第五章化学平衡 5.6在一个抽空的恒容容器中引入氯和二氧化硫，若它们之间没有发生反应 则在375.3K时的分压分别为47.836kPa和44.786kPa,将容器保持在375.3K, 经一定时间后，总压力减少至86.096kPa,且维持不变。求下列反应的K。 S0C13g)=S0,g)+C12g) 解：反应各组分物料衡算如下 S02C12g）=S02g)+C12g) Po(SO2) (C,) Px PoS0-PxPo(C2）-P PS02)+P(C12】-P,=86.096 Px=PoS02)+pa(C1286.096 =47.836+44.786-86.096=6.526kPa 因此， k1tp.HpoCh)p.) Px -17.836.6526364,786-6,5260}.242 100 6.526 5.7使一定量摩尔比为1：3的氨、氢混合气体在1174K,3MPa下通过铁催化 剂以合成复。设反应达到平衡。出来的气体混合物缓缓地通入20cm盐酸吸收 氨。用气量计测得剩余气体的体积相当于273.15K,101.325kP的干燥气体（不 含水蒸气)2.02dm。原盐酸溶液20cm需用浓度为52.3mmo1·dm的氢氧化钾
第五章 化学平衡 5.6 在一个抽空的恒容容器中引入氯和二氧化硫，若它们之间没有发生反应， 则在 375.3 K 时的分压分别为 47.836 kPa 和 44.786 kPa。将容器保持在 375.3 K， 经一定时间后，总压力减少至 86.096 kPa，且维持不变。求下列反应的 。 解：反应各组分物料衡算如下 因此， 5.7 使一定量摩尔比为 1:3 的氮、氢混合气体在 1174 K，3 MPa 下通过铁催化 剂以合成氨。设反应达到平衡。出来的气体混合物缓缓地通入 20 cm3盐酸吸收 氨。用气量计测得剩余气体的体积相当于 273.15 K，101.325 kPa 的干燥气体（不 含水蒸气）2.02 dm3。原盐酸溶液 20 cm3需用浓度为 52.3 mmoldm-3的氢氧化钾
溶液18.72cm滴定至终点。气体通过后只需用同样浓度的氢氧化钾溶液15.17 cm。求1174K时，下列反应的K。 Ng)+3狂2g)==2NH,g 解：平衡时各组分物质的量容易求出 40ha小上g-g-90un0ed 由于氮和氢气的摩尔比为1：3，等于其反应计量系数之比，因此 n0,）=+▣_9013×10 =2.253×10-2m0l 4 4 n但2）=3mN2）=6.76×102mol nNE)={18.72-15.17j×103×52.3x103=1.857x10+m1 K=4.68×10 5.9在994K,使纯氢气慢慢地通过过量的Co0(s),则氧化物部分地被还原为 co(s)。出来的平衡气体中氢的体积分数但，)=250%.在同一温度，若用c0 还原C00(s),平衡后气体中一氧化碳的体积分数C0)=1,92%.求等物质的量 的一氧化碳和水蒸气的混合物在994K下，通过适当催化剂进行反应，其平衡转 化率为多少？ 解：两还原反应的化学计量式分别为
溶液 18.72 cm3滴定至终点。气体通过后只需用同样浓度的氢氧化钾溶液 15.17 cm 3。求 1174 K 时，下列反应的 。 解：平衡时各组分物质的量容易求出 由于氮和氢气的摩尔比为 1:3，等于其反应计量系数之比，因此 K = 4.68×10-8 5.9 在 994 K，使纯氢气慢慢地通过过量的 CoO(s)，则氧化物部分地被还原为 Co(s)。出来的平衡气体中氢的体积分数 。在同一温度，若用 CO 还原 CoO(s)，平衡后气体中一氧化碳的体积分数 。求等物质的量 的一氧化碳和水蒸气的混合物在 994 K 下，通过适当催化剂进行反应，其平衡转 化率为多少？ 解：两还原反应的化学计量式分别为
Co0()+H2g)==Co()+H,0(g (1) CoO(s)+CO(g)===Co(s)+CO2(g) (2) 一氧化碳与水蒸气的反应 C0g+H,0g)=H2(g+C0,(g(3) 显然，(3)=(2)-(1)，因此=/ -器器戏6-器器1 1=点=51,083-13098 39 设一氧化碳和水蒸气的物质的量分别为n,平衡转化率为α，则 n(-a)+n(-a)+na+na=n(+a) k=p4,pC0)。a pI,O)p(o)0-a月 a 0-a=13098→2a1145 因此 8=g-05-84w 5.10在真空的容器中放入固态的NHHS,于25℃下分解为N(g)与HS(g), 平衡时容器内的压力为66.66kPa。 (1)当放入NH,HS时容器内已有39.99kPa的HS(g),求平衡时容器中的压力
