当前位置:首页 >> 理学 >>

第5章 化学平衡 习题课


第五章 化学平衡 习题课

1

本章内容小结 书后习题 P103, 5-16, 18 课外习题

2

本章内容小结
一,化学平衡特点 二,平衡常数 三,平衡转化率 四,化学平衡的移动
3

一,化学平衡特点
1.

平衡建立的前提:恒温,封闭体系, 平衡建立的前提:恒温,封闭体系,可逆 反应. 反应. 平衡建立的条件: 平衡建立的条件:v正 = v逆. 平衡建立的标志:各物质浓度不再随时间 平衡建立的标志: 改变而改变. 改变而改变. 平衡态是封闭体系可逆反应的最大限度. 平衡态是封闭体系可逆反应的最大限度. 化学平衡是动态平衡. 化学平衡是动态平衡.
4

2. 3.

4. 5.

二,平衡常数
1.

经验平衡常数: 经验平衡常数: gG + hH

对任一可逆反应 aA + bB T一定,达平衡时,有 一定,达平衡时, 一定

[G ] [ H ] Kc = a b [A] [B]

g

h

K c 称浓度平衡常数
5

对任一气相可逆反应 aA(g) + bB(g) gG(g) + hH(g) T一定,达平衡时,有 一定,达平衡时, 一定

( pG ) ( p H ) Kp = a b ( pA ) ( pB )

g

h

K p 称分压平衡常数
6

Kp与Kc的关系: 的关系:

n n 根据 p = ( ) RT 可推导出 K p = K c ( RT ) V n = ( g + h) (a + b)
注意: 注意: (1) 进行 p与Kc的转换时,必须注意各物 进行K 的转换时, 理 量 的 单 位 ( 此 时 R = 8.314×103 × Padm3mol-1K-1); ;
7

(2)

经验平衡常数K 经验平衡常数 c 与 Kp 是有量纲的物 理量, 理量, Kc的单位为 (moldm-3)n,Kp 的 单位 的单 位 为 (kPa)n 或 (Pa)n . 只有 当 只有 n = 0 时, Kc与Kp才是无量纲的量. 才是无量纲的量.

8

2. 标准平衡常数: 标准平衡常数: 可逆反应达到平衡时, 可逆反应达到平衡时 , 若以相对浓度 或相对分压表示平衡常数关系式, 或相对分压表示平衡常数关系式 , 则得到 标准平衡常数. 标准平衡常数.

[G ] g [ H ] h ( θ ) ( θ ) θ c K = c [A] a [B] b ( θ ) ( θ) c c

pG g p H h ( θ) ( θ) p p θ or K = pA a pB b ( θ) ( θ) p p
9

注意: 注意: (1) 溶液相反应的 c 与 K比较 , 数值相等 , 溶液相反应的K 比较,数值相等, 一般有单位 有单位, 无单位. 但Kc一般有单位, K无单位. (2) 气相反应的 p与K比较, 数值一般不 气相反应的K 比较, 相等, 一般有单位, 则无单位. 相等,且Kp一般有单位, K则无单位.

10

(3) 书写化学平衡关系式时,只包括气态物 书写化学平衡关系式时, 质平衡相对分压和溶液中各溶质的平 衡相对浓度; 固体, 衡相对浓度 ; 固体 , 纯液体和稀溶液 中大量存在的水相,其相对量为1, 中大量存在的水相,其相对量为 ,不 必写在平衡关系式中. 必写在平衡关系式中. (4) 为了计算简便,平衡关系式中的相对浓 为了计算简便, 度经常用一般浓度代替, 度经常用一般浓度代替 , 但对于气态 物质必须代入其相对分压. 物质必须代入其相对分压.
11

3. 多重平衡规则: 多重平衡规则: 反应3 反应1 反应2, 如果 反应 = 反应 + 反应 ,则K3 = K1K2 反应3 反应1 反应2, 反应 = 反应 反应 ,则K3 = K1/K2 4. K 与rG 的关系
(1)

化学反应等温式: 化学反应等温式: rGm = rGm + RTlnQ 平衡时 rGm = RTlnK
12

(2) 判断化学反应的方向: 判断化学反应的方向: rGm = RTln(Q/ K) Q < K rGm < 0时, 正向反应自发进行 时 Q = K rGm = 0 时, 反应达平衡态 Q > K rGm > 0 时, 逆向反应自发进行

