第四章化学平衡

1、在某在某 bBaAhHgGaaaaaaQQ 活活度度商商QQQP115/P115/习题习题1:1:理想气体理想气体2SO2 (g)+O2(g)=2SO3(g),1000K时时K =3.45。(1)(1)计算计算SO2、O2、SO3分压各为分压各为2.03 104Pa,1.01 104Pa,1.01 105Pa的混的混合气中，发生上述反应的合气中，发生上述反应的rGm，并判断反应自发进行的方向；，并判断反应自发进行的方向；(2)(2)若若SO2和和O2的分压仍然分别为的分压仍然分别为2.03 104Pa,1.01 104Pa时，欲使反应时，欲使反应正向自发进行，正向自发进行， SO3的分压最大不

2、得超过多少？的分压最大不得超过多少？解：解：3 .248/122223）（ ppppppppppppppQOSOSObBaAhHgGp rGm = RT lnK + RT lnQp= 3.56 104Jmol-1 rGm 0 反应逆向自发进行反应逆向自发进行 KQGpmr 02，）欲使反应向正向进行）欲使反应向正向进行（Pa1019. 145. 3/4322223 SOOSOSOppppppp 当当 的绝对值很大时，基本上决定了的绝对值很大时，基本上决定了的值，所以的值，所以可以用来近似地估计反应的可能性。可以用来近似地估计反应的可能性。 P118/ /例例2 2：求算反应：求算反应CO(g)

3、+Cl2(g)COCl2(g)在在298K及通常压力下及通常压力下的的rGm 及及K 。解：解：CO(g)+Cl2(g)COCl2(g) fGm B/kJmol-1 -137.3 0 -210.5 rGm = i fGm i = -73.2kJmol-1 rGm = RT lnK121078.6 RTGmreK P118/ /例例3:3:求求298K时反应时反应H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l)的的K ，H2O(g)的的 fHm =-241.8kJ.mol-1；H2(g) 、O2(g)和和H2O(g)的的Sm 分别为分别为130.6、205.0和和188.7 J.K-1.mol-1；水

4、的蒸气压为水的蒸气压为3.17103Pa。H2O(g), p H2O(g), p (3.17103Pa) rGm (1) G (2) G (3)解：解：H2(g)+1/2O2(g)H2O(l)298K rGm G (2)= Vdp=RTln(p/p )=-237.2kJ.mol-1 rGm (1)= rHm -T rSm=-228.6kJ.mol-1 rHm (1)=B fHm,B 241.8kJ.mol-1 rSm (1)= B Sm,B -44.4J.K-1.mol-1 G (3)=0 rGm = -237.2kJ.mol-1411079.3 RTGmreK P119/习题习题4:利用利用

5、 fGm 的数据，估计的数据，估计Zn、Mg、Al、Ni、Cu、Ag、Au等金属在空气中被氧化的可能性等金属在空气中被氧化的可能性解：解： 查表得查表得298K时各氧化物的时各氧化物的 fGm /kJ.mol-1数据数据：ZnOMgOAl2O3NiOCuOAg2OAu2O3-318.2-569.6-1576.4-216.3-127.2-10.82163.2 各金属在空气中被氧化的可能性大小为：各金属在空气中被氧化的可能性大小为：AlMgZnNiCuAgAu 解：解： 4HCl(g)+O2(g) =2Cl2(g) + 2H2O (g) fGm B/kJmol-1 -95.265 0 0 -228

6、.597 rGm = B fGm B(产物产物) B fGm B(反应物反应物)=-76.134kJmol-11310216. 2 RTGmreK Kp = K . ( p ) = 2.187 108Pa-1 Kx =K ( p/p)- = 2.187 1013)O()NO()NO()O()NO()NO()O()NO()NO(222222222222xxxKpppKppppKxp 322332233223)O()O()O()O()O()O(xxKppKpppKxp P125/例例5:将固体将固体NH4HS放在放在25 C的抽空容器中，求的抽空容器中，求NH4HS分解达分解达平衡时平衡时, ,容

7、器内的压力为多少容器内的压力为多少? ?如果容器中原来已盛有如果容器中原来已盛有H2S气体气体, ,其其压力为压力为4.00 104Pa，达到平衡时容器内的总压力将是多少？达到平衡时容器内的总压力将是多少？解解：（：（1） NH4HS(s) =NH3(g) + H2S (g) fGm B/kJmol-1 -55.17 -16.64 -33.02 rGm = B fGm B = 5.51kJmol-1108. 0 RTGmreK K =p(NH3)/pp(H2S)/pp(NH3)p(H2S)3.34 104Pap总总6.67 104Pa（2） NH4HS(s) =NH3(g) + H2S (g)

8、 平衡平衡p x x+ 4.00 104PaK =p(NH3)/pp(H2S)/p=0.108x1.89 104Pa p总总7.78 104PaP126/习题习题12: 利用利用 fGm求算求算 K和和Kp (1) 2SO3(g) = 2SO2(g) + O2(g) (2) SO3(g) = SO2(g) + 1/2O2(g) (3) 2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g) rGm (1)= i fGm i rGm(1) = RTlnK(1)Kp (1)= K(1) . ( p ) K (2)= K(1)1/2 K (3)= 1/K(1)Kp (2)= Kp(1)1/2 Kp (3

