物化4th化学平衡

1、12.按:1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.假定蒸气为理想气体，当xA=0.6604时1以R丄为基准，求ag/7a、7b。2.以H丄为基准，求aB、7b3求323K时AmKGm00.08350.29730.66040.99311.000“a/Pa15353306536072937333Pb处35197332772SI5S18012466.6前五题与上一章习题重复在BOOK时，液态A和液态B的蒸气压分别为pA*=37.33kPa,pB*=22.66kPa,当2molA和2molB混合，p总=50.66kPa,蒸气相中A的物质的量分数yA(g)=0.60,设蒸气为理想气体求溶液中A、

2、B的活度和活度系数求mixG若溶液为理想溶液，AmixG比较化学势的大小饱和氯化钠水溶液中(NaC1,s)与p(Na(Xsln)H*(H2OJ)与u(H20,sln)一10C,pv(H2OJ)与(H2O,s)30C,lOxpyn*(H2O,I)与(H2O/s)298K和p，下,苯(组分2)和甲苯(组分2)混合成冷=08的理想溶液。将加o/苯从冷=0.8的状态用甲苯稀释到Xi=0.6的状态，求此过程所需最小功液体A和B形成理想溶液。现有yB(g)=0.6的蒸气相，放在一个带有活塞的汽缸内，恒温下将蒸气慢慢压缩。已知Pa*=0.4p,pB*=1.2p/计算1.当液体开始凝聚时的蒸气压P：2.当xa

3、(I)=xb(I)=0.5时的蒸气压p和yA(g)323K时，醋酸(A)和苯(B)组成二组分溶液，各组分在气液平衡时气相中的分压分别为pa、Pb，摩尔分数(液相)分别为XaxBo实验测定如下：2(FC时，02在水中的亨利常数Kh,m=3.93xl06kPa-kgmol1,求30C时空气中0?在水中的溶解度。已知293303K之间Ch在水中的溶解热为-1304kJ50广。已知右旋葡萄糖QH12O6在80%乙醇水溶液中，Q型和p型的溶解度分别为20,48gdm298K时其无水固体的fGme(qs)二-902.9ldmorAfGme(p/s)=-901.2kJmor1/试求298K时，在上述溶液中o

4、t型和p型相互转化的Ke。提示:ZfGme(a/s)=He(a,s)z“語阴二叨伽)实验测得(l)CO2(g)+C(石墨)=2CO(g)平衡数据如下：T/Kp,/kPa(xC02)eq1073260.410.26451173233.050.0692已知反应2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)在1173K时炉=1.25x10在该温度时(：Hme(石墨)二-392.2kJ/moL计算反应在1173K时的和o设气体为理想气体。CPe=0已知反应2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)ArGme(l)=(129.1-0.3342T)kJmol1NH4HCO3(s)=NH

5、3(g)+H2O(g)+CO2(g)ArGme(2)=(171.5-0.4764T)kJmol1试求298K时，当NaHCO引NazCOj和NH4HCO3平衡共存时，NH3(g)的分压；(2)当p(NH3)=50kPa时，欲使NH4HCO3/Na2CO3和NaHCO3平衡共存,试求所需温度。如果温度超过此值，物相将发生何种变化？有人设想298K时将NaHCO3HNa2CO3与NFUHCO?共同放在一密闭容器中，能否使NH4HCO3免受更多的分解。反应SO2(g)+O2(g)=SO3(g)的标准吉布斯自由能变与温度的关系为ArGme/J-mol1=-94500+89.50T若反应起始时系统中含S

6、O2为0.06(物质的量分数，下同)，含Ch为0.12,则在卢下，欲使SO?的平衡转化率达90%,反应温度应控制为多少？已知某反应的ArGme/Jmol一528858-2273TlnT+438.IT计算2000K时的K&和且仲导出与温度T的关系式已知反应NiO(s)+CO(g)=Ni(s)+CO2(g)Ke(936K)=4.54XIO3,Ke(1027K)=2.55X10若在此温度范围内求此反应在1000K时的,rHme和(2)若产物中的银与某金属生成固溶体(合金)，当反应在1000K达平衡时p(CO2)/p(CO)=1.05X103,求固溶体中银的活度，并指出所选線的标准态。答案：1.、解：

