第六章 化学平衡习题及解答

1、.第六章 习题及解答1反应co(g)+h2o(g)co2(g)+h2(g)的标准平衡常数与温度的关系为lg=2150k/t-2.216，当co，h2o，h2，co2的起初组成的质量分数分别为0.30，0.30，0.20和0.20，总压为101.3kpa时，问在什么温度以下（或以上）反应才能向生成产物的方向进行？解 设反应体系的总量为1000g，已知m(co)=28gmol-1,m(h2o)=18gmol-1,m(h2)=2gmol-1，m(co2)=44gmol-1，则 n(co)=(300/28)mol=10.714moln(h2o)=(300/18)mol=16.667moln(h2)=(

2、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因为本题b=0，所以=kx，要使反应向生成产物方向进行，须 qxlg2.6408,解得，即在815.1k温度以下反应才能向生成产物方向进行。2. pcl5的分

3、解作用为 pcl5(g)pcl3(g)+cl2(g)在523.2k、101.325kpa下反应达到平衡后，测得平衡混合物的密度为2.695kgm-3，试计算（1） pcl5(g)的离解度。（2） 该反应的和。解 （1） pcl5(g)pcl3(g)+cl2(g) 设为解离度，开始 n 0 0平衡 n(1-) n n 平衡时物质的总量为n(1+)平衡体系中pv= n(1+)rt，从反应可以看出，反应前后的分子数虽然增加了，但总质量没有变（即质量守恒），故又 精品.所以 （2）以1mol pcl5为基准 当p = p$, = 0.8时。3. 373k时，2nahco3(s)=na2co3(s)+c

4、o2(g)+h2o(g)反应的=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)，问最少需通入物质的量为多少的co2(g)时，才能使na2co3(s)全部转变为nahco3(s)？(2)在373k，总压为101325pa时，要在co2(g)及h2o(g)的混合气体中干燥潮湿的nahco3(s)，问混合气体中的h2o(g)分压应为多少才不致使nahco3(s)分解？解 (1)使na2co3(s)转变为nahco3(s)的反应写作na2co3(s)+co2(g)+h2o(g) = 2nahco3(s)从本题所给数据看，平衡常数使

5、用kc更方便。设反应刚开始时通co2(g)的量为xmol，则，要使反应开始，需，故，解得x0.12mol。即在现有水气数量的情况下，通co2(g)的量为0.12mol时反应才刚刚要开始。要使0.1mol na2co3(s)全部转化，可能有两种情况。一是需在此基础上各通0.1mol 的co2(g)和h2o(g)。二是只通co2(g)不通h2o(g)，这样随着h2o(g)的消耗平衡左移，消耗co2(g)的量要增加。设0.1mol na2co3(s)全部转化后体系仍处于平衡，则此时h2o(g)的量只有0.1mol，设于此平衡的co2(g)的量为y mol，成立精品.解得y= 0.24mol。说明在此

6、情况下通co2(g)的量至少应为0.34 mol。(2) 考虑反应2nahco3(s) = na2co3(s)+co2(g)+h2o(g)此反应的kp为若水气的分压为 p(h2o)，则co2(g)分压为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 由韦伯定理（二次项系数除各项，常数项移右旁，两边各加同一数，一次项系数半平方）解得p(h2o)- (101325/2) pa结果为 34641pa p(h2o) 66684pa。这告诉我们，水气分压低于

7、34641pa和高于66684pa时，nahco3(s)会发生分解，水气分压在34641pa和66684pa之间时，nahco3(s)不会发生分解。4.合成氨反应为，3h2(g)+n2(g)2nh3(g)，所用反应物氢气和氮气的摩尔比为3:1，在673k和1000kpa压力下达成平衡，平衡产物中氨的摩尔分数为0.0385。试求(1)该反应在该条件下的标准平衡常数；(2)在该温度下，若要使氨的摩尔分数为0.05，应控制总压为多少？解 (1) 设平衡时氮气转化的量为xmol3h2(g)+n2(g)2nh3(g)起始 3 1 0平衡 3(1-x) 1-x 2x平衡总量3(1-x)+ 1-x +2x

8、=4-2x 将x=0.074代入式中，=1.6410-4 (2)要使解得 p=1316kpa。精品.5. 反应c(s)+2h2(g)=ch4(g)的。若参加反应气体的摩尔分数分别为，试问在1000k和100kpa压力下，能否有ch4(g)生成？解 ，反应不能发生，不会有ch4(g)生成。8. 298k时，nh4hs(s)在一真空瓶中的分解为： nh4hs(s) nh3(g)+h2s(g)(1)达平衡后，测得总压为66.66kpa, 计算标准平衡常数，设气体为理想气体。(2)若瓶中原来已有nh3(g)，其压力为40.00kpa，计算此时瓶中总压。解 (1) (2) 设平衡时h2s气体的分压为x则

9、：解得 x=18863pap总=40000pa+18863pa+18863pa=77726pa。9. 在873k和101.325kpa下，下列反应达到平衡co(g)+h2o(g) co2(g)+h2(g)若把压力从101.325kpa提高到原来的500倍，问：（1） 若各气体均为理想气体，平衡有无变化？（2） 若各气体的逸度系数分别为=1.09，=1.10，=1.23，=0.77，平衡向哪个方向移动？解 （1）对理想气体： ；对该反应，故，即增加或降低压力对平衡无影响。精品.（2）因为 ，即1因为只是温度的函数，在一定温度下有定值，当把压力从101.325kpa提高到原来的500倍时1，必然减

10、小，导致平衡向左移动。10. 298k时，已知甲醇蒸气的标准摩尔gibbs生成自由能(ch3oh,g)为-161.92kjmol-1，试求甲醇液体的标准摩尔gibbs生成自由能(ch3oh,l)。已知该温度下甲醇液体的饱和蒸汽压为16.343kpa。设蒸汽为理想气体。解 甲醇液体的标准摩尔gibbs生成自由能与甲醇蒸气的标准摩尔gibbs生成自由能间的关系如图所示(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

11、)=-161.92kjmol-1-8.314298ln(100/16.343)10-3 kjmol-1 =-166.41 kjmol-114. 已知在298k和100kpa压力下，反应co(g)+h2o(g) co2(g)+h2(g)将各气体视为理想气体，试计算(1) 298k下反应的；(2) 596k， 500kpa下反应的，；(3) 596k下反应的及。需要的热力学数据如，请从附录的热力学数据表中查阅。解 本题所需数据见下表精品.物质(298k)/kjmol-1(298k)/jk-1mol-1/ jk-1mol-1co(g)-110.525197.67430.46h2o(g)-241.81

12、8188.82536.32co2(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=-38.2

13、28 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. 已知反应：(ch3)2choh(g)= (ch3)2co(g)+h2(g)的cp,m=16.72jk-1mol-1，在457.4k时的，在298.15k时的61.5kjmol-1。（1） 写出的函数关系。（2） 求500k时的值。解 (1) 精品.，将457.4k时的代入，得c=1.521， (2) 500k时 19. 已知br2(g)的标准生成热和标准生成自由能分别为30.71和3.14kjmol-1。（1） 计算液态溴在298k时的蒸气压。（2） 近似计算溴在323k时的蒸气压。（3） 近似计算标准压力下液态溴的沸点。解 气、液之间的变化以下式表示br2(l) br2(g) (1) , 。 (2) 精品., (3) 沸腾时tb=332k30. agno3(s)若按下式进行分解 agno3(s) ag (s) + no