第5章化學(xué)平衡-習(xí)題

1、第5章化學(xué)平衡常數(shù)5-1寫(xiě)出以下反響的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的表達(dá)式和實(shí)驗(yàn)平衡常數(shù)表達(dá)式(1) 2SO2(s) + 02(g) = 2 S03(s)2P(SQ)/ p2p(SQ)/ppg/pKp2p(S03)/p2P(S02)/pP(02)/p Ag20(s) = 2Ag(s) + 1/202(g)1/2Kp(02)1/2Kp(02)/p C02(g) = C02 (aq)c(C02)/cP(C02)/ pKpc(C02)/cP(C02)/ pK c(HIO)c(CI )c(H ) p(Cl2)Kc c(Ag )2c(Cr04 )+ -(4) Cl 2(g) + H20 (I) = H (aq) + C

2、l (aq) + HClO(aq)c(HIO)/c c(CI )/c c(H )/cP(Cl2)/p(5) Ag2Cr04(s) = 2 Ag+ (ap)+Cr0 (aq)2 2K c(Ag )/c c(Cr04 )/c 2NH3(g) = N2(g) + 3H2(g)3p(N2)/p p(H2)/p2P(NH3)/pKpPN2PH2PNH32+3+(7) Fe2 (aq) + 1/202(g) + 2H (aq) = Fe3 (aq) + H20(I)c(Fe3 )/cc(Fe2 )/c2 1/2c(H )/cp(02)/pKcc(Fe3 )c(Fe2 )c(H )p(O2)1/25-2以下

3、反響平衡常數(shù)：H2(g) + S(s)-H2S(g)K1S(s) + 02(g)S02(g)K2問(wèn)反響H2g + S02g02g + H2Sg的平衡常數(shù) 心 是以下中的哪一個(gè)(A) k1 k2(B) k1 k2(C) k2/k1(D) k1 / k2解：將1式減去2式九等于3式H2(g) + S(s) H2S(g)K1S(s) + O2(g)S02(g)K2H2(g) + S02(g) = 02(g) + H2S(g)K3所以，K3 = Ki K2 , :A對(duì)5-3 在 308K 和總壓 1.013 105Pa 時(shí)，204 有 27.2%分解。(1)計(jì)算 N2O4 = 2NO2(g)反響的 K

4、 ;6X 105Pa時(shí)，N2O4的離解分?jǐn)?shù)；(3)從計(jì)算結(jié)果說(shuō)明壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)的影響.解(1)設(shè)起始態(tài)N2O4為1mol。 N2O4離解度為aN2O42NO2(g)平衡時(shí) (1 a ) mol 2 a molP(NO2)n總=(1 a ) + 2 a = 1+ a =1.272 (mol)2、0544P(zong)P1.272127222PZO4)1五 P(Zong)0.7281.272 Pp(NO2)/ p (0.544/1.272)20.728/1.272PZOa)/ p0.32N2O4(g)2NO2(g)平衡時(shí) (1a ) mol 2 a moln總=(1+ a ) mol2a ,、 2

5、aP(zong)1 a1 a1a,、1 a)1 a(尹0.32 a 2.026 105 Pa/1.013 105 Pa 1 apg)P(N2O4)P(zong) a旦 p( zong)1 a2.0262.026105Pa510 Pa2KP(NO2)/pp(N2O4)/ p2.026 105Pa/1.103 105Pa)2解得 a =0.196=19.6%(3)計(jì)算結(jié)果說(shuō)明，增大體系的壓強(qiáng)，平衡向氣體分子數(shù)目減少的方向移動(dòng)。5-4 反響CO(g) + H 2O(g) CO2(g) + H2(g)在749K時(shí)的平衡常數(shù)K 。設(shè)(1)反響起始時(shí) CO和H2O的濃度都為1mol L-1沒(méi)有生成物，下同

