中山大学无机化学第2章化学平衡习题及答案

第2章化学平衡一、选择题2-1反应NO2(g)+NO(g)=N2O3(g)的△rH9一40.5kJ•mo1-1，反应达到平衡时,下列因素中可使平衡逆向移动的是()(A)T宀定，V一定，压入氖气(B)T宀定，V变小(C)V宀定，p一定，T降低(D)p宀定，T一定，压入氖气答案：D2-2当速率常数的单位为mo1-1•dm3•s-1时，反应级数为 ()一级二级零级三级答案：B2-3某一级反应的速率常数为9.5x10-2min-1。则此反应的半衰期为 ()3.65min7.29min0.27min0.55min答案：B2-4在298K反应BaC12'H2O(S)=BaC12(S)+H2O(g)达到平衡时，P(H2O)=330Pa。则反应的ArGm为()kJ•mol-1-14.2kJ•mol-114.2kJ•mol-1(C) 142kJ•mol-1(D) -142kJ•mol-1答案：B2-5NO(g)+CO(g)==已知反应2N22-5NO(g)+CO(g)==已知反应2N2(g)+CO2(g)的ArG9=-373.2kJ-mol-1，提高有毒气体NO和CO的转化率，可采取的措施是 ()(A)低温低压 (B)低温高压(C)高温高压 (D)高温低压答案：C、计算题和问答题HPO/aq3 4HPO-/aq2 4HPO2-/aq4PO3-/aq4AGs/kJ-提高有毒气体NO和CO的转化率，可采取的措施是 ()(A)低温低压 (B)低温高压(C)高温高压 (D)高温低压答案：C、计算题和问答题HPO/aq3 4HPO-/aq2 4HPO2-/aq4PO3-/aq4AGs/kJ-mol-1f-1147.2-1135.1.1094.1-1018.8解：(1)2-6试求H3PO4分步电离的平衡常数。HPO=HPO-+H+3 4 2 4AfGm/kJ-m°l-1 -1147.2-1135.10AGs=(—1135.1+0)—(—1147.2)=12.1kJ-mol-1r又AGs=—2.30RTlgK又r a12.1x1000lgK=上£= =—2.12所以1—2.30RT —2.30x8.31x298K=7.6x10-312)HPO-=HPO2-+H+2 4 4fGm/kJmol -1135.1-1094.10AGs=(—1094.1+0)—(—1135.1)=41.0kJ-mol-1AGs=—2.30RTlgK又r241.0x1000所以lgK2~—2.30x8.31x298—一7.198K=6.34x10-823)HPO-=PO3-+H+4AfGm/kJ-m°l-1 -1094.1-1018.80=75.3kJ-mol-1K=6.02=75.3kJ-mol-13