一氧化碳与水蒸气的反应 显然，(3) = (2) – (1)，因此 设一氧化碳和水蒸气的物质的量分别为 n，平衡转化率为，则 因此, 5.10 在真空的容器中放入固态的 NH4HS，于 25 C 下分解为 NH3(g)与 H2S(g)， 平衡时容器内的压力为 66.66 kPa。 （1） 当放入 NH4HS 时容器内已有 39.99 kPa 的 H2S(g)，求平衡时容器中的压力
(2)容器内原有6.666kPa的NH,(g),问需加多大压力的lS,才能形成NHHs 解：反应的化学计量式如下 NH,HS(s)===NH,(g)+H,S(g) 由题给条件，25℃下 P0,pa, 1 66662 K=- 410=0111 (1)(p)K =p(NE)p(HS)=p(HS)39.99+p(HS)} {p但S)y+39.99p但2S)1111=0 p但2=18.874kPap=39.99+2p但2S=77.7kPa ( 1 (②)J,= POH)P(H,S)'K 2a,k.1 PQ)666-167k知a 5.11现有理想气体反应 A(g)+B(g)===Clg)+D(g) 开始时，A与B均为1o1,25℃下，反应达到平衡时，A与B的物质的量各为 (1/3)mo1。 （1)求此反应的K。 （2)开始时，A为1mol,B为2mol。 (3)开始时，A为1mol,B为1mol,C为0.5mol
（2） 容器内原有 6.666 kPa 的 NH3(g)，问需加多大压力的 H2S，才能形成 NH4HS 解：反应的化学计量式如下 由题给条件，25 C 下 5.11 现有理想气体反应 开始时，A 与 B 均为 1 mol，25 C 下，反应达到平衡时，A 与 B 的物质的量各为 (1/3) mol。 （1） 求此反应的 。 （2） 开始时，A 为 1mol，B 为 2mol。 （3） 开始时，A 为 1mol，B 为 1mol，C 为 0.5 mol
(4)开始时，C为1mol,D为1mol. 分别求反应达平衡时C的物质的量。 解：（1) K°=PcP2 12 ..p22.4 p∑ /3/3 （2) 器-而4 3x2-12e+8=0→hc=0.845mol (3) r等器為 3m号-8.5m+4=0→2n=0.596mol,c=1.096mol (4) K“=”他.-22-）4 nang 32+3%-2=0→8k=0.457mol,8c=0.543mol 5.12将1mol的S0与1mol0,的混合气体，在101.325kPa及903K下通过盛 有铂丝的玻璃管，控制气流速度，使反应达到平衡，把产生的气体急剧冷却，并
（4） 开始时，C 为 1mol，D 为 1mol。 分别求反应达平衡时 C 的物质的量。 解：（1） （2） （3） （4） 5.12 将 1mol 的 SO2与 1 mol O2的混合气体，在 101.325 kPa 及 903 K 下通过盛 有铂丝的玻璃管，控制气流速度，使反应达到平衡，把产生的气体急剧冷却，并
用K0H吸收S0.及S0。最后量得余下的氧气在101.325kPa,273.15K下体积 为13.78d血，试计算下列反应在903K时的△，G及K。 s0,+0,=80 解：平衡时反应掉的0，为 0,）=1-p-1-101325×1378-03852ml RT 8.314×273.15 因此，平衡时各组分的物质的量为 8.(S02)=1-20,)=1-2×0.3852=0.2297mol1 .S03)=2m02)=2×0.3852=0.7704mol %(02)=1-m02)=1-0.3852=0.6148mol 1% ".S0） p∑n m.02m,02】 -{”a 0.7704 4,C8=-R7hK°=-8.314×903xh5.40=-12.7kmo1-1 5.13383.3K,60.483kPa时，从测定醋酸蒸气的密度所得到的平均摩尔质量 是醋酸单体分子摩尔质量的1.520倍。假定气体分子中只含有单分子及双分子。 求下列反应的△，」 2CH,COOH===(CHCOOH)
