第六章-化学平衡习题及解答.doc

此文档收集于网络，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除第六章 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)=(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 所以 （2）以1mol PCl5为基准 当p = p$, = 0.8时。3. 373K时，2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(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，成立解得y= 0.24mol。说明在此情况下通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 =4-2x 将x=0.074代入式中，=1.6410-4 (2)要使解得 p=1316kPa。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：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。（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)=-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物质(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) ，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) , (3) 沸腾时Tb=332K30. AgNO3(s)若按下式进行分解