北师大《无机化学》第四版习题答案6

第六章化学平衡常数6.1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)+2H +(aq)=Fe 3+(aq)+H 2O(l)解：(1)K ()()()2223/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)K322()()()NH CO H O p p p p p pθθθ=⋅⋅322()()()p NH CO H O K p p p =⋅⋅(3)K2()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 pθθ=22()()/CO CO K c p =(6)K 2()()()/ClH 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 cc c c θθθ-+⎡⎤=⋅⎢⎥⎢⎥⎣⎦()()()/c HCN H CN K c c c +-=⋅(8)K 242()()CrO Ag c c c c θθ-+⎡⎤=⋅⎢⎥⎢⎥⎣⎦242()()c Ag CrO K c c +-=⋅(9)K2234()()/CO SO c c c cθθ--=2243()()/c SO CO K c c --=(10)K32221/2()()()()/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。

6.2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=4.5×1026.3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()vp c K K RT ∑=44231221(1)()(2)()()(3)()p c cp c c p c c K K RT K K K RT K RT K K RT K RT-----======6.4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]=0.75mol·dm －3，[NH 3]=0.261mol·dm －3求标准平衡常数K 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=cRT22111()() 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==，23322()()()/p NH p H p N K p p pθθθθ⎡⎤⎡⎤=⋅⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦25167773914820/ 1.4810101.325101.325101.325kPa kPa kPa K kPa kPa kPa θ-⎡⎤⎡⎤⎡⎤=⋅=⨯⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦[][][]()()()22132223311220.261 5.98101.150.75c mol L NH K mol L H N mol L mol L -----⋅===⨯⋅⋅⋅()()()()()()221123332225231677() 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 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。

6.5已知HCN =H ++CN－K 1－10NH 3+H 2O=NH 4++OH－K 2－5.求反应NH 3+HCN=NH 4++CN －的平衡常数K θ。

解：()()()10512143 4.910 1.8100.8821.010K K K K θθθθ---⨯⋅⨯⋅===⨯答：反应平衡常数K 0.882.6.6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)：1100平衡浓度(mol ·L－1)：(1－x )(1－x )xx2222()()()()2/ 2.6(1)H O CO H CO c c c c x K c c c c x θθθθθ=⋅⋅==-解得，x ＝0.62故CO 的平衡转化率＝110.26100%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)：1300平衡浓度(mol ·L－1)：(1－3x)(1－x)xx222.6(13)x K x θ==-解得，x ＝0.86这时CO 的平衡转化率＝110.86100%86%1mol L mol L --⋅⨯=⋅答：(l)反应起始CO 和H 2O 的浓度都为l mol·dm －3时，转化率为62%：(2)CO 和H 2O 的摩尔比由1；1变为1：3，相当于增加反应物的浓度，平衡向增加生成物浓度方向移动。

评注：对于气相平衡，标准平衡常数应按气体的压力求得，但对于本压的反应，反应前后气体的总量是不变的，有K c ＝K p 的关系式，因此，可直接按平衡浓度求取K 6.7将SO 3固体置于一反应器内，加热使SO 3气化并令其分解，测得温度为900K ，总压为p θ时，气体混合物的密度为p =0.925g/dm －3，求SO 3的(平衡)解离度α.解：PV=nRT →PM=ρRT气体混合物的平均分子量M=Ρrt/P=0.925g ·dm －3·8.314dm 3·KPa·mol －1·900K/101.325Kpa=68.3g ·mol－1SO 3→SO 2+O 2起始浓度(mol ·dm －3)：100平衡浓度(mol ·dm －3)：(1－x )xx平均分子量80(1)64320.568.3(1)0.5x x xM x x x⋅-+⋅+⋅==-++解得，x ＝0.342故330.324100%32.4%1mol dm mol dmα--⋅=⨯=⋅答：SO 3的(平衡)解离度是34.2%。

6.8已知反应N 2O 4(g)=2NO 2(g)在308K 下的标准平衡常数K 为0.32．求反应系统的总压p 和2p .N 2O 4的解离度及其比。

用计算结果说明勒沙特列原理。

解：当总压为p 242()()N O NO p p p θ+=……………………①2242()()/0.32NO N O p p K p p p θθθθ⎡⎤==⎢⎣⎦……②由①、②可得：242()()0.43,0.57N O NO p p p p θθ==又由n c V RTρ==22()3()3110.430.0170.08206308NO NO atmc mol dm RTdm atm mol K Kρ---===⋅⋅⋅⋅⋅2424()3()3110.570.0230.08206308N O N O atmc mol dm RTdm atm mol K Kρ---===⋅⋅⋅⋅⋅现设N 2O 4的起始浓度为x mol ·L－1，平衡时有a mol ·L －1．的N 2O 4转化为NO 2N 2O 4NO 2起始浓度(mol ·L －1)：x 0平衡浓度(mol ·L－1)：(x －a)2a由此可得：x －a=0.023.2a=0.017解得，x =0.031，a=0.0084110.0084100%27.1%0.03mol L mol L --⋅⨯=⋅同理，当总压为2p ．时，可算出解离度为50.6%，方法同上．答：系统总压为p N 2O 4的解离度为27.1%：当总压为2p 时，解离度为50.6%;其比是1.38．这是一个体积增大的反应，根据勒沙特列原理，压力增大体积减少时，平衡会向体积增大的方向移动，结果N 2O 4的解离度变大．6.9为使Ag 2O 在常温下分解，真空泵需将氧的分压降至多大？解：查表知：Δf G m (Ag 2O)＝－11.2kJ•mol－1Δr G m ＝0－０－（－11.2kJ•mol －1）＝11.2kJ•mol－1ｅK exp[]ｅ＝exp[]＝0.0109()21/2()/O K p p θθ=即2()0.0109(/101325)O p Pa =，解得，2()O p =12Pa答：12Pa 是氧化银分解反应在常温下达到平衡时氧气的分压(即“平衡分压”)，因此，需将氧的分压降至12Pa 以下，氧化银在常温下才会分解。