6、;(2)起始時(shí)，CO和H2O的摩爾比為 1比3,求CO的平衡轉(zhuǎn)化率。用計(jì)算結(jié)果來(lái)說(shuō)明勤沙特列原理。解：1 CO(g) + H2O(g)CO2(g) + H2(g)據(jù)反響 K Kp Kc(RT)0 Kc設(shè)CO的轉(zhuǎn)化量為x mol L 1CO(g) + H20(g) C02(g) + H2(g)起始(mol)110 0平衡(mol)1-x1-xxxKc22.6(1)2x 15轉(zhuǎn)化率為61.5%Kc22 6(1)(3)解得 x = 0.837轉(zhuǎn)化率為83.7%增加了 H20(g)的濃度，CO的轉(zhuǎn)化率增大，即增加了 H2O(g)的濃度平衡向著減弱這種改 變的方向移動(dòng)。5-5將S03固體置于一反響器內(nèi)，

7、加熱使 S03氣化并令其分解，測(cè)得溫度為 900K，總壓 為K 時(shí)，氣體混合物的密度為p= C3m,求S03的解離度a解： 據(jù) pV = n RT pM RTV: m30.925gdm 30.925kg mM 旦 .925 8.314 5 900 p1.01105=68.3 g/mol設(shè)平衡時(shí)SO3的解離度為a.2 SO32 SO2 + 02平衡1-1/2n 總=1+1/211 M 1M SO31M SO2丄MO11 -1 -222解得=0.344 =:34.4%5-6反響N2O4 g= 2NO2(g)在308K下的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) K 。求反響系統(tǒng)的總壓分 別為p 和pP時(shí)，N2O4的解離度。用

8、計(jì)算結(jié)果說(shuō)勒沙特列原理。解：1反響系統(tǒng)的總壓為 卩時(shí)，設(shè)N2O4的解離度，N2O4g= 2NO2(g)平衡時(shí)1-2n總=1 +2 P2K Jp0.32 21P27%P解離度=27.2%同理K 0=0.32解得=19.6% 1V262反響系統(tǒng)的總壓為2P0時(shí)，設(shè)N2O4的解離度為即增大總壓，平衡向氣體分子減少的方向移動(dòng)，此反響向生成N2O4的方向移動(dòng)，因此,N2O4轉(zhuǎn)化率減小。5-7為使Ag2O在常溫上分解，真空泵需將氧的分壓降至多大?解：據(jù)2Ag2O = 4Ag + O2平衡時(shí) rGm0= -RTln K 0Ig K 0= - rG；/RT rGm = 4 % + 0 2 總-1igK22.4

9、 1032.303 8.3142983.926K 0= 1.19 W-4PO2pPOK P 1.1910 4105pa 1.19 10 4bar5-8比照NH4HCO3在總壓為P0與各組分氣體分壓均為P0時(shí)分解溫度的差異，哪種情況 符合試管內(nèi)該物質(zhì)分解的實(shí)際情況？解：NH4HCO3s： fHrn = - KJ mol-1Srn = 121 J mol-1 K-1(1) NH4HCO3在總壓為p0時(shí)的分解溫度NH4HCO3s= NH3 (g) + H2O(g) + CO2(g)p 總=p0時(shí)p(NH3) = p(H2O) = p(CO2 )= 1/3 p0用 rGm rHm0-rSm0 = -R

10、T1InK 0 求 T rHm rsm=刀Vb fHm = KJ mol-1=刀VbM= J mol-1 K-1/ lnK 0 =In (1/3)3 =-Ti =rH mrH mmm336KrSm RlnKrSm 8.314 3.2ti =62 CNH4HCO3在各組分氣體分壓均為 P0時(shí),K 0 = P NH3 / P 0 P H2O(g)/ P 0 P CO2 /P 0 = 1lnK 0 = 0 rGim = rHm - T rS|m = 0rH m 167.96 103 T2355KrS m 473.3t2 = 81.9 C顯然T1 105pa.Hg(g) +1/2O2(g)K 0=刊罰

