物理化学-化学平衡练习题

化学平衡练习题
1. 常压下，(NH 4)2S(s)=2NH 3(g)+H 2S(g)的△H>0,则该反应( c )
a.任意温度下自发
b. 较高温度下自发
c.较低温度下自发
d.任意温度下不自发
2. 实际气体反应的标准平衡常数数值与（ c ）无关
a.标准态
b.温度
c.压力
d. 计量方程式
3.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(b )
a.Δr G m ө
b. Δr G m
c.K ө
d.Δr H m
4.某温度时，NH 4Cl(s)＝NH 3(g)+HCl(g)的分解压力是P ө，则反应的标准平衡常数K ө为( c )
a.1
b.0.5
c.0.25
d.0.125
5．某实际气体反应，用逸度表示的平衡常数f K 随下列哪些因素而变：
(a) 系统的总压力 (b) 催化剂 (c) 温度 (d) 惰性气体的量
答c ；
6．根据某一反应的r m G ∆值，下列何者不能确定：
(a) 标准状态下自发变化的方向 (b) 在r m G ∆所对应的温度下的平衡位置
(c) 在标准状态下系统所能作的最大非膨胀功 (d) 提高温度反应速率的变化趋势 答d ；
7．增大压力能使平衡向产物方向移动的反应是：
(a)32CaCO (s)CaO(s)+CO (g) (b) 222CO(g)+H O(g)
CO (g)+H (g) (c)2231.5H (g)+0.5N (g)
NH (g) (d)3252253CH COOH()+C H OH()=H O()+C H COOCH ()l l l l
答c ；
8. 对任意一化学反应，等压热效应与等容热效应的关系为B(g)p V Q Q RT ν=+∑（式
中B(g)ν为反应中气体的计量系数）故：
（a ）p Q >v Q ( b) p Q v Q < (c ) p Q =v Q (d) p Q 不一定大于v Q
答d ；
9．下列说法中, 不正确的是：
（a ） (),/T P G ξ∂∂表示完成 1mol 化学反应吉布斯自由能的变化
（b ） 若(),/T P G ξ∂∂ ＜0, 该反应能自发向右进行
（c ） 若(),/T P G ξ∂∂ =1, 该反应系统处于平衡状态
（d ） 若(),/T P G ξ∂∂＞0, 该反应的Δr G m ＞0
答（c ）
10影响实际气体反应的K θp 数值的因素是（a ）
a. 温度和压力
b.只有温度
c.只有压力
d. 有无惰性气体
11.PCl 5的分解反应是 PCl 5(g) ＝PCl 3(g) + Cl 2(g) ，在450K 达到平衡时，PCl 5(g)有 45% 分解，在573K 达到平衡时，有 97% 分解，则此反应为：
（a ） 放热反应 （b ） 吸热反应
（c ） 即不放热也不吸热 （d ） 这两个温度下的平衡常数相等
答（b ）
11.某实际气体反应A(g)+ B (g)=C (g)在300K 和100kPa 下达平衡, 当温度不变、压力增至10000kPa 时, 若各气体的逸度系数依次为1.2、0.8和1.5，则平衡向________移动。

12..对于工业上合成氨反应，惰性气体的存在对产物的生成是________的；当N 2和H 2的摩尔比等于________时，NH 3在混合气体中的平衡含量最大。

例1.已知某反应的lnK θ=37－2200/T (T 在250K-400K 范围), 计算300K 时反应的
△r G
θm 、△r H θm 及△r S θm 。

例 2. 已知700℃时反应 CO(g)＋H 2O(g)＝CO 2(g)＋H 2(g) 的标准平衡常数为K ＝0.71，试问：(1) 各物质的分压均为1.5p 时，此反应能否自发进行？
(2) 若增加反应物的压力，使222CO H O CO H 10,5, 1.5p p p p p p p ====，
该反应能否自发进行？
解：已知反应的标准平衡常数和参加反应的各物质的分压比(即p J )，欲判断反应的方向，应用化学反应的恒温方程可以解决此问题。

(1) r m ln ln ln0.71+ln[(1.5 1.5)/(1.5 1.5)] p G RT K RT J RT RT ∆=-+=-⨯⨯
1
= 2.77 kJ mol >0-⋅; 反应不能自发进行
(2) r m ln ln p G RT K RT J ∆=-+ = 8.314973ln0.71+8.314973ln[(1.5 1.5)/(105)]-⨯⨯⨯⨯⨯
1=22.3 kJ mol <0--⋅; 反应能自发进行
讨论：此题也可以通过直接比较p J 与K 大小来判断反应的方向。

