl 2(g) + H20 (I) = H (aq) + C

2、l (aq) + HClO(aq)c(HIO)/c c(CI )/c c(H )/cP(Cl2)/p(5) Ag2Cr04(s) = 2 Ag+ (ap)+Cr0 (aq)2 2K c(Ag )/c c(Cr04 )/c 2NH3(g) = N2(g) + 3H2(g)3p(N2)/p p(H2)/p2P(NH3)/pKpPN2PH2PNH32+3+(7) Fe2 (aq) + 1/202(g) + 2H (aq) = Fe3 (aq) + H20(I)c(Fe3 )/cc(Fe2 )/c2 1/2c(H )/cp(02)/pKcc(Fe3 )c(Fe2 )c(H )p(O2)1/25-2以下

3、反响平衡常数：H2(g) + S(s)-H2S(g)K1S(s) + 02(g)S02(g)K2问反响H2g + S02g02g + H2Sg的平衡常数 心 是以下中的哪一个(A) k1 k2(B) k1 k2(C) k2/k1(D) k1 / k2解：将1式减去2式九等于3式H2(g) + S(s) H2S(g)K1S(s) + O2(g)S02(g)K2H2(g) + S02(g) = 02(g) + H2S(g)K3所以，K3 = Ki K2 , :A对5-3 在 308K 和总压 1.013 105Pa 时，204 有 27.2%分解。(1)计算 N2O4 = 2NO2(g)反响的 K

4、 ;6X 105Pa时，N2O4的离解分数；(3)从计算结果说明压强对平衡移动的影响.解(1)设起始态N2O4为1mol。 N2O4离解度为aN2O42NO2(g)平衡时 (1 a ) mol 2 a molP(NO2)n总=(1 a ) + 2 a = 1+ a =1.272 (mol)2、0544P(zong)P1.272127222PZO4)1五 P(Zong)0.7281.272 Pp(NO2)/ p (0.544/1.272)20.728/1.272PZOa)/ p0.32N2O4(g)2NO2(g)平衡时 (1a ) mol 2 a moln总=(1+ a ) mol2a ,、 2

5、aP(zong)1 a1 a1a,、1 a)1 a(尹0.32 a 2.026 105 Pa/1.013 105 Pa 1 apg)P(N2O4)P(zong) a旦 p( zong)1 a2.0262.026105Pa510 Pa2KP(NO2)/pp(N2O4)/ p2.026 105Pa/1.103 105Pa)2解得 a =0.196=19.6%(3)计算结果说明，增大体系的压强，平衡向气体分子数目减少的方向移动。5-4 反响CO(g) + H 2O(g) CO2(g) + H2(g)在749K时的平衡常数K 。设(1)反响起始时 CO和H2O的浓度都为1mol L-1没有生成物，下同

6、;(2)起始时，CO和H2O的摩尔比为 1比3,求CO的平衡转化率。用计算结果来说明勤沙特列原理。解：1 CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g)据反响 K Kp Kc(RT)0 Kc设CO的转化量为x mol L 1CO(g) + H20(g) C02(g) + H2(g)起始(mol)110 0平衡(mol)1-x1-xxxKc22.6(1)2x 15转化率为61.5%Kc22 6(1)(3)解得 x = 0.837转化率为83.7%增加了 H20(g)的浓度，CO的转化率增大，即增加了 H2O(g)的浓度平衡向着减弱这种改 变的方向移动。5-5将S03固体置于一反响器内，

7、加热使 S03气化并令其分解，测得温度为 900K，总压 为K 时，气体混合物的密度为p= C3m,求S03的解离度a解： 据 pV = n RT pM RTV: m30.925gdm 30.925kg mM 旦 .925 8.314 5 900 p1.01105=68.3 g/mol设平衡时SO3的解离度为a.2 SO32 SO2 + 02平衡1-1/2n 总=1+1/211 M 1M SO31M SO2丄MO11 -1 -222解得=0.344 =:34.4%5-6反响N2O4 g= 2NO2(g)在308K下的标准平衡常数 K 。求反响系统的总压分 别为p 和pP时，N2O4的解离度。用