11、Po2PO20.5PHg當(dāng) T1 = 693K, P 總=5.16W4Pa 時(shí)2 1-5.16 104-K1彳廠351.01 1051.01 1055.16 104 1F 0.142當(dāng) T2= 723K, P 總=1.08 105 pa 時(shí)K2- 11.08 1051.08105 13 一 3?1.01 105 1.01105rH m(T2 T1)2.303T1 T2 rHm = 1T2 lg 魚(yú)/( T2 - T1)K1723 6932303 8.314 693 723 嚴(yán) 154.5KJmol 10.142 rH；-rS；= - RTInK, rsm=rHm RT1 In K13154.5

12、 108.314 693 In 0.1426931 1=206JmoI K5-10查閱熱力學(xué)函數(shù)表估算二氧化硫與氧氣反響生成三氧化硫的反響400C, 600r和800r下的平衡常數(shù)。由4oor至600r和由6oor至8oor都2oor的溫差，該反響的平衡 常數(shù)的變化是否相同？假設(shè)不同，又如何解釋其差異？解：2SO2 (g) + O2 (g) = 2SQ(g )查表計(jì)算知 rHm = - 2 98.89 = -197.78 KJ mo放熱反響 rsm= - 188.06 Jmol K 1 rGm= rHm-rS* = - RTlnK 0400r 時(shí)T2 = 673Kln K1(rH m T1 r

13、S m)RT；3(197.78 10673 188.06)12 738.314 673.K1 =3.3 05同理可得In K2In K3 =-600 r 時(shí)T2 = 873KK2= 1.03 W2800 r 時(shí)T3 = 1073KK 3 = 0.64據(jù) InK1衛(wèi)2式中K與T的關(guān)系并不成比例關(guān)系，故變化有一定差異，對(duì)于 rt2 t1此反響，溫度升高，平衡常數(shù)減小5-11 反響式：2NO2(g)=N204(g)，298K 時(shí)的 rS =-175J/K moI， rH = KJ/moI。1計(jì)算373 K時(shí)的K 0x 105Pa, 1moI N02(g)將生成 N2O4(g)多少 mol?3到達(dá)平衡

14、時(shí)，N2O4(g)的分壓和濃度各為多少?解：11為了計(jì)算373K，需先求得373K時(shí)的 G0,可以引用吉布斯公式，其中 H0和厶S0可以近似地用298K的數(shù)據(jù) G 0(373)= H 0(298) - T S 56.9 373x (-175x 10-3)= 8.38 KJ/mol 由 G0= - RTIgK 0 IgK 0=- x 103 X 373)K 0= 0.0672設(shè)由1 molNO2在到達(dá)平衡時(shí)生成x mol N2O4，按照化學(xué)計(jì)量方程式，在反響初始 到平衡時(shí)間內(nèi)，物質(zhì)的量變化為2NO2(g) = N2O4(g)=1-x平衡(1- 2x)mol x molP(N2O4)= xp/(1

15、 - x)平衡體系中各分壓力為p(NO2)=(1- 2x)p/(1 - x)Kp=xP/(1 -x) / (1 -2x) P/ 1-x2 = 0.067x(1-x)/ (1-2x) 2為了簡(jiǎn)化計(jì)算將p=1atm代入式中，經(jīng)化簡(jiǎn)后得到：解得 x = 0.056 mol,即生成 0.056 mol N2O43平衡時(shí)，N2O4(g)的分壓、濃度分別為55p(N2O4XX 105/(1- x 105Pamol 15N2O4e = n/v = p(N2O4X 10 / 8314X5-12 今有 27C、505kPa 的 O2 和 27C、種氣體充入的容器中，并維持溫度為 27C。 分?jǐn)?shù)。202kPa 的

