化学平衡和化学反应速率

第3章 化学平衡和化学反应速率

【３－１】写出下列反应的标准平衡常数表达式 (1） 2N 2O 5(g)+4NO 2(g)O 2

(g)

（2) SiCl 4(l)2H 2O(g)

+SiO 2(s)

+

4HCl

(3） CaCO 3(s)CaO(s)CO 2(g)

+ (4) ZnS(s)+

2H +(aq)

Zn 2+(aq)

+H 2

S(g)

解:(1）222542

(/)(/)

(/)NO O N O p p p p K p p θθθ

θ=

(2）424

2

(/)(/)(/)HCl SiCl H O p p K c c p p θθ

θθ=

（3)2/CO K p p θθ= （4)222

(/)(/)

(/)H S Zn H c c p p K c c θθθ

θ++=

【3－２】尿素22()CO NH (s)的△f G ⊙ ＝-１９7．15k Ｊ·mol -1,其他物质△f G ⊙的查附录二。求下列反应在２98Ｋ时的Ｋ⊙:23CO +2g)NH ((g)

222 H O +CO (g)()NH (s)

解：∆r G θ ＝ -197.1５ + (-２２8．６) – 2⨯（-16.5） – (-39４.4) = 1.65 (kJ ／ｍol)

1．65⨯103 = －8.3１４⨯298ln Ｋθ， K θ = 0.５１4

【3-3】 673K 时，将０.025mo ｌC ＯCl 2（g ）充入１.0L 容器中，当建立下列平衡时：

COCl 2（g)

CO(g)+Cl ２(g ）

有16% COCl 2解离。求此时的K ⊙。

解:042.0p

/RT )16.01(025.0)p /()RT 16.0025.0(K 2

2=-⨯⨯=θ

θθ

[p θ ＝ 10１.３ kP ａ, Ｒ = ８.３1４ J/(mol·K ）]

【3－４】 ２9８K 时,向1.０0L 烧瓶中充入足量的N 2Ｏ4，使起始压力为１00k Ｐａ,一部分Ｎ２

O 4分解为NO 2,达平衡时总压力为116kP ａ,计算如下反应的Ｋ⊙：N ２O ４(g)

２NO ２(g)。

解：110010.00.404 (mol)8.314298n ⨯=

=⨯, 211610.0

0.468 (mol)8.314298

n ⨯==⨯

12

.03

.1010.10340.0298314.8016.00.10RT )468.0404.02(]

0.10RT )404.0468.0(2[K 2

=⨯⨯⨯⨯=-⨯-⨯=θ 【3-5】反应:Ｈ2(g)＋Ｉ2(g)

２HI （g ）在628K 时K ⊙＝５4．４。现于某一容器内充

入H 2和I ２各0.200mo ｌ，并在该温度下达到平衡，求I 2的转化率。 解：设达到平衡时,消耗H ２和I ２各ｘ mol 。

2

2

(2)54.4(0.200)x x =-, 7.38(0．200 – x ) = 2ｘ， 1．48 – 7.３8x = 2x , x ＝ 0.157 （ｍ

ol)

0.１57÷０.200 = 0．786 = ７8．6%

【3-６】乙烷脱氢反应C 2H ６(g ） C ２H 4（g)+H 2(g)，在100０K 时K ⊙＝0．9０。试计

算总压力为１5０ｋPa 时乙烷的平衡转化率。

解:设起始时刻乙烷为A mol 。达到平衡时,若乙烷的平衡转化率为ｘ,则此时乙烷为Ａ(１－x ） mol,乙烯为x mol,氢气为x ｍo ｌ。因此,有:

2

(150)10.9011501x

p x x p x

θθ⋅

+=-+， 2(150101.3)0.90(1)(1)x x x =

-+, x = 0.61 【3-7】已知反应2NaH ＣO ３(s)

