化学平衡思考题和概念题及解答

化学平衡
思考题参考答案
1. 反应达到平衡时，宏观和微观特征有何区别？
答： 到达平衡时，宏观上反应物和生成物的量不再随时间而变化，好像反应停止了。

而微
观上，反应仍在不断的进行，反应物分子变为生成物分子，而生成物分子又不断变成反应物分子，只是正、逆变化的速率恰好相等，使反应物和生成物的量不再随时间而改变
2. 为什么化学反应通常不能进行到底？
答： 严格讲，反应物与产物处于同一系统的反应都是可逆的，不能进行到底。

只有逆反应
与正反应相比小到可以忽略不计的反应，可以粗略地认为可以进行到底。

这主要是由于存在混合Gibbs 自由能的缘故。

3. 什么是复相化学反应？其平衡常数有何特征?
答： 有气相和凝聚相（液相、固体）共同参与的反应称为复相化学反应。

凝聚相只考虑是纯态的情况，纯态的化学势就是它的标准态化学势，所以复相化学反应的标准平衡常数只与气态物质的压力有关。

4. 什么是解离压力？
答： 某固体物质发生解离反应时，所产生气体的压力，称为解离压力，显然这压力在定温下有定值。

如果产生的气体不止一种，则所有气体压力的总和称为解离压。

5. 什么是标准摩尔生成Gibbs 自由能？
答： 因为Gibbs 自由能的绝对值不知道，所以只能用相对标准，即将标准压力下稳定单质（包括纯的理想气体，纯的固体或液体）的生成Gibbs 自由能看作零，则：在标准压力下，由稳定单质生成单位物质的量的化合物时，Gibbs 自由能的变化值称为该化合物的标准摩尔生成Gibbs 自由能。

通常在298.15 K 时的值有表可查。

6．根据公式，r m ln G RT K ∆=- ，所以说 r m G ∆
是在平衡状态时的Gibbs 自由能的变化值，这样说对不对?
答： 不对。

在等温、等压、不作非膨胀功时，化学反应达到平衡时的Gibbs 自由能的变化值等于零，这样才得到上述公式。

而r m G ∆ 是指在标准状态下Gibbs 自由能的变化值，在数
值上等于反应式中各物质标准化学势的代数和，即：r m B B B ()()G T T ν
μ∆=∑ ，而不能认
为r m G ∆ 是在平衡状态时的Gibbs 自由能的变化值，否则它的值永远为零。

7．在一定的温度、压力且不作非膨胀功的条件下，若某反应的r m 0G ∆> ，能否研制出一种催化剂使反应正向进行？
答：不能。

催化剂只能改变反应的速率，而不能改变反应的方向和平衡的位置。

用热力学函数判断出的不能进行的反应，用改变温度、压力或加催化剂等方法都不能使反应进行，除非对系统作非膨胀功。

8． 若用下列两个化学计量方程式来表示合成氨反应，两者的r m G ∆ 和 K
的关系如何？ 223
223(1) 3H N 2NH 31(2) H N NH 22
+=+= 答： r m G ∆ 的下标“m”表示反应进度为1 mol 时Gibbs 自由能的变化值，现在两个反应式中各物的量成倍数关系，当反应进度都为1 mol 时，得：
2r m r m 12(1)2(2) ()G G K K ∆=∆=
9．工业上制水煤气的反应为：
22C(s)+H O(g)=CO(g)+H (g) -1
r m 133.5 kJ mol H ∆=⋅
设反应在673 K 时达到平衡，试讨论下列因素对平衡的影响。

(1)增加碳的含量 (2)提高反应温度
(3)增加系统的总压力 (4)增加水气分压
(5)增加氮气分压
答： （1） 只要碳是纯的固态，则它的相对活度等于1，它的化学势就等于标准态时的化学势，在复相化学平衡中，纯固体项不出现在平衡常数的表达式中，则对平衡无影响。

（2） 提高反应温度会使平衡右移，因为这是一个吸热反应。

（3） 增加系统的总压力会使平衡左移，因为这是一个气体分子数增加的反应，增加压力，会使平衡向体积变小的方向移动。

（4） 增加水气的分压，水是反应物，会使平衡向正向移动。

（5） 增加氮气会使平衡右移。

因为这是气体分子数增加的反应，增加惰性气体，使气态物质的总量增加，相当于将产物稀释了，类似于减少了系统的总压，所以产物的含量会增加，但这不会影响平衡常数的数值。

10． 五氯化磷的分解反应为：523PCl (g)=Cl (g)+PCl (g)
在一定温度和压力下，反应达平衡，改变如下条件，五氯化磷的解离度如何变化？为什么？（设均为理想气体）
(1)降低气体总压
(2)通入氮气，保持压力不变，使体积增加一倍
(3)通入氮气，保持体积不变，使压力增加一倍
(4)通入氯气，保持体积不变，使压力增加一倍
答： （1） 降低总压有利于正向反应，使解离度增加，因为这是气体分子数增加的反应。

（2）通入氮气，虽压力不变，这对气体分子数增加的反应，相当于起了稀释、降压作用，所以解离度增加。

（3） 通入氮气，因体积保持不变，压力和气体的总物质量的比值不变，解离度亦不变。

（4） 通入氯气，增加了生成物，使平衡左移，解离度下降。

概念题参考答案
1． 在等温等压下，当反应的 1r m 5kJ mol G -∆=⋅ 时，该反应能否进行？ ( )
(A) 能正向自发进行 (B) 能逆向自发进行
(C) 不能判断 (D) 不能进行
答： (C) 判断反应能否自发进行，要用等温等压下r m G ∆的变化值，而不能用r m G ∆ 的值。

除非r m G ∆ 的值很小很小，可以估计反应能自发进行。

2．理想气体化学反应平衡时，应该用下列哪个关系式？ （ ）
（A ）r m ln p G RT K ∆=- （B ）r m ln p G RT K ∆=-
（C ）r m ln x G RT K ∆=- （D ）r m ln c G RT K ∆=-
答： （B ） 根据理想气体化学势的表示式，逸度可用压力表示。

3．理想气体反应CO(g) + 2H 2(g)=CH 3OH(g)的r m G ∆ 与温度T 的关系为：r m G ∆ =-21
660+52.92T ，若要使反应的平衡常数大于1，则应控制的反应温度： ( )
(A) 必须低于409.3℃ (B) 必须高于409.3 K
(C) 必须低于409.3 K (D) 必须等于409.3 K
答： (C)
4．在通常温度下，NH 4HCO 3(s) 可发生下列分解反应：
NH 4HCO 3(s) ＝ NH 3(g) + CO 2(g) + H 2O(g)
设在两个容积相等的密闭容器A 和B 中，分别加入纯 NH 4HCO 3(s) 1kg 及
20 kg ，均保持在298 K ，达到平衡后，下列哪种说法是正确的？ ( )
(A) 两容器中压力相等 (B) A 内压力大于 B 内压力
(C) B 内压力大于A 内压力 (D) 须经实际测定方能判别哪个容器中压力大
答： (A) 因为NH 4HCO 3(s)是过量的，在相同温度下，分解压力相同。

5． 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) 提高温度与反应速率的变化趋势
答： (D) 反应速率与温度的关系由动力学中Arrenius 公式讨论。

6．某实际气体反应，用逸度表示的标准平衡常数 随下列哪些因素而变：
( )
(A) 体系的总压力 (B) 催化剂
(C) 温度 (D) 惰性气体的量
答： (C) 用逸度表示的标准平衡常数仅是温度的函数。

7．已知反应 2NH 3= N 2+ 3H 2在等温条件下，标准平衡常数为 0.25，那么，在此条件下，氨的合成反应 (1/2) N 2+(3/2) H 2= NH 3 的标准平衡常数为： ( )
(A) 4 (B) 0.5
(C) 2 (D) 1
答： (C) 反应方程式系数减半，标准平衡常数应开1/2次方，为0.5。

而第二个方程是第一个方程的逆过程，标准平衡常数为倒数，则应该为2。

8．某化学反应在298 K 时的标准Gibbs 自由能变化r m G ∆
为负值，则该温度时反应的标准平衡常数K 值将： ( )
(A) K = 0 (B) K > 1
(C) K < 0 (D) 0 < K < 1
答： (B) 因为 r m ln G RT K ∆=-
9．在一定的温度下，一定量的PCl5(g) 在一密闭容器中达到分解平衡。

若往容器中充入氮气，使系统的压力增加一倍（体积不变），则PCl5的解离度将：( )
(A) 增加(B) 减少
(C) 不变(D) 不定
答：(C) 虽然充入不参与反应的氮气，应对气体分子数增加的反应有利，但是因为在密闭容器中，压力也相应增加，压力和气体的总物质量的比值不变，解离度亦不变。

10．PCl5的分解反应是PCl5(g) ＝PCl3(g) + Cl2(g)，在473 K达到平衡时，PCl5(g)有
48.5% 分解，在573 K 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) 既不放热也不吸热(D) 这两个温度下的平衡常数相等
答：(B) 升高温度，可以使吸热反应的平衡常数增大。