大學(xué)物理化學(xué)核心教程第二版(沈文霞)課后參考答案第5章

1、第五章 化學(xué)平衡一基本要求1掌握化學(xué)反應(yīng)等溫式的各種形式，并會用來判斷反應(yīng)的方向和限度。2了解標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義，掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的各種表示形式和計算方法。3掌握標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與在數(shù)值上的聯(lián)系，熟練用熱力學(xué)方法計算，從而獲得標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的數(shù)值。4了解標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs自由能的定義和它的應(yīng)用。5掌握溫度對化學(xué)平衡的影響，記住vant Hoff公式及其應(yīng)用。6了解壓力和惰性氣體對化學(xué)平衡的影響。二把握學(xué)習(xí)要點的建議把本章放在多組分系統(tǒng)之后的目的，就是要利用多組分系統(tǒng)中介紹的化學(xué)勢的概念和各種表示方式，來導(dǎo)出化學(xué)反應(yīng)等溫式，從而用來判斷化學(xué)反應(yīng)的方向與限度。本章又用到了反應(yīng)進(jìn)度的概念，不過其值處在

2、的區(qū)間之內(nèi)。因為在利用化學(xué)勢的表示式來計算反應(yīng)的Gibbs自由能的變化值時，是將化學(xué)勢看作為一個定值，也就是在有限的反應(yīng)系統(tǒng)中，化學(xué)進(jìn)度為，如果在一個很大的系統(tǒng)中，。嚴(yán)格講，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)應(yīng)該用絕對活度來定義，由于本教材沒有介紹絕對活度的概念，所以利用標(biāo)準(zhǔn)態(tài)化學(xué)勢來對標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)下定義，其含義是一樣的。從標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的定義式可知，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)勢一樣，都僅是溫度的函數(shù)，因為壓力已指定為標(biāo)準(zhǔn)壓力。對于液相反應(yīng)系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)有其相應(yīng)的形式。對于復(fù)相化學(xué)反應(yīng)，因為純的凝聚態(tài)物質(zhì)本身就作為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，它的化學(xué)勢就是標(biāo)準(zhǔn)態(tài)化學(xué)勢，已經(jīng)歸入中，所以在計算標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)時，只與氣體物質(zhì)的壓力有關(guān)。學(xué)習(xí)化

3、學(xué)平衡的主要目的是如何判斷反應(yīng)的方向和限度，知道如何計算平衡常數(shù)，了解溫度、壓力和惰性氣體對平衡的影響，能找到一個經(jīng)濟(jì)合理的反應(yīng)條件，為科研和工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。而不要過多地去考慮各種濃度表示式和各種平衡常數(shù)表示式之間的換算，否則會把自己搞糊涂了，反而沒抓住主要內(nèi)容。由于標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與在數(shù)值上有聯(lián)系，所以有了的值，就可以計算的值。定義了標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs自由能，就可以很方便地用熱力學(xué)數(shù)據(jù)表中個物質(zhì)的值，來計算反應(yīng)的，從而可以求出標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。為什么說與僅是在數(shù)值上有聯(lián)系呢？因為它們處于不同的狀態(tài)，處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，而處于平衡態(tài)，它們之間的關(guān)系可以這樣來理解。根據(jù)公式：在等溫、等壓不做非膨脹功時，化學(xué)反

4、應(yīng)達(dá)到平衡，才得到所以，是處于平衡狀態(tài)時的壓力商，而它又與標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)勢有關(guān)（根據(jù)它的定義式），故將稱為標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，它始終與系統(tǒng)的化學(xué)平衡狀態(tài)相連。而，是處于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時化學(xué)勢的代數(shù)和，故稱為反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs自由能變化值，它是處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的物理量。只有在化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時，才與聯(lián)系在一起。之所以要強(qiáng)調(diào)這一點是因為，如果把看作是平衡狀態(tài)下的物理量，它的數(shù)值永遠(yuǎn)等于零；如果把看作是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的平衡常數(shù)，那它就永遠(yuǎn)等于1，顯然這些結(jié)論是荒謬的。 標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的數(shù)值與一樣，因為用到了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度的概念，所以與方程式的計量系數(shù)是有關(guān)系的。方程式的計量系數(shù)成倍數(shù)的關(guān)系，則的值也呈倍數(shù)的關(guān)系，而則成指數(shù)

