大学化学平衡的计算
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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。 (2) K
322()()()NH CO H O p p p p p p θθθ=
⋅⋅ (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
θθθ
θ+-=⋅⋅ (7) K ()()()
/CN H HCN c c c c c c θθθ
-+⎡⎤=⋅⎢⎥⎢⎥⎣⎦
(8) K 24
2
()()CrO Ag c c c c θθ-+⎡⎤=⋅⎢⎥⎢⎥⎣
⎦ 24
2()()c Ag CrO K c c +-=⋅ (9) K 2234
()
()/CO SO c c c c
θθ--= 2243()()/c SO CO K c c --= (10) K 3222
1/2()()()()/O Fe Fe H c c c p c c p c θ
θθθ+++⎡⎤
⎡⎤=⋅⋅⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣
⎦
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 ∑=
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
同理:2()(3)42801677N NH p kPa p kPa ==,
答:标准平街常数K 为1.48×10-5
浓度平衡常数为戈为1.45×10-11
Pa -2
,压力平街常数
1.45×10-11
Pa -2
或1.45×10-5
bar -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:()()()
10512143 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 解得,x =0.62