7、非理想溶液蒸气压与浓度的关系:pt=P*QioA=pxyA/PA=0.814aB=PYb/Pb=0.894YaOa/xa=1.6312.7b=Ob/Xb=179HG=G-G*=弘必-血府=2/?r(lnaA+lngb)=-1585JAmixG=G-G*=En必-M府=2/?7(lnxA+lnxB)=-69157结论两种纯物质混合时，AoUxGMSaIn砒+”Jn“B)xGRT(nAInxA+nBInxB)12.3.OX?,lOxpe水冰IIor,护水T冰G(”2)-AG(“)=r如AGni(!O)-AGw(pe)=AP；ApAGw(10pe)=乙(冰)-/(水)x9声o即p*(冰)-X(水)0

8、川(冰)&/*(水)冰能融化。解：2平衡时，饱和溶液中的氯化钠与固体氯化钠的化学势相等,“2*(s)=“2(s/)=2(sln)+RTln(m愴触加丫)A*(H2OJ)p.(H2O,sln)2,-lor,p&水-冰ttor,pe水冰AG(7；)-AG(7；)=-PA67ZT263AG(263K)_AG(273K)=-打丁G273KK)G枷(263K)=M(冰)w(水)=ASX10=【S”(冰)6(水)x100.7512.1.以RE为基准,即P厂P厂卩/伽解：从实验数据可知lpf=7333Pa,=35179PxB=0.3396时，以=5360Pa,pB=18012PaaA=p/Pa=5360/7

9、333=0.731=0.731/0.6604=1.107aB=pjp,=18012/35179=0.5117y严/xB=0.5117/03396=1.507以上为基准即內=Kg切切=Pn/Kg从实验数据可知：=03396时,Pb=18012R/18012/67623=0.2664y严的=0.2664/0.3396=0.7845厲氏0=/?7也InaA+xBInaB)=-II67J12.6.解亨利常数可看成下列平衡的经验平衡常数:O2（溶液）O2（气体）Khm=p（O2）/m（O2）上述平衡的d砒溶解热的负值：13.04kJmol1因此，本题实取上是歧论温度对平衡常数的影响：=0.1764怙仏=

10、竺（丄-丄13040（L心iRriTi）8.3141293.2303.212.12.Rising)4G严闪丿(邸)-J/7Me(cus)饱和）p（对刃，饱和）G/=0由亨利常数可求平衡时溶液中O2的浓度加（）=（G）=101.325x0.21=45x1加聞心24.69x107.解：a（sln）.jP（5/t）声（PM0-/（aM”本題的关键是求出G（ptS/X伽）解法一：固液平衡，化学势相等a（s）二a（s/w,饱和）P（s）BG伽,饱和）纯固体的化学势即为标准态化学势“ae（S）=“a（H，饱和）=如（$加）+饱和/）:%&（s/）=“ae（s）-RTln（Cg辭/ce）艸e（s）=“p（s

11、/”,饱和）=加&（$加）+RTIn佝和/cG）：“b伽）=加&_肘ln（c仇饱剂ce）4G*=冷G(y/n)-gag(a/w)=必(“G角屛(抵诅和2)=I/G-血&“)1+尺厂b(%起和角和)=/讦(恥卜/讦血和仗诵和)=-469Jmor,Ke=exp(解法二a($T:dGz=伽)-声(3伽)=/?71n(cw/c)ArGm=AGAGAG5d/讣(并卜今讦(3)+尺7111(7啟砂)=_469Jmol112.(2)再用盖斯定律求反应(2)的4/炳6(2)CO2(g)+西墨)=2CO(g)4/,c(X)+o2(gco2(g)4砖(石墨)-：2CO2(g)-2CO(g)+O2(g)4/你2)=

