第三章 化学平衡习题(2)

(2)NH4HS(s)?NH3(g)?H2S(g)要使反应向左进行，则需Qp?K?ppNH3pH2S1109????2p?p(p)1109pH2S??166kPa6.666

11. 现有理想气体间反应A(g)?B(g)?C(g)?D(g)开始时，A与B均为1mol，298.2K下，反应达到平衡时,A与B各为0.3333 mol 。

（1） 求反应的K?。

（2） 开始时，A为1mol，B为2mol；

（3） 开始时，A为1mol，B为1mol，C为0.5mol； （4） 开始时，C为1mol，D为2mol； 分别求反应达到平衡时C的物质的量。 解：（1）K??cc?cD(1?0.3333)(1?0.3333)??4

cA?cB0.3333?0.333（2）设组分c平衡时为xmol

cc?cDx2K???4

cA?cB(1?x)?(2?x)?x＝0.845

（3）设组分c平衡时为xmol

K??cc?cDx?(x?0.5)??4

cA?cB(1.5?x)?(1.5?x)x＝1.095

（4）设组分c平衡时为xmol

K??cc?cDx(1?x)??4 x＝0.543 cA?cB(1?x)?(1?x)

12. 设在一定温度下，有一定量的PCl5 (g)在标准压力pθ下的体积为1dm3，在该情况下PCl5 (g)的离解度设为50％，用计算说明在下列几种情况中，PCl5 (g)的离解度是增大还是减小。

（1）使气体的总压力减小，直到体积增加到2dm3;

(2)通入氮气，使体积增加到2 dm3，而压力仍为100 kPa; (3)通入氮气，使压力增加到200 kPa，而体积仍为1dm3;

（4）通入氯气，使压力增加到200 kPa，而体积仍为1dm3。 解：假设PCl5 (g)的离解度为α，则：

（1）假设PCl5初始物质的量为1mol,则：

PCl5(g)0.5mol1???PCl3(g)0.5mol?Cl2(g)0.5mol??

p??0.52p1?2p2Kp?Kn()?（）=()n总0.5n11-?n2RT?2RT?0.5()?(),V1?1dm3,V2?2dm3V11-?V2???62%,离解度增大。（2）

p??0.52p1?2p2Kp?Kn()?（）=()n总0.5n11-?n2?pRT=，V2?2V1nV

?2?0.5????62%,离解度增大。2(1-?)（3）

p??0.52p1?2p2Kp?Kn()?（）=()n总0.5n11-?n2?pRT=，V2?V1nV

?2?0.5????50%,离解度不变。1-?（4） 假设加入的氯气为n mol，则：

PCl5(g)?PCl3(g)?Cl2(g)0.5mol?＋n0.5mol1??0.5mol?p1V1?n总，1RT,p2V2?n总，2RTp1V1p2V2101.325?1202.65?1???n总，n总，21.5n总，21?n总，2?3mol?1???n???n?2p??0.52p1?(??n)p2Kp?Kn()?（）=()n总0.5n11-?n2?pV?nRT, ?0.5?pRT?,V1?V2,??n?2nV

2????20%,离解度减小。1-?

13. 在448~688K的温度区间内，用分光光度法研究了下面的气相反应：

I2 + 环戊烯 → 2HI + 环戊二烯

得到Kθ与温度（K）的关系为：

51034lnK?17.39?

4.575Tθ

（1）计算在573K时，反应的ΔrGm, ΔrHmθ和ΔrSmθ；

（2）若开始时用等量的I2和环戊烯混合，温度为573 K，起始总压为100 kPa,试求平衡后I2的分压；

（3）若起始压力为1000kPa，试求平衡后I2的分压。 解：

51034(1)由lnK??17.39?得到：p4.575T51034??rHm?8.314??92.742kJ/mol4.57551034573K时，lnK573K?17.39???2.078,K573K?0.125

4.575?573??rGm??RTlnK573K＝8.314?573?2.078＝9897J/mol????rGm??rHm?T?rSm???rHm??rGm92742?9897?rSm???144.6J/KT573?(2)I2?环戊烯?2HI?环戊二烯p?p?开始22p?p?平衡－x－x2x22p2p环戊二烯2x2x(HI)()()(?)???ppppK??＝?0.125ppI2p环戊烯p?－x(?)(?)pp(2?)2px?15.51kPa平衡后I2的分压为pI2?50?15.51?34.49kPa（3）

x

pHI2p环戊二烯2x2x)()()(?)???ppppK??＝?0.125ppI2p环戊烯10p?－x(?)(?)pp(2?)2p x?81.7kPa(平衡后I2的分压为pI2?500?81.7?418.3kPa

14. CO2与H2S在高温下有如下反应：

CO2(g) + H2S(g) = COS(g) + H2O(g)

今在610 K时，将4.4×10-3 kg的CO2加入2.5 dm3体积的空瓶中，然后再充入H2S使总压为1000 kPa。平衡后水的摩尔分数为0.02。同上试验，在620 K平衡后水的摩尔分数为0.03（计算时可假定气体为理想气体）。 （1）计算610K时的Kθ; (2) 求610 K时的ΔrGmθ；

(3) 计算反应的热效应ΔrHmθ。 解：

4.4g(1)nCO2??0.1mol44g/molpCO2?pH2St?0平衡0.1?8.314?610?202.86kPaV2.5?p总－pCO2＝1000－202.86＝797.14kPa?CO2(g)202.86kPa202.86?p?H2S(g)797.14kPa?COS(g)0p?H2O(g)nCO2RT797.14?pppxH2O??0.02(202.86?p)?(797.14?p)?2pp?20kPa则：pCOS＝pH2O＝20kPa，pCO2＝182.86kPa,pH2S?777.14kPapCOSpH2O???20?20ppK????2.815?10?3ppCO2pH2S182.86?777.14???pp?(2)?rGm??RTlnK??3

??8.314?610ln(2.815?10)?29.78kJ

(3)xH2O?pH2Op总pHO＝2＝0.031000pH2O＝30kPa平衡后：pCOS＝pH2O＝30kPa，pCO2＝172.86kPa,pH2S?767.14kPapCOSpH2O???30?30pp?K（620K）???6.7870?10?3ppCO2pH2S172.86?767.14???pp??K（?rHm11p620K）ln???（－）K（RT2T1p610K）??rHm6.787?10?311ln??（－）2.815?10?38.314620610??rHm?277.74kJ

15. （1）在1393.2K下用H2 (g)还原FeO (S)，平衡时混合气体中H2 (g)的摩尔分数为0.54。求FeO (S)的分解压。已知同温度下，2H2O (g) = 2H2 (g) + O2 (g)，Kθ = 3.4×10-13;

(2)在炼铁炉中，氧化铁按如下反应还原：

FeO(S) + CO(g) = Fe(S) + CO2 (g)

求：1393.2K下，还原1mol FeO需要CO若干摩尔？ 已知同温度下2CO2(g) = 2CO(g) + O2(g), Kθ = 1.4×10-12. 解：

(1)FeO(s)?H2(g)?Fe(s)?H2O(g)(1)???0,K?p,1?Kx?xH2OxH2?0.46?0.8520.54(2)(3)

2H2O(g)?2H2(g)?O2(g)?13K?p,2?3.4?102FeO(s)?2Fe(s)?O2由(1)?2?(2)?(3)，得：???2?rGm,1??rGm,2??rGm,3?2?2?13K??2.47?10?13p,3?(Kp,1)?Kp,2?0.852?3.4?10K?p,3?pO2p??pO2101.325?2.47?10?13?pO2?2.5?10?11kPa

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