第五章化学平衡.doc

《第五章化学平衡.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章化学平衡.doc（19页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、,第五章 化学平衡 考研辅导题答案说明：如果答案有问题，请及时联系1、化学反应体系的rGm是指（ B ）。天津工业2006A、 反应体系处于平衡状态下，体系G的改变量；B、由标准状态下各自独立的反应物变为标准状态下各自独立的产物，=1mol假想变化中体系G的改变量； C、与rGm有相同的物理含义及数值；D、总压力为101.325kPa下，=1mol的化学反应体系G的改变量。2、根据某一反应的rGm，下列（ D ）不能确定。浙江工业2005A、 标准状态下，反应自发变化的方向；B、在rGm下所对应的平衡位置； C、在标准状态下，系统所能做的最大非膨胀功；D、提高温度反应速率的变化趋势。3、摩尔反

2、应吉布斯函数变rGm不仅是_T_ 的函数，而且还是_P_ 的函数。在G-曲线上的最低点处rGm_=0_，此点即为系统的平衡点。在平衡点的左边rGm0_。 4、在恒T、恒P、非体积功为零的条件下，某反应的G 负值很大，表明该反应进行的程度大，反应速度也快 （ 错 ）5、在 中， 是化学反应达到平衡时的摩尔吉布斯函数的变化值。 （ 错 ）6、在T、P条件下化学反应2A(g)+B(g)3C(g)自发地由反应物变为产物，则反应体系中化学势之间应满足( A )A、 2mA+mB3mC B、2mA+mBmC7、在恒T，恒P，非体积功为零的条件下，反应2O3 =3O2在任何温度下都能自发进行，这说明该反应的

3、（ C ）A、 H0S0 B、H0 S0 C、H0 D、H0 S0 8. 若某一化学反应的BB (CaO) + (CO2),则CaCO3将_分解_. 10、恒温恒压下，某反应的 =5kJ/mol，无法判断该反应是否自发。 （ 对 ）11、反应器中盛有液态Sn和SnCl2，相互溶解度可以忽略，在900 K通入总压为101.325 kPa的H2Ar混合气体。H2与SnCl2起反应，实验测出逸出反应器的气体组成是：50% H2，7% HCl，43% Ar(均为体积分数)，试问在反应器中气相与液相达到平衡没有?已知： H2Cl2= 2HCl(g) (-188289-13.134)Jmol-1Sn (l

4、)Cl2= SnCl (l) (-333062118.4)Jmol-1解：反应： H2Cl2= 2HCl(g) （1）= -18828913.134900= -200109.6 J=-200110JSn (l)Cl2= SnCl2 (l) （2）= -333062118.4900= -226502 JSnCl2(l) +H2(g)= Sn (l)2HCl(g) （3）=？由（1）（2）得（3）：= -200110-（-226502）= 26392 JlnK3=-26392/（8.314900）=-3.5271K3=2.9410-2J P=(PHCl/P)2/(PH2/P)=0.072/（0.5

5、）= 9.810-5 K与 J P相差很远 未达平衡。12、反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)在973K时压力平衡常数Kp=0.71，若各物质分压为CO 100kPaH2O 50kPa,CO2和H2各10kPa，则反应（ A ）浙江工业2003A、向右进行 B、向左进行 C、处于平衡 D、反应方向难确定13、某反应A(s) = Y(g) + Z(g)的rGm 与温度的关系为rGm = (45000110 T/K)J mol-1，在标准压力下，要防止该反应发生，温度必须 ( A ) A、高于136 B、低于184 C、高于184 D、低于136 14、在T = 600K，总压

6、p = 3105Pa，反应A(g) + B(g)= 2D(g)，达平衡时，各气体物质的量之比为n A/n B = n B/n D =1，则此反应的 （ 0 ）； （ 0 ）（ 1 ）15、16、Ag可能受到H2S(g)的腐蚀，发生下列反应H2S(g)+2Ag(s)=Ag2S(s)+H2(g)25,将Ag(s)放到总压为p的H2与H2S混合气体中，求在什么浓度下H2S不使Ag腐蚀。已知此温度下 分别为Ag2S(s)=-40.25kJ/mol，H2S=-32.93kJ/mol解：得p(H2S)4.96kPa所以混合气体中H2S的摩尔分数应低于x(H2S) 0.049617、反应 MgO(s)H2O

