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此文檔收集于網(wǎng)絡(luò),僅供學(xué)習(xí)與交流,如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除第六章 習(xí)題及解答1反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的標準平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系為lg=2150K/T-2.216,當CO,H2O,H2,CO2的起初組成的質(zhì)量分數(shù)分別為0.30,0.30,0.20和0.20,總壓為101.3kPa時,問在什么溫度以下(或以上)反應(yīng)才能向生成產(chǎn)物的方向進行?解 設(shè)反應(yīng)體系的總量為1000g,已知M(CO)=28gmol-1,M(H2O)=18gmol-1,M(H2)=2gmol-1,M(CO2)=44gmol-1,則 n(CO)=(300/28)mol=10.714moln(H2O)=(300/18)mol=16.667moln(H2)=(200/2)mol=100moln(CO2)=(200/44)mol=4.545moln=(10.714+16.667+100+4.545)mol=131.926 molx(CO)=10.714mol/131.926 mol=0.0812x(H2O)= 16.667mol/131.926 mol=0.1263x(H2)=100mol/131.926 mol=0.7580x(CO2)= 4.545mol/131.926 mol=0.0345因為本題B=0,所以=Kx,要使反應(yīng)向生成產(chǎn)物方向進行,須 Qxlg2.6408,解得,即在815.1K溫度以下反應(yīng)才能向生成產(chǎn)物方向進行。2. PCl5的分解作用為 PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)在523.2K、101.325kPa下反應(yīng)達到平衡后,測得平衡混合物的密度為2.695kgm-3,試計算(1) PCl5(g)的離解度。(2) 該反應(yīng)的和。解 (1) PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) 設(shè)為解離度,開始 n 0 0平衡 n(1-) n n 平衡時物質(zhì)的總量為n(1+)平衡體系中pV= n(1+)RT,從反應(yīng)可以看出,反應(yīng)前后的分子數(shù)雖然增加了,但總質(zhì)量沒有變(即質(zhì)量守恒),故又 所以 (2)以1mol PCl5為基準 當p = p$, = 0.8時。3. 373K時,2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)反應(yīng)的=0.231。(1)在10-2m3的抽空的容器中,放入0.1mol Na2CO3(s),并通入0.2mol H2O(g),問最少需通入物質(zhì)的量為多少的CO2(g)時,才能使Na2CO3(s)全部轉(zhuǎn)變?yōu)镹aHCO3(s)?(2)在373K,總壓為101325Pa時,要在CO2(g)及H2O(g)的混合氣體中干燥潮濕的NaHCO3(s),問混合氣體中的H2O(g)分壓應(yīng)為多少才不致使NaHCO3(s)分解?解 (1)使Na2CO3(s)轉(zhuǎn)變?yōu)镹aHCO3(s)的反應(yīng)寫作Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g) = 2NaHCO3(s)從本題所給數(shù)據(jù)看,平衡常數(shù)使用Kc更方便。設(shè)反應(yīng)剛開始時通CO2(g)的量為xmol,則,要使反應(yīng)開始,需,故,解得x0.12mol。即在現(xiàn)有水氣數(shù)量的情況下,通CO2(g)的量為0.12mol時反應(yīng)才剛剛要開始。要使0.1mol Na2CO3(s)全部轉(zhuǎn)化,可能有兩種情況。一是需在此基礎(chǔ)上各通0.1mol 的CO2(g)和H2O(g)。二是只通CO2(g)不通H2O(g),這樣隨著H2O(g)的消耗平衡左移,消耗CO2(g)的量要增加。設(shè)0.1mol Na2CO3(s)全部轉(zhuǎn)化后體系仍處于平衡,則此時H2O(g)的量只有0.1mol,設(shè)于此平衡的CO2(g)的量為y mol,成立解得y= 0.24mol。說明在此情況下通CO2(g)的量至少應(yīng)為0.34 mol。(2) 考慮反應(yīng)2NaHCO3(s) = Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)此反應(yīng)的Kp為若水氣的分壓為 p(H2O),則CO2(g)分壓為101325Pa- p(H2O),即Qp=p(H2O)101325Pa-p(H2O),要使NaHCO3(s)不分解,需QpKp,即p(H2O)101325Pa- p(H2O)2.31109Pa2 由韋伯定理(二次項系數(shù)除各項,常數(shù)項移右旁,兩邊各加同一數(shù),一次項系數(shù)半平方)解得p(H2O)- (101325/2) Pa結(jié)果為 34641Pa p(H2O) 66684Pa。這告訴我們,水氣分壓低于34641Pa和高于66684Pa時,NaHCO3(s)會發(fā)生分解,水氣分壓在34641Pa和66684Pa之間時,NaHCO3(s)不會發(fā)生分解。4.