教材第七章习题解答

第七章化学平衡习题解答

1．回答下列问题

（1）反应商和标准平衡常数的概念有何区别？ （2）能否用r m G θ∆来判断反应的自发性？为什么？ （3）计算化学反应的K θ有哪些方法？

（4）影响平衡移动的因素有哪些？它们是如何影响移动方向的？ （5）比较“温度与平衡常数的关系式”同“温度与反应速率常数的关系式”，有哪些相似之处？有哪些不同之处？举例说明。

（6）酸碱质子理论如何定义酸和碱？有何优越性？什么叫共轭酸碱对？

（7）当往缓冲溶液中加入大量的酸和碱，或者用很大量的水稀释时，pH 是否仍保持不变？说明其原因。

（8）对于一个在标准状态下是吸热、熵减的化学反应，当温度升高时，根据勒夏特列原理判断，反应将向吸热的正方向移动；而根据公式∆r G m θ=∆r H m θ-T ∆r S m θ判断，∆r G m θ将变得更正（正值更大），即反应更不利于向正方向进行。在这两种矛盾的判断中，哪一种是正确的？简要说明原因。

（9）对于制取水煤气的下列平衡系统：

22C(s)+H O(g)

CO(g)+H (g) ；r m H Θ

∆。问：

① 欲使平衡向右移动，可采取哪些措施？

② 欲使正反应进行得较快且较完全（平衡向右移动）的适宜条件如何？这些措施对K θ及k(正)、k(逆)的影响各如何？

（10）平衡常数改变时，平衡是否必定移动？平衡移动时，平衡常数是否一定改变？

【解答】

（1）反应商是在一定温度下，任意给定态时，生成物的相对压力（或

者相对浓度）以方程式中化学计量系数为幂的乘积除以反应物的相对压力（或相对浓度）以化学计量系数为幂的乘积。

在一定温度下，当反应达到平衡时，生成物的相对压力（或者相对浓度）以方程式中化学计量系数为幂的乘积除以反应物的相对压力（或相对浓度）以化学计量系数为幂的乘积是一个常数，称为标准平衡常数，是量纲为一的量。标准平衡常数的数值只是温度的函数。

（2）只能用r m G θ∆判断在标准态下的反应的自发性。任意给定态时，反应的自发进行的方向只能由r m G ∆来判断。

若r m G 0∆<，表示正反应自发进行；

r m G 0∆>，表示逆反应自发进行； r m G 0∆=，表示反应处于平衡状态。

（3）根据化学平衡定律计算，即由在一定温度下，当反应达到平衡时，生成物的相对压力（或者相对浓度）以方程式中化学计量系数为幂的乘积与反应物的相对压力（或相对浓度）以化学计量系数为幂的乘积之比

求得标准平衡常数；由r m

G RT ln K Θ

Θ∆=-，得r m G -

RT

K = e Θ

∆Θ

（4）浓度对化学平衡的影响：若提高反应物浓度（或分压）或降低生成物浓度（或分压），平衡向右移动；减少反应物的浓度（或分压）或增加生成物的浓度（或分压），平衡向左移动。

压力对化学平衡的影响：增加压力，平衡向气体分子数减少的方向移动；降低压力，平衡向气体分子数增多的方向移动。

温度对化学平衡的影响：温度升高，平衡向着吸热反应方向移动；降低温度时，平衡向着放热反应的方向移动。

（5）温度与平衡常数的关系：由r m

G RT ln K Θ

Θ∆=-和

r m

r m

r m

G H T S Θ

ΘΘ∆=∆-∆得r m r m

H S ln K RT R

ΘΘ

Θ

∆∆=-+；

温度与反应速率常数的关系式：Ea RT

k Ae

-

=或Ea

lnk ln A RT

=-

相似之处：平衡常数K Θ和反应速率常数k 都是温度的函数，lnK Θ和

lnk 都与

1

T

成正比； 不同之处：温度与平衡常数的关系反映了化学反应热效应对平衡常数的影响，温度与反应速率常数的关系反映了活化能对反应速率的影响。

（6）酸碱质子理论认为：凡能给出质子H +的为酸，能接受质子H +的为碱；酸碱质子理论中酸与碱不是彼此孤立的，而是统一在对质子的联系上；相差一个质子的酸碱对，称为共轭酸碱对。

（7）当往缓冲溶液中加入大量的酸和碱，或者用很大量的水稀释时，pH 要发生变化。这是因为，缓冲溶液的缓冲能力具有一定的限度，如果外界变化超出这个限度，那么缓冲液pH 将会变化很大。

（8）第一种说法正确。由公式r m r m

H S ln K RT R

ΘΘ

Θ

∆∆=-+可知，对于一个在标准状态下的吸热、熵减的化学反应，当温度升高时，化学反应标准准平衡常数K Θ增加，反应向吸热的正方向移动可降低环境的温度，勒夏

特列原理只适用于已经处于平衡状态的系统；由r m r m r m G H T S ΘΘΘ

∆=∆-∆可

知，对于一个在标准状态下的吸热、熵减的化学反应，在标准态、任意温

度下r m

G 0Θ

∆>，正向反应不能自发进行。 （9）①增加H 2O 浓度或减少CO 和H 2的浓度；升高温度；减小压强。

②高温低压。升高温度，由r m r m

H S ln K RT R

ΘΘ

Θ

∆∆=-+可知，对于吸热反应r m

H 0Θ

∆>，标准平衡常K Θ

增加；由Ea RT

k Ae

-

=可知，化学反应速率常数k

（正）

和k （负）都增加。降低压强，标准平衡常K Θ、化学反应速率常数k （正）

和k （负）都不变，它们只是温度的函数。

（10）平衡常数改变时，平衡不一定移动。平衡常数只与温度有关，当温度与其他量如浓度、体积、压强等一同改变时，平衡可能不移动；平衡移动时，平衡常数也不一定改变，当温度不变而由浓度、体积、压强的变化引起平衡移动时，平衡常数不变。

2．写出下列各反应的p K 、K Θ表达式 （1）222111

NOCl(g)

N (g)+Cl (g)+O (g)222

（2）2322Al O (s)+3H (g)2Al(s)+3H O(g)

（3）43NH Cl(s)HCl(g)+NH (g)

（4）323222NaHCO (s)Na CO (s)+CO (g)+H O(g)

【解答】 （1）222111

222

N Cl O P NOCl (p )(p )(p )

K (p )

=

2

2

2

1

1

1

N Cl O 222

NOCl

p p p ()(

)(

)

p

p

p

K p (

)

p ΘΘΘΘΘ

=