7、(g)= Mg(OH)2(s)， (-46024100.42) Jmol-1，试问：(1)在298 K、相对湿度64%的空气中MgO(s)是否会水解成Mg(OH)2(s)? (2)在298 K，为避免MgO的水解，允许的最大相对湿度为多少?已知298 K时水的饱和蒸气压为2338 Pa。解： (1) MgO(s)H2O(g)= Mg(OH)2(s)=-46024+100.42T=-46024+100.42298=-16098.8 Jmol-1相对湿度 RH=PH2O/PH2O=0.64PH2O=0.64 PH2O=0.642338=1496.3 Pa=+RTln(Po/PH2O)=-16098

8、.8+8.314298ln(100000/1496.3) =-5687.6 Jmol-10 钢板在所给气氛下退火会生成FeO。22、反应C（石墨）+2H2（气）CH4（气）在1000K时CH4(气)）的标准生成热为-89.538 kJmol，各物质的标准熵为C（石墨）为24.46，H2（气）的为166.12；CH4（气）的为248.03 JK-1mol-1（1）计算1000K时的平衡常数（2）若要求得其它温度下的平衡常数，还需什么数据，采用什么步骤处理解：（1） （2）还需要知道 与温度关系或Cp,m 与温度关系23、已知298K时的下列数据：CH4 (g)、CO2(g)、H2O(g)的 分别

9、为-381.30、-394.38、-228.60 kJ/mol，求算反应CH4 (g)+2H2O(g)= CO2(g)+4H2(g)的标准平衡常数。解： =40-394.38-(-381.30)-2(-228.6)kJmol-1 =444.12 kJmol-1 =1.4110-78 24、已知某温度下，反应2A=2B+C 2D=2E+C则D+B=A+E的标准平衡常数为（ 2.15 ）25、在一个带有活塞的气缸中，存在下列反应A(g)=B(g)+D(g) 在T1= 453K，系统的平衡压力为p1，各组分的摩尔分数y1(A; B; D)皆有确定的数值。当温度上升至T2= 493K，系统的总压力加大

10、到原有压力的4倍，即p2 = 4p1，气体的平衡组成A(g)的摩尔分数下降为原来的0.5倍，B(g)及D(g)分别上升为原来的2倍。求此反应的解：代入数据得： =1.61105kJ/mol26、已知N2O4和NO2的平衡混合物，在15和标准压力下，其密度为3.62g/dm3，在75和标准压力下，其密度为1.84g/dm3，求反应N2O4=2NO2的 及 (设反应的rCp=0) 解：反应前的物质的量 n 0平衡时物质的量 n(1-a) 2na平衡时系统中的总物质的量 n总= n(1-a)+2na= n(1+a) 理想气体，则 pV=n总RT= n(1+a)RT密度 M(N2O4)=92.0g/m

11、ol 15时 75时 解得 27、在200-400K，某反应的标准平衡常数与温度的关系为lgK=16.2-9127/(T/K)计算 ，300K的 解：根据 所以 当温度为300K时， 所以 根据公式 得28、通常的氢气钢瓶中含有少量氧气，实验室中常将钢瓶氢气通过高温铜粉除去氧，其反应方程式为若在873K、100kPa时，使反应达平衡，试问处理后的气体中，O2的摩尔分数为多大？已知上述反应的 与T的关系为 解：当温度为873K时 代入数据 yo2=4.2710-14029、某容积可变的容器中放入1.564 g N2O4气体，此化合物在298K时部分解离。解离反应为N2O4 (g)2NO2 (g)