2-7实验测定298K时，2NO2（g）==2NO（g）+°乂仗）的K=0-50mo1-dm-3，试确定以下情况中反应的方向：c=c=c =O.lmol-dm-3TOC\o"1-5"\h\z1)(NO2) (NO) (O2)p=p=p =105P2)(NO2) (NO) (O2) a(3)14.5L容器中有1.23mo1NO2及0.168mo1°2⑷10L容器中有2・0mo1N°2，0-4mo1N°和0」mo1°2解：\o"CurrentDocument"K=0.5mol-dm-3K=K(RtRb=500x(8.314x298)1=1.24x106Pac pc解：1)0.12x0.10.121)0.12x0.10.12=0.1mol-dm-3<Kc所以反应自发。2)(105)3(105)2=105<Kp，所以反应自发。（3）Qc=0<Kc,所以反应自发。Q二（皿10）®/10）二0.004mol•dm-3<K⑷c （2.0/10）2 c，所以反应自发。2-8据《日本工业新闻》1993年9月3日报道，日本工业技术院物质工学工业研究所和三菱瓦斯化学公司利用铜、锌、铁制成催化剂，在300°C，7x104kPa，CO2:H2=1:3（体积化）的条件下，使二氧化碳与氢气反应转化为乙醇，设发生的化学反应是：2C°(g)+6H(g)==CHCH°H(g)+3H°(g)2 2 3 2 2请利用你的热力学知识说明此反应。已知：2C°(g)2+6H(g)==CH2CH°H(g)32+3H°(g)2AH3/kJ-mol-1fm-399.50-234.4-241.8AG3/kJ-mol-1fm-294.40-167.9-228.6S3/J-mol-1-K-1m213.6130282.58188.7你认为为了提高反应转化率，合成条件应有什么改变？试提出你的看法。解：2C°2(g)+6H(g)==CHCH°H(g)+3H°(g)2C°2(g)2 3 2 2AH3AH3/kJ-mol-1fm-399.5-234.4 -241.8AGs/kJ•mol-1fm-294.40-167.9-228.6Ss/J•mol-1•K-1213.6130282.58188.7mAGs=—264.9kJrm•mol-1<0所以在s.s.态下，298K时，正反应可自发进行。AHs=160.8kJ-mol-i<0AS»=358.52J•mol-1-K-irmrm由G-H方程得：AGgAHs-TASs==160.8—573x(358.52)/1000=44.63kJ•mol-i>0rmrmrm所以在3000C时，s.s.态下，反应非自发进行。题目给定的条件为高温高压，反应可能进行。要提高反映转化率，可采用如下措施：因为反应为放热反应，高温对正反应不利，所以需适当降温。正反应气体分子数减小，增大压力将使平衡向右移动。CO CO提高CO2的分压，将使平衡向右移动，因为CO2成本低，易制得。2-9在一个10L的密闭容器中，以一氧化碳与水蒸气混合加热时，存在以下平衡：CO(g)+HO(g)=CO(g)+H222HO在800°C时，若Kc= 1,用2molCO及2mol2互相混合，加热到800°C,求平衡时各种气体的浓度以及CO转化为C°2的百分率。解：CO(g)+HO(g)=CO(g)+H222初浓度/mol•dm-32/102/1000平衡时浓度/mol•dm-30.2-x0.2-xxxX2/(0.2-x)2=1CO解得：[CO2]=0.1mol•dm—3=[H2]=[CO]=[H2O]转化率=0.1/0.2X100%=50%2-10由热力学数据表求HF(aq)==H+(aq)+F-(aq)反应的Kt，讨论该电离平衡的方向性，并求出体系平衡时各物种的浓度。AfGm/kJmo'-i —269.9 0 -278.8AGs=(—278.8)-(—296.9)二18.1kJ-mol-i>0f标准状态下，应该非自发。实际上纯水中c=10实际上纯水中c=10-7mol-dm-3H+c=0mol・dm-3F+c=1mol・dm-3HFAGs=—RTlnKrK=6.72x10-4T THF(aq)==H+(aq)+F-(aq)初浓度/mol-dm-3 1 10-7 0平衡时浓度/mol・dm-3 1-xx+10-7沁x0X2/ (1-x) =6.72X10-4X=0.026mol•dm-3平衡时：[HF] = 1-0.026=0.974mol•dm-3[H+] = [F-] =0.026mol•dm-32-11在一个平衡体系中，平衡浓度是否随时间的变化而变化？是否随起始浓度的不同而不同？是否随温度的变化而变化？解：在一个平衡体中，平衡浓度不随时间变化而变化，但随起始浓度的不同而不同，随温度的变化而变化。二、计算题和问答题2-12平衡常数是否随起始浓度的不同而不同？转化率是否随起始浓度的变化而变化？解：平衡常数不随起始浓度的不同而改变，对于指定的化学反应式，温度一定，则平衡常数的值一定。但“转化率”随起始浓度的变化而变化。2-13当一个反应的ArGm>0时，我们说该反应不能自发正向进行，请你评价这一结论。解：一个反应的ArGm>0时，我们可以判定在标准态下，正反应非自发；对于非标准态，则不能判定。任意状态下的反应自发性，可由人rGm是否小于零判定。2-14对于合成氨反应N2(g)+3H2(g)==2NH3(g)，在恒温、恒容下通入Ar气，对平衡有什么影响？在恒温、恒压下通入Ar气，对平衡有什么影响？试分别说明。解：(1)恒温、恒容，加入Ar气(不参与反应)，将使体系总压力增加，试反应体系各气体的分压不变，所以平衡不移动。

(2)恒温、恒压，加入Ar气(不参与反应)，因总压力P总恒定，据pV=nRT,n总增加，必定导致V增加，原体系各气体分压均减小，据：p2Qr二 (NH3)——pXp3

(N2)(H2)将使Qr增加，致使APm>0，平衡将向逆反应方向移动。2-15稀释以下平衡体系，对平衡移动有何影响？请给予解释。⑴Ac-+HO二HAc+OH-NH-+Ac-+HO=NH-HO+HAc2) 4 2 3 2解：稀释上述两个平衡体系，反应(1)平衡向右移动，反应(2)不移动。解释：根据AG=AG2RTln2r=-RTlnKr+RTln2r，平衡常数及反应熵中没有涉及溶剂的量，故在改变溶剂而总浓度改变时，反应前后物质总粒子数不变，则平衡不受影响；若反应前后物种数改变，稀释将使平衡向生成其他物种总粒子数多的方向移动，浓缩将使平衡向物种总粒子少的方向移动。2-16试问，锌粒防治空气中表面易被氧化，生成ZnO膜,如将锌放在真空度为I，3X10-4Pa空气氛的安瓿中，试通过有关计算说明其表面是否还会被氧化？1Zn(s)+-O=ZnO(s)解:22AG3/kJ-AG3/kJ-mol-ifm0-318.3安瓶中p=1.3x10-4x21%(Pa)O20由化学反应等温式111.65X10-5：1.3x10-4x21%\1.0X105__AG=AG3+2.303RTlgQrrAG=-318.3+2.30X8.31X298lg1 =-291(kJ・mol-1)<01000所以r 1000 1.65X10-51000说明在安瓿中Zn还会被氧化。2-17氧化银遇热分解2Ag2O⑸==4Ag⑸+O2(g)，已知298K时Ag2O的AH3=-31.1kJ-mol-1,AG3=-11.2kJ-mol-1r f 。求：

(1)298K时Ag2°-Ag体系的氧气压强;(2)A%。热分解时，Pj=100kPa，求其热分解温度。” AGs=0+0-2AG(AgO,s)=-2x(-11.2)=22.4(kJ-mol-i)解：(1)r f2=-3.93-22.4x103=-3.932.303x8.314x298Ks=1.2x10-4pKs=A=1.2xlO-4