05-化学平衡习题.ppt

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1、 已知已知298.15K时时,反应反应 H2(g)+(1/2)O2(g)H2O(g)的的 rGm=228.57 kJ mol1.298.15K时水的饱和蒸气压为时水的饱和蒸气压为3.1663kPa,水的密度为水的密度为997kg m3.求求298.15K时下列反应的时下列反应的 rGm.H2(g)+(1/2)O2(g)H2O(l)H2O(g)100kPa G1H2O(g)3.1663kPa G2H2O(l)3.1663kPa G3 G4(1/2)O2(g)100kPaH2O(l)100kPaH2(g)100kPa rGm恒温恒温298.15K下下 G1=228.57 kJ mol1 G3=0

2、rGm=G1+G2+G3+G4 =237.1 kJ mol111 1000K时时,反应反应C(s)+2H2(g)=CH4(g)的的 rGm=19397J mol1.现有与碳反应的气体现有与碳反应的气体,其中含有其中含有CH410%,H280%,N210%(V%).试问试问:(1)T=1000K,p=101.325kPa时时,甲烷能否形甲烷能否形成成?(2)在在(1)的条件下的条件下,压力须增加到若干压力须增加到若干,甲烷才可能形成甲烷才可能形成?101.325kPa,298.15K 25 Q,W,U,H,S,G,Cp,m=,J mol1 K1 dm3 rG m解得解得 p 161.1kPa,此

3、时反应才能自动正向进行此时反应才能自动正向进行.22 分解反应分解反应PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)在在200时的时的K=0.312,计算计算(1)200,200kPa下下PCl5的离解度的离解度;(2)组成组成 1:5 的的PCl5与与Cl2的混合物的混合物,在在200,101.325kPa下下,PCl5 的离解度的离解度.解得解得 =36.7%(2)PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)平衡平衡nB/mol 1 5+nB/mol=6+解得解得 =26.8%(1)PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)平衡平衡nB/mol 1 nB/mol=1+33 在真空的容器中放

4、入固态的在真空的容器中放入固态的NH4HS,于于25下分解为下分解为NH3 与与 H2S,平衡时容器内的压力为平衡时容器内的压力为66.66kPa.(1)当放入当放入NH4HS时容器中时容器中已有已有39.99kPa的的H2S,求平衡时容器中的压力求平衡时容器中的压力;(2)容器中原有容器中原有6.666 kPa的的NH4,问需加多大压力的问需加多大压力的H2S,才能形成才能形成NH4HS固体固体?NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g)此时反应才能逆向进行此时反应才能逆向进行,生成生成NH4HS固体固体.44 在在1120下用下用H2还原还原FeO(s),平衡时混合气体中平衡时混合气体中

5、H2的摩尔的摩尔分数为分数为0.54.求求FeO(s)的分解压的分解压.已知同温度下已知同温度下,2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)K=3.4 1013(1)H2(g)+FeO(s)=Fe(s)+H2O(g)(1)H2O(g)=H2(g)+(1/2)O2(g)(2)反应反应(1)+(2)得反应得反应 FeO(s)=Fe(s)+(1/2)O2(g)(3)求得求得FeO的分解压的分解压5(1)5 在炼铁炉中在炼铁炉中,氧化铁按如下反应机理还原氧化铁按如下反应机理还原:FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)求求1120下下,还原还原1 mol FeO需用需用CO若干摩尔若干摩尔?已

6、知同温度下已知同温度下 2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)K=1.4 1012(2)CO2(g)=CO(g)+(1/2)O2(g)(4)反应反应(3)(4)得反应得反应 FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g)(5)原始原始nB/mol 1 x 0 0平衡平衡nB/mol (x1)1 1解得解得 x=3.382mol5(2)6 已知已知298.15K时时CO(g)和和CH3OH(g)标准摩尔生成焓标准摩尔生成焓 fHm(298.15K)分别为分别为110.52及及200.7 kJ mol1.CO(g),H2(g),CH3OH(l)的标准摩尔熵的标准摩尔熵Sm(298.15K)分

