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第六章 化学平衡

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第六章化学平衡一、选择题1.理想气体反应N2O5 (g) = N2O4 (g) + (1/2) O2 (g) 的Δr Hm为41.84 kJ⋅mol-1，ΔC p = 0，试问增加N2O4平衡产率的条件是：( )(A) 降低温度(B) 提高温度(C) 提高压力(D) 等温等容加入惰性气体2. 在298 K 时，气相反应H2 (g)＋I2 (g) ＝2HI (g)的Δr Gm＝-16 778 J⋅mol-1，则反应的标准平衡常数Kp为: ( )(A) 2.0 × 1012(B) 5.91 × 106(C) 873 (D) 18.93. 对于理想气体间反应，以各种形式表示的平衡常数中，其值与温度和压力皆有关系的是：( )(A) K a(B) K c(C) K p(D) K x (或K y)4. 已知反应2NH3 = N2 + 3H2在等温条件下，标准平衡常数为0.25，那么，在此条件下，氨的合成反应(1/2) N2 + (3/2) H2 = NH3的标准平衡常数为：( )(A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 15. 理想气体反应平衡常数K x (或K y)与K c的关系是∶( )(A) K x= K c(RT)νBB∑(B) K x= K c(RT/P)νBB∑(C) K x= K c(RT/p BB)ν-∑(D) K x= K c(V/νBB∑n B B B)ν-∑6.在T，p时，理想气体反应C2H6 (g) ＝H2 (g) + C2H4 (g)的K c/K x为：( )(A) RT(B) 1/(RT) (C) RT/p(D) p/(RT)7. 在等温等压下，当反应的Δr Gm= 5 kJ⋅mol-1时，该反应能否进行？( )(A) 能正向自发进行(B) 能逆向自发进行(C) 不能判断(D) 不能进行8. 化学反应等温式Δr G m = Δr Gm + RT ln Q a，当选取不同标准态时，反应的Δr Gm将改变，该反应的Δr G m和Q a将：( )(A) 都随之改变(B) 都不改变(C) Q a变，Δr G m不变(D) Q a不变，Δr G m改变9. 某温度时，NH4Cl (s)分解压力是p ，则分解反应的平衡常数为：( )(A) 1 (B) 1/2 (C) 1/4 (D) 1/810. 理想气体化学反应平衡时，应用下列哪个关系式？( )(A) Δr Gm = -RT ln Kp(B) Δr Gm= -RT ln Kp(C) Δr Gm= -RT ln K x(D) Δr Gm= -RT ln Kc11. 25 °C时水的饱和蒸气压为3.168 kPa，此时液态水的标准摩尔生成Gibbs自由能为- 237.19 kJ·mol-1，则水蒸气的标准摩尔生成Gibbs自由能为：( )(A) -245.76 kJ·mol-1(B) -229.34 kJ·mol-1(C) -245.04 kJ·mol-1(D) -228.60 kJ·mol-112. 某实际气体反应在温度为500 K、压力为202.6×102 kPa下的平衡常数K＝2，则该反应在500 K、20.26 kPa下反应的平衡常数K为：( )(A) 2 (B) > 2 (C) < 2 (D) ≥213. 低压下的气相反应，在T ＝ 200 K 时 K p ＝ 8.314×102 Pa ，则K c /mol ·m -3是： ( )(A) 5×102 (B) 14×106 (C) 14×103 (D) 0.514. 在通常温度下，NH 4HCO 3 (s)可发生下列分解反应： NH 4HCO 3 (s) ＝ NH 3 (g) + CO 2 (g) + H 2O (g) 。

