大學(xué)物理化學(xué)3-化學(xué)平衡課后習(xí)題與答案

化學(xué)平衡課后習(xí)題一、是非題某一反應(yīng)在定溫、定壓且無非體積功的條件下，當(dāng)該反應(yīng)rGm<0時，則該反應(yīng)正向進行( )如果某一化學(xué)反應(yīng)rH 0，該反應(yīng)的K 隨著溫度升高而減小（）=B>0時，隨著惰性氣體的加入而平BB BB衡向左移動。（）=B>0時，隨著惰性氣體的加入而平BB BB衡向左移動（9.如果某一化學(xué)反應(yīng)rH 不隨溫度變化，那么rS 也不隨溫度變化但是rG 卻與溫度有關(guān)（）對于真實氣體混合物的反應(yīng)，該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K 僅僅是溫度的函數(shù)（）二、選擇題選擇正確答案的編號，填在各題后的括號內(nèi)：PCl5

的分解反應(yīng)PCl5

(g)==PCl

(g)+Cl3

(g)473K達到平衡時2

(g)有48.5%分5解，在573K達到平衡時，有97分解，則此反應(yīng)是（ ）（1）吸熱反應(yīng)； （2）放熱反應(yīng)；（3）反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓變?yōu)榱愕姆磻?yīng)；（4）在這兩個溫度下標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)相等的反應(yīng)。設(shè)反應(yīng)aA(g)==yY(g)+zZ(g),在101.325kPa、300K下，A的轉(zhuǎn)化率是600K的2倍，而且在300K下系統(tǒng)壓力為101325Pa的轉(zhuǎn)化率是2×101325Pa的2倍，故可推斷該反應(yīng)( )（1）標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與溫度，壓力成反比；（2）是一個體積增加的吸熱反應(yīng)；（3）是一個體積增加的放熱反應(yīng)；(4)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與溫度成正比，與壓力成反比。3.理想氣體反應(yīng)NO5（g）==NO4（g）+1/22（g）的H 為41.84kmol1，C (B)0。要增加N2O4（g）的產(chǎn)率可以（ ）B p,m（1）降低溫度； （2）提高溫度；（3）提高壓力； （4）定溫定容加入惰性氣體。影響任意一個化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)值的因素為（。催化劑；溫度；壓力。溫度升高時，固體氧化物的分解壓力（分解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)（）降低；增大；恒定；無法確定。反應(yīng)2NO(g)+O2(g)==2NO2(g),當(dāng)反應(yīng)在某溫度、壓力下達平衡時，若使平衡向右移動。則應(yīng)采取的措施是（）（1）降低溫度和減小壓力（2）降低溫度和增大壓力；（3）升高溫度和減小壓力（4）升高溫度和增大壓力。三、填空題在以下各小題的“”處填上答案。1.某氣相反應(yīng)A==Y+Z是吸熱反,在25℃時其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K =1,則25℃反應(yīng)rS 0，此反應(yīng)在40℃時的K 25℃時的K 。(選填，=，)四、計算題將丁烯脫氫制取丁二烯的反應(yīng)如下：C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)物質(zhì)△Hf m/(kJ·mol-1)Sm/(J·mol-1物質(zhì)△Hf m/(kJ·mol-1)Sm/(J·mol-1·K-1)C4H8(g)0.125305.3C4H6(g)110.06278.5H2(g)0130.6298KHS;r m rm298KGK;r mr830KK（r

m不隨溫度而變）;為提高丁烯的轉(zhuǎn)化率，在反應(yīng)時加入惰性氣體水蒸氣。若反應(yīng)開始時，丁烯與水蒸氣物質(zhì)的量之比為1:15,反應(yīng)在830K,202.65kPa條件下進行，C4H8(g)的平衡轉(zhuǎn)化率為多少？1500KNi101.325kPaCO(g)CO2(g)進行的反應(yīng)為：Ni(s)+CO2(g)=NiO(s)+CO(g)為了不使Ni(s)被氧化，在上述混合氣體中CO2(g)的分壓力p(CO2)不得大于多大的壓G力？已知下列反應(yīng)的△Gr

m與溫度T的關(guān)系為：r(ⅰ)2Ni(s)+O2(g)=2NiO(s),△Gm,i=(－489.1+0.1917T/K)kJ·mol-1rr(ⅱ)2C()+O2(g)=2CO(g),rrm,iii(ⅲ)C()+O2(g)=CO2(g),Grm,iii

m,ii=(－223.0－0.1753T/K)kJ·mol-1=(－394.0－0.84×10-3T/K)kJ·mol-13．已知下列反應(yīng)在373Ｋ時，K=1.25×108CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)（１）

(373k)=-125.52J·mol-1·K-1，求

(g)的解離反應(yīng)在373Ｋ下的△r

rm 2H;H(２)設(shè)反應(yīng)的∑BCp,m=0,且反應(yīng)開始時系統(tǒng)中只有COCl2(g)，則保持系統(tǒng)壓力的條下，若要COCl2(g)的解離度為0.001，則反應(yīng)溫度(p=100kPa)。4．在200K~400K濕度X圍內(nèi)，反應(yīng)NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與T的關(guān)系為:K K lg 16.2 T/K300K

