第7章化学平衡习题7-1已知四氧化二氮的分解反应N2O(g)—2NO2(g)在25℃时，A,G=4.78kJ·mol-1。试判断在此温度及下列条件下反应的方向：(1)N,O,(101325Pa),NO,(10X101325Pa);(2)N2O,(10X101325Pa).NO2(101325Pa);(3)NO(3X101325Pa).NO(2X101325Pa)。【答案：（1）向左；（2）向右；（3）向左】7-2反应C(s）+2Hz（g）、一CH（g）的△,G盒（1000K）=19280J·mol-1，现有与碳反应的气体是由10%（体积分数，下同）CH4、80%H2及10%N2组成的。（1）在T=1000K及p=101325Pa时，甲烷能否形成？（2）在（1)的条件下，在多大压力下甲烷合成反应才是可能的【答案：（1）不能形成：（2）>1.61X10°Pa）7-3反应2CO（g）+O（g）2CO（g）在2000K时的K=3.27×107，设在此温度下有由CO02、CO2组成的混合气体，它们的分压分别为1013.25Pa、5066.25Pa、101325Pa，试计算此条件下的（）。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，O的分压应是多少？设气体服从理想气体状态方程。【答案：-84.75kJmol-1，向右，<31Pa】7-4已知下列反应：Hz(g)+-O2(g)H20(g）2在25℃时，△G=一228.59kJ·mol-1。25℃时水的饱和蒸气压为3.1663kPa，水的密度为997kg·m-3。求在25℃时反应Hz（g）十0(g)——H20(1)的,G。【答案：-237.18kJ·mol-1]7-5设有气相反应平衡H2+12—2HI在温度为T、体积为V的容器中加入1molHz和3molI，反应平衡时生成_rmolHI。在上述平衡混合物中再加人2molH2，则平衡时生成2xmolHI。计算K，。【答案：4]7-6在700K的2dm2容器中加入0.1molCO和催化剂，通H2后发生下列反应：CO(g)+2H2(g)—CHOH(g)反应达平衡后，总压为709275Pa，生成0.06molCH:OH。（1）计算K，：（2）若不存在催化剂.则加人与（1)相同量的O和H，最后压力为多少？【答案：（1）8.57×10-12Pa-2：（2）1.059×10°Pa）7-7反应LiCI.3NH(s)—LiCl.NH(s)+2NH（g)，在40℃时K,=9.24X1010Pa。40℃时，5dm容器内含0.1molLiCNHs。需要通人多少摩NHa，才能使LiCl·NHs全部变成LiCI·3NHa？【答案：0.784mo7-8在929K时，硫酸亚铁按下式分解：2FeSO,(s)FeO(s)+SO(g)+SO(g)反应达平衡后，在两种固体均存在下的气体总压为91192.5Pa。（1）计算929K时的K，：（2）如果开始时，在929K的容器中含有过量的硫酸亚铁和压力为60795Pa的SO2，试计算最后平衡总压力。【答案：（1）2.08X10°Pa：（2）109600Pa)
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物理化学（上册）7-9反应NHHS(s）—NH（g）+HzS（g）在20℃时K=5.13×10°Pa。在20℃，2.4dm容器内含NH,HS(s)0.06mol。（1）计算平衡时NH,HS(s)的分解百分数：（2）计算NH,HS(s)的分解百分数为1%时NHa的物质的量：（3）在反应平衡体系中加人更多的NHHS(s），对NHa的平衡分压有无影响？【答案：（1）37.17%：（2）6.0×10-4mol：（3）无影响7-10在一定温度下，在含过量硫的容器中通过202650Pa的CO发生下列反应：S(s)+2CO(g)-SO,(g)+2C(s）反应达平衡时总压为104364.75Pa，试计算K。【答案：2.66×10-"Pa-1］7-11反应Cl2（g）—2Cl(g）在1000K时K=2.45×10-，假定气体为理想气体，计算在此温度下Cl的解离度。设平衡时体系总压为101325Pa。【答案：2.47×10-2%】7-12反应COz(g)—CO(g）+O2（g）在1000K和总压101325Pa下，CO2的平衡转化率为2.0×210-7%。试计算反应在此温度下的K及反应2CO（g）——2CO(g）+O2（g）的K。【答案：2.01×10-11Pa/24.04X10-22Pa】7-13反应CH（g）+HzO（g）-—CHOHg）在250℃的K=5.92X10-。在250℃和3.45MPa下，若C2H与H2O的物质的量之比为1：5,求C2H.的平衡转化率。已知纯C2H4、H2O.C2HsOH的逸度系数分别为0.98、0.89、0.82.并假设混合物可应用路易斯-兰德尔规则。