第四章化學(xué)平衡

1、在某在某 bBaAhHgGaaaaaaQQ 活活度度商商QQQP115/P115/習(xí)題習(xí)題1:1:理想氣體理想氣體2SO2 (g)+O2(g)=2SO3(g),1000K時時K =3.45。(1)(1)計算計算SO2、O2、SO3分壓各為分壓各為2.03 104Pa,1.01 104Pa,1.01 105Pa的混的混合氣中，發(fā)生上述反應(yīng)的合氣中，發(fā)生上述反應(yīng)的rGm，并判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向；，并判斷反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向；(2)(2)若若SO2和和O2的分壓仍然分別為的分壓仍然分別為2.03 104Pa,1.01 104Pa時，欲使反應(yīng)時，欲使反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行，正向自發(fā)進(jìn)行， SO3的分壓最大不

2、得超過多少？的分壓最大不得超過多少？解：解：3 .248/122223）（ ppppppppppppppQOSOSObBaAhHgGp rGm = RT lnK + RT lnQp= 3.56 104Jmol-1 rGm 0 反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)逆向自發(fā)進(jìn)行 KQGpmr 02，）欲使反應(yīng)向正向進(jìn)行）欲使反應(yīng)向正向進(jìn)行（Pa1019. 145. 3/4322223 SOOSOSOppppppp 當(dāng)當(dāng) 的絕對值很大時，基本上決定了的絕對值很大時，基本上決定了的值，所以的值，所以可以用來近似地估計反應(yīng)的可能性?？梢杂脕斫频毓烙嫹磻?yīng)的可能性。 P118/ /例例2 2：求算反應(yīng)：求算反應(yīng)CO(g)

3、+Cl2(g)COCl2(g)在在298K及通常壓力下及通常壓力下的的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時反應(yīng)時反應(yīng)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 分別為分別為130.6、205.0和和188.7 J.K-1.mol-1；水

4、的蒸氣壓為水的蒸氣壓為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/習(xí)題習(xí)題4:利用利用

5、 fGm 的數(shù)據(jù)，估計的數(shù)據(jù)，估計Zn、Mg、Al、Ni、Cu、Ag、Au等金屬在空氣中被氧化的可能性等金屬在空氣中被氧化的可能性解：解： 查表得查表得298K時各氧化物的時各氧化物的 fGm /kJ.mol-1數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)：ZnOMgOAl2O3NiOCuOAg2OAu2O3-318.2-569.6-1576.4-216.3-127.2-10.82163.2 各金屬在空氣中被氧化的可能性大小為：各金屬在空氣中被氧化的可能性大小為：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(產(chǎn)物產(chǎn)物) B fGm B(反應(yīng)物反應(yīng)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:將固體將固體NH4HS放在放在25 C的抽空容器中，求的抽空容器中，求NH4HS分解達(dá)分解達(dá)平衡時平衡時, ,容

7、器內(nèi)的壓力為多少容器內(nèi)的壓力為多少? ?如果容器中原來已盛有如果容器中原來已盛有H2S氣體氣體, ,其其壓力為壓力為4.00 104Pa，達(dá)到平衡時容器內(nèi)的總壓力將是多少？達(dá)到平衡時容器內(nèi)的總壓力將是多少？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總總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總總7.78 104PaP126/習(xí)題習(xí)題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 某體積可變的容器中放入某體積可變的容器中放入1.564g N2O4氣體，此化合物在氣體，此化合物在298K時部分解離。實驗測得，在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，容器的體積為時部分解離。實驗測得，在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，容器的體積為0.485dm3。求求N2O4的解離度的解離度 以及解離反應(yīng)的以及解離反應(yīng)的K 和和rGm 。對于反應(yīng)前后分子數(shù)不同的氣相反應(yīng)，可以通過定壓條件下體積對于反應(yīng)前后分子數(shù)不同的氣相反應(yīng)，可以通過定壓條件下體積或密度的變化，或者定容條件下的壓力變化來測定平衡常數(shù)?；蛎芏鹊淖兓蛘叨ㄈ輻l件下的壓力變化來測定平衡常數(shù)。解：解： N2O4(g) = 2NO2(g)

