【题解】第4章 化学平衡题解

解： CO(g)+Cl2 (g) COCl2(g)
由于正反应程度非常大，反应物剩余不多，其中Cl2最 少。又由于在密闭容器中进行，可以用平衡浓度代替物
质的量ni进行计算，设Cl2的平衡浓度为x，那么，
Cl2 (g) + CO(g) COCl2(g)
平衡浓度为：x 0.035-(0.027-x) ≈0.035-0.027
解：(1)反应在恒温恒压条件下进行。
以1molN2O4为计算基准。设有x mol的N2O4 被分解，则n总=(1.00-x )+(0.100+2x)=1.10+x
N2O4(g)
2NO2(g)
开始时nB/mol 平衡时nB/mol
1.00
1.00-x
0.100
0.10+2x
平衡时pB/kPa
1.00 1.10
pN 2 O 4
1.00 1.10
0.234 0.234
100.0kPa
57.4kPa
pNO2
0.10 2 0.234 1.10 0.234
100.0kPa
42.6kPa
(2)压缩后，p总 200 .0kPa
p(N2O4 ) 2 57.4kPa 114 .8kPa
p(NO 2 ) 2 42.6kPa 85.2kPa
pH2 cH2 RT 103 0.2RT 103
对应的相对分压为：
[ pCO ] pCO / p 0.1RT 103 / p
[ pH2O ] pH2O / p 0.2RT 103 / p
[ pCO2 ] pCO2 / p 0.2RT 103 / p
[ pH2 ] pH2 / p 0.2RT 103 / p
0.027-x ≈0.027
= 0.008
平衡分压为：p(Cl2)= x×103RT p(CO)= 0.008×103RT p(COCl)= 0.027×103RT
Cl2 (g) + CO(g) COCl2(g) 相对分压为：[p(Cl2)]= x×103RT/105=xRT/100
[p(CO)]= 0.008×103RT/105=0.008RT/100
H2O(g) 的 Kθ=?
解：反应 CO2 (g) +H2(g) ==CO (g)＋H2O(g) 是①＋②
根据多重平衡规则可知
K K1 • K2 1.470.420 0.62
21. N2O4按下式分解NO2在某温度下反应 N2O4(g) == 2NO2(g)
已知，52℃达到平衡时，有一半N2O4分解，并知道平
2 3
p总
2
1 3
p总
4 3
p总
4 100kPa 3
133.3kPa
2 3
p总
2
K
[ pNO2 ]2 [ pN2O4 ]
p
1 3
p总
p
2 3
100kPa 100kPa
2
1 3
100kPa
4 3
1.33
100kPa
26.已知反应CaCO3(s) == CaO(s) +CO2(g) 在664℃ 时K1θ＝2.8×10-2，在1457℃时K2θ＝ 1.0×10+3，计 算：①该反应是吸热还是放热反应？
衡系统的总压力为100kPa。问Kp和Kθ各为多少？
解：设平衡时，N2O4的物质的量为n，根据题意可知，
NO2的量为2n 平衡时系统中物质的总量为
n总 n 2n 3n
pN2O4
nN2O4 n总
n p总
3n
p总
1 3
p总
pNO2
nNO2 n总
p总
2n 3n
p总
2 3
p总
Kp
( pNO2 )2 pN2O4
nCO2
P V CO2 CO2 RT
120103 3103 360
RT
RT
nO2
P V O2 O2 RT
150 103 2 103 RT
300 RT
pO2
nO2 RT V总
300 RT （2＋RT3）103 60kPa
pCO2
nCO2 RT V总
360 RT （2＋RT3）103
解：
CO(g)＋H2O(g) = CO2(g)+H2(g)
设初始
ab
则平衡时, a-80%a b-80%a 80%a 80%a
Kθ c(CO 2 ) c(H2 ) 2 c(CO) c(H2O)
80%a 80%a
2
(a 80%a) (b 80%a)
6.4a 4b 3.2a a 4 5 b 9.6 12
4.55
178.09kJ • mol1
吸热反应！！
例题1：某容器中充有N2O4(g) 和NO2(g)
混合物，n(N2O4):n (NO2)=10.0:1.0。在308K，
0.100MPa条件下，发生反应：
N2O4(g)
NO2(g)； K (308)=0.315
(1)计算平衡时各物质的分压； (2)使该反应系统体积减小到原来的1/2， 反应在308K，0.200MPa条件下进行，平衡 向何方移动？
K θ [ pCO2 ][ pH2 ] [pCO ][pH2O ]
0.2RT 0.1RT
103 103
/ /
p p
0.2RT 0.2RT
103 103
/ /
p p
0.2 0.2 2 0.1 0.2
0.2 0.2 c(CO2 ) c(H2 ) K θ 0.1 0.2 c(CO) c(H2O)
7.31010 mol L1
平衡分压为：p(Cl2)= 7.3×10-10×103×8.31×373 =2.3×10-3 Pa= 2.3×10-6kPa
p(CO)= 0.008×103×8.31×373=2.5×104 Pa =25kPa
p(COCl)= 0.027×103×8.31×373=8.4×104 Pa =84kPa
第4章 化学平衡题解
P8 5.在等温下，计算下列情况混合气体的总压 力和各组分的摩尔分数。
Ⅰ 容积2L
p(O2)= 150kPa
Ⅱ 容积3L
p(CO2)= 120kPa
①把中间开关打开，让其自动混合。 ②把中间开关打开，将容器Ⅱ的CO2全部压缩到容 器Ⅰ中。
解：①自动混合后，每一种气体体积变为5L， 物质的量n不变，分压将被改变：
437 623 437 623
52.2 1000 2.303 8.314
186 437 623
1.86
lg
K
3
1.86 lg17.0
