大学化学平衡的计算

第4 章化学平衡常数'

4.1 写出下列各反应的标准平衡常数表达式和实验平衡常数表达式：

( 1 ) 2SO 2(g) + O 2(g) = 2SO 3 (g)

( 2 ) NH 4HCO(s)= NH 3(g)+CO 2(g)+H 2O(g) ( 3 ) CaCO 3(s) = CO 2(g)+CaO(S) ( 4 ) AgO=2Ag(s)+ l/2O 2(g) ( 5 ) CO 2(g)= CO 2(aq)

( 6 ) Cl 2(g) + H 2O(l)=H +(aq) + Cl －

(aq) + HClO(aq)

( 7 ) HCN(aq)= H +(aq) + CN －

(aq)

( 8 ) Ag 2CrO 4(s) = 2Ag +(aq) + CrO 42－

(aq)

( 9 ) BaSO 4(s) + CO 32－－

(aq)= CaCO 3(s) + SO 42－(aq)

( 10 ) Fe 2+(aq) + 1/4O 2(g) + 2 H +(aq)= Fe 3+(aq)+ H 2O(l)

解：(1) K ()()()222

3/SO SO O p p p p p p θθθ⎡⎤⎡⎤⎡⎤

=⋅⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦

排版注意：请将符号Θ改为θ下同。 ()

2222()()/p SO SO O K p p p =⋅

(2) K 322()()()NH CO H O p p p p p p θθθ=⋅⋅ 322()()()p NH CO H O K p p p =⋅⋅

(3) K

2()CO p p

θ

=

2()p CO K p =

(4) K 21/2

()O p p θ⎡⎤

=⎢⎥

⎣⎦

2()p O K p =

(5) K

22()()/

CO CO c p c

p

θ

θ

=

22()()/CO CO K c p =

(6) K 2

()()()/Cl

H Cl HClO c c p c c c c p

θθθθ

+-=⋅⋅ 2()()()/HClO Cl H Cl K c c c p +-=⋅⋅

(7) K ()()()

/CN H HCN c c c c c c θθθ

-+⎡⎤=⋅⎢⎥⎢⎥⎣⎦

()()()/c HCN H CN K c c c +-=⋅

(8) K 24

2

()()CrO Ag c c c c θθ-+⎡⎤=⋅⎢⎥⎢⎥⎣

⎦ 242()()c A g C r O K c c +-=⋅ (9) K 2234

()

()/CO SO c c c c

θθ--= 2243()()/c SO CO K c c --= (10) K 322

2

1/2()()()()/O Fe Fe H c c c p c c p c θθθθ+++⎡⎤

⎡⎤=⋅⋅⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣

⎦ K

实验

3221/22()()()()/O Fe Fe H c c p c +++=⋅⋅

评注：除非固体为混合物而且活度系数不等于1 ，在化学平衡中又会发生变化，否则在平衡常数表达式中没有固体。

4.2已知反应ICl(g) = l/2I 2(g) + l/2Cl 2(g)在25℃时的平衡常数为K =2.2 ×10－3试计算下列反应

的平衡常数：

(1) ICl(g) = l/2I 2(g) + l/2Cl 2(g) (2) l/2I 2(g) + l/2Cl 2(g)= Cl(g) 解：(1) K ’ =( K )2=(2.2 ×10－3)2=4.8×10－6

(2) K ’

=( K )－1=(2.2 ×10－3)－

1=4.5×102

4.3下列反应的K p 和K c 之间存在什么关系？

( 1 ) 4H 2(g)+Fe 3O 4(s)=3Fe (s) + 4H 2O(g) ( 2 ) N 2(g)+3H 2(g)=2NH 2 (g) ( 3 ) N 2O 4=2NO 2 解：根据()v

p

c K K RT ∑=

44231221(1)()(2)()()(3)()p c c

p c c p c c K K RT K K K RT K RT K K RT K RT

-----====== 4.4 实验测得合成氨反应在500℃的平衡浓度分别为：[H 2]=1.15mol·dm －3，[N 2]=0.75 mol·dm －3，

[NH 3]=0.261 mol·dm －3求标准平衡常数K 、浓度平衡常数K c 以及分别用Pa 为气体的压力单位和用bar 为气体的压力单位的平衡常数K p 解：根据p=cRT

22111()() 1.158.3147737391H H p c RT mol L L kPa mol K K kPa ---==⋅⋅⋅⋅⋅⋅=

同理：2()(3)42801677N NH p kPa p kPa ==，

2

3

322()()()/p NH p H p N K p p p

θ

θθθ⎡⎤⎡⎤=⋅⎢⎥

⎢⎥⎣⎦

⎣⎦

2

5167773914820/ 1.4810101.325101.325101.325kPa kPa kPa K kPa kPa kPa θ

-⎡⎤⎡⎤⎡⎤=⋅=⨯⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦

[][][]()()()

2

2

1322233

11220.261 5.98101.150.75c mol L NH K mol L H N mol L mol L -----⋅===⨯⋅⋅⋅ ()()()()()()

2

2

112

333

222

52

3

1677() 1.4510()()7391482016.77 1.451073.9148.20p kPa p NH K Pa p H p N kPa kPa bar bar bar bar ----===⨯==⨯

答：标准平街常数K 为1.48×10－5浓度平衡常数为戈为1.45×10－11Pa －2，压力平街常数

1.45×10－11Pa －2或1.45×10－5bar －2．

评注：此题的计算结果表明，以101325Pa 为标准压力的标准平衡常数与以Pa 或bar 为单位的压力平衡常数在数值上是不同的；以Pa 为单位的压力平衡常数和以bar 为单位的压力平衡常该在数值上也是不同的若取1bar 为标准压力．则标准平衡常数将与以bar 为单位的压力平衡常数在纯数上是相同的，但前者的量纲与后者的量纲不同。 4.5已知

HCN = H + + CN －

K 1=4.9×10－10

NH 3 + H 2O=NH 4+ +OH －

K 2=1.8×

10－5. 求反应NH 3 + HCN= NH 4++ CN －

的平衡常数K θ

。

解：()()()

1051214

3 4.910 1.8100.8821.010K K K K θθθ

θ---⨯⋅⨯⋅===⨯

答：反应平衡常数K 为0.882 .

4.6 反应CO(g)+H 2O(g)= CO 2 (g) +H 2(g)在749K 时的平衡常数K = 2. 6 ．设(l)反应起始时CO

和H 2O 的浓度都为l mol·dm －3 。(没有生成物，下同); ( 2 )起始时CO 和H 2O 的摩尔比为1：

3 ，求CO 的平衡转化率。用计算结果来说明勒沙特列原理。

解： ( l ) CO(g) + H 2O(g) = CO 2 (g) + H 2(g)

起始浓度(mol · L －1 )： 1 1 0 0 平衡浓度(mol · L －1 )： (1－x ) (1－x ) x x

2222

()()()()2

/ 2.6(1)

H O CO H CO c c c c x K c c c c x θ

θθθθ=⋅⋅==- 解得，x ＝0.62

故CO 的平衡转化率＝1

1

0.26100%62%1mol L mol L

--⋅⨯=⋅ ( 2 ) ( l ) CO(g) + H 2O(g) = CO 2 (g) + H 2(g)

起始浓度(mol · L －1 )： 1 3 0 0 平衡浓度(mol · L

－1

)： (1－3x) (1－x) x x