第5章化学平衡 习题解答 1.H2S和CO2组成的气体混合物中,H2S的摩尔分数为0.513。将 1750cm3(在21℃,101.325kPa下测得的)混合气体通入350℃的管 式炉,然后迅速冷却。使流出来的气体通过盛有无水氯化钙的管子,结 果管子的质量增加了34.7mg。试求350℃时反应 HS(g)+CO, (g)=COS(8)+H,o(g) 的标准平衡常数。设气体服从理想气体状态方程。 解:原来气体混合物中H2S、CO2的物质的量分别为 101325×(1750×10°) 0.513mol 83145×(21+273.15) =372×10-3 01325×(1750×10-) 83145×(21+275)×(1-0.513)mol 35.3×10-3mol 生成的H2O或COS的物质的量为 34.7×10 1802mo ol=193×10-3mol ∵∑Bv=0 K°=K=K
第 5 章 化学平衡 习 题 解 答 1. H S2 和CO2 组成的气体混合物中，H S2 的摩尔分数为 0.513。将 1750 cm3 （在 21 ℃，101.325kPa 下测得的）混合气体通入 350℃的管 式炉，然后迅速冷却。使流出来的气体通过盛有无水氯化钙的管子，结 果管子的质量增加了 34.7 mg。试求 350℃时反应 H S (g) + CO (g) == COS(g) + H O (g) 22 2 的标准平衡常数。设气体服从理想气体状态方程。 解：原来气体混合物中 H 2S、CO2 的物质的量分别为 = 37.2 10 mol 0.513 mol 8.3145 (21 273.15) 101325 (1750 10 ) 3 6 H2S H2S − − × ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ × × + × × = y = RT pV n = 35.3 10 mol (1 0.513) mol 8.3145 (21 273.15) 101325 (1750 10 ) 3 6 CO2 − − × ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ × − × + × × n = 生成的 H 2O 或 COS 的物质的量为 n n H O eq COS eq 2 = = mol = 1.93 10 mol ⎛ × ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ × − − 34 7 10 18 02 3 3 . . ∵ ∑Bν B = 0 ∴ eq CO eq H S eq H O eq o COS 2 2 2 n n n n K K p Kn ⋅ ⋅ = = =
思考题和习题解答 93×10 372-193)×10-1]1353-193)×10 2.一抽空的球形瓶质量为71.217g。充入N2O4后总质量为 71981g。若在25℃时瓶中充满纯水,则总质量为559g。以上数据 已作空气浮力校正。已知25℃时水的密度为09970gcm-3。在50℃ 时,瓶中的N2O4发生解离反应 并达到解离平衡,平衡总压为667kPa。试求N2O4的解离度a及反应 的标准平衡常数。设气体可作为理想气体,在25℃至50℃的温度范围 球形瓶的体积变化可忽略。 5559-71217 484.7 0.9970 3=486.1cr 09970 71981-71.217 no MNOA mol= 9202 92.02 8.30×10-mol ∑需2 6.7×10 86.1×10 83145×(50+27315) 12.07×10-3mol x=∑n-6=(12.07-830)×103mol=3.77x10°mol x3.77 0454=454% 8.30 2×377×10) 66.7×103 0.694 (830-377×103100×103×(1207×103)
·98· 思考题和习题解答 ( ) [ ] ( ) [ ] ( ) 3 3 3 2 3 3.16 10 37.2 1.93 10 35.3 1.93 10 1.93 10 − − − − = × − × − × × = 2. 一抽空的球形瓶质量为 71.217g。充入 N O2 4 后总质量为 71.981g。若在 25 ℃时瓶中充满纯水，则总质量为 555.9 g。以上数据 已作空气浮力校正。已知 25℃时水的密度为0 9970 3 . g cm⋅ − 。在 50 ℃ 时，瓶中的 N O2 4 发生解离反应 N O (g) == 2NO (g) 24 2 并达到解离平衡，平衡总压为 66.7kPa。试求 N O2 4 的解离度α 及反应 的标准平衡常数。设气体可作为理想气体，在 25℃至 50℃的温度范围 球形瓶的体积变化可忽略。 