大学物理化学3

本文格式为Word版，下载可任意编辑——大学物理化学3化学平衡课后习题

一、是非题

以下各题中的表达是否正确？正确的在题后括号内画“?〞，错误的画“?〞。

1.某一反应在定温、定压且无非体积功的条件下，当该反应的?rGm0时，随着惰性气体的参与而平衡向左移动。（）

4.对理想气体反应：0=?B?BB，在定温定压下当?B?B>0时，随着惰性气体的参与而平衡向左移动。（9.假使某一化学反应的?rH不随温度变化，那么其?rS也不随温度变化，但是其?rG却与温度有关。（）

5.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：

1.PCl5的分解反应PCl5(g)==PCl3(g)+Cl2(g)在473K达到平衡时PCl5(g)有48.5%分解，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。

2.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N2O5（g）==N2O4（g）+1/2O2（g）的?rH

为41.84kJ?mol

－1

，

??C(B)?0。要增加N2O4（g）的产率可以（）

Bp,m（1）降低温度；（2）提高温度；

（3）提高压力；（4）定温定容参与惰性气体。4.影响任意一个化学反应的标准平衡常数值的因素为：（）。(1)催化剂；

(2)温度；(3)压力。

5.温度升高时，固体氧化物的分解压力（分解反应是吸热反应）：（）（1）降低；（2）增大；

（3）恒定；（4）无法确定。

6.反应2NO(g)+O2(g)==2NO2(g)是放热的,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是吸热反应,在25℃时其标准平衡常数K=1,则25℃时

反应的?rS?????0，此反应在40℃时的K?????25℃时的K。(选填?，=，?)

四、计算题

1．将丁烯脱氢制取丁二烯的反应如下：C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)各物质在298K的△fHm?和Sm?的数值为：

物质△fHm?/(kJ·mol-1)Sm?/(J·mol-1·K-1)C4H8(g)0.125305.3C4H6(g)110.06278.5H2(g)0130.6(1)计算该反应298K的△rHm?和△rSm?;(2)计算该反应在298K的△rGm?和K?;

(3)计算该反应830K的K?（假定该反应的△rHm?不隨温度而变）;

(4)为提高丁烯的转化率，在反应时参与惰性气体水蒸气。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？

2．在1500K下，金属Ni土存在总压为101.325kPa的CO(g)和CO2(g)混合气体，可能进行的反应为：

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)不得大于多大的压力？已知以下反应的△rGm?与温度T的关系为：

(ⅰ)2Ni(s)+O2(g)=2NiO(s),△rGm,i?=(－489.1+0.1917T/K)kJ·mol-1(ⅱ)2C(石墨)+O2(g)=2CO(g),△rGm,ii?=(－223.0－0.1753T/K)kJ·mol-1(ⅲ)C(石墨)+O2(g)=CO2(g),△rGm,iii?=(－394.0－0.84×10-3T/K)kJ·mol-1

3．已知以下反应在373Ｋ时，K?=1.25×108CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)（１）已知上述反应的△rSm?(373k)=-125.52J·mol-1·K-1，求COCl2(g)的解离反应在373Ｋ下的△rHm?=___;

(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件下，若要COCl2(g)的解离度为0.001，则反应温度为_______(p?=100kPa)。

4．在200K~400K湿度范围内，反应NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)的标准平衡常数与T的关系为:

lgK??16.2?9127T/K(1)计算300K时，反应的△rHm?,△rGm?,△rSm?；

(2)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)的分压；

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)△rHm?(298K)=∑?B△fHm?(B,298K)

=[110.6－(－0.125)]kJ·mol-1

=110.19kJ·mol-1

△rSm?(298K)=∑?BSm?(B,298K)

=103.8J·mol-1·K-1

(2)△rGm?(298K)=△rHm?(298K)－298K×△rSm?(298K)

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

由△rGm?(298K)=－298RlnK?(298K)

79.26?103J?mol?1㏑K?(298K)=?298K?8.314J?mol?1?K?1

解得K?=1.278×10-14(3)由

K?(830K)?rHm(298K)11?(?)㏑?R298K830KK(298K)?110.19?103J?mol?111?(?)?1?1298K830K8.314J?mol?K解得K?(830K)=3.07×10-2

(4)C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)

开始：n/mol100平衡：neq/mol1－xAxAxA平衡：∑neq=[(1－xA)+xA+xA+15]=(16+xA)mol

xAp/p?)216?xAK?(830K)??3.07?10?2

1?xA()p/p?16?xA(

代入p=202.65kpa,解得，C4H8(g)的平衡转化率xA=0.389

：此题从物质的热力学数据△fHm?(298K)、Sm?(298K)出发计算反应的△????

再忽略温度对△rHm?rHm(298K)及△rSm(298K),继而算出△rGm(298K),并算得K(298K)，

的影响，由范特荷夫方程算出830K时的K?(830K),最终利用K?(830K),计算C4H8(g)脱氢制取丁二烯时，C4H8(g)的平衡转化率。比较全面考察了标准平衡常数的热力学计算及其应用。这一整套热力学计算的思路，是必需把握的重点内容。

2．：可能进行的反应=反应(i)?11?反应(ii)??反应(iii),2211????故可能进行的反应的?rGm(T)???rGm,i???rGm,ii??rGm,iii

22则

11?rGm?(T)?[?(?489.1?0.1917T/K)??(?223.0?0.1753T/K)22

?(?394.0?0.84?10?3T/K)]kJ?mol?1?(37.9?0.0117T/K)kJ?mol?1

得△rGm?(1500K)=55.45kJ·mol

由△rGm?(T)=－RTlnK?(T)

△rGm?(1500K)=－1500KRlnK?(1500K)55.45kJ·mol-1=-1500K×8.0314J·mol-1·K-1K?(1500K)

解得K?(1500K)=0.0117

p(CO)/p?101.325kPa?p(CO2)?而J(1500K)??p(CO2)p(CO2)/p?为使可能进行的反应不发生，则根据范特荷夫定温方程

△rGm(1500K)=－RTlnK?(1500K)+RTlnJ?(1500K)

J?>K?,△rGm(1500K)>0才行。故

101.325kPa?p(CO2)?0.0117

p(CO2)即p(CO2)不得大于100.15kPa

：此题所给反应是理想气体纯固体的多相反应。(i)先由给定的三个反应△rGm?

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K?(1500K)；(ii)再列出J?(1500K)的表达式，此时应注意对有纯固体参与的多相反应的表达式，式中只出现气体的分压；(iii)最终根据范特荷夫定温方程，确定防止可能进行的反应发生，CO2(g)分压的最大值。3．：（１）已知COCl2(g)的合成反应K?(373K)=1.25×108，则其解离反应的

?K?(373K)?11?8??0.8?10?8K(373K)1.25?10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△rSm?’(373K)=-△rSm?(373K)=125.52J·mol-1·K-1

所以解离反应△rHm?’(373K)=△rGm?’(373K)+373K△rSm?’(373K)

=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：100

平衡neq/mol：1-0.0010.0010.001平衡∑neq/mol=1-0.001+0.001+0.001=1+0.001

K??[p(CO)/p?][p(Cl2)/p?](T)??p(COCl2)/p0.001p/p?)2?1.0011?0.001(p/p?)1.001(代入p=200kPa,解得K?’(T)=2×10-6

因解离反应的△rCp,m=0，即△rHm?’与温度无关，则由范特荷夫方程：

????rHmK?(T)11ln?(?)

?R373KTK?(373K)代入K?’(373K)=0.8×10-8,△rHm?’(373K)=104635J·mol-1,

解得T=446K：解此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