合肥工业大学-物理化学习题-第五章、化学平衡合并

00-7-15,1,2反应2NO+O2=2NO2的rHm0时就不能进行._(2)所有标准平衡常数都是无量纲的._(3)化学反应亲和势愈大,反应趋势愈强,反应速率愈快._(4)平衡常数因条件变化而改变,则化学平衡一定发生移动;但平衡的移动则不一定是由于平衡常数的改变._,2判断下列说法的正误:(1)气相反应的平衡常数Kp只与温度有关._(2)化学反应处于平衡态时,rGm=0._(3)K=1的反应,在标准态下可以达到平衡._(4)确定条件下化学反应只有一个平衡态,标准态却可选择._,错;仅是不能自发,3影响K大小的因素有_;影响化学平衡状态的因素有_.,温度,对,错,对,错;须是理想气体反应,错,应是rGm=0,对,此时rGm=0,对,温度,压力,反应物配比,惰性气体等,00-7-15,6,4反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)在常温下分解压不为零,古代大理石建筑能够留存至今而不瓦解倒塌的原因是_.,空气中CO2(g)的分压已超过了CaCO3(s)的平衡分解压,5指出下列等式成立的条件:(1)BB=0._(2)理想气体反应,K=Kp=Kx._(3)真实气体反应,K=Kp(p)B._(4)溶液中反应,K=Kx._,6化学反应等温方程为_;范特霍夫等压方程为_.,处于平衡态的多组分系统,B=0,逸度系数商为1(K=1),活度系数商为1(Kf=1),00-7-15,7,7下列对化学反应的rGm的各种理解是否正确:(1)rGm是反应开始至平衡之间的摩尔Gibbs函数的增量._(2)对指定温度和压力下的某反应,rGm具有定值._(3)在恒温恒压反应的任一进度,系统的Gibbs函数随反应进度的变化率(折合1mol反应引起的G)即是该进度的rGm._(4)rGm等于反应在一定进度时各反应物质的化学势与其计量系数(反应物取负)乘积的代数和._(5)化学反应等温方程中的压力商Jp(或活度商Ja)与rGm都随反应进度的增大而不断变化._(6)rGm的正负反映出相应时刻的Jp与K的相对大小._(7)rGm愈负,表明此时反应趋势愈强,反应速率愈快._(8)rGm的大小与各反应物质的标准态的选择有关._(9)rGm的大小与计量系数的大小有关._(10)rGm可用来判断反应的方向和限度._,错,错,对,对,对,对,错,错,对,错,8,标准压力与标准平衡常数,例101.325kPa和100kPa分别是以前和现在所选定的标准压力,相应地标准平衡常数K101与K100,及标准摩尔反应吉布斯函数G101与G100大小均不同.对理想气体反应0=BB,试证:K100/K101=1.01325BG100G101=BRTln1.01325,9,求标准平衡常数,例将一个容积为1.0547dm3的石英容器抽空,在温度为297.0K时导入NO直至压力为24136Pa.然后再引入0.7040g溴,并升温到323.7K,达到平衡时压力为30823Pa.求323.7K时下列反应的K2NOBr(g)=2NO(g)+Br2(g),2NOBr(g)=2NO(g)+Br2(g)平衡pB/Pax26306x11241x/2,总压p/Pa30823=x+(26306x)+(11241x/2)得x=13448,10,求标准平衡常数,例已知25时CH3OH(l),HCHO(g)的fGm分别为166.23kJmol1,109.91kJmol1,且CH3OH(l)的饱和蒸气压力为16.59kPa.设CH3OH(g)服从理想气体状态方程,试求反应CH3OH(g)=HCHO(g)+H2(g)在25的标准平衡常数.,G10;G2=0;G3=RTln(p/p)=8.314JK1mol1298.15Kln(100/16.59)=4.45103Jmol125时CH3OH(g)的fGm=(166.23+4.45)kJmol1=161.8kJmol125时所求反应的rGm=109.91(161.8)kJmol1=51.87kJmol1则K=exp(rGm/RT)=8.21010,11,求标准平衡常数,例水在298K时的标准摩尔生成吉布斯函数为237.14kJmol1,又知水在298K时的蒸气压力为3370Pa,则反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)的K(298K)为多少?,rGm=G1+G4=228580Jmol1,G4=RTln(p/p)=8.314Jmol1298K=8400Jmol1,12,求标准平衡常数,例在一个抽空的密闭容器中,于17时充入光气COCl2至压力为94659Pa.在此温度下光气不离解.将此密闭容器加热至500,容器中压力增高至267578Pa.