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第六章化学平衡习题及解答

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第六章 习题及解答 1．反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的标准平衡常数与温度的关系为lgpK$=2150K/T-2.216，当CO，H2O，H2，CO2的起初组成的质量分数分别为0.30，0.30，0.20和0.20，总压为101.3kPa时，问在什么温度以下（或以上）反应才能向生成产物的方向进行？ 解 设反应体系的总量为1000g，已知M(CO)=28g·mol-1,

M(H2O)=18g·mol-1,M(H2)=2g·mol-1，M(CO2)=44g·mol-1， 则 n(CO)=(300/28)mol=10.714mol n(H2O)=(300/18)mol=16.667mol n(H2)=(200/2)mol=100mol n(CO2)=(200/44)mol=4.545mol Σn=(10.714+16.667+100+4.545)mol=131.926 mol x(CO)=10.714mol/131.926 mol=0.0812 x(H2O)= 16.667mol/131.926 mol=0.1263 x(H2)=100mol/131.926 mol=0.7580 x(CO2)= 4.545mol/131.926 mol=0.0345

222

(CO)(H)0.03450.78502.6408(CO)(HO)0.08120.1263xxxQxx

因为本题ΣνB=0，所以pK$=Kx，要使反应向生成产物方向进行，须 Qx< Kx，即2150K/T-2.216>lg2.6408,解

得2150K815.1K2.216lg2.6408T，即在815.1K温度以下反应才能向生成产物方向进行。 2. PCl5的分解作用为 PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) 在523.2K、101.325kPa下反应达到平衡后，测得平衡混合物的密度为2.695kg·m-3，试计算 （1） PCl5(g)的离解度。

（2） 该反应的pK$和rmG$。 解 （1） PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) 设α为解离度，

开始 n 0 0 平衡 n(1-α) nα nα 平衡时物质的总量为n(1+α) 平衡体系中pV= n(1+α)RT，从反应可以看出，反应前后的分子数虽然增加了，但总质量没有变（即质量守恒），故

555PClPCl

PCl

MWM

W

n混

又 WV混

所以 8.01)523)(314.8)(695.2(102.2081013251113135



KKmolJmkgmolkgPa

RTpM

PCl



（2）以1mol PCl5为基准

325

2111PCClpPClpppKppp







$$$ 当p = p, α= 0.8时

1.778pK$ 11ln(8.314)(523)ln1.778rmpGRTKJmolKK$$ 1502.2molkJ

。

3. 373K时，2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)反应的pK$=0.231。 (1)在10-2m3的抽空的容器中，放入0.1mol Na2CO3(s)，并通入0.2mol H2O(g)，问最少需通入物质的量为多少的CO2(g)时，才能使Na2CO3(s)全部转变为NaHCO3(s)？ (2)在373K，总压为101325Pa时，要在CO2(g)及H2O(g)的混合气体中干燥潮湿的NaHCO3(s)，问混合气体中的H2O(g)分压应为多少才不致使NaHCO3(s)分解？ 解 (1)使Na2CO3(s)转变为NaHCO3(s)的反应写作

Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g) = 2NaHCO3(s) 从本题所给数据看，平衡常数使用Kc更方便。 23118.3143734.163100.231100000BcpRTKKp















$$

设反应刚开始时通CO2(g)的量为xmol，则

4221100.20.21010cQxx



，要使反应开始，需ccQK，故

43104.163100.2x

，解得x≥0.12mol。即在现有水气数量的情况下，通CO2(g)的量为0.12mol时反应

才刚刚要开始。要使0.1mol Na2CO3(s)全部转化，可能有两种情况。一是需在此基础上各通0.1mol 的CO2(g)和

H2O(g)。二是只通CO2(g)不通H2O(g)，这样随着H2O(g)的消耗平衡左移，消耗CO2(g)的量要增加。设0.1mol Na2CO3(s)全部转化后体系仍处于平衡，则此时H2O(g)的量只有0.1mol，设于此平衡的CO2(g)的量为y mol，成立

4310/(0.1)4.16310y

解得y= 0.24mol。说明在此情况下通CO2(g)的量至少应为0.34 mol。

(2) 考虑反应 2NaHCO3(s) = Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g) 此反应的Kp为

2925110.2312.3110Pa10PaBppKKp





$$

若水气的分压为 p(H2O)，则CO2(g)分压为101325Pa- p(H2O)，即Qp=p(H2O)×[101325Pa-p(H2O)]，要使NaHCO3(s)

不分解，需Qp>Kp，即

p(H2O)×[101325Pa- p(H2O)]>2.31×109Pa2 由韦伯定理（二次项系数除各项，常数项移右旁，两边各加同一数，一次项系数半平方）解得

p(H2O)- [(101325/2) Pa]<29(101325/2)2.3110Pa 结果为 34641Pa< p(H2O) <66684Pa。这告诉我们，水气分压低于34641Pa和高于66684Pa时，NaHCO3(s)会发生

