发布时间 : 星期日 文章物理化学答案 - 第四章 - 化学平衡习题解答[1]更新完毕开始阅读995f0e3383c4bb4cf7ecd1f7
∴ △rGm =2.77×103 J. mol-1 ＞ 0 此反应不能正向自发进行。
② 当PCO =1.0×106Pa ，PH2O =5.0×105Pa, PCO2 = PH2 =1.5×105Pa 时
△rGm =－8.314×973.2×ln0.71+8.314×973.2×ln
= －22.3×103 J. mol-1
1.5?10?1 .5?101.0?10?5.0?106555
∵ △rGm =－22.3×103 J. mol-1 ＜ 0
∴ 此反应可自发正向进行。 3. 已知合成氨反应
1/2 N2(g) + 3/2 H2(g)
NH3(g)
在748K、p=300Pθ时Kp=6.63×10-3，当原料气不含惰气时，氨的产率为31%，现若以含氮18%、含氢72%和含惰气10%的原料气进行合成，问其产率为若干？ 解：从题给Kp可求出Kx，然后根据反应式引出Kx和氮的平衡浓度的关系，即可求得产率。
12N2（g）+
32H2（g） NH3（g）， 惰气
反应前 0.18 0.72 0.1
反应后 0.18－0.5y 0.72－1.5y y 0.1
此处y为平衡时氨的量，系统内物质的总量为各气体（包括惰气）的量总和，即 （0.18－0.5y）+（0.72－1.5y）+ y + 0.1=1－y，故各组分的物质的量分数为
xN2=
0.18-0.5y1-y xH2==
0.72-1.5y1-yy(1-y) xNH3=
y1-y
Kx=
xNH3xN2.xNH31/23/2(0.18-0.5y)1/2(0.72-1.5y)3/2根据公式Kp= Kxp??求Kx
Kx = Kpp???=6.63×10-3（Pθ）-1×300 Pθ=1.99 将此值代入上式可求的y=0.2，即氨的产率为
?100%1-0.20.2=25%
没有惰气存在时氨的产率为31%，可见因惰气的存在使其产率降低了19%
（即
0.31-0.250.31?0.19）。
4. 在673 K、总压为10 Pθ的条件下，氢、氮气的体积比为3：1时，使其通过催化剂。反应到达平衡后，测得生成NH3的体积百分数为3.85，试计算（1）
?（2）若总压为50P，NH3的平衡产率为若干？ K值；
θ
解：（1）3H2（g）+ N2（g） 2NH3（g）
平衡时 3?3? 1?? 2? n总?4?2?
2?4?2??100%?3.85%解得??0.074
?10p/p]?3[K?2?4?2????2?[3?3?4?2??10p/p][1??4?2?
?10p/p]??将??0.074代入，得K??1.64?10?4
[2?4?2???50p/p]?3??2（2）K??[3?3?4?2??50p/p][1??4?2??1.64?10?50p/p]???4
解得??0.26 NH3的平衡产率=
2?4?2??100%?2?0.264?2?0.26?100%?15.2%
5. 298K，105Pa时，有理想气体反应 4HCl（g）+O2（g）
2Cl2（g）+ 2H2O（g）
求该反应的标准平衡常数Kθ及平衡常数Kp和Kx。 解：查表可得298K时
?fGm(HCl,g)??95.265kJ?mol??1?(H2O,g)??228.597kJ?mol；?fGm?1?1
??2?(?228.597)?4?(?95.265)??76.134kJ?mol所以，反应的?rGm
K??exp(??rGm/RT)?exp(?76.134?108.314?2983)?2.216?1013
该反应的计量数之差???(2?2)?(4?1)??1 所以Kp?K(p)Kx?Kp?p????????2.216?101013258513?2.187?10Pa8?1
?2.187?10?10?2.187?10
136. 合成氨反应
1/2 N2(g) + 3/2 H2(g) NH3(g)
500K时Kp = 0.30076，若反应物N2与H2符合化学计量配比，求此温度时，1pθ～10pθ下的转化率α。可近似地按理想气体计算。 解：设以1mol原料N2为计算标准，转化率为α。
1/2 N2(g) + 3/2 H2(g)
NH3(g)
平衡时 1?? 3?3? 2? n总?1???3?3??2??4?2?
K?K（npn总）??p?1/23/2（1??）(3?3?)2?p????4?2????1?0.30076
当p?1p?时，代入上式得??0.152 当p?2p?时，代入上式得??0.251 当p?5p?时，代入上式得??0.418 当p?10p?时，代入上式得??0.549
7. 在一个抽空的容器中引入氯和二氧化碳，若在它们之间没有发生反应，则在102.1℃时的分压力应分别为0.4721 Pθ和0.4420Pθ。将容器保持在102.1℃，经一定时间后，压力变为常数，且等于0.8497Pθ。 求反应 SO2Cl2（g）
SO2(g) + Cl2（g）的K?。
解：反应各组分物料衡算如下
SO2Cl2（g）
SO2(g) + Cl2（g）
反应前 0.4721 Pθ 0.4420Pθ 平衡时 px 0.4721 Pθ- px 0.4420Pθ- px
平衡时
px +[0.4721 Pθ- px]+[ 0.4420Pθ- px]= 0.4721 Pθ+0.4420Pθ- px=0.8497 Pθ px=0.4721 Pθ+0.4420Pθ-0.8497 Pθ=0.0626 Pθ
因此，平衡时：
p{SO2)?0.4721pp{Cl2)?0.4402p??0.0626p?0.0626p???0.4095p?0.3776p?
???p{SO2Cl2)?0.0626p??
????K??(0.4095p/p)(0.3776p/p)0.0626p/p?0.4095?0.37760.0626?2.47
8. 20℃时，实验测得下列同位素交换反应的标准平衡常数Kθ为 （1） H2 + D2== 2HD Kθ（1）=3.27 （2）H2O + D2O==2HDO Kθ（2）=3.18 ( 3) H2O + HD==HDO+H2 Kθ（3）=3.40 试求20℃时反应H2O+D2==D2O+H2的△rGθm及Kθ。 解：所求反应为（1）-（2）+（3）×2
K??K1?(K3)/K2?11.9
??2??rGm??RTlnK????6.03kJ?mol?1
9. 在250℃及标准压力下，1molPCl5部分解离为PCl3和Cl2，达到平衡时通过实验测知混合物的密度为2.695g.dm-3,试计算PCl5的离解度α以及解离反应在该温度时的Kθ和△rGθm。 解： PCl5(g)
PCl3(g) + Cl2(g)
反应前的物质的量n0 1 0 0 平衡时的物质的量 1－α α α 离解前n0=1 密度 d0 =
WV0=
MRT/P=
208.5?101325 8.314?523= 4858.6 g.m－3
= 4.859 g / dm3 现离解 n=1+α 密度 d=2.695 g / dm3
n0ndd0dd0W/VW/V0W/nRTPn0RTP 而 = (==
W/=
n0n)
∴
dd0=
n0n=
11??=
2.6954.859
α=
θ
4.859－2.6952.695=0.803
nPClnCl32 K= Kn(
?2Pn总P?) Kn=
P??22△γ
nPCl=
?251－? n总 =1+α
K=
θ
1－?.
(1??)P P = Pθ △γ=1
0.6451?0.645 =
?221－?=
0.8031?0.803==
0.6450.355=1.82