用 KOH 吸收 SO2及 SO3。最后量得余下的氧气在 101.325 kPa，273.15 K 下体积 为 13.78 dm3，试计算下列反应在 903 K 时的 及 。 解：平衡时反应掉的 O2为 因此，平衡时各组分的物质的量为 5.13 383.3 K，60.483 kPa 时，从测定醋酸蒸气的密度所得到的平均摩尔质量 是醋酸单体分子摩尔质量的 1.520 倍。假定气体分子中只含有单分子及双分子。 求下列反应的
解：醋酸单体分子摩尔质量为4，=60.0526gml,设单分子及 双分子的物质的量分别为%1”， 是告 K°= 2=2°为(4+2) p+】m卫 1001083x+1083】-37314 60.483 则 △，G=-RThK°=-8.314×383.3×h37314=-4.2kJ.mol- 5.14(1)在1120℃下用H还原Fe0(s),平衡时混合气体中l的摩尔分数为 0.54。求Fe0(s)的分解压。已知同温度下 2H20g)==2H2g)+02g)K°=3.4×10-B (2)在炼铁炉中，氧化铁按如下反应还原： FeO(s)+COlg)===Fe(s)+CO(g) 求1120℃下，还原1 mol Fe0需要C0若干摩尔？已知同温度下 2C02g)==2C0g)+02g)K°=1.4×10-1 解：(1)各反应计量式如下 2H20g)=2H2(g)+02g) FeO(s)+H2(g)===Fe2(s)+HO(g) (2) 2Fe03)==2Fc)+0,g) (3) 显然，（3)=(1)+(2)
解：醋酸单体分子摩尔质量为 ，设单分子及 双分子的物质的量分别为 ， 则 5.14 （1）在 1120 C 下用 H2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。已知同温度下 （2） 在炼铁炉中，氧化铁按如下反应还原： 求 1120 C 下，还原 1 mol FeO 需要 CO 若干摩尔？已知同温度下 解：（1）各反应计量式如下 显然，（3）=（1）+（2）
Ki-) G=2a9-046208519 p叵2)0.54p p0,）=k{kg月p°=34×108×0.85192×10 =2.468×10-1kPa (2)氧化铁还原反应 Feo(s)+co(g)===Fe(s)+co,(g)(4) 2C02g)==2C0g)+0,g) (5) 显然，A)=③)-5/2 k=c9-4ca→co)=uc0l- p(co)co) 3.4×105 公-房G=401008519=0418 n(co)-co)1 004198238m0l 1 因此所需C0(g)的物质的量为1+2.38=3.38mo1。 5.15求下列反应在298.15K下平衡的蒸气压。 0Cus0,5H,06)==Cus0,·3，0)+2H,0g (2)CS04·3H208)=CuS0,3H20+2E20g) (2)uS0,H208)==CuS0,)+H2g) 已知298.15K下个物质的标准摩尔生成Giibs函数△：G如下。 物质 5H,0 3H20s) H208) Cuso,(s)HO(g)
（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。 5.15 求下列反应在 298.15 K 下平衡的蒸气压。 已知 298.15 K 下个物质的标准摩尔生成 Giibs 函数 如下。 物质
-1879.6 1399.8 -917.0 -661.8 kJ.mol-1 228.6 解 -,0→p,oj=p 8.314×298.15 =1.0976×10-4 p▣，o)=p°，K=100xV1.0976x10-=1.05kPa G-:=,=p图 Gn经}-2，w 8.314×298.15 =3.1938×10-5 p但，0)=p°，JK=100×V3.1938×105=0.57ka g=g,O→，o)=pg 8.314×298.15 =2.1859×10 p▣2⊙)=p°K9=100×2.1859×10-5=2.2×10-3kPa 兰州交通大学物理化学教研组
-1879.6 -1399.8 -917.0 -661.8 -228.6 解： 兰州交通大学 物理化学教研组
