大学物理化学3-化学平衡课后习题与答案

化学平衡课后习题一、是非题某一反应在定温、定压且无非体积功的条件下，当该反应rGm<0时，则该反应正向进行( )如果某一化学反应rH 0，该反应的K 随着温度升高而减小（）=B>0时，随着惰性气体的加入而平BB BB衡向左移动。（）=B>0时，随着惰性气体的加入而平BB BB衡向左移动（9.如果某一化学反应rH 不随温度变化，那么rS 也不随温度变化但是rG 却与温度有关（）对于真实气体混合物的反应，该反应的标准平衡常数K 仅仅是温度的函数（）二、选择题选择正确答案的编号，填在各题后的括号内：PCl5

的分解反应PCl5

(g)==PCl

(g)+Cl3

(g)473K达到平衡时2

(g)有48.5%分5解，在573K达到平衡时，有97分解，则此反应是（ ）（1）吸热反应； （2）放热反应；（3）反应的标准摩尔焓变为零的反应；（4）在这两个温度下标准平衡常数相等的反应。设反应aA(g)==yY(g)+zZ(g),在101.325kPa、300K下，A的转化率是600K的2倍，而且在300K下系统压力为101325Pa的转化率是2×101325Pa的2倍，故可推断该反应( )（1）标准平衡常数与温度，压力成反比；（2）是一个体积增加的吸热反应；（3）是一个体积增加的放热反应；(4)标准平衡常数与温度成正比，与压力成反比。3.理想气体反应NO5（g）==NO4（g）+1/22（g）的H 为41.84kmol1，C (B)0。要增加N2O4（g）的产率可以（ ）B p,m（1）降低温度； （2）提高温度；（3）提高压力； （4）定温定容加入惰性气体。影响任意一个化学反应的标准平衡常数值的因素为（。催化剂；温度；压力。温度升高时，固体氧化物的分解压力（分解反应是吸热反应（）降低；增大；恒定；无法确定。反应2NO(g)+O2(g)==2NO2(g),当反应在某温度、压力下达平衡时，若使平衡向右移动。则应采取的措施是（）（1）降低温度和减小压力（2）降低温度和增大压力；（3）升高温度和减小压力（4）升高温度和增大压力。三、填空题在以下各小题的“”处填上答案。1.某气相反应A==Y+Z是吸热反,在25℃时其标准平衡常数K =1,则25℃反应rS 0，此反应在40℃时的K 25℃时的K 。(选填，=，)四、计算题将丁烯脱氢制取丁二烯的反应如下：C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)物质△Hf m/(kJ·mol-1)Sm/(J·mol-1物质△Hf m/(kJ·mol-1)Sm/(J·mol-1·K-1)C4H8(g)0.125305.3C4H6(g)110.06278.5H2(g)0130.6298KHS;r m rm298KGK;r mr830KK（r

m不隨温度而变）;为提高丁烯的转化率，在反应时加入惰性气体水蒸气。若反应开始时，丁烯与水蒸气物质的量之比为1:15,反应在830K,202.65kPa条件下进行，C4H8(g)的平衡转化率为多少？1500KNi101.325kPaCO(g)CO2(g)进行的反应为：Ni(s)+CO2(g)=NiO(s)+CO(g)为了不使Ni(s)被氧化，在上述混合气体中CO2(g)的分压力p(CO2)不得大于多大的压G力？已知下列反应的△Gr

m与温度T的关系为：r(ⅰ)2Ni(s)+O2(g)=2NiO(s),△Gm,i=(－489.1+0.1917T/K)kJ·mol-1rr(ⅱ)2C()+O2(g)=2CO(g),rrm,iii(ⅲ)C()+O2(g)=CO2(g),Grm,iii

m,ii=(－223.0－0.1753T/K)kJ·mol-1=(－394.0－0.84×10-3T/K)kJ·mol-13．已知下列反应在373Ｋ时，K=1.25×108CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)（１）

(373k)=-125.52J·mol-1·K-1，求

(g)的解离反应在373Ｋ下的△r

rm 2H;H(２)设反应的∑BCp,m=0,且反应开始时系统中只有COCl2(g)，则保持系统压力的条下，若要COCl2(g)的解离度为0.001，则反应温度(p=100kPa)。4．在200K~400K湿度X围内，反应NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)的标准平衡常数与T的关系为:K K lg 16.2 T/K300K