例 3. 总压101.325kPa ，反应前气体含 2SO 6%、2O 12% (物质的量分数)其余为惰性气体Ar ，问在什么温度下，反应 223SO (g)+1/2O (g)SO (g) 达到平衡时，有 280%SO 转变为3SO ？已知298K 的标准生成热1f m /(kJ mol )H -∆⋅：3SO : 395.76-、2SO : 296.90-；298K 的标准熵11m /(J K mol )S --⋅⋅为：3SO : 256.6、2SO : 248.11、2O :205.04, 并设反应的r p C ∆为零。

解：首先求280%SO 转变为3SO 时的标准平衡常数，这里要掌握n K 与K 之间的关系式；然后求出r m H ∆和r m S ∆数值，因为反应的r p C ∆为零，利用等式r m r m r m ln G RT K H T S ∆=-=∆-∆求出反应温度。

以100mol 的反应物为计算基准
223SO (g)+1/2O (g)SO (g) Ar /mol n ∑
起始i n 6 12 0 82 100 平衡e, i n 6(10.8)-1264 0.-⨯ 60.8 ⨯ 82 97.6 ()B 1212[4.8( 1.2)](9.6719.6 2.75)1n K K p p n ν∑-==⨯⨯=总
r m r m r m 1.ln 261G RT K T H T S ∆=-=-=∆-∆
1r m f m 3f m 2(SO ) (SO )= 395.76+296.9=98.86 kJ mol H H H -∆=∆-∆--⋅
r m m 3m 2m 211=(SO )[(SO )+1/2(O )]
=256.6248.111/2205.04=94.03J K mol S S S S --∆---⨯-⋅⋅
∴26=98860+914.1.03T T --, 得：=85K 8.2T
讨论：此题包含的知识点较多：(1)计算在有惰性气体存在时，指定反应的反应物达到一定平衡转化率时该反应的K ；(2)涉及到热力学函数的计算，用已有的热力学数据计算反应的r m G ∆；(3)要注意到一定温度下K 与热力学函数r m H ∆和r m S ∆之间的间接关系，即：r m r m r m ln G RT K H T S ∆=-=∆-∆。

例4. 理想气体反应：R(g)1/2P(g)，已知：298 K 时：
f m H ∆/kJ ⋅mol -1 m S /J ⋅K -1⋅mol -1 ,m p C /J ⋅K -1⋅mol -1
R 70.0 500 76.0
P 20.0 600 152.0 (1)当系统中R 0.4x =时, 判断反应在310 K , p 下进行的方向；
(2)欲使反应与(1)方向相反方向进行，
(a)T ,R x 不变，压力应控制在什么范围？；(b) p ,R x 不变，温度应控制在什么范围？
(c) T ，p 不变，R x 应控制在什么范围？
解： 此题(1)和(2)(a)、(c)是典型的由标准摩尔生成焓和标准摩尔熵先求标准摩尔反应
焓和标准摩尔反应熵，再由公式r m r m r m G H T S ∆=∆-∆求r m G ∆，进而由r m G ∆求K ，然后通过van ’t Hoff 方程判断反应方向。

(1) 1r m =60.0 kJ mol H -∆-⋅, 11r m =200 J K mol S --∆-⋅⋅
r ,m 0p C ∆=, ∴r m H ∆，r m S ∆与T 无关
31r m r m r m =(60.010+200/K) J mol G H T S T -∆=∆-∆-⨯⋅
310 K 时，()r m ln 0.776K G RT =-∆=-，0.460K = r m r m ln p G G RT J ∆=∆+ ()()()()1
122P R =//0.6/0.4/ 1.94p J p p p p p p p p ==
p J K >，∴反应由P 向R 进行
(2) 要使反应向右进行，须使p J K <
(a) T ,R x 不变， 0.460K
=
欲使()()120.6/0.4/p J p p p p K =<，解得23.5p p > (b) p ,R x 不变，即J p 不变 r m r m r m ln /()/()/ln p K G RT H RT S R J =-∆=-∆+∆>
3ln = 6010/ 200/>ln2 K RT RT ⨯-, 得：< 291.6K T
(c) T ，p 不变，0.460K =，且p p =
()()11221p R R J x x p p K -⎡⎤=-<⎢⎥⎣⎦， 得：0.685R x >。