7、别为分别为197.67,130.68及及127 J mol1 K1.又知又知298.15K甲醇的饱和蒸气压为甲醇的饱和蒸气压为16.59kPa,摩尔气化热摩尔气化热 vapHm=38.0 kJ mol1.蒸气可视为理想蒸气可视为理想气体气体.利用上述数据利用上述数据,求求298.15K时时,下列反应的下列反应的 rGm和和K.CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)先求先求298.15K时时CH3OH(g)的标准摩尔熵的标准摩尔熵S m(CH3OH(g)=S2CH3OH(l)100kPa,S1CH3OH(g)100kPa,S2CH3OH(l)16.59kPaCH3OH(g)16.59kPa S

8、1 S S3 S2S2=S1+S1+S2+S367CO(g)2H2(g)=CH3OH(g)87 反应反应 3CuCl(g)=Cu3Cl3(g)的的 rGm与与T的关系如下的关系如下:rG m/(J mol1)=52885852.34(T/K)lg(T/K)+438.2(T/K)求求:(1)2000K时时,此反应的此反应的 rHm 和和 rSm;(2)此反应在此反应在2000K,101.325kPa下平衡混合物中下平衡混合物中Cu3Cl3(g)的摩尔分数的摩尔分数.(1)对比可知对比可知:b=0,c=0,H0=528858J mol1,a=(52.34/2.303)J mol1 K1=22.73

9、 J mol1 K1 T=200K时时,rG m=(52885852.34 2000lg 2000+438.2 2000)J mol1 =1990.2 J mol1 9(2)10 反应反应 2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)在不同在不同温度时的平衡总压如下温度时的平衡总压如下:t/30 50 70 90 100 110 p/atm 8.16 103 39.47 103 0.1578 0.5451 0.9620 1.648设反应的设反应的 rHm与温度无关与温度无关.求求:(1)上述反应的上述反应的 rHm;(2)lg(p/atm)与与T的函数关系式的函数关系式

10、;(3)NaHCO3(s)的分解温度的分解温度.(1)8113.299 3.095 2.914 2.754 2.680 2.6102.088 1.404 0.8019 0.2635 0.01682 0.21702.6 2.83.03.23.42.1.51.0.50.lg(p/atm)T 1 103/K1(3)当分解压当分解压 p 达到外压达到外压(1atm)时时的温度为分解温度的温度为分解温度.12 9 工业上用乙苯脱氢制苯乙烯工业上用乙苯脱氢制苯乙烯C6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H2(g)如反应有如反应有900K下进行下进行,其其K=1.51.试分别计算在下述情况下试分别计

11、算在下述情况下,乙苯的平衡转化率乙苯的平衡转化率:(1)反应压力为反应压力为100kPa时时;(2)反应压力为反应压力为10kPa时时;(3)反应压力为反应压力为101.325kPa,且加入水蒸气使原料气中水与乙苯且加入水蒸气使原料气中水与乙苯 的物质的量之比为的物质的量之比为10:1时时.C6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H2(g)平衡平衡nB/mol 1 nB/mol=1+13C6H5C2H5(g)=C6H5C2H3(g)+H2(g),H2O(g)原始原始nB/mol 1 0 0 10平衡平衡nB/mol 1 10 nB/mol=11+14 (1)应用路易斯应用路易斯-兰德尔规则及逸度系数图兰德尔规则及逸度系数图,求求250,20.265 MPa下下,合成甲醇反应合成甲醇反应 CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的的K ;(2)已知已知250时上述反应的时上述反应的 rGm=25.899 kJ mol1,求此反求此反应的应的K;(3)化学计量比的原料气化学计量比的原料气,在上述条件下达平衡时在上述条件下达平衡时,求混合物中求混合物中甲醇的摩尔分数甲醇的摩尔分数.1015(3)CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)原始原始nB/mol 1 2 0平衡平衡nB/mol 1x 2(1x)nB/mol=32x 本章完本章完16