12、 实验测得，在标准压力下，容器的体积为0.485 dm3。求N2O4解离度以及解离反应的K和 rGm解： N2O4 (g) 2NO2 (g)设反应前的物质的量： n 0平衡时的物质的量： n (1-) 2n 其中为N2O4 (g) 的解离度。N2O4 (g)的摩尔质量M=92.0g/mol，所以反应前N2O4 (g)的物质的量 解离平衡时系统内总的物质的量为 = 设系统内均为理想气体，由其状态方程PV = RT = n (1+)RT 所以，N2O4 (g)的解离度 30、求反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)在298K时的平衡转化率，假设原料气中只有CO2和H2，且n( CO

13、2)：n(H2)=1：1，已知CO2(g)、CO(g)和H2O(g)的分别为-394.4 kJmol-1、-137.3 kJmol-1和-228.6 kJmol-1。 解： = =(-394.4)-0-137.3-228.6=28.5kJmol-1 设平衡转化率为，反应开始时及达到平衡时各组分物质的量有如下关系CO2(g) + H2(g) = CO(g) + H2O(g)开始时的量n0/mol 1 1 0 0平衡时的量ne/mol 1- 1- 总量nt=2mol 31、气相反应NO2+SO2=SO3+NO达到平衡(气体符合理想气体)，其热力学平衡常数K、压力平衡常数KP和摩尔分数平衡常数Kx之

14、间的关系为（K=Kp=Kx）32、反应CO(g)+H2O(g)=H2(g)+CO2(g) ( B )A. K pK c B. K p=K c C. K p )0。(请填 , 或 =) 35、由于化学反应的标准平衡常数只是温度的函数，所以只要温度不变，已达成的化学平衡不可能移动。 ( 错 )36、在高温下水蒸气通过灼热的煤层，按下式生成水煤气：C（s）+H2O（g）=H2（g）+CO（g），已知在1000K及1200K时，分别为2.47和37.6，（1）试求该反应在此温度范围内的平均摩尔焓变。（2）试求1100K的标准平衡常数。解：（1） rHm=136 kJmol-1 （2） 10.9 37、

15、放热理想气体反应 2NO(g)+O2(g)= 2NO2(g) ，达平衡后若分别采取以下措施，平衡会向哪个方向移动 （1）增加压力； 向右移动（2）减小NO2的分压； 向右移动（3）增加O2的分压； 向右移动（4）升高温度； 向左移动（5）加入催化剂； 不移动（6）在压力不变的条件下，加入惰性气体； 向左移动（7）此反应如果在刚性容器中进行，加入惰性气体 不移动38、合成氨反应在500N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) 若反应物N2与H2符合化学计量比，当压力为100kPa时，其标准平衡常数为K(1),平衡转化率为1，当压力升高到1000kPa时,其标准平衡常数为K(2),，其平衡转化率为

16、2，则K(1) （=）K(2); 1（） 2 39、反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),因为反应前后分子数相等，所以无论压力如何变化，对平衡均无影响。(错)40、已知反应式为CH4(g)=C(s)+2H2(g) 在500下的 kJmol-1，求（1）总压恒定为101.325kPa的条件下，CH4的转化率；（2）总压恒定为101.325kPa的条件下，通入与CH4等物质的量的惰性气体时CH4的转化率。解： （1）设分解率为a，反应前CH4的物质的量为1mol 开始时的物质的量/mol 1 0平衡时的物质的量/mol 1-a 2a n总=1-a+2a=1+a 当p=101.32

17、5kPa时， a=0.307 （2）设分解率为a，反应前CH4的物质的量为1mol，惰性气体为1mol 惰性气体 开始时的物质的量/mol 1 0 1平衡时的物质的量/mol 1-a 2a 1 n总=1-a+2a+1=2+a 当p=101.325kPa时， a=0.391 41、某固体氧化物的分解反应是吸热反应，当温度升高时，固体氧化物的分解压力将A A、增大 B、减小 C、等于 D、不能确定42、在某一温度298K下，分解反应Ag2O(s)2Ag(s)+1/2O2(g)分解压力为20974kPa，则反应的 为（-6.6kJ ）43、分解反应A（s）B（g）2C（g），此反应的标准平衡常数与分