解：V m = = ⎛ − ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ H O H O 2 3 33 2 cm = 484.7 0.9970 cm = 486.1 cm ρ 555 9 71217 0 9970 . . . = 8.30 10 mol mol 92.02 0.764 mol = 92.02 71.981 71.217 3 N O N O 0 2 4 2 4 − × ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = = M m n ( ) ( ) = 12.07 10 mol mol 8.3145 (50 273.15) 66.7 10 486.1 10 3 3 6 B eq B − − × ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ × + × × × ∑ = = RT pV n ∑ n = n − x + x = n + x B 0 0 eq B ( ) 2 ∴ (12.07 8.30) 10 mol = 3.77 10 mol 3 3 B 0 eq B − − x = ∑ n − n = − × × α == = = x n0 377 8 30 0 454 45 4% . . . . ( ) 0.694 100 10 (12.07 10 ) 66.7 10 (8.30 3.77) 10 2 3.77 10 3 3 3 3 2 3 B eq B o o B B ⎥ = ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ × × × × × − × × × = ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ = − − − ∑ ∑ ν p n p K Kn
化学平衡 3.使纯氨气在304MPa和901℃时通过铁催化剂,则部分氨分解 成氮气和氢气,出来的气体缓缓通入20cm3盐酸中,剩余气体的体积相 当于在0℃和101325kPa下的干气体积182dm3。原盐酸溶液20cm3用 浓度为523×10 mol- dm3的KOH溶液滴定到终点时,耗去KOH溶液 18.72cm3,而气体通过后,消耗KOH溶液1542cm3。试求901℃时反 N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) 的标准平衡常数K°。设气体可作为理想气体。 22414mol=812×103mol =(a×812×10)mol=203×10mol nn,=523×103×(8:72-1542)×0-]mo =0.173×10-3mol Bn=(81.2+0.73)×103mol=814×10mol K“=K nB 0173×102) 304×106 203×103×(609×103)3(100×103×814×103 47×10 4.反应 N2 (8)+02(g)= NO(g) 在2500℃时的标准平衡常数是0.0455。(1)在此温度下反应在空气中达 到平衡后,应有多少NO生成(用摩尔分数表示)?假设空气中N2与
第 5 章 化学平衡 ·99· 3. 使纯氨气在 3.04MPa 和 901℃时通过铁催化剂，则部分氨分解 成氮气和氢气，出来的气体缓缓通入20 cm3 盐酸中，剩余气体的体积相 当于在 0℃和 101.325 kPa 下的干气体积182 . dm3 。原盐酸溶液20 cm3 用 浓度为52 3 10 3 3 . × ⋅ − − mol dm 的 KOH 溶液滴定到终点时，耗去 KOH 溶液 18 72 . cm3 ，而气体通过后，消耗 KOH 溶液15 42 . cm3 。试求 901℃时反 应 N (g) + 3H (g) == 2NH (g) 22 3 的标准平衡常数 Ko 。设气体可作为理想气体。 解：n n N eq H eq 2 2 + = mol = 81.2 10 mol ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ × − 182 22 414 3 . . nN eq 2 =× × mol = 20.3 10 mol ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ × − − 1 4 812 10 3 3 . nH eq 2 =× × mol = 60.9 10 mol ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ × − − 3 4 812 10 3 3 . [ ] = 0.173 10 mol 52.3 10 (18.72 15.42) 10 mol 3 eq 3 3 NH3 − − − × n = × × − × (81.2 0.173) 10 mol 81.4 10 mol 3 3 B eq B − − ∑ n = + × = × ( ) 9 2 3 3 6 3 3 3 2 3 B eq B o o 47 10 100 10 81.4 10 3.04 10 20.3 10 (60.9 10 ) 0.173 10 B B − − − − − − ∑ ν = × ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ × × × × × × × × × = ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ = p ∑ n p K Kn 4. 反应 O (g) == NO (g) 2 1 N (g) + 2 1 2 2 在 2500℃时的标准平衡常数是 0.0455。(1) 在此温度下反应在空气中达 到平衡后，应有多少 NO 生成（用摩尔分数表示）? 假设空气中 N 2 与