,△

,△S；r m r m rm在300K時，若反應(yīng)開始只有NH4Cl(s)放在一真空容器內(nèi)，求平衡時HCl(g)分壓；化學(xué)平衡習(xí)題答案一、是非題1. 2. 3. 4. 5.二、選擇題1.(1) 2.(2) 3.(1) 4.(2) 5.(2) 6(2)三、填空題1.＞，＞四、計算題1：(1△H(298K)∑△H(B,298K)r m B f m=[110.6－(－0.125)]kJ·mol-1=110.19kJ·mol-1△S(298K)S(B,298K)rm B m=103.8J·mol-1·K-1(2)△G(298K)=△H(298K)－298K×△S(298K)r m r m rmr

=(110.19-298×103.8×10-3)kJ·mol-1=79.26kJ·mol-1m(298K)=－298RlnK(298K)K(298K)=

79.26103Jmol1298K8.314Jmol1K1解得K=1.278×10-14由r㏑K(830K)rK(298K)

H (298K)( 1 1 )mR 298K 830Km110.19103Jmol1( 1 1 )8.314Jmol1K1 298K 830K解得 K(830K)=3.07×10-2(4) C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)開始：n/mol 1 0 0平衡：neq/molxA xAA A A 平衡：∑neq=[(1－x)+x+x+15]=(16+xA A A x( A p/p)2K(830K)

16xA1xA

3.07102( A)p/p16xA代入p=202.65kpa,解得，C4H8(g)的平衡轉(zhuǎn)化率xA=0.389【fHm(298K)、Sm(298K)出發(fā)計算反應(yīng)的△rmrmrmrHm(298K)rmrmrm

(298K),

(298K),并算得K(298K)，再忽略溫度對△HX830KK(830K),K(830K),計算C4H8(g)脫氫制取反應(yīng)(i)1反應(yīng)(ii)1反應(yīng)(iii),2 2故可能進行的反應(yīng)的rGm則

)

12

m,i

12

m,ii

m,iiir G )[1(489.10.1917T/K)1(223.0/K)2 2r (394.00.84103T/K)]kJmol1(37.90.0117T/K)kJmol1Gr得 △m(1500K)=55.45kJ·molGrGr由 △m(T)=－RTlnK(T)GrGr△m(1500K)=－1500KRlnK(1500K)Gr55.45kJ·mol-1=-1500K×8.0314J·mol-1·K-1K(1500K)解得K(1500K)=0.0117p(CO)/p 101.325kPap(CO)而J 2p(CO2

)/p p(CO)2為使可能進行的反應(yīng)不發(fā)生，則根據(jù)X特荷夫定溫方程Gr△m(1500K)=－RTlnK(1500K)+RTlnJ(1500K)GrrJ>K,△r

m(1500K)>0才行。101.325kPap(CO)故 2

0.0117p(CO2)100.15kPa

p(CO)2r剖析(i)先由給定的三個反應(yīng)△r與溫度T的關(guān)系式通過線性組合求出可能發(fā)生的反應(yīng)的△ rGm(1500K)，進而求出再列出J(1500K)的表達式此時應(yīng)注意對有純固體參加的多相反應(yīng)的表達式，式中只出現(xiàn)氣體的分壓最后根據(jù)X特荷夫定溫方程，確定防止可能進行的反應(yīng)生，CO2(g)分壓的最大值。（１）已知COC2(g的合成反應(yīng)K(373K)=1.2518，則其解離反應(yīng)的K(373K)

0.81081 K(373K) 1.251081 故COCl2解離反應(yīng)的△rGm’(373K)=-RTlnK’(3773K)=-8.314J·mol-1·K-1×373Kln(0.8×10-8)=57816.8J·mol-1而解離反應(yīng)的△S’(373K)=-△S(373K)=125.52J·mol-1·K-1rm rm所以解離反應(yīng)△H’(373K)=△G’(373K)+373K△S’(373K)r m r m rm=57816.8J·mol-1+373K×125.52J·mol-1·K-1=104635J·mol-1（２） COCl2(g)=CO(g)+Cl2(g)開始n/mol：1 0 0平衡neq/mol：1-0.0010.001 0.001平衡∑neq/mol=1-0.001+0.001+0.001=1+0.001 [p(CO)/p][p(Cl)/p]K(T)

p(COCl20.001

2)/p( 1.001

p/p)210.0011.001代入p=200kPa,解得K’(T)=2×10-6

(p/p)因解離反應(yīng)的△C =0，即△H’與溫度無關(guān)，則由X特荷夫方程：r p,m r mKln

rH m

( 1 1)K(373K)rK’(373K)=0.8×10-8,r

R 373K Tm’(373K)=104635J·mol-1,解得T=446K【剖析】：解本題需要正確應(yīng)用最基本的熱力學(xué)公式外，關(guān)鍵還在于要把COCl2(g)解離反應(yīng)與合成反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的關(guān)系(互為倒數(shù)，即K

)

1K)

)以及熱力學(xué)函數(shù)變化值 的 關(guān) 系 [ 正 、 負 號

相 反 ， 如Sr m

(T)r

S),m

H )m

H ),m

G )m

G(T)]理順，這是是m否得到正確結(jié)果的關(guān)鍵所在，稍不留神就會鑄成錯誤。r（１）若視△r

m與溫度無關(guān)，可視為常數(shù)，則Hr△m=9127K×8.314J·mol-1·K-1Hr=75882J·mol-1300K時，由K=f(T)關(guān)系式，代入T=300K,得K=6.6