13

(3) 几种热力学数据之间的关系: 几种热力学数据之间的关系: rGm = ∑νifGm(生成物 ∑νifGm(反应物 生成物) 反应物) 生成物 反应物 rHm = ∑νifHm(生成物 ∑νifHm(反应物 生成物) 反应物) 生成物 反应物 rSm = ∑νiSm(生成物 ∑νiSm(反应物 生成物) 反应物) 生成物 反应物 rGm = rHm TrSm
14

三,平衡转化率
平衡时已转化了的某反应物的量(浓度) 平衡转化率% = ×100% 转化前该反应物的量(起始浓度)

四,化学平衡的移动
1. Le Chatelier 原理:如果对平衡体系施加外部影 原理: 如温度, 响(如温度,压强或浓度 ,平衡将向着减小该影 如温度 压强或浓度), 响的方向移动.具体见下表. 响的方向移动.具体见下表.

15

外界条件对化学平衡的影响
条件的改变 定温下增加反应物浓 度 定温下增加总压强(气 定温下增加总压强 气 相反应) 相反应 定压下升高温度 其他条件不变, 其他条件不变,加催 化剂 化学平衡 向生成物方向移动 向气体分子数减少方向 移动( 的反应, 移动 n = 0的反应, 的反应 平衡不移动) 平衡不移动) 向吸热方向进行 无影响 平衡常数K 平衡常数 不变 不变

改变 不变

注意:体积增大相当于浓度减小或压强减小; 注意:体积增大相当于浓度减小或压强减小;而体积减小 相当于浓度或压强的增大. 相当于浓度或压强的增大.

16

2. 改变压强与改变浓度所引起平衡移动的 区别在于:改变体系的压强, 区别在于:改变体系的压强,各组分气体 分压均随之改变, 分压均随之改变,平衡移动的方向取决于 反应方程式中气体反应物和气体产物的计 量系数. 量系数. 3. 平衡常数与温度间关系: 平衡常数与温度间关系:

K r H T2 T1 ln = K R T1T2
θ 2 θ 1 θ m
17

书后习题
P103 5-7 27 oC时,反应 2NO2(g) N2O4(g),实 时 , 现平衡时,反应物和产物的分压分别为p 现平衡时,反应物和产物的分压分别为 1和 p2.试写出 试写出Kc,Kp和K的表示式,并求出 和 的表示式, Kc/K的值.(以p=100 kPa计算) 的值.(以 计算) .( 计算

18

P103 5-7 解: 2NO2(g) 平衡时分压 p1 故 N2O4(g) p2

p( N 2O 4 , g) p2 Kp = = 2 2 [ p ( NO 2 , g )] p1 K c = K p ( RT )
n

p2 = 2 RT p1
19

p ( N 2O 4 , g ) p2 θ θ p2 θ p p θ K = = = 2 p p (NO 2 , g) 2 p1 2 p1 [ ] ( θ) θ p p p2 注 意 : Kc 的 单 位 是 RT 2 Kc p1 (moldm-3)-1 , 而 Kθ 是量 = 纲为1的量 的量. 纲为 的量. θ p2 θ K p 2 p1
20

所以

Kc θ K

p2 3 -1 3 -1 -1 Pa × 8.314 ×10 Pa dm mol K × 300K 2 p1 = p2 ×100 ×1000 2 p1 = 24.94 dm mol
3 -1

21

P103 5-8 解: 2NO2(g)
反应前/mol 反应前 平衡时/mol 平衡时 1 x

N2O4(g) 0 (1-x)
1 (1 x) 1 x 2 = 1 (1 + x) 1 + x 2 100 kPa (1 x) (1 + x) 1 x 1+ x 22

平衡时n 平衡时 总= x + (1-x) = (1+x)
平衡时 xi x 1 (1 + x) 2 100 kPa × 2 x (1 + x) 2x 1+ x

平衡时 pi pi pθ

1 x θ 1 + x = (1 x)(1 + x) = 3.06 K = = 2 2 4x2 p ( NO 2 , g ) 2x θ p 1+ x 2 整理得 13.24 x = 1 解得 x = 0.275 p( N 2O 4 , g) θ p (1 0.275)mol NO 2 平衡转化率为 ×100% = 72.5% 1 mol