,△

,△S；r m r m rm在300K时，若反应开始只有NH4Cl(s)放在一真空容器内，求平衡时HCl(g)分压；化学平衡习题答案一、是非题1. 2. 3. 4. 5.二、选择题1.(1) 2.(2) 3.(1) 4.(2) 5.(2) 6(2)三、填空题1.＞，＞四、计算题1：(1△H(298K)∑△H(B,298K)r m B f m=[110.6－(－0.125)]kJ·mol-1=110.19kJ·mol-1△S(298K)S(B,298K)rm B m=103.8J·mol-1·K-1(2)△G(298K)=△H(298K)－298K×△S(298K)r m r m rmr

=(110.19-298×103.8×10-3)kJ·mol-1=79.26kJ·mol-1m(298K)=－298RlnK(298K)K(298K)=

79.26103Jmol1298K8.314Jmol1K1解得K=1.278×10-14由r㏑K(830K)rK(298K)

H (298K)( 1 1 )mR 298K 830Km110.19103Jmol1( 1 1 )8.314Jmol1K1 298K 830K解得 K(830K)=3.07×10-2(4) C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)开始：n/mol 1 0 0平衡：neq/molxA xAA A A 平衡：∑neq=[(1－x)+x+x+15]=(16+xA A A x( A p/p)2K(830K)

16xA1xA

3.07102( A)p/p16xA代入p=202.65kpa,解得，C4H8(g)的平衡转化率xA=0.389【fHm(298K)、Sm(298K)出发计算反应的△rmrmrmrHm(298K)rmrmrm

(298K),

(298K),并算得K(298K)，再忽略温度对△HX830KK(830K),K(830K),计算C4H8(g)脱氢制取反应(i)1反应(ii)1反应(iii),2 2故可能进行的反应的rGm则

)

12

m,i

12

m,ii

m,iiir G )[1(489.10.1917T/K)1(223.0/K)2 2r (394.00.84103T/K)]kJmol1(37.90.0117T/K)kJmol1Gr得 △m(1500K)=55.45kJ·molGrGr由 △m(T)=－RTlnK(T)GrGr△m(1500K)=－1500KRlnK(1500K)Gr55.45kJ·mol-1=-1500K×8.0314J·mol-1·K-1K(1500K)解得K(1500K)=0.0117p(CO)/p 101.325kPap(CO)而J 2p(CO2

)/p p(CO)2为使可能进行的反应不发生，则根据X特荷夫定温方程Gr△m(1500K)=－RTlnK(1500K)+RTlnJ(1500K)GrrJ>K,△r

m(1500K)>0才行。101.325kPap(CO)故 2

0.0117p(CO2)100.15kPa

p(CO)2r剖析(i)先由给定的三个反应△r与温度T的关系式通过线性组合求出可能发生的反应的△ rGm(1500K)，进而求出再列出J(1500K)的表达式此时应注意对有纯固体参加的多相反应的表达式，式中只出现气体的分压最后根据X特荷夫定温方程，确定防止可能进行的反应生，CO2(g)分压的最大值。（１）已知COC2(g的合成反应K(373K)=1.2518，则其解离反应的K(373K)

0.81081 K(373K) 1.251081 故COCl2解离反应的△rGm’(373K)=-RTlnK’(3773K)=-8.314J·mol-1·K-1×373Kln(0.8×10-8)=57816.8J·mol-1而解离反应的△S’(373K)=-△S(373K)=125.52J·mol-1·K-1rm rm所以解离反应△H’(373K)=△G’(373K)+373K△S’(373K)r m r m rm=57816.8J·mol-1+373K×125.52J·mol-1·K-1=104635J·mol-1（２） COCl2(g)=CO(g)+Cl2(g)开始n/mol：1 0 0平衡neq/mol：1-0.0010.001 0.001平衡∑neq/mol=1-0.001+0.001+0.001=1+0.001 [p(CO)/p][p(Cl)/p]K(T)

p(COCl20.001

2)/p( 1.001

p/p)210.0011.001代入p=200kPa,解得K’(T)=2×10-6

(p/p)因解离反应的△C =0，即△H’与温度无关，则由X特荷夫方程：r p,m r mKln

rH m

( 1 1)K(373K)rK’(373K)=0.8×10-8,r

R 373K Tm’(373K)=104635J·mol-1,解得T=446K【剖析】：解本题需要正确应用最基本的热力学公式外，关键还在于要把COCl2(g)解离反应与合成反应的标准平衡常数的关系(互为倒数，即K

)

1K)

)以及热力学函数变化值 的 关 系 [ 正 、 负 号

相 反 ， 如Sr m

(T)r

S),m

H )m

H ),m

G )m

G(T)]理顺，这是是m否得到正确结果的关键所在，稍不留神就会铸成错误。r（１）若视△r

m与温度无关，可视为常数，则Hr△m=9127K×8.314J·mol-1·K-1Hr=75882J·mol-1300K时，由K=f(T)关系式，代入T=300K,得K=6.6