大学物理化学化学平衡课后习题及答案

PAGE化学平衡课后习题一、是非题下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“”，错误的画“”。1.某一反应在定温、定压且无非体积功的条件下，当该反应的rGm<0时，则该反应能正向进行。()2.如果某一化学反应的rH0，该反应的K随着温度升高而减小。（）3.对理想气体反应：0=BBB，在定温定压下当BB>0时，随着惰性气体的加入而平衡向左移动。（）4.对理想气体反应：0=BBB，在定温定压下当BB>0时，随着惰性气体的加入而平衡向左移动。（9.如果某一化学反应的rH不随温度变化，那么其rS也不随温度变化，但是其rG却与温度有关。（）5.对于真实气体混合物的反应，该反应的标准平衡常数K仅仅是温度的函数。（）二、选择题选择正确答案的编号，填在各题后的括号内：1.PCl5的分解反应PCl5(g)==PCl3(g)+Cl2(g)在473K达到平衡时PCl5(g)有48.5%分解，在573K达到平衡时，有97%分解，则此反应是（）（1）吸热反应；（2）放热反应；（3）反应的标准摩尔焓变为零的反应；（4）在这两个温度下标准平衡常数相等的反应。2.设反应aA(g)==yY(g)+zZ(g),在101.325kPa、300K下，A的转化率是600K的2倍，而且在300K下系统压力为101325Pa的转化率是2×101325Pa的2倍，故可推断该反应()（1）标准平衡常数与温度，压力成反比；（2）是一个体积增加的吸热反应；（3）是一个体积增加的放热反应；(4)标准平衡常数与温度成正比，与压力成反比。3.理想气体反应N2O5（g）==N2O4（g）+1/2O2（g）的rH为41.84kJmol－1，。要增加N2O4（g）的产率可以（）（1）降低温度；（2）提高温度；（3）提高压力；（4）定温定容加入惰性气体。4.影响任意一个化学反应的标准平衡常数值的因素为：（）。(1)催化剂；(2)温度；(3)压力。5.温度升高时，固体氧化物的分解压力（分解反应是吸热反应）：（）（1）降低；（2）增大；（3）恒定；（4）无法确定。6.反应2NO(g)+O2(g)==2NO2(g)是放热的,当反应在某温度、压力下达平衡时，若使平衡向右移动。则应采取的措施是：（）（1）降低温度和减小压力；（2）降低温度和增大压力；（3）升高温度和减小压力；（4）升高温度和增大压力。三、填空题在以下各小题的“”处填上答案。1.某气相反应A==Y+Z是吸热反应,在25℃时其标准平衡常数K=1,则25℃时反应的rS0，此反应在40℃时的K25℃时的K。(选填，=，)四、计算题1．将丁烯脱氢制取丁二烯的反应如下：　C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)各物质在298K的△fHm和Sm的数值为：物质C4H8(g)C4H6(g)H2(g)△fHm/(kJ·mol-1)0.125110.060Sm/(J·mol-1·K-1)305.3278.5130.6计算该反应298K的△rHm和△rSm;计算该反应在298K的△rGm和K;计算该反应830K的K（假定该反应的△rHm不隨温度而变）;为提高丁烯的转化率，在反应时加入惰性气体水蒸气。若反应开始时，丁烯与水蒸气物质的量之比为1:15,反应在830K,202.65kPa条件下进行，C4H8(g)的平衡转化率为多少？2．在1500K下，金属Ni土存在总压为101.325kPa的CO(g)和CO2(g)混合气体，可能进行的反应为：　Ni(s)+CO2(g)=NiO(s)+CO(g)为了不使Ni(s)被氧化，在上述混合气体中CO2(g)的分压力p(CO2)不得大于多大的压力？已知下列反应的△rGm与温度T的关系为：(ⅰ)2Ni(s)+O2(g)=2NiO(s),△rGm,i=(－489.1+0.1917T/K)kJ·mol-1(ⅱ)2C(石墨)+O2(g)=2CO(g),△rGm,ii=(－223.0－0.1753T/K)kJ·mol-1(ⅲ)C(石墨)+O2(g)=CO2(g),△rGm,iii=(－394.0－0.84×10-3T/K)kJ·mol-13．已知下列反应在373Ｋ时，K=1.25×108CO(g)+Cl2(g)=COCl2(g)（１）已知上述反应的△rSm(373k)=-125.52J·mol-1·K-1，求COCl2(g)的解离反应在373Ｋ下的△rHm=___;(２)设反应的∑BCp,m=0,且反应开始时系统中只有COCl2(g)，则保持系统压力的条件下，若要COCl2(g)的解离度为0.001，则反应温度为_______(p=100kPa)。4．在200K~400K湿度范围内，反应NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)的标准平衡常数与T的关系为:(1)计算300K时，反应的△rHm,△rGm,△rSm；(2)在300K时，若反应开始只有NH4Cl(s)放在一真空容器内，求平衡时HCl(g)的分压；化学平衡习题答案一、是非题1.2.3.4.5.