10、反應(yīng)開始時反應(yīng)開始時n/mol n=1.564/92=0.017 0平衡時的平衡時的n/mol n(1- ) 2n n總總=n(1+ ) RTnVp總總總總 167. 01 nRTpV 1424222nnnKONNOn115. 0)(總總總總 pnpKKn13molJ1036. 5ln KRTGmr13molJ10394. 5: mrmfGG 計算計算利用查表利用查表P129/習(xí)題習(xí)題18 在在250C及標(biāo)準(zhǔn)壓力下，及標(biāo)準(zhǔn)壓力下，1molPCl5部分解離為部分解離為PCl3和和Cl2，達(dá)到平，達(dá)到平衡時通過實驗測知混合物的密度為衡時通過實驗測知混合物的密度為2.695g/dm3，試計算，試計算

11、PCl5的解離的解離度度以及解離反應(yīng)在該溫度時以及解離反應(yīng)在該溫度時K 和和rGm 。解：解： PCl5 (g)=PCl3(g)+ Cl2(g)反應(yīng)開始時反應(yīng)開始時n/mol 1平衡時平衡時n/mol 1- n總總1 RTnVp總總總總 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和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，其和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，其密度為密度為3.62 gdm-3，在，在75 C和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，其密度為和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，其密度為1.84gdm-3，求反應(yīng)求反應(yīng) N2O4(

12、g)=2NO2(g) 的的rHm 及及rSm 。( (設(shè)反應(yīng)的設(shè)反應(yīng)的Cp=0) )解：解：N2O4(g) = 2NO2(g)開始時物質(zhì)的量開始時物質(zhì)的量n/mol n平衡時物質(zhì)的量平衡時物質(zhì)的量n/mol n(1- ) 2n n總總= n(1+ ) 1)()(4242 RTONpMONnMVRTnpV 總總2214ppKKx 11molkJ756. 4174. 5751. 075molkJ043. 90229. 00755. 015 mrmrGKCGKC時時時時111KmolJ230molkJ3 .75mrmrmrmrmrSHSTHGP134/ /習(xí)題習(xí)題25: 石灰窯中的燒石的反應(yīng)為石灰窯

13、中的燒石的反應(yīng)為CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)欲使石灰石能以一定速率分解為石灰，分解壓最小須達(dá)到大氣壓欲使石灰石能以一定速率分解為石灰，分解壓最小須達(dá)到大氣壓力，上時所對應(yīng)的平衡溫度稱為分解溫度。設(shè)分解反應(yīng)的力，上時所對應(yīng)的平衡溫度稱為分解溫度。設(shè)分解反應(yīng)的Cp=0，試求試求CaCO3的分解溫度（的分解溫度（298 K298 K時的時的 fGm ， fHm可查表）可查表） 。解：解：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)（1）298K時時 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)是常數(shù)是常數(shù) T2時，時， K p /p =1KTTTRHKKmr1112)11()1()2(ln221 P137/例題例題10 PCl5 (g)=PCl3(g)+ Cl2(g)200 C時時， K=0.308。200 C及及105Pa時時PCl5 (g)的解離度。若壓力改為的解離度。若壓力改為106Pa，結(jié)果又如何結(jié)果又如何？解解： PCl5 (g)=PCl3(g)+ Cl2(g) n總總平衡時物質(zhì)的量平衡時物質(zhì)的量 1- 1 221308. 0 ppppKKx 0.174Pa100.488P

15、a1065 pp的解離度隨之減小的解離度隨之減小增加壓力，增加壓力，5PCl, 0 P138/ /例例11 11 工業(yè)工業(yè)C6H5CH2CH3(g)=C6H5CHCH2(g)+H2(g)已知已知627 C時，時，K =1.49。計算在此溫度及標(biāo)準(zhǔn)壓力時乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率；。計算在此溫度及標(biāo)準(zhǔn)壓力時乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率；若用水蒸氣與乙苯的物質(zhì)的量之比為若用水蒸氣與乙苯的物質(zhì)的量之比為10的原料氣，結(jié)果將如何？的原料氣，結(jié)果將如何？解：解：C6H5CH2CH3(g)=C6H5CHCH2(g)+H2(g)H2O(g) n總總物質(zhì)的量物質(zhì)的量 1-x x x n 1+x+n49. 11112 nxxxnppKKn總總總總 0.949100.7740 xnxn常壓下充入水蒸氣可以明顯提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率。常壓下充入水蒸氣可以明顯提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率。思考題思考題（1）平衡常數(shù)變了則平衡必移動，平衡移動了則平衡常數(shù)）平衡常數(shù)變了則平衡必移動，平衡移動了則平衡常數(shù)也一定會改變。也一定會改變。（2）反應(yīng)）反應(yīng)CO(g)+H2O(g)