第三章-化学平衡

第三章化学平衡1.写出下列可逆反应的平衡常数Kc、Kp或K的表达式(1)2NOC1(g)=2NO(g)+Cl2(g) (2)Zn(s)+CO2(g)=ZnO(s)+CO(g)(3)MgSO4(s)=MgO(s)+SO3(g) (4)Zn(s)+2H+(aq)=Zn2+(aq)+H2(g)(5)NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)P2-P解：(1)Kc=[NO]2[Cl][NOCl]2Kp= ―巨 (2)P2NOClKc=[CO][CO2]Kp=PCOPCO2(3)Kc=[SO3]Kp=PSO3 ⑷Kc=[Z〃2+][H2][H+]22(5)Kc=[NH3][HCl]Kp=PNH•PHCl2.已知下列反应的平衡常数：HCN=H++CN- K10=4.9x1Q-ioNH3+H2O=NH4++OH- K20=1.8x1Q-5H2O=H++OH- Kw0=1.Qx1Q-14试计算下面反应的平衡常数：NH3+HCN=NH4++CN-解：因为所求反应式=[反应式(1)+反应式(2)-反应式(3)]根据多重平衡规则： K0=K1°-K2°=4.9x1Qt°x1.8x1Q「5=0.88K° 1.Qx1Q-14wKe=K』K』=4・9x10一1。xL8x10书0>88Ke 1.0x10-143.在699K时，反应H2(g)+I2(g)=2HI(g)的平衡常数Kp=55.3，如果将2.QQmo1的H2和2.QQmo1的I2作用于4.QQL的容器内，问在该温度下达到平衡时有多少HI生成？解：设平衡时有xmol的HI生成H2(g) +I2(g) =2HI(g)起始浓度2QQ=Q.5^=Q^Q (mol•L-1)44平衡浓度Q.5-Q.5-X (mol•L-1)4x24x24Kc=Kp=Kp=Kp=JH土= (—)2 =55.3解得X=3.15mol(RT)a«(RT)。 [H][I](4)2 2(Q.5-X)(Q.5-X)8 84.反应H2+CO2=H2O+CO在1259K达到平衡，平衡时[H2]=[CO2]=Q.44Qmol-L-1,[H2O]=[CO]=Q.56Qmol・L-1。求此温度下反应的经验平衡常数及开始时H2和CO2的浓度。解： H2(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(g)平衡浓度(mol-L-1)Q.44Q Q.44Q Q.56Q Q.56QKc=[HO][CO]=Q-56Q2=1.62Kp=Kc•(RT)An=Kc•(RT)q=Kc=1.62[H][CO] Q.44Q2开始时2[H2]2=[CO2]=Q.44Q+Q.56Q=1.QQ(mol•L-1)

5.可逆反应H2O+CO=H2+CO2在密闭容器中建立平衡，在749K时该反应的平衡常数Kc=2.6。(1)求nH2O/nCO(物质的量比)为1时，CO的平衡转化率；求nH2O/nCO(物质的量比)为3时，CO的平衡转化率；从计算结果说明浓度对化学平衡移动的影响。解：(1)设CO的平衡转化率为xH2O +CO=H2+CO2起始浓度(mol,L-1) aa00平衡浓度(mol,L-1) a—axa—axaxaxKc=[H2][CO2]=(ax)2=2.6解得x=0.62[hO][cO](a-ax)2(2)设CO的平衡转化率为xH2O +CO=H2+CO2起始浓度(mol,L-1) 3aa00平衡浓度(mol•L-1)3a—axa—axaxaxKc=[H][CO]= (ax)2 =2.6解得x=0.87[HO][CO](3a-ax)(a-ax)(3)从(1)和(2)的计算结果说明增大某一种反应物(H2O)的浓度，可以使另一种反应物(CO)的转化率增大。6.HI分解反应为2HI=H2+I2,开始时有1.0molHI，平衡时有24.4%的HI发生了分解，今欲将分解百分数降低到10%，试计算应往此平衡系统中加若干摩尔I2。解：首先求Kc(假设体系总体积为1L)2HI =H2 +I2起始浓度(mol•L-1)1.000平衡浓度(mol-L-1)1.0(1—0.244)=0.7560.244=0.1220.244=0.1222 2Kc=0.1222=0.02600.7562再设应该往此平衡系统中加入xmolI2,(假设体系总体积为1L)2HI=H2 +I2起始浓度(mol•L-1)1.00x平衡浓度(mol-L-1)1.0(1—0.10)=0.90四°=0.050x+0.10=x+0.05022Kc=0.050x(x+0.050)=0.0260解得x=0.37mol(0.9)27.在900K和1.00X105Pa时SO3部分离解为SO2和O2SO3(g)=SO2(g)+1/2O2(g)若平衡混合物的密度为0.925g・L-1，求SO3的离解度。解：设SO3的离解度为x，(假设SO3的起始浓度为amol-L-1)SO3(g)=SO2(g)+1/2O2(g)起始浓度(mol,L-1)a 0 0平衡浓度(mol,L-1)a(1—x) ax lax2