8、计算结果说勒沙特列原理。解：1反响系统的总压为 卩时，设N2O4的解离度，N2O4g= 2NO2(g)平衡时1-2n总=1 +2 P2K Jp0.32 21P27%P解离度=27.2%同理K 0=0.32解得=19.6% 1V262反响系统的总压为2P0时，设N2O4的解离度为即增大总压，平衡向气体分子减少的方向移动，此反响向生成N2O4的方向移动，因此,N2O4转化率减小。5-7为使Ag2O在常温上分解，真空泵需将氧的分压降至多大?解：据2Ag2O = 4Ag + O2平衡时 rGm0= -RTln K 0Ig K 0= - rG；/RT rGm = 4 % + 0 2 总-1igK22.4

9、 1032.303 8.3142983.926K 0= 1.19 W-4PO2pPOK P 1.1910 4105pa 1.19 10 4bar5-8比照NH4HCO3在总压为P0与各组分气体分压均为P0时分解温度的差异，哪种情况 符合试管内该物质分解的实际情况？解：NH4HCO3s： fHrn = - KJ mol-1Srn = 121 J mol-1 K-1(1) NH4HCO3在总压为p0时的分解温度NH4HCO3s= NH3 (g) + H2O(g) + CO2(g)p 总=p0时p(NH3) = p(H2O) = p(CO2 )= 1/3 p0用 rGm rHm0-rSm0 = -R

10、T1InK 0 求 T rHm rsm=刀Vb fHm = KJ mol-1=刀VbM= J mol-1 K-1/ lnK 0 =In (1/3)3 =-Ti =rH mrH mmm336KrSm RlnKrSm 8.314 3.2ti =62 CNH4HCO3在各组分气体分压均为 P0时,K 0 = P NH3 / P 0 P H2O(g)/ P 0 P CO2 /P 0 = 1lnK 0 = 0 rGim = rHm - T rS|m = 0rH m 167.96 103 T2355KrS m 473.3t2 = 81.9 C显然T1 105pa.Hg(g) +1/2O2(g)K 0=刊罰

11、Po2PO20.5PHg当 T1 = 693K, P 总=5.16W4Pa 时2 1-5.16 104-K1彳厂351.01 1051.01 1055.16 104 1F 0.142当 T2= 723K, P 总=1.08 105 pa 时K2- 11.08 1051.08105 13 一 3?1.01 105 1.01105rH m(T2 T1)2.303T1 T2 rHm = 1T2 lg 鱼/( T2 - T1)K1723 6932303 8.314 693 723 严 154.5KJmol 10.142 rH；-rS；= - RTInK, rsm=rHm RT1 In K13154.5

12、 108.314 693 In 0.1426931 1=206JmoI K5-10查阅热力学函数表估算二氧化硫与氧气反响生成三氧化硫的反响400C, 600r和800r下的平衡常数。由4oor至600r和由6oor至8oor都2oor的温差，该反响的平衡 常数的变化是否相同？假设不同，又如何解释其差异？解：2SO2 (g) + O2 (g) = 2SQ(g )查表计算知 rHm = - 2 98.89 = -197.78 KJ mo放热反响 rsm= - 188.06 Jmol K 1 rGm= rHm-rS* = - RTlnK 0400r 时T2 = 673Kln K1(rH m T1 r

13、S m)RT；3(197.78 10673 188.06)12 738.314 673.K1 =3.3 05同理可得In K2In K3 =-600 r 时T2 = 873KK2= 1.03 W2800 r 时T3 = 1073KK 3 = 0.64据 InK1卫2式中K与T的关系并不成比例关系，故变化有一定差异，对于 rt2 t1此反响，温度升高，平衡常数减小5-11 反响式：2NO2(g)=N204(g)，298K 时的 rS =-175J/K moI， rH = KJ/moI。1计算373 K时的K 0x 105Pa, 1moI N02(g)将生成 N2O4(g)多少 mol?3到达平衡

14、时，N2O4(g)的分压和浓度各为多少?解：11为了计算373K，需先求得373K时的 G0,可以引用吉布斯公式，其中 H0和厶S0可以近似地用298K的数据 G 0(373)= H 0(298) - T S 56.9 373x (-175x 10-3)= 8.38 KJ/mol 由 G0= - RTIgK 0 IgK 0=- x 103 X 373)K 0= 0.0672设由1 molNO2在到达平衡时生成x mol N2O4，按照化学计量方程式，在反响初始 到平衡时间内，物质的量变化为2NO2(g) = N2O4(g)=1-x平衡(1- 2x)mol x molP(N2O4)= xp/(1