分解，水气分压在34641Pa和66684Pa之间时，NaHCO3(s)不会发生分解。 4.合成氨反应为，3H2(g)+N2(g)2NH3(g)，所用反应物氢气和氮气的摩尔比为3:1，在673K和1000kPa压力下达成平衡，平衡产物中氨的摩尔分数为0.0385。试求 (1)该反应在该条件下的标准平衡常数； (2)在该温度下，若要使氨的摩尔分数为0.05，应控制总压为多少？ 解 (1) 设平衡时氮气转化的量为xmol 3H2(g)+N2(g)2NH3(g) 起始 3 1 0

平衡 3(1-x) 1-x 2x 平衡总量3(1-x)+ 1-x +2x =4-2x

3NH20.0385,0.07442xyxx

B223(2)1000[3(1)](1)100[42]pnpxKKpnxxx







$$

将x=0.074代入式中，p

K$

=1.64×10-4

(2)要使3NH20.05,0.09542xyxx 2243(20.095)1.6410[3(10.095)](10.095)100[420.095]ppK$

解得 p=1316kPa。 5. 反应C(s)+2H2(g)=CH4(g)的1(1000K)19.29kJmolrmG$。若参加反应气体的摩尔分数分别为

4CH0.1x，2H0.8x，2N0.1x，试问在1000K和100kPa压力下，能否有CH4(g)生成？

解 4422CHCH

222HH(/)(/)0.10.15625(/)(/)0.8ppppxpQpppxp$$$$

3-1-1ln(19.29108.3141000ln0.15625)Jmol3857JmolrmrmpGGRTQ$ 0rmG，反应不能发生，不会有CH

4(g)生成。

8. 298K时，NH4HS(s)在一真空瓶中的分解为： NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g) (1)达平衡后，测得总压为66.66kPa, 计算标准平衡常数p

K$，设气体为理想气体。

(2)若瓶中原来已有NH3(g)，其压力为40.00kPa，计算此时瓶中总压。

解 (1) 32222(33.33)0.111()(100)NHHSpppkPaKpkPa$$

(2) 设平衡时H2S气体的分压为x则： 32(40.0010)0.111()pPaxxKp$$

解得 x=18863Pa p总

=40000Pa+18863Pa+18863Pa=77726Pa。

9. 在873K和101.325kPa下，下列反应达到平衡 CO(g)+H2O(g)  CO2(g)+H2(g) 若把压力从101.325kPa提高到原来的500倍，问：

（1） 若各气体均为理想气体，平衡有无变化？ （2） 若各气体的逸度系数分别为2CO=1.09，2H=1.10，CO=1.23，)(2gOH

=0.77，平衡向哪个

方向移动？ 解 （1）对理想气体： ln0pTKp





$；ln0cTKp$；lnBxTKpp





对该反应，0B，故ln0xTKp，即增加或降低压力对平衡无影响。 （2）22COHfppCOHO

KKKK

$$$

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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
(完整版)第6章酸碱理论与解离平衡习题及全解答

(完整版)第6章酸碱理论与解离平衡习题及全解答

第6章 酸碱理论与解离平衡习题及全解答1. 根据酸碱质子理论，判断下列物质那些是酸，那些是碱，哪些是两性物质，哪些是共轭酸碱对？HCN,H 3AsO 4,NH 3,HS —,HCOO —,[Fe(H 2O)6]3+，CO 32-，NH 4+，CN —，H 2O ，H 2PO 4—，ClO 4—，HCO 3—，NH 2-NH 2（联氨），[Zn(H 2O)6]2+,PH 3,H 2S,C 2O 42—,HF,HSO 3—,H 2SO 3答：酸：HCN, H 3AsO 4, [Fe(H 2O)6]3+, NH 4+, H 2O, [Zn(H 2O)6]2+, H 2S, HF, H 2SO 3, HS —, H 2PO 4—, HCO 3—, HSO 3—，H 2O碱：NH 3, CO 32—,CN —,ClO 4—,NH 2-NH 2, PH 3, C 2O 42—, HCOO —, HS —, H 2PO 4—, HCO 3—, HSO 3—，H 2O两性：HS —, H 2PO 4—, HCO 3—, HSO 3—，H 2O共轭酸碱对：NH 3-NH 4+, HCO 3——CO 32—, HSO 3——H 2SO 3, HS ——H 2S,HCN-CN —2. 在酸碱质子理论中为什么说没有盐的概念？下列各物质是质子酸还是质子碱？指出它们的共轭物质。

Ac —,CCl 4,[Al(H 2O)6]3+,[Al(H 2O)4(OH)2]+,HC 2O 4—,HPO 42—答：在酸碱质子理论中，盐也可以看作是离子酸或离子碱，故没有盐的概念。

酸： HC 2O 4—,HPO 42—，[Al(H 2O)6]3+, (共轭碱：C 2O 42—,PO 43—，[Al(H 2O)5(OH)]2+)碱：Ac —,CCl 4,SO 2,[Al(H 2O)4(OH)2]+,（共轭酸： HAc,[Al(H 20)5(OH)] 2+）3.根据酸碱质子理论：酸越强，其共轭碱就越 __________ ；碱越强，其共轭酸就越 ________ 。