1.86 1.23 0.63
K3 0.234
④当H2(g)、I2(g) 和HI (g) 的起始分压分别为 405.2kPa、405.2kPa、202.6kPa时，可以根据反应
9.6a 4b
17.已知反应CO(g)+Cl2 (g) COCl2(g)在密闭容器 中进行，373K时KӨ=1.5×108，反应开始时，
c(CO)=0.035mol·L-1wk.baidu.com，c(Cl2)=0.027mol·L-1，ｃ
(COCl2)=0.0mol·L-1 。计算373K反应达到平衡时， 各物质的分压及CO的转化率。
72kPa
p总 pCO2 pO2 60 72 132kPa
n总 nCO2 nO2
360 300 660
RT
RT
X CO2
nCO2 n总
360
RT 660
6 ＝0.546 11
RT
X O2
nO2 n总
300
RT 660
5 ＝0.454 11
RT
②将容器Ⅱ的CO2全部压缩到容器Ⅰ中, 总体积是
④在623K时，H2(g)、I2(g) 和HI (g) 的起始分压分别 为405.2kPa、405.2kPa、202.6kPa，平衡将向何方
移动？
解：温度对平衡常数影响的公式为：
lg
K
2
K1
r
H
m
2.303R
T2 T1 T1T2
lg
17.0 120
r
H
m
2.303 8.314
623 773 623 773
②该反应的 r Hm是多少？
解：温度对平衡常数影响的公式为：
lg
K2 K1
r
H
m
2.303R
TT2 1T2T1
①由公式可知，温度升高K2θ增大 ，系统为吸热反应
②该反应的
r
H
m
可以用公式进行计算
lg
K
2
K1
r
H
m
2.303R
T2 T1 T1T2
lg
1.0 103 2.8 102
r
H
的浓度各是多少？平衡时 CO 的转化率是多少？
解：平衡时各组分的分压根据公式计算 可知
piV ni RT
pi
ni RT V
ci RT 103
平衡时H2的浓度应该等于CO2的浓度,那么
pCO cCO RT 103 0.1RT 103 pH2O cH2ORT 103 0.2RT 103 pCO2 cCO2 RT 103 0.2RT 103
原来的2/5。
p '总 V '总 p总V总
p '总
V总 V '总
p总
p '总
V总
2 5
V总
p总
5 2
p总
5132 2
330kPa
XCO2 和 XO2不变。
14.密闭容器中，CO和H2O在某温度下反应
CO(g)＋H2O(g) = CO2(g)+H2(g)
平衡时，设
c(CO)=0.1mol/L,c(H2O)=0.2mol/L,c(CO2)=0.2mol/L, 问此温度下反应的平衡常数 Kθ=? 反应开始前反应物
Q
p(N2O4 ) p(NO2 )
p p
85.2 1002 114.8 100
0.632
0.315
Q K ,平衡向逆向移动。
例题2. 反应H2 (g)＋I2 (g) == 2HI (g) 在773K时，K1θ ＝120，在623K时，K2θ＝17.0。计算：
①该反应的
r
H
m
；
③437K时的K3θ (437) ；
[p(COCl)]= 0.027×103RT/105=0.035RT/100
代入标准平衡常数表达式：
K
p(COCl2 ) p(Cl2 )p(CO)
0.027RT
100 0.008RT xRT
1.5108
100 100
x 0.027100
27 100
0.008RT 1.5108 88.313731.5108
从方程式可知，1mol CO 可以生成 1mol CO2所以 反应开始前反应物的浓度为：
cCO =0.1+0.2=0.3mol/L
cH2O =0.2+0.2=0.4mol/L
平衡时 CO 的转化率是：
CO 转化率 = 0.2 100=66.7％ 0.3
15.要使上例平衡时系统中CO 的转化率为80%，问反 应前CO和H2O的物质的量之比应为多少？
r
H
m
623 623
773 773
2.303
8.314
lg
17.0 120
623 773 150
2.303
8.314
(0.849)
52.2kJ • mol1
437K时的Kθ计算如下：
lg
K
2
K1
r
H
m
2.303R
T2 T1 T1T2
lg K3 17.0
52.2 1000 2.303 8.314
x x
100.0
0.10 2x 100.0 1.10 x
K p(NO2) p
2
0.10 2x 1.10 x
×100kPa 100kPa
2
0.315
p(N2O4 ) p
1.00 x ×100kPa
1.10 x 100kPa
4.32x2 0.432x 0.337 0 x 0.234
商判断平衡的移动情况。反应商计算如下：
202.6 2
方平
Q [ pHI ]2 100
向衡 移向
[ pH2 ][ pI2 ] 405.2 405.2 100 100
动正 反 ！
！
应
(202.6)2 (405.2)2
0.25
˂
K (623) 17.0
m
2.303 8.314
1730 1730
937 937
lg
1.0 103 2.8 102
r
H
m
2.303 8.314
1730 1730
937 937
r
H
m
1730 1730
937 937
2.303
8.314
lg
1.0 103 2.8 102
1730 937 793
2.303
8.314
CO的转化率
已转化的CO浓度 CO的初始浓度
100%
0.027 x 100% 0.035
77.1%
20.已知在937℃时，下列两平衡反应的 ①Fe(s)＋CO2 (g) = FeO (s) +CO (g) Kθ＝ 1.47 ②FeO(s)＋H2 (g) = Fe (s) +H2O (g) Kθ＝0.420 问：在该温度下，反应CO2 (g) +H2(g) = CO (g)＋