化学平衡和化学反应速率

1、第 3 章 化学平衡和化学反应速率【 3-1】写出下列反应的标准平衡常数表达式（1） 2N2 O5(g)4NO 2(g)+O2 (g)（2）SiCl 4(l)+2H2 O(g)SiO2 (s)+ 4HCl（3）CaCO3 (s)CaO(s)+CO2(g)（4）ZnS(s)+2H +(aq)Zn 2+ (aq) +H 2S(g)解：（ 1） K( pNO/ p )4 ( pO/ p )22( pN/ p) 22O5（2） K( pHCl / p )4(cSiCl/ c)( pHO / p )224（3） Kp/ pCO2（4） K(cZn 2 / c )( pH2 S / p )(c/ c)2H

2、【3-2】尿素 CO(NH 2 )2 (s) 的 fG =-197.15kJ mol·-1，其他物质 fG的查附录二。求下列反应在 298K时的 K ： CO2 (g)+2NH 3 (g)H 2O(g)+CO(NH 2 ) 2 (s)解： rG = -197.15 + (-228.6)2(-16.5) (-394.4) = 1.65 (kJ/mol)1.65 103 = -8.314 298lnK,K= 0.514【 3-3】 673K 时，将 0.025molCOCl 2(g) 充入 1.0L 容器中，当建立下列平衡时：COCl 2(g)CO(g)+Cl 2(g)有 16% COC

3、l 2 解离。求此时的K 。(0.0250.16RT ) 2 /( p )2解： K(1 0.16)RT / p0.0420.025p= 101.3 kPa, R = 8.314 J/(mol K)·【 3-4】 298K 时，向 1.00L 烧瓶中充入足量的N 2O4,使起始压力为100kPa，一部分N 2O4 分解为NO2,达平衡时总压力为116kPa，计算如下反应的K ： N 2O4(g)2NO 2(g) 。10010.00.404 (mol) ，n211610.00.468 (mol)解： n12988.3142988.314 2(0.4680.404)RT 20.0168.

4、314298K10.00.12(20.4040.468)RT0.34010.0101.310.0【 3-5】反应： H 2(g)+I 2(g)2HI(g) 在628KH2和 I2时 K =54.4。现于某一容器内充入各 0.200mol ，并在该温度下达到平衡，求I2 的转化率。解：设达到平衡时，消耗H2 和 I 2 各 x mol 。(2 x)2，7.38(0.200 x) = 2 x,1.48 7.38x = 2x,x = 0.157 (mol)54.4x)(0.20020.157 0.200 = 0.786 = 78.6%【 3-6】乙烷脱氢反应 C2H6(g)C2H4 (g)+H 2(

5、g) ，在1000K 时 K =0.90。试计算总压力为 150kPa 时乙烷的平衡转化率。解：设起始时刻乙烷为A mol 。达到平衡时，若乙烷的平衡转化率为x，则此时乙烷为A(1- x) mol ，乙烯为 x mol ，氢气为 x mol 。因此，有：(150xp )220.901 x，( 1 5 0 1 x0 1 . 3 )x p0.90,x = 0.611501( 1 x ) (x1)1x【 3-7】已知反应 2NaHCO 3(s)Na2CO3 (s)+CO2(g)+H 2O(g) 在 125 时 K =0.25。现在 1.00L烧瓶中盛放10.0g NaHCO 3，加热至 125达平衡

6、。试计算此时：（ 1） CO2 和 H 2O 的分压；（ 2）烧瓶中 NaHCO 3 和 Na 2CO3 的质量；（ 3）如果平衡时要使 NaHCO 3 全部分解，容器的体积至少多大？解： (1)=50 kPa; (2) 7.5 g,1.6 g; (3)3.9 L【 3-8】已知反应 2SO3(g)2SO2(g)+O 2(g)在 700K×10-5。某反应系统起始分压时 K =1.5SO2 为 10kPa， O2 为 55kPa，求平衡时各气体分压。解：=0.055 kPa,=10 kPa,=50 kPa( 提示 :因 K ? ? 1,平衡强烈地向逆方向移动 ,可先假设 SO2 先全

7、部变成 SO3)【 3-9】将乙醇和乙酸混合后， 发生如下的酯化反应： C2H5OH(l) + CH 3 COOH(l) = CH 3COOC 2H5(l)+ H2 O(l) 此反应可看作理想溶液反应。在 298 K 时，若将 2.0 mol C 2H 5OH 与 2.0 mol CH 3 COOH 混合，平衡时各种物质有2 变为生成物。今将138 克 C2H 5OH 与 120 克 CH 3COOH 在 298 K 时混合，试问3平衡混合物中有多少CH 3COOC 2H 5 生成？(4 3)24 ，设：平衡时生成x mol CH 3COOC 2H 5。解： K3) 2(2(3x2x)4 ,4

8、(6 5x + x2) = x2,3x2 20x +24 = 0x)(2x204002881.57 (mol),1.5788 = 138 (g)6【 3-10】已知在 298K时，（ 1） 2N 2(g)+O 2(g)2N 2O(g)=4.8×10-37K 1（2） N2 (g)+2O 2(g)2NO 2(g)=8.8×10-19K 2求 2N 2O(g)+2O 2(g)4NO 2(g)的 K 。解： 2N2O(g) + 3O 2 (g) = 4NO 2 (g)为（ 3），则 (3) = 2(2) (1)(K 2)2(8.8 10 19 )27.710 371.6K 34.