【答案：15.1%】7-14在一抽空的容器中放有NH,CI(s），当加热至340℃时，固态的NH.CI部分分解，平衡总压为104.6kPa。如果换成NH,I.在同样情况下的平衡总压为18.8kPa。如果把NH,CI和NHI固体放在一起，340℃时的平衡总压是多少？假设NHCI和NHI不生成固溶体，气体服从理想气体状态方程。［【答案：106.3kPa】7-15：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) CH(1)+NH(g)-C,HNH2(I)+H2 (g)(2)CH(I)+Clz(g)—CHsCI(I)+HCl(g)CHsCI(I)+2NHs(g)—CHsNHz(1)+NH,CI(s)(3)CH(1)+HNO(1)—CHsNO,(1I)+H,O(1)CHsNO2(I)+3H2(g)=CHsNH2(I)+2HzO(1)已知CHsNOz（I)的A/G盒（298.15K）=146.23kJ·mol-1，其他物质的△G（298.15K）查附录九。【答案：路线（2）、（3）有现实意义）7-16已知反应N2(g)+O（g）—NO（g）的△H（298.15K）=90.37kJ：mol-1。试利用附录九中各物质的标准摩尔摘，计算此反应在25℃时的标准平衡常数。【答案：6.5X10-16]7-17在25℃和101325Pa下进行下列反应：+N22反应从物质的量之比为1：3的N，和H2的混合气体开始。画出此反应的G)-图，并求出K。已知ArG(NHg)=-16.5kJ:mol-1。【答案：777.74】7-1825℃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)+HCI(g)试利用附录九中各物质的标准摩尔生成吉布斯自由能，计算25℃时NH的平衡分压。设气体服从理想气体状态方程。【答案：1.054X10-"Pa】
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第7章化学平衡7-19气态HNO，可按下式分解：4HNO(g)4NO(g)+2HzO(g)+O(g)如果反应用纯HNO（g）开始，试证明1024po,K, =(p-7Po）式中，p是平衡总压：po是O（g）的平衡分压。【答案：略】7-20已知下列数据（25℃）：S&/J.A.HAArG温A.HAArGS盒/d.物质物质mol-1.K-1)/(kJ-mol-1)mol-1.K-1)/(kJ.mol-1)/(kJ-mol-1)/(kJmol-1)C（石墨）5.740393.51CO(NH2)2(s)104.6631.66H2(g)130.57285.83NHs(g)16.5N2(g)0CO2(g)191.5394. 36002(g)205.03H2O(g)228.59求25℃下CONH2）2（s）的标准摩尔生成吉布斯自由能△rG以及反应CO(g)+2NHg—H,O(g)+CO(NH2)2(s)的标准平衡常数K。【答案：—197.47kJ·mol-1.0.59]7-21已知25℃时.CO（g）和CH.OH（g）的标准摩尔生成恰AH盒分别为一110.52kJ·mol-和一200.7kJ·mol-1CO（g）、Hz（g）、CHOH(1)的标准摩尔嫡S盒分别为197.56J·mol-1.K-1、130.57J。mol-1.K-1、127.0J·mol-1.K-1。又知25℃甲醇的饱和蒸气压为16586.90Pa，摩尔气化热△H盒=38.0kJ·mol-1，蒸气可视为理想气体。利用上述数据，求25℃时反应CO（g）十2Hz（g）一CHOH（g）的AG及K,。【答案：-24.8k]?mol-1,2.21X10*]7-22（1）计算反应H2（g）=—2H(g）在3000K时的K值，已知mm=1.637×10-27kg，ge（H)=2ge.0(H2)=1,o@(H2)=2X85.4K.q(H2)=1.AU(0K)=432.2kJ·mol-1（2）计算H2在101325Pa和3000K时的解离度。【答案：（1）3.06×10-2：（2）0.087)7-23计算同位素交换反应0%+08—2016018在25℃时的K值。已知△,U盒（0K)/RT=0.029，各振动配分函数的比值为1，各同位素分子间核间距相同。【答案：3.91]7-24推导反应2HI一H2十I2的K的统计表达式，并计算273K和1500K时的K值。有关数据如下：物质>/10-12-11/(10-"g·cm2)Do/(k-mol-1)HI4.28469.24294.97H20.4544132.4431.96I2741.66. 424148.74【答案：6.4X10-4,5.2×10-"]