23

P103 5-9 解:
互为逆反应的两个反应,其平衡常数互为倒数. 互为逆反应的两个反应,其平衡常数互为倒数. 2HI(g) H2 (g) + I2(g)
起始时分压/kPa 起始时分压 平衡时分压/kPa 平衡时分压 100 2x 0 0 (100-2x) (100-2x)

p ( H 2 , g ) p (I 2 , g ) 1 1 (100 2 x) × (100 2 x) θ θ p p 2 Kp = =2 p (HI, g ) 2 (2 x) 2 [ ] θ p
24

故有 整理得 解得

1 (100 2 x) 2 1 -3 = 2 × 10 = 2x 500 1.0894 x = 50 x = 45.90

2

故HI的解离率为 (100 2 x) kPa (100 2 × 45.90) kPa ×100% = × 100% 100 kPa 100 kPa = 8.20%
25

P103 5-12 解:
SrCl 2 6H 2O(s) SrCl 2 2H 2O(s) + 4H 2O(g) 因为 所以 故 K =(
θ

pH 2O pθ

) 4 = 6.89 × 10 12

pH 2O p
θ

= 1.62 ×10 3
θ 3 3

pH 2O = p × 1.62 ×10 = 100 kPa ×1.62 × 10 = 162 Pa

由于平衡时H 的压强小于该温度下其饱和蒸气压 的压强小于该温度下其饱和蒸气压, 由于平衡时 2O的压强小于该温度下其饱和蒸气压, 故发生的实际过程是SrCl22H2O(s)的吸水潮解. 的吸水潮解. 故发生的实际过程是 的吸水潮解

26

P103 5-13 解:
原理进行判断是正确的. 用 Le Chatelier原理进行判断是正确的 . 化 原理进行判断是正确的 学平衡问题要用平衡常数K进行讨论. 学平衡问题要用平衡常数 进行讨论. 进行讨论 由 rGm = RTlnK ,结合题中给出的 公式 rGm = rHm TrSm 得

r S r H ln K = R RT
θ θ m

θ m

由上式得出, 由上式得出,当 rHm > 0时,T增大会使平 时 增大会使平 衡常数K增大 所以有利于平衡右移. 增大, 衡常数 增大,所以有利于平衡右移.
27

P103 5-15 解:
依题设条件可得

rGm = rHm TrSm = 161×1000 Jmol-1 700 K×250 Jmol-1K-1 × × = 14000 Jmol-1 由于 rGm = RTlnK ,所以 lnK = rGm /RT = 14000 Jmol-1/(8.314 Jmol-1K-1 × 700 K) = 2.41 故 K = 11
28

p(NH 3 , g ) p (HCl, g ) K = = 11 θ θ p p
θ

p (NH 3 , g ) 因为 p (NH 3 , g ) = p (HCl, g ), 故有 = 11 θ p p (NH 3 , g) = 3.3 所以 θ p p(NH 3 , g ) = 3.3 p θ = 3.3 ×10 2 kPa

2

p总 = p(NH 3 , g ) + p (HCl, g ) = 2 p(NH 3 , g) = 2 × 3.3 ×10 kPa = 6.6 ×10 kPa
2 2
29

P103 5-16 解:
PCl5(g)
起始时的量/mol 2.00 起始时的量 平衡时的量/mol 2.00(1-0.91) 平衡时的量 = 0.18 xi pi /kPa 相对p 相对 i 0.18/4.82 0.18×202/4.82 ×

PCl3(g)
1.00

+

Cl2(g)
0 2.00×0.91 × = 1.82 1.82/4.82

1.00+2.00×0.91 × = 2.82 2.82/4.82

2.82 ×202/4.82 1.82×202/4.82 ×

0.18 × 202 4.82 ×100

2.82 × 202 4.82 ×100

1.82 × 202 4.82 × 100

30

所以

1.82 × 202 2.82 × 202 kPa × kPa 4.82 K p = 4.82 0.18 × 202 kPa 4.82 3 = 1.20 ×10 kPa

