化學平衡習題-解

1、第五章物理化學習題及答案1、已知四氧化二氮的分解反應此0/g)=2N0/g)在298.15K時,rGf=4.75kJmol試判斷在此溫度及下列條件下，反應進行的方向。(1) N2O4(100kPa),NO2(1000kPa);(2) N2O4(1000kPa),NC2(100kPa);(3) N2O4(300kPa),NO2(200kPa);解：由Jp進行判斷K。'-exp(-.：rG%7RT)=exp-4.75103/(8.314298.15)=0.1472pNO2/p，42pN2O4/p。(1)1100siooiooo1200,/麗麗.333;,tighttoleftJ?<K

2、rlefttonghtJp>Krrighttoleft2、Ag可能受到H2s(氣)的腐蝕而發(fā)生如下反應:H2s(g)2Ag(s)=Ag2s(s)Hz(g)今在298K、100kPa下，將Ag放在等體積的H2和H2s組成的混合氣體中。試問(1)Ag是否可能發(fā)生腐蝕而生成Ag2S?(2)在混合氣體中，H2s的百分數(shù)低于多少才不致發(fā)生腐蝕？已知298K時,Ag2s和H2s的標準生成吉布斯函數(shù)分別為-40.25和W2.93kJ/mol。解：(1)判斷Ag能否被腐蝕而生成Ag2s,就是判斷在給定的條件下，所給的反應能否自發(fā)進行。可以計算與Gm值，由AGm的正、負來判斷，也可以計算反應的平衡常數(shù)K?

3、,再比較K?與J的大小來判斷。pJp為指定條件下的壓力商，其值為IpH2XH2PXH2dJp=1pH2sXH2spXH2s其中摩爾分數(shù)之比等于體積百分數(shù)之比。rG?m=fG?(Ag2s,s)-fG?(fs©=(-40.25+32.93)kJ/mol=-7.32kJ/molKB=exp-rG3、RT=expI"“故在該條件下，Ag能被腐蝕而生成Ag2s2)Ag不致發(fā)生腐蝕，要求Jp>K9,Xh21-XH2s2JP=K-=19.2=xH2s：4.9510XH2SXH2S3、在288K將適量CO2(g)引入某容器測得其壓力為0.0259p?,若再在此容器中加入過量NH4CO

4、ONH2(s),平衡后測得系統(tǒng)總壓為0.0639p?,求(1) 288K時反應NH4COONH2(s)u2NH3(g)+CO2(g)的K®(2) 288K時上述反應的ArG*。(3分)(1) NH4COONH2(s)=2NH3(g)COz(g)開始0.0259p?平衡2p0.0259p?+p平衡時總壓p總=0.0259p°3p=0.0639p°-p=0.01267p°2PCO2PNH3(p0)3=2.4810為(2) ©“RTlnK。=25.39kJ/mol4、將一個容積為1.0547dm3的石英容器抽空，在溫度為297.0K時導入一氧化氮直到

5、壓力為24136P3然后再引入0.7040g澳，并升溫到323.7K。達到平衡時壓力為30823Pa求323.7K時反應2NOBr(g)u2NO(g)+Br2(g)的K®解：323.7K時NO和Br2的原始分壓分別為p0(NO)=24136(323.7.297.0)Pa=26306Pan(BMRTRTm(Br2)/M(Br2)一一11241Pa若NOBr平衡時的分壓為x,則2NOBr(g)：=2NO(g)Br2(g)原始26306Pa11241Pa平衡x(26306-x)Pa(11241-0.5x)Pa總壓1p=(x26306-x11241-x)Pa=30823Pa=.x=13448

6、Paeeq、"BK0=n勺Bnp(NO)2p(Br2)p(NOBr)2pG=0.041295、已知298.15K,CO(g)和CH30H(g)的標準摩爾生成始fHm分別為-110.52及-200.7KJmol-1。CO(g)、及(g)、CH30H(g)的標準摩爾嫡Si分別為197.67,130.68S239.41JK，mol，試根據(jù)上述數(shù)據(jù)求298.15K時反應CO(g)+2H2(g)=CH30H(g)的&rG?及K°。解：rHm，="BfHi：=-90.18kJmolBrsm)'="BSrm'=-219.62JK/molB笛,=