思考题和习题解答 O2的物质的量之比是792:20.8,空气中含有少量的N和O可以略而 不计。(2)若反应写成N2(g)+O2(g)=2NO(g),则标准平衡常数应是 多少?生成NO的摩尔分数是否改变? 解:(1)设原有79.2molN2及20.8molO2,若平衡时生成xmol NO,则还有92-2x)moN2及(208 0.0455= X 即NO的摩尔分数为180×102。 (2)K°=(00455)2=207×10-3,生成NO的摩尔分数不变。 5.450℃时,反应 P/MPa10.1304 N2(g)+=H2(g) K,/103Pa27.1687 K,与压力的关系如右。若反应物为N2和H2,它们的物质的量之比为 1:3,试计算反应物在10.MPa与304MPa下的最高转化率。 解:设原有N2lmol,H23mol;达平衡时N2(-x)mol, H2(3-3x)mol, NH3 2x mol K=K P P=101MPa时,K,=716×10Pa,解得x=0282,即反应物的
·100· 思考题和习题解答 O2 的物质的量之比是 79.2∶20.8，空气中含有少量的 N 和 O 可以略而 不计。(2) 若反应写成 N (g) + O (g) == 2NO(g) 2 2 ，则标准平衡常数应是 多少？生成 NO 的摩尔分数是否改变？ 解：(1) 设原有 79.2 mol N 2 及 20.8 mol O2 ，若平衡时生成 x mol NO，则还有 79 2 1 2 . − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ x⎟ mol N2 及 208 1 2 . − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ x⎟ mol O2 KKK p n o = = 即 1/ 2 1/ 2 2 1 20.8 2 1 79.2 0.0455 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ − ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = x x x ∴ x = 180 . 即 NO 的摩尔分数为180 10 2 . × − 。 (2) Ko = =× − (. ) . 0 0455 2 07 10 2 3，生成 NO 的摩尔分数不变。 5. 450℃时，反应 H (g) == NH (g) 2 3 N (g) + 2 1 2 2 3 Kp与压力的关系如右。若反应物为 N 2 和 H 2，它们的物质的量之比为 1∶3，试计算反应物在 10.1MPa 与 30.4 MPa 下的最高转化率。 解：设原有 N 1 mol 2 ， H 3 mol 2 ；达平衡时 N 2 ( ) 1− x mol， H2 ( ) 3 3 − x mol ， NH3 2x mol n x B eq ∑B = − ( ) 4 2 mol 1 1 / 2 3 / 2 B eq B (1 ) (3 3 ) 4 2 2 B B − ∑ ν ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − × − × − = ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ = ∑ x p x x x n p K p Kn 1 3 / 2 2 3 (1 ) 4 (2 ) − ⋅ − − = p x x x p = 101. MPa 时，Kp = × − − 716 10 8 1 . Pa ，解得 x = 0 282 . ，即反应物的 p / MPa 10.1 30.4 8 1 /10 Pa − − K p 7.16 8.72
化学平衡 最高转化率为28.2% P=304MPa时,K,=872×10Pa,解得x=0526,即反应物 的最高转化率为526% 6.反应 C2H(8)+H, O(g)=C,,OH(g) 在250℃的K°=584×10-3。在250℃和345MPa下,若C2H4与H2O 的物质的量之比为1:5,求C2H4的平衡转化率。已知纯C2H4、H2O C2HOH的逸度因子分别为0.98、0.89、0.82,假设混合物可应用路易 斯-兰德尔规则。 0.82 0.94 0.98×0.89 K=K°(P)2=[584×10-3×( 3)-]Pa =584×10-8Pa-l Kr5.84×10-8Pa K =621×0-8Pa 0.94 设原有C2H41mol,H2O5mol;达平衡时C2H4(1-x)mol, (5-x)mol, C,H, OH x mol, I nB=(6-x)mo P 345×10° 以Kn=621×10Pa代入,解得x=0150,即C2H4的平衡转化率 150 7.计算反应 在100℃和0.MPa下的K,设混合物为理想溶液;已知215molC3Hl0 和1 mol CCI2COOH在上述条件下反应生成0762 mol CCl2COOC5H1