16、 H2 及-73C、202kPa 的 N2;將三試計(jì)算混合氣體的總壓及各組分的分壓和摩爾解：p(O2)=505kp00L5.QL =252kPap(H2)=202kPa(N )= 202kPa 3.00L (273 27)Kp(N2)(273 73)K 10.0Lp(總)=(252+202+90.8)kPa=545kPax(O2)=252kpa X 100%=46.2%x(H2)=202kpa X 100%=37.1%2 545kPa2 545kPax(N2)=16.7%5-13在25 C時(shí)苯的蒸氣壓為?，F(xiàn)有苯 試計(jì)算25 C時(shí):(1) 當(dāng)這些苯剛好全部氣化時(shí)應(yīng)占有的體積；(2) 假設(shè)苯蒸氣體

17、積為時(shí)，苯氣體的壓力是多少？(3) 假設(shè)苯蒸氣體積為時(shí)，苯氣態(tài)的壓力又是多少？解：121 1V nRT 0.100mol8.314J mol 1 K 1298Kp壓縮體積，苯液化，12.3kPaC6H6(I)體積忽略，p仍等于蒸氣壓,20.1LP1V1=P3V3 p3嚴(yán) 8.24kPa定量的PCl5氣體的體積為1dm3,此時(shí)PCl5氣體已有50%離在以下條件下 PCl5的離解度是增大還是減小。2 dm3；1倍；5-14在一定溫度和壓強(qiáng)下，解為PCl3和Cl2氣體氣體。通過(guò)計(jì)算說(shuō)明, 1減壓使PCl5的體積增大為2 dm32保持壓強(qiáng)不變，參加氮?dú)馐贵w積增至3保持體積不變，參加氮?dú)馐箟簭?qiáng)增加4保持

18、壓強(qiáng)不變，參加氯氣使體積變?yōu)?2 dm3;5保持體積不變，參加氯氣使壓強(qiáng)增加 1倍； 5-15下面反響在一個(gè)1L的容器里，在298K下達(dá)成平衡：,.十e2增加CO2的量;C(石墨)+ 02(g) = C02(g) rHm=- 393 kJ/mol以下各種措施對(duì)氧氣的平衡分壓有何影響？1增加石墨的量;3增加O2的量；4降低反響的溫度；5參加催化劑答：1增加石墨的量，平衡正向移動(dòng)，的平衡分壓減小2增加CO2的量，平衡逆向移動(dòng)3增加O2的量，平衡分壓增大4降低反響的溫度，平衡正向移動(dòng)，O2的平衡分壓減小5參加催化劑，平衡正向移動(dòng)，O2的平衡分壓減小5-16 PCl5(g)分解成PCl3(g)和Cl2

19、(g)的反響是一個(gè)吸熱反響。以下各種措施對(duì)PCl5(g)的解離有何影響？1體積不變，壓強(qiáng)增大；2壓強(qiáng)不變，體積增大；3降低溫度；4添加氨氣，體積不變答：1壓縮氣體混合物，平衡逆向移動(dòng)，PCl5的解離率減小2增加氣體混合物的體積，平衡正向移動(dòng),PCl5的解離率增大3降低溫度，平衡逆向移動(dòng),PCl5的解離率減小4保持混合氣體的體積不變的前提下，向氣體混合物添加氨氣，平衡逆向移動(dòng)，PCl5 的解離率減小.5-17對(duì)于一定量的混合氣體：1在恒壓下，溫度變化時(shí)，各組分氣體的體積分?jǐn)?shù)是否發(fā) 生變化？ 2恒溫下，壓力變化時(shí)，各組分氣體的分壓是否變化？ 3恒溫下，體積變化時(shí)，各組分氣體的摩爾分?jǐn)?shù)是否變化？5-1 8 反響 PC|5(g) PCl3(g) + C|2(g)1523K時(shí)，PCl5注入mol的PCl5被分解了。試計(jì)算該溫度下的平衡常數(shù)Kc、K 和PCl5的分解百分?jǐn)?shù)。Cl2，貝U PCl5的分解百分?jǐn)?shù)與未加Cl2時(shí)相比有何不同？mol的PCl