1.82 × 202 2.82 × 202 × θ K = 4.82 ×100 4.82 ×100 = 12 0.18 × 202 4.82 ×100
31

P103 5-17 解:
由 rGm = rHm TrSm 和

rGm = RTlnK 得

r H r S ln K = (1) + RT R pH O θ 对于反应 H 2 O(l) H 2 O(g), K = θ , p
θ θ m θ m
2

即 K 是以10 Pa为单位的 pH 2O 的数值.
θ 5

代入 (1)式,得
5

r H r S ln( pH 2O /10 Pa) = + RT R
θ m

θ m

(2)
32

当水沸腾时,pH 2O = p , T = 373 K,
θ

r H = 44.0 kJ mol ,
θ m -1

代入 (2) 式,求出

r S = 118 J mol K
θ m -1

-1

由 得

r H r S ln( pH 2O / 10 Pa ) = + RT R
5 θ m

θ m

(2) (3)

pH 2O / 10 Pa = e
5

θ r Sm R

e

θ r Hm RT

将题设条件代入可得 pH 2O / 105 Pa = 1.46 ×106 e
5292 T /K
33

P103 5-18 解:
PCl5(g)
起始时的量/mol a 起始时的量 平衡时的量/mol a 平衡时的量

PCl3(g)
0 a

+

Cl2(g)
0 a

因平衡时三种组分的物质的量相同, 因平衡时三种组分的物质的量相同,故三者的分压相 同.

设 pPCl5 = pPCl3 = pCl 2 = p, p总 = 3 p, 则 Kp = pPCl3 pCl 2 pPCl5 =p
34

(1) V扩大至原来的 倍 , 总压变成原来的 扩大至原来的2倍 扩大至原来的 1/2, 而组成不变 , 各分压均为原来的 , , 而组成不变, 各分压均为原来的1/2, 故

1 1 p p 2 2 =1 p=1K Qp = p 1 2 2 p 2 即 Qp < K p,平衡右移,PCl 5 解离度增大.
35

(2) 总压不变,体积扩大至原来的 倍,按分 总压不变,体积扩大至原来的2倍 压定义, 压定义,原来的三种组分的分压均变成原来 的1/2,而N2不参与反应.故 , 不参与反应.

1 1 p p 2 2 =1 p=1K Qp = p 1 2 2 p 2 即 Qp < K p,平衡右移,PCl 5 解离度增大.
36

分压定义:当某组分气体单独存在, 分压定义:当某组分气体单独存在,且占 有总体积时,其所具有的压强. 有总体积时,其所具有的压强. (3) 体积不变,原三种组分的量不变,按分 体积不变,原三种组分的量不变, 压定义, 这三种组分的分压均不变 . 故平 压定义 , 这三种组分的分压均不变. 衡不移动, 解离度不变. 衡不移动,PCl5解离度不变.

37

(4) 总压不变,加入氯气,体积扩大为原来的 总压不变,加入氯气,体积扩大为原来的2 倍,故

pPCl5 = pPCl3 pCl2 = 2 p

1 = p 2

1 2p p 2 = 2 p = 2K Qp = p 1 p 2 即 Qp > K p,平衡左移,PCl 5 解离度减小.
38

(5) 加入氯气,总压扩大为原来的 倍,总体积 加入氯气,总压扩大为原来的2倍 不变, 不变,则

pPCl5 = pPCl3 = p pCl2 = 6 p 2 p = 4 p
4p p Qp = = 4 p = 4K p p 即 Qp > K p,平衡左移,PCl 5 解离度减小.
39

课外习题
6-01 1000 oC 反应 FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g) 的K = 0.40,在装有 mol FeO(s) ,在装有2.0 的密闭容器中通入CO(g),反应平衡时欲得 , 的密闭容器中通入 到0.5 mol的Fe(s),问: 的 , (1) 开始时应通入多少摩尔的 开始时应通入多少摩尔的CO(g)? ? (2) 增加 增加FeO的量,对平衡有何影响? 的量, 的量 对平衡有何影响?
40

解:根据K 与各物质分压的关系即可求出开 根据 始时应通入的CO的用量 . 但应注意 , 反应 的用量. 始时应通入的 的用量 但应注意, 中有固体或纯液体物质参与时, 中有固体或纯液体物质参与时,不应写入平 衡常数表达式中. 衡常数表达式中. FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g)
开始时的量/mol 开始时的量 平衡时的量/mol 平衡时的量 x x-0.5 0 0.5

n总 = x – 0.5 + 0.5 = x 总
41

pCO 2 pCO 2 p K = = pCO pCO Θ p
Θ Θ

0.5 p总 x = 0.40 = x 0.5 p总 x

解得 x = 1.75 mol
(2) 增加 增加FeO的量,对平衡无影响. 的量, 的量 对平衡无影响.

