第5章化学平衡习题课

第六章化学平衡

习题课1本章内容小结一、化学平衡特点二、平衡常数三、平衡转化率四、化学平衡的移动2一、化学平衡特点平衡建立的前提：恒温，封闭体系，可逆反应。平衡建立的条件：v正

=v逆。平衡建立的标志：各物质浓度不再随时间改变而改变。平衡态是封闭体系可逆反应的最大限度。化学平衡是动态平衡。3二、平衡常数经验平衡常数：对任一可逆反应aA+bB

gG+hH

T一定，达平衡时，有

4对任一气相可逆反应

aA(g)+bB(g)

gG(g)+hH(g)T一定，达平衡时，有

5Kp与Kc的关系：注意：进行Kp与Kc的转换时，必须注意各物理量的单位；6（2）经验平衡常数Kc与Kp是有量纲的物理量，Kc的单位为(mol·dm-3)n，Kp的单位为(kPa)n或(Pa)n。只有当n=0时，Kc与Kp才是量纲一的量。72.标准平衡常数：可逆反应达到平衡时，若以相对浓度或相对分压表示平衡常数关系式，则得到标准平衡常数。8注意：(1)溶液相反应的Kc与KӨ数值相等，但Kc一般有单位，KӨ无单位。(2)气相反应的Kp或Kc与KӨ数值一般不相等，且Kp、Kc一般有单位，KӨ则无单位。9(3)

书写化学平衡关系式时，只包括气态物质平衡相对分压和溶液中各溶质的平衡相对浓度；固体、纯液体和稀溶液中大量存在的水相，其相对量为1，不必写在平衡关系式中。(4)为了计算简便，平衡关系式中的相对浓度经常用一般浓度代替，但对于气态物质必须代入其相对分压。103.多重平衡规则：如果反应3=反应1+反应2，则K3=K1•K2反应3=反应1反应2，则K3=K1/K24.KӨ与rGӨ的关系化学反应等温式：rGm=rGmӨ+RTlnQ

平衡时rGmӨ=RTlnKӨ

11(2)判断化学反应的方向：rGm=RTln(Q/KӨ)Q<KӨ

rGm<0时，正向反应自发进行Q=KӨ

rGm=0时，反应达平衡态Q>KӨ

rGm>0时，逆向反应自发进行aAhH12(3)几种热力学数据之间的关系：rGmӨ=ifGmӨ(生成物)ifGmӨ(反应物)rHmӨ=ifHmӨ(生成物)ifHmӨ(反应物)rSmӨ=iSmӨ(生成物)iSmӨ(反应物)rGmӨ=rHmӨTrSmӨ13三、平衡转化率四、化学平衡的移动1.LeChatelier原理：如果对平衡体系施加外部影响(如温度、压强或浓度)，平衡将向着减小该影响的方向移动。具体见下表。14条件的改变化学平衡平衡常数KӨ

定温下增加反应物浓度向生成物方向移动不变定温下增加总压强(气相反应)向气体分子数减少方向移动(n=0的反应，平衡不移动)不变定压下升高温度向吸热方向进行改变其他条件不变，加催化剂无影响不变外界条件对化学平衡的影响注意：体积增大相当于浓度减小或压强减小；而体积减小相当于浓度或压强的增大。152.平衡常数与温度间关系：16有关化学平衡的计算题的解题思路1、写出化学反应方程式2、写出反应物的起始浓度3、写出各种物质的平衡浓度4、写出平衡常数表达式5、将各种物质的平衡浓度代入平衡常数表达式中6、解方程。1727oC时，反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡时，反应物和产物的分压分别为p1和p2。写出Kc，Kp和Kpө的表达式，并求出(以pө=100kPa计算）。例题1：182NO2(g)N2O4(g)平衡时分压p1

p2故解：1920注意：Kc的单位是(mol•dm-3)-1，而Kp是量纲为1的量，R的取值应为8.314103Padm3mol-1K-1。标准浓度c(=1moldm-3)只适用于液相反应，不能用于气相反应。2122某温度下，100kPa时反应2NO2(g)N2O4(g)的标准平衡常数Kθ=3.06，求NO2的平衡转化率。例题2：232NO2(g)N2O4(g)反应前/mol

10平衡时/molx½(1-x)平衡时n总=x+½(1-x)=½(1+x)解：2425例题3某温度下，反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的Kc=0.77mol-2.dm-3。用计算结果判断，当cN2=0.81mol.dm-3,cH2=0.32mol.dm-3,cNH3=0.15mol.dm-3时，反应进行的方向。26解：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)t时刻浓度(moldm-3)

0.810.320.1527在比较反应商Q与平衡常数的大小时，要注意：Qc与Kc比较，Qp与Kp比较，Q与K比较。因为Qc(=0.85mol-2dm6)>Kc(=0.77mol-2dm6)，所以反应逆向进行。28例题4一定量的氯化铵受热分解NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g)。已知反应的rHmӨ=161kJ·mol-1,rSmӨ=250J·mol-1·K-1,求在700K达到平衡时体系的总压强。29解：依题设条件可得rGmӨ=rHmӨTrSmӨ=1611000J•mol-1700K250J•mol-1•K-1=14000J•mol-1由于

rGmӨ=RTlnKӨ，所以lnKӨ

=rGmӨ/RT=14000J•mol-1/(8.314J•mol-1•K-1700K)=2.41故KӨ=113031例题5某温度时将2.00molPCl5与1.00molPCl3相混合，发生反应PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),平衡时总压为202kPa,PCl5(g)转化率为91%。求该温度下反应的平衡常数Kp和Kθ。32解：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)起始时的量/mol2.001.000平衡时的量/mol2.00(1-0.91)1.00+2.000.912.000.91=0.18=2.82=1.82

xi摩尔分数0.18/4.822.82/4.821.82/4.82pi

/kPa0.18202/4.822.82202/4.821.82202/4.82

相对pi

33所以34例题6反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g)200oC时的平衡常数K1θ=0.64,400oC时的平衡常数K2θ=6.0×10-4，据此求该反应的标准摩尔反应热ΔrHmθ和NH3(g)的标准摩尔生成热ΔfHmθ。35解：3H2(g)+N2(g)2NH3(g)36rHm=

2

fHm(NH3,g)fHm(NH3,g)=1/2rHm

=1/2(92kJmol-1)=46kJmol-1

37某化合物A的水合晶体A•3H2O脱水反应过程：

A•3H2O(s)=A•2H2O(s)+H2O(g)K1A•2H2O(s)=A•H2O(s)+H2O(g)K2A•H2O(s)=A(s)+H2O(g)K3为使A•2H2O晶体保持稳定(不发生潮解或风化)，则容器中水蒸气压p(H2O)与平衡常数的关系应满足(A)K2>p(H2O)/p>K3(B)p(H2O)/p>K2(C)p(H2O)/p>K1(D)K1>p(H2O)/p>K2例题638解：依题设，平衡时，有K1=p(H2O)1/p