设光气等气体服从理想气体方程,试计算:(1)500时光气的离解度;(2)500离解反应的标准平衡常数K;(3)光气合成反应在500时的rGm.,(1)COCl2(g)=CO(g)+Cl2(g)n000n0(1)n0n0nB/mol=n0(1+),=0.0605,13,(3)光合成反应的标准摩尔吉布斯函数变rGm=RTln(1/K)=29.7kJmol1,14,利用等温方程判断反应方向,例1000K时,反应C(s)+2H2(g)=CH4(g)的rGm=19397Jmol1.现有与碳反应的气体,其中含有CH410%,H280%,N210%(V%).试问:(1)T=1000K,p=101.325kPa时,甲烷能否形成?(2)在(1)的条件下,压力须增加到若干,甲烷才可能形成?,解得p161.1kPa,此时反应才能自动正向进行.,15,反应等温方程判断反应方向,所以反应向右进行.,JpK,rGm(700K)0,故反应不能向正向进行.,51,压力对平衡组成的影响,(2)111.458kPa时,得=0.832,例已知1000K时生成水煤气的反应C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)在101.325kPa时平衡转化率=0.844.求(1)标准平衡常数K;(2)111.458kPa时的平衡转化率.,(1)C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)平衡nB/mol1-nB/mol=1+,52,压力及惰性气体对平衡转化率的影响,例工业上用乙苯脱氢制苯乙烯C6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H2(g)如反应有900K下进行,其K=1.51.试分别计算在下述情况下,乙苯的平衡转化率:(1)反应压力为100kPa时;(2)反应压力为10kPa时;(3)反应压力为101.325kPa,且加入水蒸气使原料气中水与乙苯的物质的量之比为10:1时.,C6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H2(g)平衡nB/mol1nB/mol=1+,53,C6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H2(g),H2O(g)原始nB/mol10010平衡nB/mol1-10nB/mol=11+,54,惰性气体的影响,例今有反应2H2(g)+2CO(g)=CO2(g)+CH4(g)(1)若在600,101325Pa下,以n(H2):n(CO)=1:5开始进行反应,问反应达平衡时,混合气体的组成;(2)与(1)在同样温度,压力条件下,以n(H2):n(CO):n(N2)=1:5:2开始进行反应,问反应达平衡时,混合气体中若不计算N2部分时,H2(g),CO(g),CO2(g),CH4(g)的体积分数与(1)是否相同?已知在600时CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g),rGm(1)=4435Jmol1CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),rGm(2)=6632Jmol1,据已知条件求反应rGm,再求K.rGm=rGm(2)rGm(1)=11607Jmol1K=exp(rGm/RT)=4.58,55,整理得2.634x215.81x+10.7=0,x=0.744y(H2)=0.0487;y(CO)=0.810;y(CO2)=y(CH4)=0.0708,(1)2H2(g)+2CO(g)=CO2(g)+CH4(g)平衡nB/mol1x5x(1/2)x(1/2)xnB/mol=6x,(2)2H2(g)+2CO(g)=CO2(g)+CH4(g)N22mol平衡nB/mol1x5x(1/2)x(1/2)xnB/mol=8x,得10.8016.97x+2.66x2=0,x=0.716y(H2)=0.0537;y(CO)=0.811;y(CO2)=y(CH4)=0.0583,56,惰性气体的影响,例在1000K下,反应SO2(g)+(1/2)O2(g)=SO3(g)的rHm=5.115kJmol1.(1)计算在1000K下,当反应达平衡时混合气体中的O2(g)之分压力为60000Pa,则其中n(SO3)/n(SO2)为若干;(2)在保持温度不变的条件下,使(1)的反应系统中加入一定量的N2(g)(惰性气体),使系统总压力最终达到1.2105Pa,问此时n(SO3)/n(SO2)为多少.,(1)由rGm=RTlnK求出K=1.85,(2)在温度,体积恒定条件下,加入惰性气体不会使平衡移动,故平衡混合气体中各反应物质的量及相对量不变.,57,真实气体的化学平衡,例(1)