420实验测得氯气溶于水后约有三分之一的C2发生歧化转化为盐酸和次氯酸，求该反应的平衡 常数。293K下氯气在水中的溶解度为0.09 mol dm5. 解： C←Cl+H+HCI0 答：该反应的平衡常数是4.5×10-4。 评注：计算式中溶解于水的氯气的浓度为0.06 mol dm,是平衡浓度，不应忘记代入平衡 常数表达式的浓度都是平衡浓度。此趣的逆运算，即已知平衡常数求氯在水中歧化的百分率 计算起来要复杂得多，是一个多次方程，可用叠代法。 421自然界里氮的固定的主要途径之一是在闪电的作用下，氮气与氧气反应生成NO,然后NO 和氧气继续反应生成NO. 后者与水反应，生成硝酸.。热力学研究证明，在通常条件下氨 气和氧气的反应的转化率要低于闪电条件下的转化率〔在催化剂存在下，克服动力学的 碍，氮气和氧气在常温下也能反应的话)。问：氮气和氧气的反应是吸热反应还是放热反 应？闪电造成的气体体积膨胀对反应的平衡转化率有何影响？ 解：设通常条件下的温度为T,平衡常数为K,闪电条件下的温度为T2,平衡常数为K2。 根据 h、4"2989开1 7271 万>T,> ,△，H哈>0，反应吸热 可以写出总反应2Ng)+50g)+2H,On=4HNOm 这是一个气体体积减少的反应，根据勒沙特列原理，气体体积膨胀会使平衡转化率增大。 422超音速飞机在平流层飞行放出的燃烧尾气中的NO会通过下列反应破坏该层大气层里的保 护我们免受阳光中的短波紫外线辐射伤害的臭氧 N0(g)+0g)=NO(g)+O(g) a,如果已知298K形 1atm下N0、NO2和O的生成自由能分别为+86.7、+51.8、+163.6 kJ/mol ·求上面的反应的K,和K b.假定反应在298K下发生前，高层大气里的NO、0,和02的浓度分别为2x10-”、1x10-9、 2×10-3 mol-dm-3,N2的浓度为零，试计算0，的平衡浓度。 c.计算达到平衡时O被NO破坏的百分数。 反应并不易达到平衡转化率 a.△，G8=(61.8-86.7-163.6)kJ小mol1=-198.5 kJmol 4.20  实验测得氯气溶于水后约有三分之一的 Cl2 发生歧化转化为盐酸和次氯酸， 求该反应的平衡 常数。293K 下氯气在水中的溶解度为 0.09 mol·dm－3。 解： 2  2( ) ( ) ( ) ( ) H O  C aq aq aq aq  l Cl H HClO ¨ææÆ - + + + 2 ( ) ( ) ( ) ( ) 4  / 0.03 0.03 0.03/0.06 4.5 10 Cl H HClO  Cl  c c  c  c  K c c c c q q q q q - + - È ˘È ˘ È ˘ È ˘ = Í ˙Í ˙ Í ˙ = ¥ ¥ = ¥ Í ˙ ÍÎ ˙˚ÍÎ ˙˚ Î ˚ Î ˚ 答：该反应的平衡常数是 4.5×10－4。 评注：计算式中溶解于水的氯气的浓度为 0.06 mol·dm－3，是平衡浓度，不应忘记代入平衡 常数表达式的浓度都是平衡浓度。 此题的逆运算， 即已知平衡常数求氯在水中歧化的百分率， 计算起来要复杂得多，是一个多次方程，可用叠代法。 4.21  自然界里氮的固定的主要途径之一是在闪电的作用下，氮气与氧气反应生成 NO，然后 NO 和氧气继续反应生成 NO2．后者与水反应，生成硝酸．热力学研究证明，在通常条件下氮 气和氧气的反应的转化率要低于闪电条件下的转化率（在催化剂存在下，克服动力学的障 碍，氮气和氧气在常温下也能反应的话）。问：氮气和氧气的反应是吸热反应还是放热反 应？闪电造成的气体体积膨胀对反应的平衡转化率有何影响？ 解： 设通常条件下的温度为 T1，平衡常数为 Kl，闪电条件下的温度为 T2 ．平衡常数为 K2。 根据 ln  ≈ [  ]  ∵T2﹥T1，K2﹥K1， ∴ΔrHm ﹥0，反应吸热。 可以写出总反应 2( ) 2( ) 2 ( ) 2( ) 2 5 2 4 N g + O g + H O l = HNO aq  这是一个气体体积减少的反应，根据勒沙特列原理， 气体体积膨胀会使平衡转化率增大。 4.22  超音速飞机在平流层飞行放出的燃烧尾气中的 NO 会通过下列反应破坏该层大气层里的保 护我们免受阳光中的短波紫外线辐射伤害的臭氧： NO( g ) + O3( g ) = NO2 ( g ) +O2( g )  a，如果已知 298K 和 1 atm 下 NO、NO2 和 O3 的生成自由能分别为+86.7  、+51.8  、+163.6  kJ/mol ．求上面的反应的 Kp 和 Kc  b.假定反应在 298K 下发生前， 高层大气里的 NO、O3 和 O2 的浓度分别为 2 ×10－9、1×10－9 、 2 ×10－3 mol·dm －3，N2 的浓度为零，试计算 O3的平衡浓度。 c.计算达到平衡时 O3 被 NO 破坏的百分数。 附注：实际上上述反应的速度不很大，反应并不易达到平衡转化率。 解： a . ΔrGm ＝ (51.8－86.7－163.6) kJ• mol－1＝－198.5 kJ• mol－1 ｅ K ＝exp[  ] K2 K1 ΔrHm (298 K) R T2－T1 T2T1 －ΔrGm  RT