12、4/厶1)-儿巩石墨)=177.9+392.2570.1kJmol1-/?71伙e(2)=4G(2)=4/(2卜745(2)357.1kJmor145/(2)=181.6JKdmol18.解:ArHmQ可通过用和石墨的燃烧熔求出（盖斯定律）,其中2W用可通过炉与温度的关系求出。求得/仏后，ArSme（2）则可通过定义式4（2）=-TArSme（2）=-RTlW求出。故先求反应的4H*，解：先求出反应的再通过和温度的关系求出d/me(l)Ko(1)=_P1o_=4oP_Pco2Px(.v2P代入阳和(MCOfX(CO)代得e(iO73K)-5.26(1173K)-28.80因AC；.。,常数肿严

13、3化込(=恤28色K(1073K)R110731173丿5.26得尸i77.9fcj.moP12.10.解：平衡转化率与平衡常数有关，控制S02的平衡转化率为90%,9解(1)298K时，三种物质平衡共存，则上述两反应必然在同一系统中同时平衡，即下列两式中用同一个NHj(g)的分压。4G訂=129.1-03342T=29.51kJmoHK(l)=6.721x10“=役与PP=171.50.4764T=2953kJmoF卅(2)=6.663x10=怦辱兽PPP爲禦=空沪=0.9914p(NH3)=1OOkPa(2)NH4HCO5(sNH,(g)+H2O(g)+CO2(g)298KBtp(NH3)

14、=100kPa.p(NH3)则NHHCOsG)将继续分解。若指定p(NH沪50kP亦则必须降低温度才能达到新的平衡。在温度耐=0.4935K(l)p101K2)Tg(2)-g(l)in-7=KRT-500 x10订+170=-0.70622286.4K(13.2X：)若超过此温度，NHHCOj将继续分解直至分解完。(3)若将NH4HCO5单独放于密闭容器中.298K时，由反应(2)的平衡常数可知，氨的平衡分压为X=6.663x仍=側用)3p(NH5)=1.9O7kPaIOOkPa(平衡共存)说明三者平衡共存不但不能抑制NHjHC(3的分解，反而使NH4HCO：更多分解。则平衡系统的组成应为12

15、.取100曲气体为系统，平衡转化率90%SO2(g)+%O2(g)=SO3(g)其它/=06120S2mol平衡6x(l-0.9)12(3x0.9)6x0.92mol/(总)=0-6+9.3+5.4+82=973mol平衡分压，p(SO3)=(0)p学K0.0556=0.0062xO.09561=29.04G/Jmoli=-94500+89.50卩4G严-Z?71n/fe=-28.07-94500+89.507=-28.0TT=804K12.11.解:(1)Jre(7)=528858+22.73T12.4G訂(7)=-528858-22.73门nF+438.1TlnAe(7)=(528858/

16、F+22.73In7M38.1)/RK(2000K)=0.897ln(r)1二化=-528858+2253TdTRT2一/再e(20OOK)=一483.4RJmok1(2)&G険&(7)=528858-22.73Tln7+438.1T=A凡巩亠745(t)4凡e=(528858+22.737InT-438T-528858+22.737)/TJKmoN=22.73lnT-415.3712.12.22.73ln?+22.73-438-1(22.73ln7一415.37)JKinwP12.12.坐丄丄j竺十.577R9361027；4.54陶丄一丄)R(9361000；解：(1)AC-d时，根据平衡常数与温度的关系K(IO27K)AIIIn=-:K(936K)K(1000K)InK(936K)Ke(1000K)=299X1(PJr(?wG(1000K)=-/?卩In/P=-6654kJmoP21,7/(1000=-50.7kJmol-1或当。二。时，和/凡。可视为常数-RTlnK(936K)=4九e-936/凡e=-65.53kJmor,-/?71nK(10271)