3章 化学反应速率和化学平衡 习题解答(2)

(3) 加O2 (4) 减小容器体积 (5) 减小容器体积 (6) 升高温度 (7) 升高温度

n(HCl) n(Cl2) K? K? p(HCl) 减小(逆向移动) 增大(增大了总压，逆向移动) 不变(体积变化不影响平衡常数) 增大(温度升高，平衡常数增大) 增大(反应向吸热的正向移动) 3-14 已知25℃时，反应AgBr(s)→Ag?(aq)+Br?(aq)的ΔrGm=70.25 KJ·mol-1，求该反应的化学平衡常数。

解：ΔrGm(298K)=?RTlnk 70.25??8.314?298?lnk 解得： lnk??0.028 3-15 若在295 K时反应NH4HS(s)

NH3(g)+H2S(g)的K=0.070。计算：

ΘΘΘ???（1）若反应开始时只有NH4HS(s)，平衡时气体混合物的总压；

（2）同样的实验中，NH3的最初分压为25.3 kPa时，H2S的平衡分压是多少？ 解：（1）设平衡时气体混合物的总压为P

NH4HS(s)

NH3(g)+H2S(g)

平衡时分压 1/2 P 1/2 P

?1??? K?0.070??P/P? 得p?52.9kpa

?2?（2）设H2S的平衡分压为Px

2px?25.3?px?????0.070 得Px=16.7 KPa ????p?p?3-16 在308 K和总压100 kPa时，N2O4有27.2 %分解。 (1) 计算N2O4(g)

2NO2(g)反应的K；

Θ(2) 计算308 K时总压为200 kPa时，N2O4的解离百分数； (3) 从计算结果说明压力对平衡移动的影响。

解: (1) 设起始时N2O4(g)的物质的量为1mol，平衡转化率为?

N2O4(g) ? 2NO2(g) 起始浓度/ mol.L-1 1 0 平衡浓度/ mol.L-1 1-? 2?

则平衡时：n总 = （1-?）+2?=1+?=1.272(mol)

pN2O4?1??0.7282?0.544??P总??P? PN02??p总??P 1.2721.2721.2721.272K???P?NO2/PPN2O4/P???0.544/1.272??22?0.728/1.272??0.32

(2) PN2O4?1??1??2?2??P总??2P? PNO2??p总??2P? 1??1??1??1??K???P?NO2/P?2PN2O4/P??2?2P????1???P??????0.32 ??1??2P????1???P?????2解得：??0.196?19.6%

（3）计算结果表明，增大体系的压力，N2O4的解离度降低，即平衡向气体分子数目减少的方向移动。

3-17 将NH4Cl(s)固体放在抽空的容器中加热到340℃时发生下列反应：

NH4Cl(s)

NH3(g)+HCl(g)，当反应达到平衡时，容器中总压为100 kPa。

Θ(1) 求平衡常数K。

(2) 若此反应为吸热反应，当降低体系温度时，平衡将向哪个方向移动？ 解：（1） NH4Cl(s)

NH3(g)+HCl(g)

平衡时分压/KPa 50 50

?50?? K????0.25

100??(2) 若此反应为吸热反应，当降低体系温度时，平衡将向左移动.

3-18 试计算反应CO2(g)+4H2(g)时，反应2H2O2(g)

CH4(g)+2H2O(g)，在800 K时平衡常数K ?。25℃

ΘΘ22H2O(g)+O2(g)的ΔrHm为﹣210.9 kJ·mol-1，ΔrSm为131.8

ΘJ·mol-1·K-1。计算该反应在25℃和100℃时的K。

解: CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)

Θ(298.15K)/ kJ·mol-1 -393.51 0 -74.81 -241.81 ΔfHm?(298.15K)/ J·mol-1 k-1 213.74 130.68 188.26 188.82 Sm△rHm?＝ Σ?B?fHm (B)= [（-74.81)+2×(-241.81)）-(-393.51)= -164.94(kJ·mol-1) △rSm?＝ Σ?BSm (B)= (188.26+2×188.82) –(4×130.68+213.74)=-170.56( J·mol-1 k-1)