9、810 374.810 37K 1【 3-11】反应 2Cl2(g)+2H 2O(g)4HCl(g)+O 2(g)rH114.4kJmol 1当该反应达到平衡后，进行左边所列的操作对右边所列的数值有何影响（操作中没有注明的，是指温度不变 ，体积不变）？（ 1）增大容器体积n(H 2O)（2）加 O2n(H 2O)（ 3）加 O2n(O 2)（4）加 O2n(HCl)（ 5）减小容器体积n(Cl 2)（6）减小容器体积p(Cl 2)（ 7）减小容器体积K （8）升高温度K （ 9）升高温度p(HCl)（10）加 N2n(HCl)（ 11）加催化剂n(HCl)解：（ 1）水的摩尔数减少（ 2）水的

10、摩尔数增加（ 3）平衡向左移动，氧的摩尔数的变化取决于平衡移动所消耗的氧气和加入氧气的相对量。（ 4）氯化氢的摩尔数减少（ 5）氯气的摩尔数增加（ 6）氯气的分压增大（ 7）K 不变（ 8）K 减小（ 9） p(HCl) 增高（ 10） n(HCl) 不变（理想气体） ；（ 11） n(HCl) 减少（真实气体）（ 12） n(HCl) 不变【 3-12】已知反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2 (g)在 1123K 时 K =0.489。试确定在密闭容器中，在下列情况下反应进行的方向：（ 1）只有 CaO 和 CaCO3；（ 2）只有 CaO 和 CO2，且 p(CO2)=30kPa；（

11、 3）只有 CaCO3 和 CO2，且 p(CO2)=100kPa；（ 4）只有 CaCO3， CaO 和 CO2，且 p(CO2)=100kPa 。解： (1) 向右 ; (2) 不变 ; (3) 不变 ; (4) 向左【 3-13】 25 时下列反应达平衡PCl 3(g)+Cl 2(g)PCl5(g)-1 rG =-92.5kJ mol·如果升高温度， p(PCl 5)/p(PCl 3)比值如何变化？为什么？解：变小 (提示 :应先判断此反应是吸热还是放热)【 3-14】已知反应 N 2(g)+3H 2(g)2NH 3(g)，在 500K时 K=0.16 。试判断在该温度下，10

12、L 密闭容器中充入N2, H2和 NH3 各 0.10时反应的方向。0.18.31450041.6(kPa),0.18.31450041.6 (kPa)解： pN 210pH 2100.18.31450041.6(kPa)pNH 310( pNH 3p )2( p )25.9 > 0.16，平衡向左移动（即反应逆向进行）。( pN2 p )( pH 2 p)3(41.6) 2【 3-15 】 PCl5热分解反应式为PCl5(g)PCl3(g)+Cl 2(g) ，在 10L 密闭容器内充入2.0molPCl 5,700K 时有 1.3mol 分解，求该温度下的 K 。若在该密闭容器中再充入

13、1.0molCl 2， PCl5 分解百分率为多少？解： K( pPCl3 p)( pCl 2p)1.32 RT1.328.314700。14pPCl5p0.7 V p0.710101.3设：分解分数为 x，则：2 x(12x)8.314700 142(1x) 10 p2x·(1 + 2 x) = 4.87(1 x),4x2 + 6.87x 4.87 = 06.876.872444.870.54 。x8【 3-16】反应 N 2O4(g)2NO 2(g) 在 317K400 和 1000 时时 K =1.00。分边计算总压力为N2O4 的解离百分率，并解释计算结果。解：设离解百分率为

14、 x。400( 2x )2 / p1.001x,1 x22x = 0.2441x= 15.8x ,1x1000( 2x )2 / p1.001x,22x = 0.1571x1 x = 39.5x ,1x由于 1 摩尔四氧化二氮分解成 2摩尔二氧化氮，所以增加压力不利于四氧化二氮的分解，而导致其分解百分率下降。【 3-17】已知反应 CO(g)+H 2 (g)CO 2(g)+H 2(g) 在 749K 时 K=6.5，若将 90%CO 转化为CO2,问 CO 和 H2O 要以怎样的物质的量比混合？解：设初始混合物中CO 和 H2O 的摩尔比为 1:x6.50.92,0.65(x 0.9) = 0

15、.81,x = 2.10.9)( x(10.9)【 3-18】计算反应 2HI(g)H2(g)+I 2(g)在 500 达平衡时的分压。 已知起始时各物质的分压皆是 20.0kPa。解：=6.2 kPa, pHI=47.6 kPa( 提示 :利用热力学函数先求反应在500的 K ? )【 3-19】利用热力学数据，估算溴在30时的蒸气压。解： 35.2kPa(提示 : 先求30溴相变Br 2(l)Br 2(g) 的 r, 然后求K? ,最后由 K? 求)【 3-20】 NH 4HS(s) 解离的气压在 298.3K 时为 65.9kPa，在 308.8K 时为 120.9kPa。试计算：（ 1） NH 4H