7、：rHm；，-Trsm=-24700JmolK°=e-RT=2.131046、用丁烯脫氫制丁二烯的反應如下：CH3CH2CH=CH2(g)-CH2=CHCH=CH2(g)+H2(g)反應過程中通入水蒸氣，丁烯與水蒸氣的摩爾比為1:15,操作壓力為2.0M105Pa已知298.15K下數(shù)據(jù):(A)丁烯(g)(B)丁二烯(g)/-1、AHm(kJmol)-0.13110.16_，一.-1、Gm(kJmol)71.29150.67(1)計算298.15K時反應的區(qū)討、AS?和ArGm(2)問在什么溫度下丁烯的平衡轉化率為40%。假設反應熱效應和過程嫡變不隨溫度變化，氣體視為理想氣體。（設丁

8、烯初始物質的量為1mol）（i）.：,Gm，：fGm（B）.，Gm（H2）.-Gm（A）=150.67071.=29k79m院：,Hm=tH&B-H%2H)-：H(mA=110.16-0-(0.13)k1J1儕(219"Sm=.小m-<3%T=(110290-79380),298.15=103.7JmolK(2)CH3cHC(H)-gCHCHCH2(CHa)HH2Ot=01mol0mol(1-x)molxmol0mol15molxmol15mol總物質的量（16+x）mol0.4216X）p總(160.4)2(2)1-0.4(/=0.032516x160.4."

9、;Gm=-RTlnK：rHm-T；rSmT=.：Hm7“SmRlnK)=110290(103.78.314ln0.K0325)8347、已知298.15K以下數(shù)據(jù):物質SO3(g)SO2(g)O2(g)fH?/kJmol-1-395.2-296.10S?/JK-1mol-1256.2248.5205.03（1）、求298.15K,P®下反應SO2（g）+-2O2（g）=SO3（g）的K°（2）、設AH?,AsS不隨溫度變化，反應物按反應計量系數(shù)比進料，在什么溫度下，SO2的平衡轉化率可以達到80%?5g.r11解：.rHm=(-395.2)-(-296.1)-0=-99.1

10、kJmolrSm=256.2-248.5-1205.03=-94.82JK2“GA=rHT.：rS?=70.83kJmolK。'-exp(-.：rGm;7RT)=2.561012Kp=K1"21、2.SO2(g)+1/2O2(g)=SO3(g)t=0時mo110.50t=oc0寸mo11-a0.5-1/2aan總=1.5-1/2a0.5-.05：1.5-1:1.51Ct211=13.27：(3-：)20.82.2211(1-：)(1-：)20.20.22:H71rmrSm-RlnK"=852K-99100-94.-82- 314ln13.278、五氯化磷分解反應Pd

11、M=PCb(g)+cUg)在200°c時的K=0312,計算：(1) 200°C,200kPa下PC15的解離度。(2)摩爾比為1:5的PC15與C12的混合物，在200°C,101.325kPa下，求達到化學平衡時PC15的解離度。解：(1)設200°C,200kPa下五氯化磷的解離度為a,則PC15(gPC13(g)C12(g)原始100平衡1-aan%nB=(1二工)mo1平衡時分壓1一：P11ap11ap1K®=n(Peq/P。)BP(PC13)/P%P(C12)/P°P(PC15)/P°QP“=0.312得0=36

12、.7%a,則(2)設開始時五氯化磷的物質的量為1,解離度為PCl(g)=PCl3(g)C"g)原始10平衡1-aa平衡時分壓55+a工nB=(6+a)mol5 1-P6 1K°="(pBq/p°)'BBp(PCl3)/pG1p(Cl2)/pm、自0.312將各數(shù)據(jù)代入，則1.307-+6.5396a-1.8475=0二0268=26.8%9、反應NH4HS(s)uNH3(g)+H2s(g)的rHm6(298K)=93.72KJ.mol-1,設rHm6為常數(shù)，當置NH4Hs(s)于一真空容器中，在298K下測得容器內的平衡壓力為90KPa。求(1)298K時反應的標準平衡常數(shù)和rSm0;(2)溫度升至328K時容器內的平衡壓力。解：(1)NH4HS(s)=NHs(g)H2s(g)起始/kPa00平衡/kPape,1pe,1298.15K時,系統(tǒng)平衡總壓p=2pe,1=90KPape,1=45kPaK<=(pe/p-)2=0.2025rGm'=-RTl