9、)= 1/Kp(1)P127/例例6 某体积可变的容器中放入某体积可变的容器中放入1.564g N2O4气体，此化合物在气体，此化合物在298K时部分解离。实验测得，在标准压力下，容器的体积为时部分解离。实验测得，在标准压力下，容器的体积为0.485dm3。求求N2O4的解离度的解离度 以及解离反应的以及解离反应的K 和和rGm 。对于反应前后分子数不同的气相反应，可以通过定压条件下体积对于反应前后分子数不同的气相反应，可以通过定压条件下体积或密度的变化，或者定容条件下的压力变化来测定平衡常数。或密度的变化，或者定容条件下的压力变化来测定平衡常数。解：解： N2O4(g) = 2NO2(g)

10、反应开始时反应开始时n/mol n=1.564/92=0.017 0平衡时的平衡时的n/mol n(1- ) 2n n总总=n(1+ ) RTnVp总总总总 167. 01 nRTpV 1424222nnnKONNOn115. 0)(总总总总 pnpKKn13molJ1036. 5ln KRTGmr13molJ10394. 5: mrmfGG 计算计算利用查表利用查表P129/习题习题18 在在250C及标准压力下，及标准压力下，1molPCl5部分解离为部分解离为PCl3和和Cl2，达到平，达到平衡时通过实验测知混合物的密度为衡时通过实验测知混合物的密度为2.695g/dm3，试计算，试计算

11、PCl5的解离的解离度度以及解离反应在该温度时以及解离反应在该温度时K 和和rGm 。解：解： PCl5 (g)=PCl3(g)+ Cl2(g)反应开始时反应开始时n/mol 1平衡时平衡时n/mol 1- n总总1 RTnVp总总总总 80. 0111RTpMRTpV78. 11111 xKK 13molJ1050. 2ln KRTGmrP131/ /例例8 8已知已知N2O4和和NO2的平衡混合物，在的平衡混合物，在15 C和标准压力下，其和标准压力下，其密度为密度为3.62 gdm-3，在，在75 C和标准压力下，其密度为和标准压力下，其密度为1.84gdm-3，求反应求反应 N2O4(

12、g)=2NO2(g) 的的rHm 及及rSm 。( (设反应的设反应的Cp=0) )解：解：N2O4(g) = 2NO2(g)开始时物质的量开始时物质的量n/mol n平衡时物质的量平衡时物质的量n/mol n(1- ) 2n n总总= n(1+ ) 1)()(4242 RTONpMONnMVRTnpV 总总2214ppKKx 11molkJ756. 4174. 5751. 075molkJ043. 90229. 00755. 015 mrmrGKCGKC时时时时111KmolJ230molkJ3 .75mrmrmrmrmrSHSTHGP134/ /习题习题25: 石灰窑中的烧石的反应为石灰窑

13、中的烧石的反应为CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)欲使石灰石能以一定速率分解为石灰，分解压最小须达到大气压欲使石灰石能以一定速率分解为石灰，分解压最小须达到大气压力，上时所对应的平衡温度称为分解温度。设分解反应的力，上时所对应的平衡温度称为分解温度。设分解反应的Cp=0，试求试求CaCO3的分解温度（的分解温度（298 K298 K时的时的 fGm ， fHm可查表）可查表） 。解：解：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)（1）298K时时 rGm (298K)= i fGm i130.2kJ mol-1 K (298K)=exp(- rGm /RT)=1.52 10-23

14、rHm (298K)= i fHm i177.9kJ mol-1（2） Cp =0, rHm (T)是常数是常数 T2时，时， K p /p =1KTTTRHKKmr1112)11()1()2(ln221 P137/例题例题10 PCl5 (g)=PCl3(g)+ Cl2(g)200 C时时， K=0.308。200 C及及105Pa时时PCl5 (g)的解离度。若压力改为的解离度。若压力改为106Pa，结果又如何结果又如何？解解： PCl5 (g)=PCl3(g)+ Cl2(g) n总总平衡时物质的量平衡时物质的量 1- 1 221308. 0 ppppKKx 0.174Pa100.488P

15、a1065 pp的解离度随之减小的解离度随之减小增加压力，增加压力，5PCl, 0 P138/ /例例11 11 工业工业C6H5CH2CH3(g)=C6H5CHCH2(g)+H2(g)已知已知627 C时，时，K =1.49。计算在此温度及标准压力时乙苯的平衡转化率；。计算在此温度及标准压力时乙苯的平衡转化率；若用水蒸气与乙苯的物质的量之比为若用水蒸气与乙苯的物质的量之比为10的原料气，结果将如何？的原料气，结果将如何？解：解：C6H5CH2CH3(g)=C6H5CHCH2(g)+H2(g)H2O(g) n总总物质的量物质的量 1-x x x n 1+x+n49. 11112 nxxxnppKKn总总总总 0.949100.7740 xnxn常压下充入水蒸气可以明显提高乙苯的平衡转化率。常压下充入水蒸气可以明显提高乙苯的平衡转化率。思考题思考题（1）平衡常数变了则平衡必移动，平衡移动了则平衡常数）平衡常数变了则平衡必移动，平衡移动了则平衡常数也一定会改变。也一定会改变。（2）反应）反应CO(g)+H2O(g)