依题意，平衡时该混合物的密度应等于： 0.925=5RT1TOC\o"1-5"\h\z一 —ax _„而M=£M.n=M ._^^+M .-^+M.-^-=¥in SO3 /1 1、 SO2 /1 1、 O2 /1 1 1i a(1+ x) 2a(1+ x) 2a(1+x)1+x2 2 2 2联合①②解得x=0.31(若用P=101.325kPa来计算，x=0.34)8.在308K和总压1.00X105Pa时，N2O4有27.2%分解为NO2。计算N2O4(g)=2NO2(g)反应的Kp0；计算308K和总压2.026X105Pa时，N2O4的离解百分率；从计算结果说明压力对平衡移动的影响。解：(1) n解：(1) n2o4(g)起始分压(Pa)P平衡分压(Pa) (1-0.272)P又总压P总=P+0.272P=1.272P=P。Kp。=(Pno/P』)2=(2x0.272)2•(上)2(12°4/P°) (1-0.272).三p&(2) N2O4的离解百分率为xN2O4(g)=起始分压(Pa) P平衡分压(Pa) (1-x)P又总压P总=(1—2NO2(g)02X0.272P..・P=工①P&1.272将①代入，求得Kp°=0.322NO2(g)0

2xP

x)P+2xP=(1+x)P=2.026X105Pa.・.P=2.°26x105Pa ①1+xKp°=(斧)2=0.32 ②p°(1-x)Pp°联合①、②，解得x=0.196(3)上面(1)和(2)的计算结果说明，恒温下，增大压力，平衡向着气体计量系数减小的方向移动。对本反应来说，即是向着逆反应方向移动，使n2o4的离解百分率减小。9PCl(^)在523K达至分解平衡：PCl(e) =PCl(e)+Cl(e)・上J'5'g : 5vg 3ig 2\g/平衡浓度：[PCl5]=1.00mol-L-1，[PCl3]=[Cl2]=0.204mol-L-1若温度不变而压力减小一半时，新的平衡体系中各物质的浓度为多少？解： PCl5(g) =PCl3(g)+Cl2(g)平衡浓度：1.00 0.204 0.204 (mol-L—1)Kc=[，。匕"]=0.2042=4.16X10-2[PCl] 1.00PCl5的起始浓度应为：1.00+0.204=1.204mol-L-1当温度不变而压力减小一半时，设新的平衡体系中Cl2的浓度为xmol-L-1