二、选择题1.(1)2.(2)3.(1)4.(2)5.(2)6(2)三、填空题1.＞，＞四、计算题1．【题解】：(1)△rHm(298K)=∑B△fHm(B,298K)=[110.6－(－0.125)]kJ·mol-1=110.19kJ·mol-1△rSm(298K)=∑BSm(B,298K)=103.8J·mol-1·K-1(2)△rGm(298K)=△rHm(298K)－298K×△rSm(298K)=(110.19-298×103.8×10-3)kJ·mol-1=79.26kJ·mol-1由△rGm(298K)=－298RlnK(298K)㏑K(298K)=解得K=1.278×10-14(3)由㏑解得　　　　K(830K)=3.07×10-2(4)C4H8(g)=C4H6(g)+H2(g)开始：n/mol100平衡：neq/mol1－xAxAxA平衡：∑neq=[(1－xA)+xA+xA+15]=(16+xA)mol代入p=202.65kpa,解得，C4H8(g)的平衡转化率xA=0.389【剖析】：本题从物质的热力学数据△fHm(298K)、Sm(298K)出发计算反应的△rHm(298K)及△rSm(298K),继而算出△rGm(298K),并算得K(298K)，再忽略温度对△rHm的影响，由范特荷夫方程算出830K时的K(830K),最后利用K(830K),计算C4H8(g)脱氢制取丁二烯时，C4H8(g)的平衡转化率。比较全面考察了标准平衡常数的热力学计算及其应用。这一整套热力学计算的思路，是必须掌握的重点内容。2．【题解】：可能进行的反应=,故可能进行的反应的　则　得　△rGm(1500K)=55.45kJ·mol由△rGm(T)=－RTlnK(T)△rGm(1500K)=－1500KRlnK(1500K)55.45kJ·mol-1=-1500K×8.0314J·mol-1·K-1K(1500K)解得K(1500K)=0.0117而为使可能进行的反应不发生，则根据范特荷夫定温方程△rGm(1500K)=－RTlnK(1500K)+RTlnJ(1500K)J>K,△rGm(1500K)>0才行。故即p(CO2)不得大于100.15kPa【剖析】：本题所给反应是理想气体纯固体的多相反应。(i)先由给定的三个反应△rGm与温度T的关系式通过线性组合求出可能发生的反应的△rGm(1500K)，进而求出K(1500K)；(ii)再列出J(1500K)的表达式，此时应注意对有纯固体参加的多相反应的表达式，式中只出现气体的分压；(iii)最后根据范特荷夫定温方程，确定防止可能进行的反应发生，CO2(g)分压的最大值。3．【题解】：（１）已知COCl2(g)的合成反应K(373K)=1.25×108，则其解离反应的故COCl2解离反应的△rGm’(373K)=-RTlnK’(3773K)=-8.314J·mol-1·K-1×373Kln(0.8×10-8)=57816.8J·mol-1而解离反应的△rSm’(373K)=-△rSm(373K)=125.52J·mol-1·K-1所以解离反应△rHm’(373K)=△rGm’(373K)+373K△rSm’(373K)=57816.8J·mol-1+373K×125.52J·mol-1·K-1=104635J·mol-1（２）COCl2(g)=CO(g)+Cl2(g)开始n/mol：100平衡neq/mol：1-0.0010.0010.001平衡∑neq/mol=1-0.001+0.001+0.001=1+0.001代入p=200kPa,解得K’(T)=2×10-6因解离反应的△rCp,m=0，即△rHm’与温度无关，则由范特荷夫方程：代入K’(373K)=0.8×10-8,△rHm’(373K)=104635J·mol-1,解得T=446K【剖析】：解本题需要正确应用最基本的热力学公式外，关键还在于要把COCl2(g)解离反应与合成反应的标准平衡常数的关系(互为倒数，即)以及热力学函数变化值的关系[正、负号相反，如,,]理顺，这是是否得到正确结果的关键所在，稍不留神就会铸成错误。4．【题解】：（１）若视△rHm与温度无关，可视为常数，则△rHm=9127K×8.314J·mol-1·K-1=75882J·mol-1300K时，由K=f(T)关系式，代入T=300K,得K=6.65×10-7△rGm(300K)=-RTlnK(300K)=-8.314J·mol-1·K-1×300Kln(6.65×10-7)=35476J·mol-1△rGm(300K)=△rHm(300K)-300K×△rSm(300K)则△rSm(300K)=134.69J·mol-1·K-1(2)解得p(HCl)=81.55Pa【剖析】：所给反应为纯固体与理想气体的反应，１应明确其标准平衡常数表示式的表示法；