?Θ(800K) =?rHm(298.15K) - 800×△rSm?(298.15K) ΔrGm?? = -28.49(kJ·mol-1)

Θ?(800K)=?RTlnk ΔrGm ?28.49??8.314?800?lnk k?72.51

3-19 反应HgO(s)

Hg(g)+0.5O2(g)，于693 K达平衡时总压为5.16×104 Pa，于723

Θ??K达平衡时总压为1.08×105Pa，求HgO(s)分解反应的ΔrHm。

解: 设平衡时总压力为P, 则

P(Hg)=2/3 P, P(O2)=1/3 P

??? K?PHg/PPO2/P????1/2

将693K和723K温度下的总压力P和标准大气压代入平衡常数表达式，解得平衡常数数值。

k??693k??0.143；k??723k??0.432

根据

?k723?rHm723?693 ln?()k693R693?7232?5?1解得：?rHm?1.54?10(J?mol)

3-20 在523 K、2.0 L的密闭容器中装入0.7 mol PCl5(g),平衡时则有0.5 mol PCl5(g)按反应式PCl5(g)

PCl3(g)+Cl2(g)分解。

Θ(1) 求该反应在523K时的平衡常数K和PCl5的转化率

(2) 在上述平衡体系中，使c(PCl5)增加到0.2 mol·L-1时，求523 K时再次达到平衡时各物质的浓度和PCl5的转化率。

(3) 若在密闭容器中有0.7mol的PCl5和0.1mol的Cl2，求523K时PCl5的转化率。 解：（1）PCl5的转化率?0.5mol?100%?74.1%

0.7mol依题意可知：平衡时各物质的浓度为

n0.2??0.1(mol/l) V2.00n0.5CPCl3???0.25?mol/l?

V2.00n0.5CCl2???0.25(mol/l)

V2.00(CPCl3/C?)?(CCl2/C?)?0.25?2 K????0.625?0.1(C/C)PCL5

CPCl5?（2）依题意平衡时nPCl3?0.2?2?0.4(mol)

所以平衡时nPcl3?nCl2?0.7?0.4?0.3(mol) 平衡时各物质的浓度为

n0.3??0.15?mol/l? V2.00n0.3CCl2???0.15(mol/l)

V2.000.3molPCl5的转化率??100%?42.8%

0.7molCPCl3?（3）设523K时PCl5的转化率为?

PCl5(g)

PCl3(g) + Cl2(g)

起始n/mol 0.7 0 0.1

平衡n/mol 0.7(1-?) 0.7? 0.7(0.1+?)

?K?

(CPCl3/C?)?(CCl2/C?)(CPCL5/C)??0.7(0.1????0.7???220.7(1??)2?0.625解得：??68.6%

3-21 有10.0 L含有H2、I2和HI的混合气体，在425℃时达到平衡，此时体系中分别有0.100 mol H2和I2，还有0.740 mol HI(g).如果再向体系中加入0.500 mol HI(g)，重新平衡后，体系中各物质的浓度分别为多少？

解： 2HI

H2+ I2

平衡浓度/ mol.L-1 0.074 0.01 0.01

K??(CH2/C?)?(CI2/C?)(CHI/C)2HI

?22?0.01???0.074?2?0.018 H2 + I2

起始n/ mol. 1.24 0. 1 0. 1 平衡n/ mol. 1.24(1-?) 0.1+

?? 0.1+ 222K??(CH2????0.1??2???10?????/C)?(CI2/C)????0.018?22(CHI/C)?1.24(1??)???10??解得：??0.106

所以平衡时H2、I2和HI的混合气体的浓度分别为0.0153mol/L、0.0153 mol/L和 0.113 mol/L。

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