+Cl2(g)0(mol-L-1)x(mol-L-1)(一兀—1次方程)PCl5(g) =PCl3(g)起始浓度：1204=0.602 02平衡浓度：0.602-x xKc=[Pa』。']= x2 =4.16X10-2[PCI] (0.602—x)解得x=0」39mol-L-1而[PCl5]=0.602-0.139=0.463mol-L-1 [PCl3]=[Cl2]=0.139mol-L-110.对于下列化学平衡2HI(g)=H2(g)+I2(g)在698K时，Kc=1.82X10-2,如果将HI(g)放入反应瓶中，问：(1)当HI的平衡浓度为0.0100mol-L-1时，[H2]和[I2]各是多少？(2)HI(g)的初始浓度是多少？(3)在平衡时HI的转化率是多少？解：(1)设[H2]=[I2]=xmol-L-1,则2HI(g) =H2(g)+I2(g)平衡浓度(mol-L-1)：0.0100 x xKc=x2 =1.82X10-2解得x=1.35X10-3mol-L-1(0.0100)2依题意HI的初始浓度为：*=0.0100+2x=1.27X10-2mol-L-1平衡时HI的转化率为：a=——/2x—X100%=21.2%1.27x10-2SO2Cl2(g)=SO2(g)+Cl2(g)起始分压7.6RT=1.756X10501.00X105 (Pa)135V平衡分压1.756X105—xx1.00X105+x (Pa)K©=(PSO/P己)(PClSO2Cl2(g)=SO2(g)+Cl2(g)起始分压7.6RT=1.756X10501.00X105 (Pa)135V平衡分压1.756X105—xx1.00X105+x (Pa)K©=(PSO/P己)(PCl/P/)=x(1-00x105+x)=2.4解得x=0.967X105PaP (P /P©) (1.756x105—x)P©SOCl2 2 、即PSO2Cl2=(1.756-0.967)X105=7.89X104Pa=(1.00+0.967)X105=1.97X105PaC212.某温度下，反应PCl5(g) =PCl3(g)+Cl2(g)的平衡常数Kp0=2.25o把一定量的PCl5引入一真空瓶内，当达平衡后PCl5的分压是2.533X104Pa，问：平衡时PCl3和Cl2的分压各是多少？(2)离解前PCl5的压力是多少?(3)平衡时PCl5的离解百分率是多少？解：(1)设平衡时PCl3和Cl2的分压为xPa，PCl5(g) =PCl3(g)+Cl2(g)平衡分压(Pa) 2.533X104 xxx、K© =(Ppci/P©)(PciP©)= (P©" =2.25解得x=7.55X104PaP 3 2(P/P©) 2.533x104/P&(2)离解前PCl5的压力为：P=2.533X104+x=1.01X105Pa

⑶平衡时pcq的离解百分率为：a=而液X100%=75%13.在523K时，将0.110mol的PC15(g)引入1.00升容器中，建立下列平衡:PC15(g)=PC13(g)+C12(g)平衡时PC13(g)的浓度是0.050mol-L-1。问：TOC\o"1-5"\h\z(1)平衡时PC15和C12的浓度各是多少？ (2)解：(1) PC15(g) =PC13(g)+起始浓度： 0.110 0平衡浓度：0.110-0.050=0.060 0.050523K时的Kc和Kp°各是多少？C12(g)0 (mo1-L-1)523K时的Kc和Kp°各是多少？C12(g)0 (mo1-L-1)0.050 (mo1・L-1)0.05020.060=0.042K®=(P /0.05020.060=0.042K®=(P /P®)(P /P©)=Kp=Kc(RT)△"

P® P©PCl3 CT(P/P©)14.查化学热力5学数据表，计算298K时下列反应的Kp0o0.042x(8.314x103x523)1

1.00x105=1.8H2(g)+I2(g)=2HI(g)解： H2(g)+I2(g)=2HI(g)AG® 0 19.359 1.7 (kJ•mo1)(以上数据查自课本21〜22页)AG©=2X1.7—19.359=-15.959(kJ•mo1-1)根据一AG©=RTlnKp©「.InKp©=—(T5.959)X1°3=6.44 」.Kp©=6288.314x29815.下列数据：NiSO4・6H2O(s) AG©=—2221.7kJ・mo1-1fmNiSO4(s) AG©=—773.6kJ・mo1-1 H2O(g) AG©=—228.4kJ・mo1-1计算反应的NiSO4.6H2O(s)=NiSO4(s)+6H2O(g)Kp°H2O(g)在NiSO4・6H2O(s)上的平衡蒸气压是多少？解：(1)AG©=-773.6+6(-228.4)-(-2221.7)=77.7(kJ•mo1-1)根据一AG©=RTInKp©nKp©=nKp©=—77.7x1038.314x298=-31.36Kp©=2.40x1