第六章氧化还原平衡和电化学基础习题

第六章氧化还原平衡和电化学基础习题

第六章 氧化还原平衡和电化学基础练习：1、已知： ϕ(Fe 3+/Fe 2+) = 0.77 V ， ϕ(Br 2/Br -) = 1.07 V ， ϕ(H 2O 2/H 2O) = 1.78 V ，ϕ(Cu 2+/Cu) = 0.34 V ， ϕ(Sn 4+/Sn 2+) = 0.15V 则下列各组物质在标准态下能够共存的是：A 、Fe 3+，CuB 、Fe 3+，Br 2C 、Sn 2+，Fe 3+D 、H 2O 2，Fe 2+2、Pt│Fe 3+(1 mol·L -1)，Fe 2+(1 mol·L -1)‖C e 4+(1 mol·L -1)，Ce 3+(1 mol·L -1)│Pt 的电池反应是： A 、Ce 3+ + Fe 3+ = Ce 4+ + Fe 2+ B 、Ce 4+ + Fe 2+ = Ce 3+ + Fe 3+C 、Ce 3+ + Fe 2+ = Ce 4+ + FeD 、Ce 4+ + Fe 3+ = Ce 3+ + Fe 2+3、已知：Fe 3+ + e - = Fe 2+ ϕ= 0.77 V Cu 2+ + 2e - = Cu ϕ= 0.34 VFe 2+ + 2e - = Fe ϕ= -0.44 V Al 3+ + 3e - = Al ϕ= -1.66 V则最强的还原剂是： A 、Al 3+ B 、Fe 2+ C 、Fe D 、 Al4、 ϕ(MnO -4/Mn 2+) = 1.51 V ， ϕ(MnO -4/MnO 2)= 1.68 V ， ϕ(MnO -4/MnO -24) = 0.56 V ，则还原型物质的还原性由强到弱排列的次序是：A 、 MnO -24> MnO 2 > Mn 2+ B 、 Mn 2+ > MnO -24> MnO 2C 、 MnO -24> Mn 2+ > MnO 2 D 、 MnO 2 > MnO -24> Mn 2+5、对于下面两个反应方程式，说法完全正确的是：2Fe 3+ + Sn 2+ = Sn 4+ + 2Fe 2+， Fe 3+ + 21Sn 2+ = 21Sn 4+ + Fe 2+A 、两式的 E ， m r G ∆，K 都相等B 、两式的 E ， m r G ∆，K 不等C 、两式的 m r G ∆相等， E ，K 不等D 、两式的E 相等， m r G ∆，K 不等6、原电池Zn + 2Ag + = Zn 2+ + 2Ag 在标准状态下的电动势为：A 、ε= 2φθ（Ag +/Ag ）－φθ（Zn 2+/Zn ）；B 、ε= ｛φθ（Ag +/Ag ）｝2 －φθ（Zn 2+/Zn ）；C 、ε= φθ（Ag +/Ag ）－φθ（Zn 2+/Zn ）；D 、ε= φθ（Zn 2+/Zn ）－ φθ（Ag +/Ag ）7、已知 ϕ(Fe 3+/Fe 2+) = +0.77 V ， ϕ(Fe 2+/Fe) = -0.44 V ，则 ϕ(Fe 3+/Fe)的值为： -0.037V8、根据铬在酸性溶液中的元素电势图可知， ϕ(Cr 2+/Cr)为：-0.905V9、某氧化还原反应的标准吉布斯自由能变为 Δr G θ m 、平衡常比数为K θ 、标准电极电势为E θ 。

物理化学第六章化学平衡

物理化学第六章化学平衡


第八页，共29页。
（二）平衡常数
6、复相化学反应(huàxué fǎnyìng)平衡常数
对于复相化学反应，凝聚(níngjù)相是纯态时平衡常数
表达式中只出现气体项
离解压力
K
n B1
(
pB p
)B
某固体物质发生离解反应时，所产生气体的压 力，称为(chēnɡ wéi)离解压力，也叫分解压力
如果产生的气体不止一种，则所有气体压力的总和 称为解离压。
（四）温度(wēndù)对化学平衡的影响
反应C（石墨）+2H2（气）＝CH4（气）在1000K时CH4(气)）的标准(biāozhǔn)生成热为-89.
⑶近似计算标准压力下液态溴的沸点 （四）温度对化学平衡(huàxuépínghéng)的影响
p B
Kn
(
p
) n
B
当 B 0 时
B
KpKpK cKxK n
当 p p 时
Kp Kx
第五页，共29页。
（二）平衡常数
•
K
p
没有量纲，对于给定的反应，标准态选定后，
仅仅是温度的函数。
•
当
B 0
B
时， K
c
和
Kp
都有量纲， K
的单位
p
是
B (Pa) B
，K
c
的单位是
(molm3)B B
，对于理
rG m H 0 alT T n 2 b T 2 6 c T 3 IRT
当理想气体用浓度表示时，可以(kěyǐ)得到
dlnKc rUm
dT
RT2
lnKc (T2)rUm(11) Kc (T1) R T1 T2