第四章化学平衡习题补充习题

第四章化学平衡习题补充习题
第五章化学平衡习题
1. 有理想气体反应 2H 2(g) + O 2(g)
2H 2O(g)，在2000 K 时，已知反应的71.5510K =?
(1) 计算H 2和O 2分压各为1.00×104 Pa ，水蒸气分压为1.00×105 Pa 的混合气中，进行上述反应的r m G ?，并判断反应自发进行的方向；
(2) 当H 2和O 2的分压仍然分别为1.00×104
Pa 时，欲使反应不能正向自发进行，水蒸气的分压最少需要多大？解：(1) 反应系统的分压比
2
2
22
22
2
2
52
H
O H
O 2
4
3
H O H O (/)(1.0010)101325
1013.25(/)(/)(1.0010)
p p p p p Q p p p p p p ''=
=
=
=''''??
由定温方程
1
r m 7
5
1
1013.25ln ln ln(/)(8.3142000ln
)J m ol 1.5510
1.6010J m ol
p p G RT K
RT Q RT Q K
--?=-+===-??
由r m 0G ?<，可判断此时反应能够自发正向进行。

(2) 欲使正向反应不能自发进行，p Q 需大于等于K ，即 222
2
H O 7
H O 1.5510
p Q K
p p
p p ≥?≥??
所以22
743
2142
H
O
11.5510(1.0010)P a 1.5310P a 101325
p ≥
=?
27
H O 1.2410Pa p ≥? 水蒸气的分压最少需要1.24×107Pa 。

２、在673 K 、总压为10p
的条件下，氢、氮气的体积比为3:1时，使其通过催化剂。

反应到
达平衡后，测得生成的NH 3的在混合气体中的摩尔分数为0.0385，试计算(1) K 值；(2) 若总压为50p
，NH 3的平衡产率为若干？解：(1) 3H 2(g) + N 2(g)
2NH 3(g)
平衡时α33- α-1 α2 α24-=总n
20.038542αα
=-解得074.0=α
2
3
2[
10/]
42331[
10/][
10/]
4242p
p K
p p p
p αα
ααα
α
-=--??--
将074.0=α代入，得4
1.6410K -=?
(2)2
4
3
2[
50/]
42 1.6410
331[
50/]
4242p
p K
p p p
p αα
ααα
α
-?-==?--??--
解得26.0=α NH 3的平衡产率为：
%2.15%10026
.02426.02%100242=??-?=
-α
α
３、已知1000 K 时生成水煤气的反应
C(s) + H 2O(g)
H 2(g) + CO(g)
在1p 下的平衡转化率α= 0.844。

求：(1) 平衡常数K ；(2) 在1.1p 下的平衡转化率α。

解：(1) 设起始H 2O(g)为1 mol 。

C(s) + H 2O(g)
H 2(g) + CO(g)
平衡时 1-0.844 0.844 0.844 844.1=总n
0.844
0.844[/][
/]
1.844
1.844
2.480.156
/1.844
p
p K
p
p
==
(2) C(s) + H 2O(g)
H 2(g) + CO(g)
平衡时α-1 α α α+=1总n
[
1.1/][
1.1/]
11 2.481 1.1/1p
p p
p K
p p
α
ααα
αα
++==-?+
解得832.0=α
4、某合成氨厂用的氢气是由天然气CH 4与H 2O(g)反应而来，其反应为
CH 4(g) + H 2O(g)
CO(g) + 3H 2(g)
已知此反应在1000 K 进行，此时K = 26.56。

如果起始时CH 4与H 2O 的物质的量之比为1:2，试求算欲使CH 4的转化率为78%，反应系统的压力应为多少？解：CH 4(g) + H 2O(g)
CO(g) + 3H 2(g)
x -1 x -2 x x 3
x n
i
+=∑1
()
3
2
2
2
2725.56/(/)(1)(2)(32)
x x
K
K p p
p p x x x ===
--+
当78.0=x 时，解得：
p = 3.90×105 Pa
５、潮湿的Ag 2CO 3需要在110℃的温度下在空气流中干燥去水。

试计算空气中应含CO 2的分压为多少才能防止Ag 2CO 3的分解？已知298 K 时：
Ag 2CO 3(s) Ag 2O(s) CO 2(g) 1
f m /kJ m ol H -??
-506.16 -30.568 -393.5 1
f m /kJ m ol
G -??
-437.14
-10.820
-394.4
解：1
r m (298 K )31.963 kJ m ol G -?=?
r m (298 K )
ln (298 K )12.89298
G K R -?=
=-?
1
r m (298 K )82.058 kJ m ol
H -?=?
()()
3
383 K 82.0581011ln
7.35298 K 298383K
K R =-=
解得：
3
2(383 K ) 3.9310
(C O )/K
p p
-=?=
2(C O )393 Pa p =
即空气中CO 2的分压为393 Pa 才能防止Ag 2CO 3的分解。

6、200 ~ 400 K 时，反应NH 4Cl(s)
NH 3(g) + HCl(g)的标准平衡常数与温度T 的关系为
lg K = 16.2－
T
9127
（1）计算300 K 时反应的r m H ? 、r m G ? 、r m S ?
；(2) 在300 K 时若反应开始时只
有NH 4Cl(s)放在一真空容器中，求平衡时HCl(g)的分压。

（设反应的?C p = 0）
解：(1) 由于?C p = 0，故r m H ? 不随温度变化。

则
1
1
r m (2.30391278.314) kJ m ol 174.76 kJ m ol
H --?==?
300 K 时，155.9810K -=? 1
r m ln 81.68 kJ m ol G RT K -?=-=? -1
-1
r m = 310.2 J K
m ol S
(2) 2
15
3(N H )(H C l)(H C l) 5.9810p p p K p p p -??=?==
解得p (HCl) = 7.73×10-3 Pa
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