42

6-02 某化合物 的水合晶体 某化合物A的水合晶体 的水合晶体A3H2O脱水反应过 脱水反应过 脱水 程: A3H2O(s) = A2H2O(s) + H2O(g) K1θ A2H2O(s) = AH2O(s) + H2O(g) K2θ AH2O(s) = A (s) + H2O(g) K3θ 为使A2H2O晶体保持稳定 不发生潮解或风化), 为使 晶体保持稳定(不发生潮解或风化 , 晶体保持稳定 不发生潮解或风化 则容器中水蒸气压p(H2O)与平衡常数的关系应满 则容器中水蒸气压 与平衡常数的关系应满 足 (A) K2θ > p(H2O)/pθ > K3θ (B) p(H2O)/pθ > K2θ (C) p(H2O)/pθ > K1θ (D) K1θ > p(H2O)/pθ > K2θ
43

6-02 解:
依题设,平衡时, 依题设,平衡时,有 K1θ = p(H2O)1 /pθ K2θ = p(H2O)2 /pθ 水蒸气的压强应保证化合物A2H2O(s)易生成 水蒸气的压强应保证化合物 易生成 而不易分解, 而不易分解,则 对反应1,平衡应向右移动, 对反应 ,平衡应向右移动,即p(H2O)1/pθ < K1θ; 对反应2,平衡应向左移动, 对反应 ,平衡应向左移动,即p(H2O)2/pθ > K2θ; 而 同一体系 p(H2O)1 = p(H2O)2 = p(H2O), , 答案为(D). 所以 K1θ > p(H2O)/pθ > K2θ, 答案为 .
44

相关文章:
高中化学选修四第二章化学平衡经典练习题
高中化学选修四第二章化学平衡经典练习题_理化生_高中教育_教育专区。高中化学...5 B.反应达到平衡后,对体系一直进行加压,平衡总是向逆向移动 C.反应达到平衡...
化学平衡习题课
化学平衡习题课_高一理化生_理化生_高中教育_教育专区。化学平衡习题课 1.是不...5. 对于反应前后气体体积不相等的反应,容器内总压强或气体总体积不随 时间改变...
化学平衡习题3
第五章 化学平衡习题-3 暂无评价 0页 2下载券 第五章 化学平衡习题-3 暂无...化学平衡练习题一、判断与问答题: 1.反应的吉布斯函数变化就是反应产物与反应物...
高二化学平衡练习题
高二化学平衡练习题_理化生_高中教育_教育专区。郑州二外高二化学平衡测试题可能...选修 4 第二章《化学反应速率和化学平衡》测验题 第5页(共 8 页) 另一个...
相平衡-化学平衡补充练习题
相平衡-化学平衡补充练习题_理学_高等教育_教育专区。第4章一、 1. 相平衡 ...(g) 种物质存在,已知存在如下两个独立的化学反应: ZnO(s)+C(s)=Zn(g...
化学平衡常数和化学平衡计算练习题
化学平衡常数和化学平衡计算练习题_理化生_高中教育_教育专区。第二章《化学反应...(5)达到平衡时,N2 和 H2 的转化率之比,α (N2)∶α (H2)=___。 (6)...
物理化学第5-6章课后答案傅献彩_第五版(南京大学化学化...
第五章 相平衡 第六章 化学平衡 文档贡献者 332064100 贡献于2012-11-10 ...物理化学第五版(傅献彩)... 24页 免费 物理化学1—5章课后习题... 74页...
物理化学第四章化学平衡练习题及答案
第四章 化学平衡练习题一、判断与问答题: 1.反应的吉布斯函数变就是反应产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。 2.在恒定的温度和压力条件下,某化学反应的?rGm ...
第六章 化学平衡练习题解答
第六章 化学平衡练习题解答_理学_高等教育_教育专区。第六章练习 6.1 化学...0 ,反应达到平衡。 练习 6.5 混合吉布斯自由能的定义是 混合后与混合前的...
第五章__化学平衡习题和答案
第五章__化学平衡习题和答案_院校资料_高等教育_教育专区。第五章 选择题 化学平衡 1. 对于化学平衡, 以下说法中不正确的是 (A) 化学平衡态就是化学反应的...
更多相关标签: