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。