第 5 章 化学平衡 ·101· 最高转化率为 28.2%。 p = 30 4. MPa时， Kp = × − − 8 72 10 8 1 . Pa ，解得 x = 0526 . ，即反应物 的最高转化率为 52.6%。 6. 反应 C H (g) + H O(g) == C H OH(g) 24 2 25 在 250℃的 Ko = × − 584 10 3 . 。在 250℃和 3.45 MPa 下，若 C2H4与 H2O 的物质的量之比为 1∶5，求 C2H 4 的平衡转化率。 已知纯 C2H4、H2O、 C2H5OH 的逸度因子分别为 0.98、0.89、0.82，假设混合物可应用路易 斯–兰德尔规则。 解： 0.94 0.98 0.89 0.82 = × Kφ = 8 1 o o 3 3 1 1 = 5.84 10 Pa ( ) [5.84 10 (100 10 ) ] Pa B B − − ∑ ν − − − × K f = K p = × × × 8 1 8 1 6.21 10 Pa 0.94 5.84 10 Pa − − − − = × × = = Kφ K K f p 设原有C H 1 mol 2 4 ， H O 5 mol 2 ；达平衡时C H (1 ) mol 2 4 − x ， H O (5 mol 2 − x) ，C H OH mol 2 5 x ，则 n x B eq ∑B = − ( ) 6 mol K K p n x xx x p n = ∑ ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = − − × − ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ ∑ − − B eq B B B Pa ν ( )(5 ) . 1 345 10 6 6 1 1 以 Kp = × − − 6 21 10 8 1 . Pa 代入，解得 x = 0150 . ，即C H2 4 的平衡转化率 为 15.0%。 7. 计算反应 C H (l) + CCl COOH(l) == CCl COOC H (l) 5 10 3 3 5 11 在 100℃和 0.1MPa 下的 Kx 。设混合物为理想溶液；已知 2.15 mol C5H10 和1 mol CCl COOH 3 在上述条件下反应生成0 762 . mol CCl COOC H 3 5 11
思考题和习题解答 如果有713molC3H10和1 mol cc12COOH在相同条件下反应,问 CCl3COOC3H1的最高产量是多少。 解:n=(215-0762)mol=1.388mol (1-0.762)mol=0.238mo ∑Bn=(1388+0238+0762)mol=2388mol k,=(x)=)5∑ 0.762 2388=551 1388×0238 K (713mol-n2) (8. 13 mol-n;)=5.51 ∴n=0826mol 8.固态的硫氢化铵按下式分解并建立平衡 NH,HS(S)=NH, (g)+H, S(g) 在251℃时,与固态硫氢化铵成平衡的气体总压是667kPa。设当固态 的硫氢化铵在一密闭的容器中分解时,其中已有压力为456kPa的硫化 氢存在,计算平衡时各气体的分压。 解:因为压力很低,气相可看作理想气体,所以 66.7×10 K=K a2=111×10°Pa2 2 K,=1(45610+x)小pa2=(x2+45610x)Pi 以K=111×10°Pa2代入,解得x=176×103 =176 kPa ps=(456+176)kPa=632kPa 9.在一抽空的容器中放有NH4Cl,当加热至340℃时,固态的 NH4C部分分解,平衡总压为1046kPa。如换以NH4,在同样情况下 的平衡总压为188kPa。如果把NH4Cl和NH4I固体放在一起,340℃时
·102· 思考题和习题解答 如果有 713 . mol C H5 10 和 1 mol CCl COOH 3 在相同条件下反应，问 CCl COOC H 3 5 11的最高产量是多少。 解：n1 215 0 762 eq = − (. . ) mol = 1.388 mol n2 1 0 762 eq = − ( .) mol = 0.238 mol nB eq ∑B = ++ (. . . ) 1388 0 238 0 762 mol = 2.388 mol K x( ) n n n n x = ∏ = ⋅ ⋅∑ = × B × = eq B eq 1 eq eq B eq B ν B 3 2 0 762 1388 0 238 2 388 551 . . . . . ( )( ) ( ) 8.13mol 5.51 7.13mol 1mol eq eq 3 3 eq 3 eq 3 × − = − − = n n n n Kx ∴ n3 eq = 0826 . mol 8. 固态的硫氢化铵按下式分解并建立平衡 NH HS(s) == NH (g) + H S(g) 4 32 在 25.1℃时，与固态硫氢化铵成平衡的气体总压是 66.7 kPa。设当固态 的硫氢化铵在一密闭的容器中分解时，其中已有压力为 45.6 kPa 的硫化 氢存在，计算平衡时各气体的分压。 