15、 - x)平衡体系中各分压力为p(NO2)=(1- 2x)p/(1 - x)Kp=xP/(1 -x) / (1 -2x) P/ 1-x2 = 0.067x(1-x)/ (1-2x) 2为了简化计算将p=1atm代入式中，经化简后得到：解得 x = 0.056 mol,即生成 0.056 mol N2O43平衡时，N2O4(g)的分压、浓度分别为55p(N2O4XX 105/(1- x 105Pamol 15N2O4e = n/v = p(N2O4X 10 / 8314X5-12 今有 27C、505kPa 的 O2 和 27C、种气体充入的容器中，并维持温度为 27C。 分数。202kPa 的

16、 H2 及-73C、202kPa 的 N2;将三试计算混合气体的总压及各组分的分压和摩尔解：p(O2)=505kp00L5.QL =252kPap(H2)=202kPa(N )= 202kPa 3.00L (273 27)Kp(N2)(273 73)K 10.0Lp(总)=(252+202+90.8)kPa=545kPax(O2)=252kpa X 100%=46.2%x(H2)=202kpa X 100%=37.1%2 545kPa2 545kPax(N2)=16.7%5-13在25 C时苯的蒸气压为。现有苯 试计算25 C时:(1) 当这些苯刚好全部气化时应占有的体积；(2) 假设苯蒸气体

17、积为时，苯气体的压力是多少？(3) 假设苯蒸气体积为时，苯气态的压力又是多少？解：121 1V nRT 0.100mol8.314J mol 1 K 1298Kp压缩体积，苯液化，12.3kPaC6H6(I)体积忽略，p仍等于蒸气压,20.1LP1V1=P3V3 p3严 8.24kPa定量的PCl5气体的体积为1dm3,此时PCl5气体已有50%离在以下条件下 PCl5的离解度是增大还是减小。2 dm3；1倍；5-14在一定温度和压强下，解为PCl3和Cl2气体气体。通过计算说明, 1减压使PCl5的体积增大为2 dm32保持压强不变，参加氮气使体积增至3保持体积不变，参加氮气使压强增加4保持

18、压强不变，参加氯气使体积变为 2 dm3;5保持体积不变，参加氯气使压强增加 1倍； 5-15下面反响在一个1L的容器里，在298K下达成平衡：,.十e2增加CO2的量;C(石墨)+ 02(g) = C02(g) rHm=- 393 kJ/mol以下各种措施对氧气的平衡分压有何影响？1增加石墨的量;3增加O2的量；4降低反响的温度；5参加催化剂答：1增加石墨的量，平衡正向移动，的平衡分压减小2增加CO2的量，平衡逆向移动3增加O2的量，平衡分压增大4降低反响的温度，平衡正向移动，O2的平衡分压减小5参加催化剂，平衡正向移动，O2的平衡分压减小5-16 PCl5(g)分解成PCl3(g)和Cl2

19、(g)的反响是一个吸热反响。以下各种措施对PCl5(g)的解离有何影响？1体积不变，压强增大；2压强不变，体积增大；3降低温度；4添加氨气，体积不变答：1压缩气体混合物，平衡逆向移动，PCl5的解离率减小2增加气体混合物的体积，平衡正向移动,PCl5的解离率增大3降低温度，平衡逆向移动,PCl5的解离率减小4保持混合气体的体积不变的前提下，向气体混合物添加氨气，平衡逆向移动，PCl5 的解离率减小.5-17对于一定量的混合气体：1在恒压下，温度变化时，各组分气体的体积分数是否发 生变化？ 2恒温下，压力变化时，各组分气体的分压是否变化？ 3恒温下，体积变化时，各组分气体的摩尔分数是否变化？5-1 8 反响 PC|5(g) PCl3(g) + C|2(g)1523K时，PCl5注入mol的PCl5被分解了。试计算该温度下的平衡常数Kc、K 和PCl5的分解百分数。Cl2，贝U PCl5的分解百分数与未加Cl2时相比有何不同？mol的PCl