第5章 化学平衡原理习题及全解答

第5章 化学平衡原理习题及全解答

1. 写出下列反应的标准平衡常数表达式。

(1) CH 4(g) + 2O 2(g) == CO 2(g) + 2H 2O(l) (2) PbI 2(s) == Pb 2+(aq) + 2I -(aq)

(3) BaSO 4(s) + 2C(s) == BaS(s) + 2CO(g) (4) Cl 2(g) + H 2O(l) == HCl(aq) + HClO(aq)

(5) ZnS(s) + 2H +(aq) == Zn 2+(aq) + H 2S(g) (6) CN -(aq) + H 2O(l) == HCN(aq) + OH -(aq)

答： (1)

22

4242

θ

CO CO θθθ2

2

CH O CH O

/(/)(/)p

p p p K p p p p p p =

=

(相对压力)

(2) 2+

-

2+

-

θθ

θ2

2

Pb I Pb I (/)(/)c

K c c c c c c

== (相对浓度)

(3)

θθ2

CO (/)

p K p p =

(4) +2-HClO H Cl Cl /(/)K c p c p c =

(5)

2++

2θ

θ

2

H S Zn H (/)/K c p p c

=

(6) --

θ

HCN OH CN

/K c c c =

2. 填空题

(1) 对于反应：C(s)+CO 2(g)==2CO(g)，

=172.5 kJ ⋅mol -1，填写下表： 532向容器中加入一定量的惰性气体，反应将 移动。

(3) 对化学反应而言，r m G ∆是 的判据，r m G ∆

是 的标

志，若r m G ∆ = r m G ∆

，则反应物和生成物都处于 状态。

不变，平衡不移动。

(3) 反应方向；反应进行倾向性；平衡。

3. 氧化亚银遇热分解：2Ag 2O(s) == 4Ag(s) + O 2(g)。已知Ag 2O 的f m H ∆

=-31.1kJ ⋅mol -1

，

f m

G ∆

=-11.2 kJ·mol -1。求： （1） 在298K 时Ag 2O —Ag 体系的2

O p =？（2） Ag 2O 的热分解温度是多少(在分解温度，

2O p ＝100 kPa)？

解： (1)

-1

r m B f m 62.2 kJ mol H H ν∆=∆=⋅∑

，

-1

r m B f m 22.4 kJ mol G G ν∆=∆=⋅∑

2θθ

O /p K p p

=，根据r m ln ()/K G T RT =-∆

，当T=298 K 时，

3ln 22.410/(8.314298)9.04K =-⨯⨯=- 41.210K -=⨯ 242O 1.210100 1.210 kPa 12 Pa

p --=⨯⨯=⨯=

(2) 在分解温度，

2

O p ＝100 kPa ， 1.0K =

，r m ()G T ∆

=0

根据Gibbs 方程：r m r m r m ()G T H T S ∆=∆-∆ ，r m r m /T H S =∆∆

根据r m H ∆ 、r m S ∆

随温度变化不大，故：-1r m r m ()(298)62.2 kJ mol H T H ∆≈∆=⋅

-1-1

r m r m r m

r m

(298)(298)

()(298)0.134 kJ mol K 298H G S T S ∆-∆∆≈∆==⋅⋅

r m r m /465 K

T H S =∆∆分解＝

或者：根据van ’t Hoff 方程：22r m 21

1112()ln ()

K T H T T K T R T T ∆-= ，

412(298) 1.210, ()1

K K T -=⨯=分解

，解得：

465 K

T =分解。

4. 已知反应C(s) + CO 2(g) == 2CO(g) 1K ＝4.6(1040 K)，2K

＝0.50(940 K)

(1) 上述反应是吸热还是放热反应？r m H ∆

＝?

(2) 在940 K 的r m G ∆

＝?

(3) 该反应的r m S ∆

＝?

解： (1) 温度降低，向放热方向移动，又平衡常数减小，即向左移动，故而此反应为吸热反应。

根据van ’t Hoff 方程：22r m 21

1112()ln ()

K T H T T K T R T T ∆-= ，代入数据，得： 2221r m 11125-12-1()0.509401040

ln

/8.314ln /

() 4.69401040

1.8010 J mol 1.8010 kJ mol K T T T H R K T T T --∆==⨯⨯=⨯⋅=⨯⋅

(2) 根据：r m r m ln ()/(940)ln 8.314940ln 0.5

5417/ 5.417/K G T RT

G RT K J mol kJ mol =-∆∆=-=⨯==

(3) Gibbs 方程：r m r m r m ()G T H T S ∆=∆-∆

，

2-1-12-1-1r m r m r m 1.810 5.4

0.19 kJ mol K 1.910J mol K

940H G S T ∆-∆⨯-∆=

==⋅⋅=⨯⋅⋅

5. 已知2NO(8) + Br 2(g) == 2NOBr(g)是放热反应，K

=1.16×102(298K)。判断下列各种起

答： 反应商：

2NOBr 2NO Br (/)(/)(/)

p p Q p p p p =

，

I ：

22

2

52

NOBr I 22

NO Br (/)(0.045/100) 2.02510(298) 1.1610(/)(/)(0.01/100)(0.01/100)

p p Q K p p p p =

==⨯>=⨯ ，

向左自发进行； II

：

22

2

32

NOBr II 22

NO Br (/)(0.045/100)

2.02510(298) 1.1610(/)(/)(0.1/100)(0.01/100)

p p Q K p p p p =

==⨯>=⨯ ，向左自发

进行； II ：

222

4

NOBr III 22

NO Br (/)(0.108/100) 1.16610(/)(/)(0.1/100)(0.01/100)

p p Q p p p p ===⨯ ，又此反应为放热反

应，只能定性判断(298)(273)K K <

，但具体高出多少，无法判断！因此无法判断自发方

向！

6. 已知f m 2

(C O C l )G ∆ =-204.6 kJ ⋅mol -1，f m (CO)G ∆

=-137.2 kJ ⋅mol -1，试求：