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物理化学（上册）7-25计算F2一2F在900K时的K值。已知（1）F原子的电子基态是四重简并的，而较高电子能级是二重简并的，波数为404cm-1，则其电子配分函数为4. = 4 + 2ex(%)F2分子的电子基态是非简并的，在900K时不激发；(2）F2分子的核间距离为1.418×10-10m，F原子的摩尔质量为18.99×10"kg·mol-1，转动惯量I为31.714X10-47kg·m2:（3）F2分子的基本振动波数为892cm-1，故@=1279K；(4）F2分子在0K时解离能为154kJ·mol-1。【答案：1.15×10-3]7-26（1）利用表册数据，计算H2一2H反应在1500K时的K值；（2）利用习题7-22中求出的3000K时的K值，计算反应在1500～3000K的△，H盒值。【答案：（1)3.23×10-10;（2）458.1kJ·mol-1)7-27在没有空气的条件下，乙炔通过灼热管子，很容易转变为苯。利用表册数据，计算3C，H2一一CsH。在1000K时的K值，并证实这一途径是可行的。【答案：1.13×1013]】7-28在101325Pa下，气态I2在600℃时有1%解离成I.在800℃有25%解离成1。试求此解离反应在600800℃的△H。【答案：253.25k]·mol-1]7-29设有下列反应平衡：2NOCI—2NO+Cl2（1）在200℃的容器中通人一定量NOCl.反应达平衡后，总压为101325Pa，NOCI的分压为0.64X101325Pa试计算K：（2）200℃时温度每升高1℃，K增加1.5%，计算△H盒：（3）假定200℃时的K，为0.1X101325Pa，计算NOCI的解离度为0.2时的总压。【答案：（1)0.0169;（2）27.92kJ·mol-；（3）1783320Pa)7-30反应2NaHCO（s）=一NazCO（s）+HzO（g）+CO（g）的平衡压力与温度的关系经实验测定如下：30507090110t/℃1006.230.0p/133.32Pa120.4414.3731.11252.6求：（1）反应的K与温度T的函数关系：（2）碳酸氢钠的分解温度（分解压力为101325Pa的温度）；（3）反应的△H盒。15 42;(2) 373. 8K;(3) 128. 1k] mol-)【答案：（1）InK=39.84T/K7-31反应CHiz(g)—C,H,CH(g)的K与T的关系为2059InK=4.184-T/K计算25℃时反应的标准摩尔熵变△.S品。【答案：34.79J·mol-1.K-1]7-32反应COC（g)—CO(g）+Cl2（g）在100℃时K=8X10-X101325Pa，△,S（373K)=125.52Jmol-1.K-1。（1）计算100℃.P=2X101325Pa时的解离度；（2）计算反应的△,H盒（373K）；（3）设Cgm（B）=0，当P=2×101325Pa时，在什么温度下光气的解离度为0.1%？【答案：（1）6.30X10-5；（2）104.64kJ·mol-1；（3）446K）
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第7章化学平衡7-33A（g）按下式分解：A（g）—2B(g）。在25℃时，0.5dm容器中装有1.588gA（g），实验测得解离平衡时总压力为101325Pa。在45℃时，0.5dm容器中装有1.35gA（g），解离度为37%，平衡时总压力为1.05X101325Pa。已知该反应的△,H与温度的关系为AH=a十bTS（A，g，298.15K）=304.3Jmol1，K-：A（g）的相对分子质量为92.02;S（B，g，298.15K）=240.45J·mol-l，K-l。气体可当作理想气体。假定反应的AS与T无关。（1）在25℃，A（g）、B（g）分压均为1.5X101325Pa时，反应进行的方向；（2）求a及b的数值。【答案：（1）反应向左进行：（2）—57586.57J·mol-1，386.015J·mol-1·K-1]7-34在1000K，1dm容器内含过量碳，通人4.25gCO2后发生下列反应：C(s)+CO,(g)—2CO(g)反应平衡时的气体密度相当于平均摩尔质量为36g：mol-1的气体的密度。（1）计算平衡总压和K；（2）若在恒容下加入情性气体He，使总压加倍，则CO的平衡量是增加、减少还是不变？（3）若加人He.使容器体积加倍，而总压维持不变，则CO的平衡量将怎样变化？【答案：（1）1075X10*Pa，536291.53Pa；（2）无影响；（3）CO平衡量由0.065mol增大至0.0823mol）7-35合成甲醇反应CO(g)+2Hz(g)——CH;OH(g)的—个重要副反应是CHsOH(g)+H2(g)CH(g)+H2O(g)已知△G1=（—90642.18+221.33T)J·mol-,△rG2=（-115507.696.69T)Jmol。