解：因为压力很低，气相可看作理想气体，所以 K K f p = = ⎛ × ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ = × 66 7 10 2 111 10 3 2 9 . Pa Pa . 2 2 K xx x x p = ×+ =+ × [ ] ( ) 456 10 456 10 3 23 . (. ) Pa Pa 2 2 以 Kp = × 111 109 . Pa 2 代入，解得 x = 17 6 10 × 3 . ∴ pNH eq 3 = 17 6. kPa pH S eq 2 = + ( . .) 456 17 6 kPa = 63.2 kPa 9. 在一抽空的容器中放有 NH Cl 4 ，当加热至 340℃时，固态的 NH Cl 4 部分分解，平衡总压为 104.6kPa。如换以 NH I4 ，在同样情况下 的平衡总压为 18.8kPa。如果把 NH Cl 4 和 NH I4 固体放在一起，340℃时
化学平衡 的平衡总压是多少?假设NHC和NH4不生成固态混合物;气体服从 理想气体状态方程。 解:气体服从理想气体状态方程,K,=K2=∏(Pa) NH, CI(S)=NH, (g)+HCl(g) K()=1×046×103Pa2=(523×10)Pa2 NH,I(S)=NH, (g)+HI(g) Kn(2) 188×103 (94×103)2Pa 2 若把NH4C(s)和NH4(s)放在一起,且达到平衡,则有 前两式相加,得 p,(P+P留)=P3,=k(1)+Kn(2) 3,=k,0+k,(-(239+40)pn 532×103Pa=532kPa P=2ps1=2×532kPa=1064kPa 10.在一抽空的容器中放有固态NH4L,当加热至402.5℃时,起初 只有气态NH3和H生成,且在相当长时间内压力保持在940kPa。后 因H逐渐分解成气态H2和12,压力不断变化。问最终的平衡压力是多 少。已知402.5℃时纯H的离解度为0215。假设达平衡时容器内仍有 固态NH4;气体服从理想气体状态方程。 Af: NH, I(S)=NH,(g)+ HI(g)
第 5 章 化学平衡 ·103· 的平衡总压是多少？假设 NH Cl 4 和 NH I4 不生成固态混合物；气体服从 理想气体状态方程。 解：气体服从理想气体状态方程， K K py f p = = ∏( B ) eq B ν B NH Cl(s) == NH (g) + HCl(g) 4 3 2 3 2 2 2 3 104.6 10 Pa (52.3 10 ) Pa 2 1 (1) ⎟ = × ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ K p = × × NH I(s) == NH (g) + HI (g) 4 3 2 3 2 2 2 3 18.8 10 Pa (9.4 10 ) Pa 2 1 (2) ⎟ = × ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ K p = × × 若把 NH Cl(s) 4 和NH I(s) 4 放在一起，且达到平衡，则有 (1) eq HCl eq NH3 K p p ⋅ p = (2) eq HI eq NH3 K p p ⋅ p = p pp NH eq HCl eq HI eq 3 = + 前两式相加，得 ( ) (1) (2) 2 NH eq HI eq HCl eq NH3 3 p p + p = p = K p + K p ∴ ( )( ) = 53.2 10 Pa = 53.2 kPa (1) (2) 52.3 10 9.4 10 Pa 3 2 3 2 eq 3 NH3 × ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ p = K p + K p = × + × p p 总 eq NH eq 3 = =× 2 2 53 2. kPa = 106.4 kPa 10. 在一抽空的容器中放有固态 NH I4 ，当加热至 402.5℃时，起初 只有气态 NH3 和 HI 生成，且在相当长时间内压力保持在 94.0 kPa。后 因 HI 逐渐分解成气态 H2 和 I2，压力不断变化。问最终的平衡压力是多 少。已知 402.5℃时纯 HI 的离解度为 0.215。假设达平衡时容器内仍有 固态 NH I4 ；气体服从理想气体状态方程。 解：NH I(s) == NH (g) + HI(g) 4 3
思考题和习题解答 =A,n=(2×910×1)=(701oyn 2HI(g)=H2(g)+l2(g) H的解离度a=0215,且与NH3是否存在无关。 若H不解离,则其分压应与NH3的相等。故最终平衡时有 ,開=R,0-a),=(-a)图,)=Kn 470×103)Pa2 1-0215 =530×10Pa=53.0kPa P=2pN1=2×530kPa=1060kPa 11.已知1395K时下列两个反应的标准平衡常数为 2H2Og)=2H2(g)+O2(g)k°()=21×103 2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)K°(2)=14×10-1 试计算反应 O2()+H(g)=H,O(g)+CO(g) 的标准平衡常数。 26 VK°()V21 12.反应 2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) 在2000K时的K“=323×10′,设在此温度下有由CO、O2、CO2组成 的混合气体,它们的分压分别为1kPa、5kPa、100kPa,试计算此条件 下的△Gn。反应向哪个方向进行?如果CO、CO2的分压不变,要使 反应逆向进行,O2的分压应是多少?设气体服从理想气体状态方程