合成氨反應(yīng)為,3H2(g)+N2(g)2NH3(g),所用反應(yīng)物氫氣和氮氣的摩爾比為3:1,在673K和1000kPa壓力下達成平衡,平衡產(chǎn)物中氨的摩爾分數(shù)為0.0385。試求(1)該反應(yīng)在該條件下的標準平衡常數(shù);(2)在該溫度下,若要使氨的摩爾分數(shù)為0.05,應(yīng)控制總壓為多少?解 (1) 設(shè)平衡時氮氣轉(zhuǎn)化的量為xmol3H2(g)+N2(g)2NH3(g)起始 3 1 0平衡 3(1-x) 1-x 2x平衡總量3(1-x)+ 1-x +2x =4-2x 將x=0.074代入式中,=1.6410-4 (2)要使解得 p=1316kPa。5. 反應(yīng)C(s)+2H2(g)=CH4(g)的。若參加反應(yīng)氣體的摩爾分數(shù)分別為,試問在1000K和100kPa壓力下,能否有CH4(g)生成?解 ,反應(yīng)不能發(fā)生,不會有CH4(g)生成。8. 298K時,NH4HS(s)在一真空瓶中的分解為: NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)(1)達平衡后,測得總壓為66.66kPa, 計算標準平衡常數(shù),設(shè)氣體為理想氣體。(2)若瓶中原來已有NH3(g),其壓力為40.00kPa,計算此時瓶中總壓。解 (1) (2) 設(shè)平衡時H2S氣體的分壓為x則:解得 x=18863Pap總=40000Pa+18863Pa+18863Pa=77726Pa。9. 在873K和101.325kPa下,下列反應(yīng)達到平衡CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)若把壓力從101.325kPa提高到原來的500倍,問:(1) 若各氣體均為理想氣體,平衡有無變化?(2) 若各氣體的逸度系數(shù)分別為=1.09,=1.10,=1.23,=0.77,平衡向哪個方向移動?解 (1)對理想氣體: ;對該反應(yīng),故,即增加或降低壓力對平衡無影響。(2)因為 ,即1因為只是溫度的函數(shù),在一定溫度下有定值,當把壓力從101.325kPa提高到原來的500倍時1,必然減小,導(dǎo)致平衡向左移動。10. 298K時,已知甲醇蒸氣的標準摩爾Gibbs生成自由能(CH3OH,g)為-161.92kJmol-1,試求甲醇液體的標準摩爾Gibbs生成自由能(CH3OH,l)。已知該溫度下甲醇液體的飽和蒸汽壓為16.343kPa。設(shè)蒸汽為理想氣體。解 甲醇液體的標準摩爾Gibbs生成自由能與甲醇蒸氣的標準摩爾Gibbs生成自由能間的關(guān)系如圖所示(CH3OH,g)-(CH3OH,l)=G=G1+G2+G3G1=Vm(l) p 0,G2=0,G3=RTln(100/16.343)(CH3OH,l) =(CH3OH,g)- G3=(CH3OH,g)-RTln(100/16.343)=-161.92kJmol-1-8.314298ln(100/16.343)10-3 kJmol-1 =-166.41 kJmol-114. 已知在298K和100kPa壓力下,反應(yīng)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)將各氣體視為理想氣體,試計算(1) 298K下反應(yīng)的;(2) 596K, 500kPa下反應(yīng)的,;(3) 596K下反應(yīng)的及。需要的熱力學(xué)數(shù)據(jù)如,請從附錄的熱力學(xué)數(shù)據(jù)表中查閱。解 本題所需數(shù)據(jù)見下表物質(zhì)(298K)/kJmol-1(298K)/JK-1mol-1/ JK-1mol-1CO(g)-110.525197.67430.46H2O(g)-241.818188.82536.32CO2(g)-393.509213.7447.32H2(g)0130.68429.32(1)=-393.509+0-(-241.818)-(-110.525)kJmol-1=-41.166kJmol-1=130.684+213.74-188.825-197.674 JK-1mol-1=-42.075 JK-1mol-1=-T=-41.166kJmol-1-298(-42.075)10-3 kJmol-1=-28.63 kJmol-1(2)(596K)=+代入,得(596K)= -41.166kJmol-1+9.86(596-298)10-3 kJmol-1=-38.228 kJmol-1=-42.075 JK-1mol-1+9.860.693 JK-1mol-1=-35.24 JK-1mol-1(3)=-38.228 kJmol-1-596(-35.24)10-3 kJmol-1=-17.225 kJmol-115. 已知反應(yīng):(CH3)2CHOH(g)= (CH3)2CO(g)+H2(g)的Cp,m=16.72JK-1mol-1,在457.4K時的,在298.15K時的61.5kJmol-1。(1) 寫出的函數(shù)關(guān)系。(2) 求500K時的值。解 (1) ,將457.4K時的代入,得C=1.521, (2) 500K時 19. 已知Br2(g)的標準生成熱和標準生成自由能分別為30.71和3.14kJmol-1。(1) 計算液態(tài)溴在298K時的蒸氣壓。(2) 近似計算溴在323K時的蒸氣壓。(3) 近似計算標準壓力下液態(tài)溴的沸點。解 氣、液之間的變化以下式表示Br2(l) Br2(g) (1) , 。 (2) , (3) 沸騰時Tb=332K30. AgNO3(s)若按下式進行分解

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