18、解压力P之间关系为（ ） 44、已知298K时的下列数据： 物质BaCO3(s)BaO(s)CO2(g) (kJ/mol)-1219-558-393 (J/Kmol)112.170.3213.6求算：（1）298K BaCO3分解反应的 、 、（2）298K BaCO3分解反应的K、分解压力；（3）假设该反应的为常数，求算398 K该分解反应的K 。（4）假设分解反应的Cp为0,求BaCO3分解温度（5）若已知BaCO3分解反应的Cp=4.0 J/Kmol ，求1000K时其分解压力 解：（1） （2） 所以 （3）由 （4）根据分解温度的定义 （5） 得pCO2=1.17Pa45、600K时

19、，CH3Cl(g)与H2O(g)发生反应生成CH3OH,继而又生成（CH3）2O，同时存在两个平衡今以等量的CH3Cl(g)与H2O(g)开始，求CH3Cl(g)的平衡转化率解：开始 1 1 0 0平衡 1-x 1-x+y x-2y x 开始 0 0 1 平衡 x-2y y 1-x+y所以 解得：x=0.048 y=0.009 所以CH3Cl(g)的平衡转化率为0.04846、一个可能大规模制H的方法，是使CH和HO的混合气体通过热的催化床。设用HO和CHCH的摩尔比为51的混合气，873 K，101.325 kPa，若只有下列反应发生： CH() HO ()= CO()3H2()4 435

20、Jmol-1 CO() HO ()= CO()()6 633 Jmol-1求放出干的平衡气体(即除去HO气后的气体)的组成。 解：首先求出两个反应的标准平衡常数 根据公式 设两个反应同时达到平衡，设CH4反应掉x, CO2生成y CH() HO ()= CO()3H2() 1-x 5-x-y x-y 3x+yCO() HO ()= CO()() x-y 5-x-y y 3x+y根据标准平衡常数的定义式，代入数据，两个式子联立求解X=0.911mol y=0.653mol除去水后n总=（1-x ）+(x-y)+(3x+y)+y=4.386mol组成可以用摩尔分数表示，简化。47、若在抽空的容器中

21、放入足够量的固体碘化铵，并加热到675.5 K，开始时仅有氨和碘化氢生成，并且压强在94030 Pa时停留一定时间保持不变，但是碘化氢会渐渐地分解为H和I2。已知675.5 K纯HI的离解度为21.5% ，若容器中一直有固体碘化铵存在，试求最后平衡压强为多少。解：反应(1):NH4I(s)=NH3(g)+HI(g)平衡 PNH3 PHIPNH3 =PHI=(1/2)P总=1/294030=47105PaK1= (PNH3/P) PHI/ P)=(47105/100000)2=0.2210反应(2): HI(g)=1/2H2(g)+1/2I2(g)平衡 1- /2 /2n总=1-+/2+/2=1

22、K2=Kn(P总/n总P)o= Kn=(/2)1/2 (/2)1/2/(1-)=0.215/2(1-0.215)=0.137在675.5K时，上述两个反应同时在达到平衡时，存在下列关系NH4I(s)=NH3(g)+HI(g)平衡 x x-yHI(g)=1/2H2(g)+1/2I2(g)平衡 x-y y/2 y/2 根据标准平衡常数两式联立求解X=5.3066104Pa y=1.061104Pa平衡时的总压为P总=x+x-y+y/2+y/2=2x=25.3066104Pa=1.061105Pa48、已知Br2（g）的标准生成热fHm和标准生成自由能fGm分别30.71和3.14 kJmol-1（

23、1）计算液态溴在298K时的蒸汽压（2）近似计算溴在323K时的蒸汽压（3）近似计算标准压力下液态溴的沸点 解：（1）Br2(l)=Br2(g) 该反应的rGm=fGm=-RTlnK3.141000=-2988.314lnKK=0.28所以得pBr2=28kPa （2）该反应的rHm=fHm=30.71kJ/mol 得0.73 所以pBr2=73kPa （3） 代入数据 得T=332.8K49、已知298K时，有0.01kg的N2O4(g)，压力为202.65kPa,现把它全部转化为NO2(g)，压力为30.40kPa，求该过程的已知 分别为NO2(g)=51.84kJ/mol，N2O4(g)