·104· 思考题和习题解答 Kp p p = ⋅ =× × ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ NH ⎟ = × eq HI eq 2 2 3 Pa Pa 1 2 94 0 10 47 0 10 3 2 3 2 . (. ) 2HI (g) == H (g) + I (g) 2 2 HI 的解离度α = 0 215 . ，且与 NH3是否存在无关。 若 HI 不解离，则其分压应与 NH3的相等。故最终平衡时有 p p HI eq NH eq 3 = − ( ) 1 α ∴ ( ) ( )( ) Kp p ⋅ p = p − p = − p =2 eq NH eq NH eq NH eq HI eq NH3 3 3 3 1 α 1 α ( ) p Kp NH eq 2 3 Pa = Pa = 53.0 kPa − = × − = × 1 47 0 10 1 0 215 530 10 3 2 3 α . . . p p 总 eq NH eq 3 = =× 2 2 53 0. kPa = 106.0 kPa 11．已知 1395 K 时下列两个反应的标准平衡常数为： 2H O(g) == 2H (g) + O (g) 2 22 Ko () . 1 21 10 13 = × − 2CO (g) == 2CO(g) + O (g) 2 2 Ko () . 2 14 10 12 = × − 试计算反应 CO (g) + H (g) == H O(g) + CO(g) 22 2 的标准平衡常数。 解： K K K o o = = o × × = − − ( ) ( ) . . . 2 1 14 10 21 10 2 6 12 13 12. 反应 2CO(g) + O (g) == 2CO (g) 2 2 在 2000 K 时的 Ko = × 323 107 . ，设在此温度下有由 CO、O2、CO2 组成 的混合气体，它们的分压分别为 1 kPa、5 kPa、100 kPa，试计算此条件 下的Δ r Gm 。反应向哪个方向进行？如果 CO、CO 2 的分压不变，要使 反应逆向进行，O2 的分压应是多少？设气体服从理想气体状态方程
化学平衡 解:K,=K“(p“)2=323×107×(100×103Pa) =3.23×102Pa- 100×10 n,p=1×10)2×(5×105P=2 △Gn=ERn 83145×200×-2 323×102 -84.6×103Jmol-=-846 kJ. mol 因为△G-<0,故反应向右进行。 当CO、CO2的分压不变且J=K,时 Pco 1 Pa =31 Pa Pc 323×10 所以,当O2的分压小于31Pa时反应逆向进行 13.计算反应 2N2(g)+2O2()=NOg 在2℃时的标准平衡常数。已知该反应的△,H=(29815K)= 90.25 k- mol-l,各物质的标准摩尔熵可查附录。 解:△,S=[210761-191612-205.138/2]JK-mo 12.39JK-,mo- △G=△,H"-T△:S =(90.25-29815×1239×10-3) kJ mol-=86.56 kJ. mol △G° 86.56×103 8.3145×298.15 K°=0.68×10-15 14.25℃时氯化铵在抽空的容器中按下式分解并建立平衡 NH,CI(S)=NH, (g)+HCl(g)
第 5 章 化学平衡 ·105· 解： 2 1 o o 7 3 1 3.23 10 Pa ( ) 3.23 10 (100 10 Pa) B B − ∑ ν − = × K p = K p = × × × ( ) J p p p p = ⋅ = × × ×× = CO − − 2 CO 2 O 2 2 Pa Pa 100 10 1 10 10 2 3 2 32 3 1 1 ( ) (5 ) 3 1 1 1 r m 2 = 84.6 10 J mol = 84.6 kJ mol J mol 3.23 10 2 ln 8.3145 2000 ln − − − − × ⋅ − ⋅ ⎟ ⋅ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ × = × × ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ Δ = p p K J G RT 因为ΔrGm < 0，故反应向右进行。 当 CO、CO 2 的分压不变且 J K p p = 时 p p p Kp O CO 2 CO 2 2 2 = ×= Pa = 31 Pa ⎛ ⎝ ⎜ ⎞ ⎠ ⎟ × × ⎡ ⎣ ⎢ ⎤ ⎦ ⎥ 1 100 1 1 323 10 2 2 . 