设在两个容积相等的密闭容器A 和B 中，分别加入纯NH 4HCO 3 (s) 1 kg 及20 kg ，均保持在298 K 达到平衡后，下列哪种说法是正确的？ ( )(A) 两容器中压力相等 (B) A 内压力大于B 内压力(C) B 内压力大于A 内压力 (D) 须经实际测定方能判别哪个容器中压力大15. 对反应CO (g) + H 2O (g) ＝ H 2 (g) + CO 2 (g) ( )(A) K p ＝ 1 (B) K p ＝ K c (C) K p > K c (D) K p < K c16. 某化学反应在298 K 时的标准Gibbs 自由能变化为负值，则该温度时反应的值将： ( )(A) K ＝ 0 (B) K < 0 (C) K > 1 (D) 0 < K <117. 在一定温度和压力下，对于一个化学反应，能用以判断其反应方向的是： ( )(A) Δr G m (B) K p (C) Δr G m (D) Δr H m18. 已知分解反应NH 2COONH 4 (s) ＝ 2NH 3 (g) + CO 2 (g)在30 °C 时的平衡常数为6.55×10-4，则此时NH 2COONH 4 (s)的分解压力为： ( )(A) 16.41×103Pa (B) 594.0×103Pa (C) 5.542×103Pa (D) 2.928×103Pa19. 已知445 °C 时，Ag 2O (s)的分解压力为20974 kPa ，则此时分解反应Ag 2O (s) ＝ 2Ag (s) + (1/2)O 2 (g)的Δr G m 为： ( )(A) 14.387 J·mol -1 (B) 15.92 kJ·mol -1 (C) -15.96 kJ·mol -1 (D) -31.83 kJ·mol -120. 在一定的温度下，一定量的PCl 5 (g)在一密闭容器中达到分解平衡。

若往容器中充入氮气，使系统的压力增加一倍（体积不变），则PCl 5的解离度将: ( )(A) 增加 (B) 减少 (C) 不变 (D) 不定二、填空题1. 化学平衡的化学势判据是B B B μν∑= ，其适用条件是 。

2. 在一定温度下，对于给定反应，K p = K x = K n = K c 的条件是 和∑B B ν= 。

3. 低压气相反应的平衡常数与温度、压力的关系分别是：K P 只是温度的函数。

K c 是 的函数，K x 是 的函数。

4. 若反应 CO (g) + (1/2) O 2 (g) ＝ CO 2 (g) 在 2000 K 时的K 0p = 6.44，同样温度下，则反应 2CO (g) + O 2 (g) ＝ 2CO 2 (g) 的 K 0p = 。

5.温度对化学反应平衡常数影响很大，在恒压下，它们的定量关系是: 。

当时，升高温度对反应进行有利；当时，升高温度对反应进行不利。

6. 有理想气体反应A (g) + B (g) = 3C (g)达化学平衡，在等温下维持体系总压不变，向体系中加入惰性气体，平衡移动；若将气体置于钢筒内加入惰性气体后平衡移动。

7. 已知N2O4的分解反应N2O4 (g) = 2NO2 (g)，在25 °C时，Δr Gm= 4.78 kJ·mol-1。

此温度时，在p(N2O4) = 3p ，p(NO2) = 2p 的条件下，反应向方向进行。

8. 温度为T的某抽空容器中，NH4HCO3 (s)发生下列分解反应：NH4HCO3 (s) = NH3 (g) + CO2 (g) + H2O(g)，反应达平衡时总压为60 kPa，则此反应的标准平衡常数K= ____________。

9. 已知1000 K时反应：(1) CO (g) + (1/2)O2 (g) = CO2 (g) 的K1= 1.659×1010；(2) C (s) + CO2 (g) =2CO (g)的K2= 1.719；则此温度下反应(3) C (s) + (1/2)O2 (g) = CO (g)的K3= ____________。

10. 温度为T的某抽空容器中，反应B3 (s) = 3B (g)达平衡时总压力为60 kPa，则此反应的标准平衡常数K= 。

三、简答题1. 什么是复相化学反应？2. 什么是解离压力？3. 什么是标准摩尔生成Gibbs自由能？4. 五氯化磷的分解反应为PCl5 (g) ＝PCl3 (g)＋Cl2 (g)，在一定温度和压力下，反应达平衡，改变如下条件，五氯化磷的解离度如何变化？为什么？（设均为理想气体）(1)降低气体总压；(2)通入氮气，保持压力不变，使体积增加一倍；(3)通入氮气，保持体积不变，使压力增加一倍；(4)通入氯气，保持体积不变，使压力增加一倍。

