化学平衡和化学反应速率
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第3章 化学平衡和化学反应速率
【3-1】写出下列反应的标准平衡常数表达式 (1) 2N 2O 5(g)+4NO 2(g)O 2
(g)
(2) SiCl 4(l)2H 2O(g)
+SiO 2(s)
+
4HCl
(3) CaCO 3(s)CaO(s)CO 2(g)
+ (4) ZnS(s)+
2H +(aq)
Zn 2+(aq)
+H 2
S(g)
解:(1)222542
(/)(/)
(/)NO O N O p p p p K p p θθθ
θ=
(2)424
2
(/)(/)(/)HCl SiCl H O p p K c c p p θθ
θθ=
(3)2/CO K p p θθ= (4)222
(/)(/)
(/)H S Zn H c c p p K c c θθθ
θ++=
【3-2】尿素22()CO NH (s)的△f G ⊙ =-197.15k J·mol -1,其他物质△f G ⊙的查附录二。求下列反应在298K时的K⊙:23CO +2g)NH ((g)
222 H O +CO (g)()NH (s)
解:∆r G θ = -197.15 + (-228.6) – 2⨯(-16.5) – (-394.4) = 1.65 (kJ /mol)
1.65⨯103 = -8.314⨯298ln Kθ, K θ = 0.514
【3-3】 673K 时,将0.025mo lC OCl 2(g )充入1.0L 容器中,当建立下列平衡时:
COCl 2(g)
CO(g)+Cl 2(g )
有16% COCl 2解离。求此时的K ⊙。
解:042.0p
/RT )16.01(025.0)p /()RT 16.0025.0(K 2
2=-⨯⨯=θ
θθ
[p θ = 101.3 kP a, R = 8.314 J/(mol·K )]
【3-4】 298K 时,向1.00L 烧瓶中充入足量的N 2O4,使起始压力为100k Pa,一部分N2
O 4分解为NO 2,达平衡时总压力为116kP a,计算如下反应的K⊙:N 2O 4(g)
2NO 2(g)。
解:110010.00.404 (mol)8.314298n ⨯=
=⨯, 211610.0
0.468 (mol)8.314298
n ⨯==⨯
12
.03
.1010.10340.0298314.8016.00.10RT )468.0404.02(]
0.10RT )404.0468.0(2[K 2
=⨯⨯⨯⨯=-⨯-⨯=θ 【3-5】反应:H2(g)+I2(g)
2HI (g )在628K 时K ⊙=54.4。现于某一容器内充
入H 2和I 2各0.200mo l,并在该温度下达到平衡,求I 2的转化率。 解:设达到平衡时,消耗H 2和I 2各x mol 。
2
2
(2)54.4(0.200)x x =-, 7.38(0.200 – x ) = 2x, 1.48 – 7.38x = 2x , x = 0.157 (m
ol)
0.157÷0.200 = 0.786 = 78.6%
【3-6】乙烷脱氢反应C 2H 6(g ) C 2H 4(g)+H 2(g),在1000K 时K ⊙=0.90。试计
算总压力为150kPa 时乙烷的平衡转化率。
解:设起始时刻乙烷为A mol 。达到平衡时,若乙烷的平衡转化率为x,则此时乙烷为A(1-x ) mol,乙烯为x mol,氢气为x mo l。因此,有:
2
(150)10.9011501x
p x x p x
θθ⋅
+=-+, 2(150101.3)0.90(1)(1)x x x =
-+, x = 0.61 【3-7】已知反应2NaH CO 3(s)
N a2C O3(s )+CO 2(g)+H 2O(g)在125℃时K θ=0.25。
现在1.00L 烧瓶中盛放10.0g NaHC O3,加热至125℃达平衡。试计算此时:
(1)CO 2和H 2O的分压;
(2)烧瓶中Na HCO 3和Na 2CO 3的质量;
(3)如果平衡时要使N aHCO 3全部分解,容器的体积至少多大? 解:(1)
=
=50 kPa ; (2) 7.5 g,1.6 g; (3) 3.9 L
【3-8】已知反应2SO 3(g)
2SO 2(g)+O 2(g )在700K 时K θ=1.5×10-5。某反应系统
起始分压SO 2为10kPa ,O 2为55k Pa,求平衡时各气体分压。
解:
=0.055 kPa,
=10 k Pa,
=50 kPa (提示:因K⊖≪1,平衡强烈地向逆方向移动,可
先假设SO 2先全部变成S O3)
【3-9】将乙醇和乙酸混合后,发生如下的酯化反应:C 2H 5OH(l) + CH 3COOH(l) = CH 3COOC 2H5(l) + H 2O (l)此反应可看作理想溶液反应。在298 K 时,若将2.0 mol C 2H5OH 与2.0
mo l C H3COO H混合,平衡时各种物质有
2
3
变为生成物。今将138克C 2H5O H与120克C H3CO OH 在298 K时混合,试问平衡混合物中有多少CH 3C OO C2H 5生成? 解:4)
32()34(K 2
2==
θ
, 设:平衡时生成x mol CH3COO C2H 5。
2
4(3)(2)
x x x =--, 4(6 – 5x + x2) = x 2, 3x 2 –20x +24 =
20 1.576
x =
=(mol), 1.57⨯88 = 138 (g)
【3-10】已知在298K 时, (1) 2N2(g )+O 2(g)
2N 2O(g) K1⊙=4.8×10-37 (2) N2(g)+2O 2
(g) 2NO 2(g) K 2⊙=8.8×10-19 求 2N 2O(g)+2O2
(g)
4NO 2(g )的K ⊙。
解:2N 2O(g ) + 3O 2(g) = 4NO 2(g ) 为(3),则(3) = 2⨯(2) – (1)
6.110
8.4107.7108.4)108.8(K )K (K 37
37372191
2
23=⨯⨯=⨯⨯==
----θθθ
【3-11】反应2C l2(g )+2H
2
O
(g)4HCl(g)+O
2
(g)
14.114-Θ⋅=∆mol kJ rH
当该反应达到平衡后,进行左边所列的操作对右边所列的数值有何影响(操作中没有注明的,是指温度不变 ,体积不变)?
(1)增大容器体积 n(H 2O)ﻩﻩ (2)加O 2 n (H2O)
(3)加O2
n (O 2)ﻩﻩﻩ(4)加O 2 n (H Cl)
(5)减小容器体积 n (Cl 2)
ﻩ(6)减小容器体积 p (Cl 2)
(7)减小容器体积 K ⊙ﻩ
(8)升高温度 K ⊙
(9)升高温度 p(HCl)ﻩ
(10)加N 2 n (H Cl )
(11)加催化剂 n (HCl) 解:(1)水的摩尔数减少 (2)水的摩尔数增加
(3)平衡向左移动,氧的摩尔数的变化取决于平衡移动所消耗的氧气和加入氧气的相对量。