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2010第6章化学平衡习题及答案-给学生


2010 材料化学系《化学概论》课程第一学期习题 材料化学系《化学概论》课程第一学期习题
第 6 章 化学平衡习题答案 化学平衡习题答案 第 286 页/9
解:因为 Kp=Kc · (RT) ? n,? n=2- (1+3)=-2,

因为 Kp=1.64×10–4(kPa) –2,
Kc = Kp ( RT )? n =

R=8.314×10–3 kPa · m3 · mol–1 · K–1, =

1.64 × 10?4 (kPa) ?2 = 5.13 × 10?3 (m3 ? mol?1 ) 2 (8.314 × 10?3 kPa ? m3 ? mol?1 ? K ?1 × 673K) ?2

对于反应前后气体分子数不相等的反应,Kc≠Kp 。

第 286 页/12
解: (1)放入的 N2O4 气体的浓度 N2O4 的相对分子质量=14.007×2 +15.999×4=92.01,放入 N2O4 气体的浓度为:

cN 2 O 4

0.0500 = 92.01 ?3 = 2.72 × 10?3 mol ? L?1 200 × 10

(2)设 NO2 的平衡浓度为 2x,则 N2O4(g) 起始浓度/(mol·L–1) 平衡浓度/(mol·L–1) 因为 K c = 2.72×10–3 2.72×10–3 - x 2NO2(g) 0 2x 则 0.00577 =

[NO 2 ]2 (2 x) 2 = , [N 2 O 4 ] 2.72 × 10?3 ? x

(2 x)2 2.72 × 10?3 ? x

4x2 + 0.00577x-1.569×10–5,解一元二次方程,排除负值的根: x=1.386×10–3 mol·L–1,所以 [NO2]气体的平衡浓度 2x = 2.77×10–3 mol·L–1 [N2O4] 气体的平衡浓度=2.72×10–3-1.386×10–3=1.33×10–3 mol·L–1

各组分气体平衡分压: 各组分气体平衡分压: pV=nRT, n/V=c, p=cRT, R=8.314×103 Pa · L · mol–1 · K–1, , / , ,
pNO2 = 2.77 × 10?3 mol ? L?1 × 8.314 × 103 Pa ? L ? mol?1 ? K ?1 × (273 + 25)K = 6.86 × 103 Pa = 6.86 kPa

1

pN2O4 = 1.33 × 10?3 mol ? L?1 × 8.314 × 103 Pa ? L ? mol?1 ? K ?1 × (273 + 25)K = 3.30 × 103 Pa = 3.30 kPa
(3) K p =

(6.86 kPa) 2 = 14.3 kPa ,或者用公式 Kp=Kc · (RT) ? n 计算: 3.30 kPa

K p = K c ? ( RT ) ?n = 0.00577(mol ? L?1 ) × (8.314 × 103 Pa ? L ? mol?1 ? K ?1 × 298K) = 14.3 kPa

第 286 页/13
解: CO (g) + 2H2 (g) CH3OH (g)

求出反应的标准平衡常数 根据 ? rGm =-RT·lnK?,求出反应的标准平衡常数 K p , R=8.314×10–3 kJ · mol–1 · K–1, × -13.47 kJ · mol–1 = -8.314×10–3 kJ · mol–1 · K–1×700 K×2.303×lg K p ×
lg K p =1.0049
K p =10.12

第 286 页/14
解:已知反应 T =395+273=668K,Kp=4.56×10
–2

(kPa), ,要求 ? rG668K ,需先求 K p :

? pCO ? ? pCl2 ? ??? ? p ? ? p Kp = ? pCOCl2 ? ? ? ? p ?

? ? 1 ? ? 1 ? ? ? ??? ? ?2 ? =K ? ? p ? ? p ? = K ? ? 1 ? = 4.56 × 10 = 4.56 × 10?4 ? p p ? 100 ? 1 ? ?p ? ? ? ?p ?

再根据公式 ? rGm = -RT · lnK ?,求 ? rG668K : R=8.314×10–3 kJ · mol–1 · K–1, ×

? rG668K =-8.314×10–3kJ·mol–1·K–1×668 K×2.303×lg (4.56×10–4)= 42.7 kJ · mol–1 -

2

第 286 页/15 解: 1)计算反应的 ? rGm ( ) NiSO4·6H2O(s) 根据公式 NiSO4(s) + 6H2O(g) (产物 -∑ ? f Gm (反应物 产物)- 反应物) 产物 反应物

? rGm =∑ ? f Gm

=[-773.6 + (-228.45×6)]-[-2221.7]=77.40(kJ · mol–1)> )>0 ] (
所以该反应不能自发正向进行。

只能是标准的压力平衡常数), (2)根据公式 ? rGm =- RT·lnK? 求 K p (只能是标准的压力平衡常数 , ) 只能是标准的压力平衡常数 T=298 K,R=8.314×10–3 kJ · mol–1 · K–1 , ×
77.40 kJ · mol–1 =-8.314×10–3 kJ · mol–1 · K–1×298 K×2.303×lg K p lg K p =-13.5650 =-14 + 0.4350

K p =2.7×10–14
上的平衡蒸气压为: (3)H2O 在固体 NiSO4·6H2O 上的平衡蒸气压为: ) NiSO4·6H2O(s)
2

NiSO4(s) + 6H2O(g)
6

? pH O ? 两边同取对数为: 因为 K p = ? ? ,两边同取对数为: p ? ?
? pH O ? lg K p = lg ? 2 ? ? p ?
6

,整理后为: 整理后为:

lg K p = 6 × (lg pH 2 O ? lg p ) ,即

1 1 lg pH2 O = × lg K p + lg100 = × (?13.5650) + 2 = ?0.2608 6 6

pH2O = 0.5485 (kPa)
的蒸气压值也可以看出反应几乎没有正向进行。 由产物 H2O 的蒸气压值也可以看出反应几乎没有正向进行。

3


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