N ａ２C Ｏ３(s ）+ＣO 2(ｇ)+H 2O(g)在１25℃时K θ=0.２５。

现在1.0０L 烧瓶中盛放1０.０g NaHC Ｏ3，加热至1２５℃达平衡。试计算此时：

（1）CO 2和H 2Ｏ的分压；

（2）烧瓶中Ｎa ＨCO 3和Na 2CO 3的质量；

（3）如果平衡时要使N ａＨCO 3全部分解，容器的体积至少多大？ 解:(１)

=

＝50 ｋPa ； (2) 7.5 g,1.6 ｇ; (3) 3.９ Ｌ

【3-8】已知反应２SO 3(ｇ)

２SO 2（g)+O 2(g ）在7０0K 时K θ＝1.５×１0-5。某反应系统

起始分压ＳO ２为10ｋPa ，O 2为55k Ｐa,求平衡时各气体分压。

解：

=0.0５５ ｋPa,

=10 k Ｐa,

=50 kPa （提示:因Ｋ⊖≪1,平衡强烈地向逆方向移动,可

先假设SO 2先全部变成S Ｏ3)

【3-９】将乙醇和乙酸混合后，发生如下的酯化反应：C 2H ５OH(l) + CH 3COOH(ｌ) = CH ３ＣＯＯC 2Ｈ5（l) + H ２O （l)此反应可看作理想溶液反应。在29８ K 时，若将２.0 mol C 2Ｈ5ＯH 与2．0

mo ｌ C Ｈ3COO Ｈ混合，平衡时各种物质有

2

3

变为生成物。今将138克C ２Ｈ5O Ｈ与12０克C Ｈ3CO ＯH 在2９8 Ｋ时混合，试问平衡混合物中有多少CH 3C ＯO Ｃ2H 5生成? 解:4)

32()34(K 2

2==

θ

, 设:平衡时生成ｘ mol ＣＨ３COO Ｃ2H 5。

2

4(3)(2)

x x x =--， 4(6 – 5x + ｘ2） = x 2, 3x 2 –20x +24 =

20 1.576

x =

=(ｍol), １.57⨯88 ＝ 13８ (g)

【３-１０】已知在２98K 时, (1） ２Ｎ2(g ）＋O ２(g)

2N 2O(g) Ｋ1⊙=4.8×１0-３7 （2) Ｎ2(ｇ)+2O 2

(g) 2ＮO 2(g) K 2⊙=8.８×10－1９ 求 2N 2Ｏ(ｇ)+2Ｏ2

(g)

4NO ２(g ）的K ⊙。

解：2N 2O(g ） + ３O 2(g) ＝ 4NO ２(g ） 为(3)，则(３） = ２⨯（２） – (1)

6.110

8.4107.7108.4)108.8(K )K (K 37

37372191

2

23=⨯⨯=⨯⨯==

----θθθ

【３－１１】反应2C ｌ2(g ）+２Ｈ

2

Ｏ

(g)4HCl(ｇ)+Ｏ

２

（ｇ)

14.114-Θ⋅=∆mol kJ rH

当该反应达到平衡后,进行左边所列的操作对右边所列的数值有何影响(操作中没有注明的，是指温度不变 ,体积不变)?

(1）增大容器体积 ｎ(H 2O)ﻩﻩ （2)加O 2 n (Ｈ２O)

（3）加Ｏ２

n (O 2)ﻩﻩﻩ(4)加O ２ n (H Ｃl)

(5)减小容器体积 n (Cl 2)

ﻩ(6)减小容器体积 p （Ｃl 2）

(7）减小容器体积 K ⊙ﻩ

(８)升高温度 K ⊙

（９）升高温度 ｐ(HCl)ﻩ

(1０)加N 2 n (H Ｃl ）

(11）加催化剂 n (HCl) 解：（1）水的摩尔数减少 （2)水的摩尔数增加

（3)平衡向左移动，氧的摩尔数的变化取决于平衡移动所消耗的氧气和加入氧气的相对量。