5. 在一定的温度、压力且不作非膨胀功的条件下，若某反应的Δr Gm> 0，能否研制出一种催化剂使反应正向进行？四、计算题1. 反应2HI (g) ＝H2 (g) + I2 (g)在698.6 K时的K p= 1.83×10-2，若以10 g I2、0.2 g H2置于3 dm3的容器中，加热使达此温度，试计算：(1) 可形成多少克HI ？(2) I2，H2，HI 的分压各为若干？2. CO2在高温时按下式分解2CO2 (g) = 2CO(g) + O2 (g)，在p ，1000 K时解离度为 2.0×10-7，1400 K时为 1.27×10-4，设在该温度范围内反应热效应不随温度而改变，则在1000 K 时反应的Δr Gm 和Δr Sm各为多少？3. (1) 反应CO2 (g) + C (s) ＝2CO (g) 的平衡结果如下：T / K 总压p / kPa 物质的量分数x (CO2)1073 260.40 26.45%1173 233.10 6.92%(2) 2CO2 (g) ＝2CO (g) + O2 (g)计算1173 K 时，反应(2) 的Δr Hm 及Δr Sm。

已知：反应(2) 的Kp(2) = 1.25×10-16，1173 K 时碳的燃烧焓Δc Hm= - 390.66 kJ mol-1。

4.工业上用乙苯脱氢制苯乙烯：C6H5C2H5 (g) = C6H5C2H3 (g) + H2 (g)。

如反应在900 K下进行，其K = 1.51。

试分别计算在下述情况下，乙苯的平衡转化率。

(1) 反应压力为100 kPa；(2) 反应压力为10 kPa；(1) 反应压力为100 kPa，且加入水蒸气使原料气中水蒸气与乙苯的摩尔比为10:1。

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第六章化学平衡-new

第六章化学平衡-new


∆ r G ∅ = −RT ln k ∅ m
∆ r G m = ∆ r G ∅ + RT ln Q a m
∅ −1 当: ∆r Gm > 41.84kJ ⋅ mol 反应不能自发进行
∆ r G ∅ < −41.84kJ ⋅ mol −1 反应自发正向进行 m
（3） 间接计算平衡常数 ） 如: C + O = CO
∆ r Gm = ∑ ν Bµ B = 0
B
2。化学反应的等温方程 。 化学反应的等温式-----范特霍夫等温式： 范特霍夫等温式： 化学反应的等温式 范特霍夫等温式
∅ ∆ r G m = ∆ r G m + RT ln J P
其中J 其中 P为活度商 理想气体： 理想气体：压力商
( Jp =
pG P P
− ν − ν = k m ⋅ k r ( m ) ⋅ (c ∅ ) ∑ B = k c ⋅ k r ( c ) ⋅ (c ∅ ) ∑ B
5. 复相反应 复相反应-----有气相和凝聚相（液相、固体）共同参 与的反应如气固反应
Pi ν B k = k = ∏( ∅ ) P i
∅ ∅ p
如: CaCO 3 (s) = CaO(s) + CO 2 (g )
第六章
化学平衡
6.1 化学反应的等温方程 1。化学反应的方向判据: 。化学反应的方向判据
∆ r Gm ,T , P
化学反应亲和势
>0 =0 <0
反应逆向自发进行 反应达平衡状态 反应正向自发进行
A = − ∆ r Gm ,T , P
∂G = − ∂ξ T , P
化学反应的平衡条件: 化学反应的平衡条件
第6章化学平衡常数

第6章化学平衡常数


气： CO2 + H2 → CO + H2O 两个反应合写为： 例如 2： Ag+ + CO + H 2O ⇌ CO2 + H2 ⑵ ⑴
Cl- ⇌ AgCl↓
一般常把按反应方程式从左向右进行的反应叫正反应；从右向左进行的反 应叫逆反应。二者合起来叫可逆反应：在一定条件下，既能向正反应方向进行又 能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。 几乎所有的反应都是可逆的。不可逆反应的例子非常少，如： 2KClO3 ⇌ 2KCl + 3O2 ↑
t/s
图 2-3、 浓度改变平衡移动时浓度变化曲线
t/s
图 2-4、 平衡移动时速度的变化曲线
浓度对化学平衡的影响 对于反应： aA + bB ⇌ dD + eE
⇌
Ca2+
+
H 2O
+
CO2↑
Ca P K= H
2
平衡常数 K 既不是 Kc 也不是 Kp。 Kc 与 Kp 的单位分别为 (mol.L-1)
△n
和 atm n、 Pa n。对于 Kc 而言，因为浓度
△ △
的单位通常都是 mol.L-1，故 Kc 的单位常省略。而 Kp ，由于常用的分压的单位有 atm 和 Pa 两种，故 Kp 的单位需要写出。同时，在进行 Kc 与 Kp 的换算时，应注意 R 值的数值差异： P 的单位是 atm 时， R=0.0821atm.L.mol-1; P 的单位是 Pa 时， R=8314.3Pa.L.mol-1.K -1。 平衡常数的意义： 1、因为平衡状态为反应进行的最大限度，故 K 值的大小可以衡量反应进行 的程度，并由此估计反应的可行性。K 值越大，产物浓度越大，生成的产物越多， 正反应进行的程度越大。反之亦然。 一般而言， K＞ 107 可认为逆反应进行的程度太小而忽略， 即近似认为是一个 不可逆反应； 对应的 K＜ 10-7 可认为正反应进行的程度太小而忽略， 即近似认为是 一个不可逆反应； 只有 107＞ K＞ 10-7 时可认为是可逆反应。 对于 K 值太小的反应， 可认为在该条件下正反应不能进行 如： N2 + O2 = 2NO Kc=10-30(常温下 )
第6章 化学平衡常数