24、=98.29kJ/molG2G3G1rGm298K p1=202.65kPa N2O4(g) = 2NO2 298K p3=30.40kPa298K p2=101.325kPa N2O4(g)= 2NO2 298K p2=101.325kPa 解：50、反应3CuCl(g)= Cu3Cl3(g)的与的关系式为：(-528 858-52.34lg438.0) Jmol-1求：(1)在2000 K时此反应的和；(2)在2000 K、101.325 kPa反应平衡混合物中Cu3Cl3的摩尔分数。解： 因为：p=所以：= -52.34lgT-52.34TdlgT/dT+438 TdlgT/dT= dl

25、gT/dlnT=1/2.303 =52.34lgT+52.34/2.303-438.0=52.34lgT+415.273(2000 K)=52.34lg2000-415.273=-242.5 Jmol-1K-1(2000 K)=- 528858-52.342000lg2000+438.02000=1590.18 Jmol-1(2000 K)=(2000 K)+T(2000 K)=1590.18+2000(-242.5)=-483.4 kJmol(2) 设在2000K，101325Pa下平衡混合物中，Cu3Cl3(g)的摩尔数为y:3CuCl(g)= Cu3Cl3(g)平衡： 1-y y lnK

26、po= -/RT=-1590.18/(8.3142000)=-0.09463 Kpo=0.9088Kpo=Kp(Po) -=KyP总(Po) -Ky=y/(1/y) 3= Kpo/(P总)-2(Po) 2=0.9088/(101325)-2(101325)2即 y/(1/y) 3=0.9088y=0.305 平衡时Cu3Cl3(g)的摩尔数为y=0.30551、1375 K时，将含有21.35% CO、77.95% CO2、0.7% N2(均为摩尔分数)的混合气体，以0.172 Lmin-1(标状态计)的速度通过焙烧着的ZnO固体块。由实验知，每分钟固体ZnO的质量减少0.005 49 g(由

27、于还原成Zn蒸气)，实验压强是100 032 Pa。求反应ZnO ()CO()= Zn()CO()在1 375 K的。解：气体混合物物质的量n总n总=PV/RT=1013250.17210-3/(8.314273.15)=7.6710-3mol其中 nCO=0.2135n总=1.63810-3nCO2=0.7795n总=5.98210-3Zn蒸气： nZn=( mZnO/ MZnO)=0.00549(1/ MZn)=0.00549/81.38=6.7410-5mol nCO+ nCO2+ nZn=0.007687反应 ZnO ()CO()= Zn()CO()Ko=Kn(P/Pon总) =5.9

28、8210-36.7410-5100032/(1.63810-37.68710-3101325)=0.0328752、已知平衡体系CO()C(）= 2CO()，在1 073 K时，总压强为260 405 kPa，含CO 26.4%；1 473 K时，总压强为233.048 kPa，含CO 6.92%。而反应2CO= 2COO，在1173K的1.2510；固体碳在1173K的燃烧热392kJmol。试计算后一反应的及。解：(1) CO()C(石墨)=2CO()Kp1o1073= Kp/Po=(0.736260405)2/(0.264260405101325)=5.273Kp1o1473= KyP/

29、Po=0.93082233948/(0.0692101325)=28.796Ln(5.273/28.796)=- (1/1073-1/1473)/8.314=(-8.314)10731473/(1473-1073)ln(5.273/28.796)=55769.6 Jmol-1此值亦可用于1173K，即(1) CO()C(石墨)=2CO() =55769.6 Jmol-1(2) C(石墨) O()= CO() =-392000 Jmol-1(1)-(2)=(3) 2CO()= 2CO()+ O()=55769.6+392000=447769.6 Jmol-1反应(3)的1173计算如下1173=-RTln Kp3o1173=-8.3141173ln(1.2510-16)=357113 Jmol-1=-T=(-/T)=(447769.6-357113)/1173=77.31 Jmol-1K-1