（1)求700K时体系达平衡时的产物：（2）提高反应体系压力，对此反应体系有无影响？【答案：（1）CH（g）+HzO（g）；（2）提高转化率）7-36（1）应用路易斯-兰德尔规则及逸度系数图，求在250℃、200×101325Pa下，合成甲醇反应CO(g)+2Hz(g)CHOH(g)的K,;（2）已知在上述条件下，此反应的△4,G=25784·mol-1，求此反应的K及K；（3）化学计量比的原料气在上述条件下达平衡时，求混合物中甲醇的摩尔分数。【答案：（1）0.266；（2）0.00266.0.010；（3)0.766）7-37用丁烯脱氢制丁二烯，反应如下：CHCHzCHCH2(g)——CHzCHCHCHz(g)+H2(g)为了增加丁烯的转化率，加入情性气体水蒸气，CHs与H2O的物质的量之比为1：15。操作压力为202.7kPa。在什么温度下，丁烯的平衡转化率可达到40%？所需的△/G盒（298.15K）及AH盒（298.15K）的数据可查附录九，并假设该反应的△H不随温度而变，气体服从理想气体状态方程。【答案：834.48KJ7-38一种制取甲醛的工业方法是使甲醇和空气的混合气通过银催化剂，反应是在500℃、0.1MPa的条件下进行的。在生产过程中发现银渐渐失去光泽，且有一部分成为粉末状。试判断此现象是否系AgO生成所致。已知Ag、O2、Ag2O的恒压摩尔热容分别为26.8J·mol-1·K-1、31.4J·mol-1：K-1、65.7J·mol-1.K-1，Ag的S（298.15K）为42.70J·mol-1·K-1。所需的其他数据查附录。【答案：不是】5N2(g）)+号7-39反应Hz（g）一NHa（g）在450℃时的标准平衡常数为6.55X10-3。已知25℃时2NHa的标准摩尔生成恰为一45.69kJ·mol-，各组分的恒压摩尔热容如下（单位为J·mol-1·K-1）：N2:Cpm=26.98+5.91X10-3TH2:C.m=29.07—0.84X10-3TNHa:Cgm=25.89+32.58X10-3T假定气体服从理想气体状态方程，试计算此反应在327℃时的标准平衡常数。【答案：3.80×10-2］
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物理化学（上册）7-40计算25℃时0.2mol·kg-"NaCl水溶液中的mHgo+。【答案：1.69X10-mol?kg-]]7-41纯水的离子积常数与温度的关系式为24746.26-405.86391g(T/K)+0.48796(T/K)-0.2371X10-3(T/K)2lgK=948.8760-T/K计算25℃时纯水的电离反应的△,G、△,S和△,H%。【答案：79.90kJ·mol-1，-75.26J·mol-1·K-,57.46k]·mol-1]7-42求算25℃时0.1mol·kg-1NaCH.O2水溶液中的mt，已知25℃时HC,HOz的Km=1.75×10-5（提示：乙酸根离子是碱，与水发生反应CzHsO+H2O一HC2HsO2十OH）。【答案：1.32×10-9molkg-1]7-43证明：A.G=AG—16.118h+RT，式中，A.G盒—vp++u（H+，aht=10-7）,在生化反i+Ht应中用AG，因为反应体系中mm+接近10mol·kg-1。【答案：略】7-44气态正戊烷和异戊烷的AG温（298.15K)分别为一194.4kJ·mol-和一200.8kJ·mol-1，液体的饱和蒸气压分别为正戊烷：10651g(p/101 325Pa)=3. 9714- T/K-4异戊烷：1024Ig(p/101 325Pa)=3. 9089- T/K-40计算25℃时异构化反应：正戊烷一一异戊烷的气相中的K，和液相中的K。假定气相为理想气体混合物，液相为理想液态混合物。【答案：13.22,10.21]7-45蒸馏水放在开口容器中，溶解的气体（主要是CO2)将改变水的pH使其偏离7.00。（1）试计算饱和了CO的蒸馏水的pH。已知在25℃和COz的压力为101325Pa时，100g水中含0.145gCO2，假定只存在下列一种反应：CO(aq)+H,OH+(aq)+HCO(aq)237.1780586.848AG（298.15K)/(kJ·mol-1）386.02（2）若溶液中CO2的浓度可用co,=kpo表示，k为常数。试计算Po,=4×10×101325Pa时蒸馏水的pH。【答案：（1）3.93；（2）4.62）7-46试证明：反应A十B一2C在气相中进行的平衡常数K，与在溶液中进行的平衡常数K，的关系为K-KkAkB式中，kA、kB、kc分别是A、B、C溶于溶剂中的亨利常数。【答案：略】306
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