武科大物化第五章化学平衡练习册答案

第5章 化学平衡

5.1 化学反应方向及平衡条件 1.填空题 （1）右

（2）α-HgS

（3）1706.7K 2.1000K 时，反应C(s)+2H 2(g)=CH 4(g)的△r G θm =19.397kJ.mol -1。现有与碳反应的气体混合物，其组成为体积分数ψ(CH 4)=0.10，ψ(H 2)=0.80，ψ(N 2)=0.10。试问： （1）T=1000K ，p=100kPa 时，△r G m 等于多少，甲烷能否生成？

（2）在T=1000K ，不改变H2(g)和CH4(g)的比例下，压力需增加到若干，上述合成甲烷的反应才可能进行？

5.2 理想气体化学反应的等温方程式及标准平衡常数 1.填空题 （1）0.008

（2）66.3kPa

2.已知同一温度，两反应方程及其标准平衡常数K r θ和标准反应Gibbs 函数△r G θ

m 如下：

θ

θ

θ

θ

2

,r 22241,r 1224 K )(3)()()( K )(2)(2)()(CH m m G g H g CO g O H g CH G g H g CO g CO g ∆+=+∆+=+

求反应：θ

θ3,r 32224K )(4)()(2)(m G g H g CO g O H g CH ∆+=+，的 解：依题 （3）=2×（2）-（1） 则：θ

θθ

1

2

23)

(K K K =

θ

θ

θ1,2,3,2m r m r m r G G G ∆-∆=∆

3.在真空容器中放入固态的NH 4HS ，与25℃下分解为NH 3(g)和H 2S(g)，平衡时容器内总压力为66.66kPa 。

（1）计算25℃时此分解反应的标准平衡常数K θ。

（2）当放入NH 4HS 时容器内已有39.99kPa 的H 2S ，求平衡时容器内总压力；

（3）容器内原有6.666kPa 的NH 3(g)，问需加多大压力的H 2S ，才能形成NH 4HS(s)。 解：（1）NH 4HS = NH 3(g) + H 2S(g) 初始 n 0 0 平衡 n-x x x

依题平衡时： p(NH 3)=p(H 2S)=66.66/2=33.33kPa 1111.0)100

33.33(

))

()(

)

((

K

2

23===θ

θ

θ

p

S H p p

NH p

4.（1）在1120℃下用H 2还原FeO(s)，平衡时混合气体中H2的摩尔分数为0.54，求FeO(s)的分解压力，已知同温度下：

2H 2O(g)=2H 2(g)+O 2(g)， K θ=3.4×10-13 （p θ=100kPa ） (2)在炼铁炉中，氧化铁按如下反应还原：

FeO(s)+CO(g)=fe(s)+CO 2(g)

求在1120℃下，还原1molFeO 要多少摩尔的CO ？已知同温度下 2CO 2(g)=2CO(g)+O 2(g) K θ=1.4×10-12

解：（1）各反应计量式如下

显然，（3）=（1）+（2）

（2）氧化铁还原反应

显然，

因此所需CO(g)的物质的量为1 + 2.38 = 3.38 mol 。

求CO(NH 2)2(s)的标准摩尔生成吉布斯函数△f G θm ，s ，298.15K)，以及下列反应的K θ：CO 2(g)+2NH 3(g)=H 2O(g)+CO(NH 2)2(s) 解：由∑=∆i

i m i

m S S θ

θ

ν

,r

∑∆=∆i

m f i

m r H H θ

θν

将已知

数据代入可得：

1

1

.67.456)15.298(---=∆K

mol

J K S m r θ，

1

.51.333)15.298(--=∆mol

kJ K H m r θ

θ

θ

θ

m r m r m r S T H G ∆-∆=∆=-333.51+298.15×456.67×10-3

=-197.35kJ.mol -1

(2) 由∑∆=∆i

m f i

m r θ

θν

G G 可得：△r G m θ

=1.44kJ.mol -1

581

.015

.298314.81440lnK

-=⨯-=

∆-=

RT

G m

r θ

θ

K θ=0.562

6. 25℃，100kPa 下，将4mol 的纯A(g)放入带活塞的密闭容器中，达到如下化学平衡： A(g)=2B(g)。已知平衡时n A =1.697mol ，n B =4.606mol 。 （1） 求该温度下反应的K θ

和△r G m θ

；

（2） 若总反应为50kPa ，求平衡时A ，B 的物质的量。 解：（1）n 总=n A +n B =6.303mol 269.0303

.6697.1x A ===

总

n n A

731.0269.01x B =-=

1

.693.198.1ln 15.298314.8ln --=⨯⨯-=-=∆mol

J K

RT G m r θ

θ

(2) A = 2B 初 4 0 平衡 4-x 2x

则：

解之得：x=2.82mol 则平衡时A 的物质的量为：4-x=1.18mol ；

B 的物质的量为：2x=5.64mol 5.4 温度对标准平衡常数的影响 （1）18.76kJ.mol -1 （2）吸热 （3）167.8

（4）-0.209kJ.mol -1K -1 （5）不变

2.在454-475K 温度范围内，反应)(2)()(C 2252

352g H g H COOC

CH g OH H +=的平衡常