第三章 化学平衡习题

1、第三章 化学平衡习题1.已知298.15K时，反应H2(g) + 0.5O2(g) = H2O(g)的rGm为-228.57kJ/mol. 298.15 K时水的饱和蒸汽压为3.1663 kPa，水的密度为997 kg/m3。求298.15 K反应H2(g) + 0.5O2(g) = H2O(l)的rGm。解：2. 1000K时，反应C(s) + 2H2(g) = CH4(g)的rGm19397J/mol。现有与碳反应的气体，其中含有CH4(g)10，H2(g)80%, N2(g)10(体积)。试问：（1）T1000K，p100kPa时，甲烷能否形成？（2）在（1）的条件下，压力需增加到若干，

2、上述合成甲烷的反应才可能进行？解：（1）（2）3.在一个抽空的容器中引入氯和二氧化硫，若它们之间没有发生反应，则在375.3K时的分压分别为47.836 kPa和44.786 kPa。将容器保持在375.3K，经一定时间后，压力变为常数，且等于86.096 kPa.求反应SO2Cl2 (g) = SO2(g) + Cl2(g)的K。解：4. 718.2K时，反应：H2 (g) + I2 (g) = 2HI (g)的标准平衡常数为50.1。取5.3mol I2与7.94 mol H2，使之发生反应，计算平衡时生产的HI的量。解：5. 300.2K时，反应：A(g) + B(g) = AB(g)的

3、rGm-8368J/mol，欲使等摩尔的A和B有40变成AB，需多大总压力？解：6. 298.15K时，反应A（g）B(g)，在A的分压为1000kPa及B的分压为100kPa时达到平衡，计算反应的K, G,及反应A（2000kPa）B（1000kPa）和A（10000kPa）B（500kPa）的G，反应能否自发进行？解：根据题意，已知反应达平衡时A和B的分压，则计算K：K（pB/p）/(pA/p)= pB/pA100/10000.1G-RTln K=-8.314×298.15ln0.1=5707.7J对A（2000kPa）B（1000kPa），计算GGGRTlnQa=5704+8.

4、314×298.15ln(1000/2000)=3987J>0由于G > 0，所以此反应不能自发向右进行。对反应A（10000kPa）B（500kPa），计算GGGRTlnQa=5704+8.314×298.15ln(500/10000)= -1718J<0由于G < 0，所以此反应能自发向右进行。7.合成氨时所用的氢和氮的比例为3：1，在673 K、1000 kPa压力下，平衡混合物中氨的摩尔百分数为3.85。（1）求N2 (g) + 3H2 (g) = 2NH3 (g)的K.(2)在此温度下，若要得到5氨，总压力为多少？解：（1）（2）8. 已知

5、甲醇蒸汽的标准生成吉布斯自由能为fGm为-161.92kJ/mol。试求甲醇（液）的标准生成自由能（假定气体为理想气体，且已知298.15K的蒸汽压为16.343kPa）.解：9. 298.2K时丁二酸（C4H6O4）在水中的溶解度为0.715 mol/kg，从热力学数据表中得知，C4H6O4(S)、C4H5O4-(m=1)和H+(m=1)的标准生成吉布斯能fGm分别为-748.099、-723.037和0kJ/mol,试求298.2K时丁二酸在水溶液中的第一电离常数。解：10. 在真空的容器中放入固态的NH4HS，于298K分解为NH3(g)与H2S(g)，平衡时容器内的压力为66.66kP

6、a。（1）当放入NH4HS（S）时容器中已有39.99kPa的H2S（g），求平衡时容器中的压力；（2）容器中原有6.666kPa的NH3(g)，问需加多大压力的H2S(g)，才能形成固体NH4HS?解：11. 现有理想气体间反应开始时，A与B均为1mol，298.2K下，反应达到平衡时,A与B各为0.3333 mol 。 （1） 求反应的。（2） 开始时，A为1mol，B为2mol；（3） 开始时，A为1mol，B为1mol，C为0.5mol；（4） 开始时，C为1mol，D为2mol；分别求反应达到平衡时C的物质的量。 解：（1）（2）设组分c平衡时为xmolx0.845（3）设组分c平衡

7、时为xmolx1.095（4）设组分c平衡时为xmol x0.54312. 设在一定温度下，有一定量的PCl5 (g)在标准压力p下的体积为1dm3，在该情况下PCl5 (g)的离解度设为50，用计算说明在下列几种情况中，PCl5 (g)的离解度是增大还是减小。（1）使气体的总压力减小，直到体积增加到2dm3;(2)通入氮气，使体积增加到2 dm3，而压力仍为100 kPa;(3)通入氮气，使压力增加到200 kPa，而体积仍为1dm3;（4）通入氯气，使压力增加到200 kPa，而体积仍为1dm3。解：假设PCl5 (g)的离解度为，则：（1）假设PCl5初始物质的量为1mol,则：（2）（

8、3）（4） 假设加入的氯气为n mol，则： 13. 在448688K的温度区间内，用分光光度法研究了下面的气相反应：I2 + 环戊烯 2HI + 环戊二烯得到K与温度（K）的关系为：（1）计算在573K时，反应的rGm, rHm和rSm；（2）若开始时用等量的I2和环戊烯混合，温度为573 K，起始总压为100 kPa,试求平衡后I2的分压；（3）若起始压力为1000kPa，试求平衡后I2的分压。解：（3）14. CO2与H2S在高温下有如下反应：CO2(g) + H2S(g) = COS(g) + H2O(g)今在610 K时，将4.4×10-3 kg的CO2加入2.5 dm3体

9、积的空瓶中，然后再充入H2S使总压为1000 kPa。平衡后水的摩尔分数为0.02。同上试验，在620 K平衡后水的摩尔分数为0.03（计算时可假定气体为理想气体）。（1）计算610K时的K;(2) 求610 K时的rGm；(3) 计算反应的热效应rHm。解：15. （1）在1393.2K下用H2 (g)还原FeO (S)，平衡时混合气体中H2 (g)的摩尔分数为0.54。求FeO (S)的分解压。已知同温度下，2H2O (g) = 2H2 (g) + O2 (g)，K = 3.4×10-13;(2)在炼铁炉中，氧化铁按如下反应还原：FeO(S) + CO(g) = Fe(S) +

10、CO2 (g)求：1393.2K下，还原1mol FeO需要CO若干摩尔？已知同温度下2CO2(g) = 2CO(g) + O2(g), K = 1.4×10-12.解：16. 已知298.15K，CO (g)和CH3OH (g)标准摩尔生成焓fHm分别为-110.52及-200.7kJ/mol,CO (g)、H2 (g)、CH3OH (l)的标准摩尔熵Sm分别为197.67、130.68及127J/K.mol,蒸汽可视为理想气体。利用上述数据，求298.15K时，反应CO(g) + 2H2(g) = CH3OH(g)的rGm和K。解：17. 试求25下列反应的K。CH3COOH(l

11、)C2H5OH(l)CH3COOC2H5(l)+H2O(l)已知各物质的标准生成吉布斯能fGm(kJ/mol)。CH3COOH(l): -389.9; C2H5OH(l): -168.49; CH3COOC2H5(l): -332.55; H2O(l): -237.129.解：先利用反应物和产物的标准生成吉布斯能计算反应的G，再利用公式G-RTln K求反应的K。GfGm(CH3COOC2H5，l)fGm(H2O，l)fGm(CH3COOH，l)fGm(C2H5OH，l)(-332.55-237.129)-(-389.9-168.49)= -11.289 kJ/mol由G-RTln K=-8.314×298 ln K=-11