第6章 化学平衡常数


5.158kJ／mol，求相应温度下的平衡常数。
由于标准自由能是温度的函数，因而平衡 常数也是温度的函数。温度不同，同一个反应 的平衡常数是不同的。反之，温度不变，平衡 常数不变.
对于气相反应：
H 2 (g) I 2 (g)
2HI(g)
2
[ p (HI ) / p ] K [ p ( H 2 ) / p ][ p (I 2 ) / p ]

或
r Gm T - RT ln
Kθ J
【应用】由Q与Kθ 的相对大小来判断反应进行的方向
J < K 时，反应正向进行， 此时 rG m < 0 ；
J > K 时，反应逆向进行， 此时
J = K 时，反应达到平衡， 此时
rGm > 0 ；
rGm = 0 。
反应商判据：
J<K J=K J>K 反应正向进行； 系统处于平衡状态； 反应逆向进行。
已知SO2和O2的初始浓度分别为0.040mol/L和
0.10mol /L。如达平衡，有80%的SO2转化为SO3，
求平衡时各种气体的浓度及KC。
6-4 压强对化学平衡的影响 分压对平衡的影响： 如果保持温度、体积不变，增大反应物的分 压或减小生成物的分压，使J减小，导致J<K ， 平衡向正向移动。反之，减小反应物的分压或增 大生成物的分压，使J增大，导致J> K ，平衡向 逆向移动。
对于溶液中的反应：
Sn2+(aq)+2Fe3+(aq)
4
Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq)
2 2
[c(Sn /c )][ c(Fe /c )] K 2 3 2 [c(Sn /c )][ c(Fe /c )]
无机化学-第六章化学平衡

无机化学-第六章化学平衡


1.00
J<K , 反应正向进行。
(2) Fe2+(aq)+Ag+(aq)
Fe3+(aq)+Ag(s)
开始cB/(mol·L-1) 0.100 1.00×10-2 1.00×10-3
变化cB/(mol·L-1) -x
-x
x
平衡cB/(mol·L-1) 0.100-x 1.00×10-2-x 1.00×10-3+x
2 (Ag ) > 1(Ag )
说明平衡向右移动。
6.3.2 压力对化学平衡的影响
1.部分物种分压的变化
如果保持温度、体积不变，增大反应 物的分压或减小生成物的分压，使J减小， 导致J<K ，平衡向正向移动。反之，减小 反应物的分压或增大生成物的分压，使J增 大，导致J> K ，平衡向逆向移动。
对于反应前后气体分子数不变的反应，
ΣnB =0， x ΣnB =1， J = K ，平衡不移动。
3.惰性气体的影响
①在惰性气体存在下达到平衡后，再恒
温压缩, ΣnB ≠0，平衡向气体分子数减小的 方向移动, Σ n B =0，平衡不移动。
K
[ p(HI) / p ]2
[ p(H2 ) / p ][p(I2 ) / p ]
对于溶液中的反应：
Sn2+(aq)+2Fe3+(aq) Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq)
K

[c(Sn [c(Sn
4 2
/c /c
)][ c(Fe 2 /c )][ c(Fe3 /c
)] 2 )] 2
2000 0.00397 0.00397 0.0121 1.20 2.04