所以，当 O 2 的分压小于 31 Pa 时反应逆向进行。 13. 计算反应 O (g) == NO (g) 2 1 N (g) + 2 1 2 2 在 25 ℃时的标准平衡常数 。已知该反应的 (298.15 K) = o Δ r H m 90.25 1 kJ mol− ⋅ ，各物质的标准摩尔熵可查附录。 解： [ ] 1 1 o 1 1 r m = 12.39 J K mol 210.761 191.61/ 2 205.138 / 2 J K mol − − − − ⋅ ⋅ Δ S = − − ⋅ ⋅ 3 1 1 o r m o r m o r m (90.25 298.15 12.39 10 ) kJ mol 86.56 kJ mol − − − = − × × ⋅ = ⋅ Δ G = Δ H −TΔ S 34.92 8.3145 298.15 86.56 10 ln o 3 o r m = − × × = − Δ = − RT G K o 15 0.68 10− K = × 14. 25℃时氯化铵在抽空的容器中按下式分解并建立平衡： NH Cl(s) == NH (g) + HCl(g) 4 3
思考题和习题解答 试利用附录所载的各物质的标准摩尔生成吉氏函数,计算25℃时NH3 的平衡分压。设气体服从理想气体状态方程。 解:△、G=[-1645-95299-(-20287]kJmo 91.12 kJ. mol 2×103 36.76 K。=K"(p”)2=08×1016×(0009]pe K。=P3,·P=(p,)=108×10°P sn,=1.04×10Pa 15.试从平衡的角度分析下列三条由苯生产苯胺的路线的现实性 设温度为25℃) (1)CBH6()+NH3(g)=C6H3NH2()+H2(g) (2)CH()+CI, (g)=C6H-CI()+ HCl(g) CBHSCIO+ 2NH, (g)-CHSNH2 (0)+NH CI(s) ()CH,()+ HNO, ()=CH NO, ()+H,O() C6H3NO2()+3H2(g)=C6H3NH2(l)+2H2O() 已知C6H3NO2()的△Gm(298.15K)=146.36kJmo 其他物质的 △G=(298.15K)可查附录。 解:(1)△G"=[4921+0-1245-(-1645) kJ-mol (2)△,G:(1)=8930+(-95299)-1244kJmo △,G=(2)=[4921+(-20287)-8930-2×(-1645) kJ mol -110.06 kJ. mol
·106· 思考题和习题解答 试利用附录所载的各物质的标准摩尔生成吉氏函数，计算 25℃时 NH 3 的平衡分压。设气体服从理想气体状态方程。 解： [ ] 1 o 1 r m 91.12 kJ mol 16.45 95.299 ( 202.87) kJ mol − − = ⋅ Δ G = − − − − ⋅ 36.76 8.3145 298.15 91.12 10 ln o 3 o r m = − × × = − Δ = − RT G K o 16 1.08 10 − K = × [ ] 6 2 o o 16 3 2 2 = 1.08 10 Pa ( ) 1.08 10 (100 10 ) Pa B B − ∑ − × = = × × × ν K K p p ( ) 6 2 2 eq NH eq HCl eq NH 1.08 10 Pa 3 3 − K p = p ⋅ p = p = × 1.04 10 Pa eq 3 NH3 − p = × 15. 试从平衡的角度分析下列三条由苯生产苯胺的路线的现实性 （设温度为 25℃）： (1) C H (l) + NH (g) == C H NH (l) + H (g) 66 3 65 2 2 (2) C H (l) + Cl (g) == C H Cl(l) + HCl(g) 66 2 65 C H Cl(l) + 2NH (g) == C H NH (l) + NH Cl(s) 65 3 65 2 4 (3) C H (l) + HNO (l) == C H NO (l) + H O(l) 66 3 65 2 2 C H NO (l) + 3H (g) == C H NH (l) + 2H O(l) 65 2 2 65 2 2 已 知 C H NO (l) 65 2 的 o 1 f m (298.15 K) = 146.36 kJ mol− Δ G ⋅ ；其他物质的 (298.15 K) o Δ fGm 可查附录。 解： (1) [ ] 1 o 1 r m 41.21kJ mol 149.21 0 124.45 ( 16.45) kJ mol − − = ⋅ Δ G = + − − − ⋅ (2) [ ] o 1 r m (1) 89.30 ( 95.299) 124.45 kJ mol − Δ G = + − − ⋅ 1 = 130.45 kJ mol− − ⋅ [ ] o 1 r m (2) 149.21 ( 202.87) 89.30 2 ( 16.45) kJ mol − Δ G = + − − − × − ⋅ 1 = 110.06 kJ mol− − ⋅