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。 (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