5、的關(guān)系。所以在計算時，一定要與化學(xué)計量方程對應(yīng)。溫度是影響化學(xué)平衡的最主要的因素，溫度會改變平衡常數(shù)的數(shù)值。根據(jù)vant Hoff 公式，對于吸熱反應(yīng)，升高溫度，使平衡常數(shù)值增大。反之，對于放熱反應(yīng)，降低溫度，使平衡常數(shù)值增大。要熟練掌握vant Hoff 定積分公式的應(yīng)用。壓力不影響平衡常數(shù)的數(shù)值，而只可能影響有氣體參與反應(yīng)的平衡組成，或通常說的會影響的數(shù)值。對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，或受壓力影響較小的凝聚相反應(yīng)，則壓力對平衡幾乎沒有影響。只有在反應(yīng)前后，氣體分子數(shù)發(fā)生改變的反應(yīng)，壓力才會影響平衡的組成，增加壓力對氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)有利，反之，降低壓力對氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)有利，使

6、產(chǎn)物的比例提高。把不參與反應(yīng)的氣體稱為惰性氣體，惰性氣體對平衡的影響與壓力相似，只有在反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的反應(yīng)，加入惰性氣體才會影響平衡的組成。加入惰性氣體，降低了各個組成的分壓，相當(dāng)于起了降壓和稀釋作用，對氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)是有利的。反之，對氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，惰性氣體的存在會使產(chǎn)物在平衡組成中的比例下降，必須定期清除這種反應(yīng)物帶入的或反應(yīng)中產(chǎn)生的惰性氣體。三思考題參考答案1反應(yīng)達(dá)到平衡時，宏觀和微觀特征有何區(qū)別？答：反應(yīng)到達(dá)平衡時，宏觀上反應(yīng)物和生成物的數(shù)量不再隨時間而變化，好像反應(yīng)停止了。而微觀上，反應(yīng)仍在不斷的進(jìn)行，反應(yīng)物分子變?yōu)樯晌锓肿?，而生成物分子又不斷變成反?yīng)物分子，只

7、是正、逆反應(yīng)的速率恰好相等，使反應(yīng)物和生成物的數(shù)量不再隨時間而改變。2為什么化學(xué)反應(yīng)通常不能進(jìn)行到底？答： 嚴(yán)格講，反應(yīng)物與產(chǎn)物處于同一系統(tǒng)的反應(yīng)都是可逆的，不能進(jìn)行到底。只有逆反應(yīng)與正反應(yīng)相比小到可以忽略不計的反應(yīng)，可以粗略地認(rèn)為可以進(jìn)行到底。這主要是由于存在混合Gibbs自由能的緣故，反應(yīng)物與產(chǎn)物混合，會使系統(tǒng)的Gibbs自由能降低。如果沒有混合Gibbs自由能，在Gibbs自由能對反應(yīng)進(jìn)度的變化曲線上，應(yīng)該是一根不斷下降的直線，不會出現(xiàn)最低點。如果將反應(yīng)在vant Hoff平衡箱中進(jìn)行，反應(yīng)物與生成物的壓力都保持不變，反應(yīng)物與生成物也不發(fā)生混合，反應(yīng)物反應(yīng)掉一個分子，向平衡箱中補(bǔ)充一個分

8、子。生成一個生成物分子，則從平衡箱中移走一個分子，這樣才能使反應(yīng)進(jìn)行完全。3什么是復(fù)相化學(xué)反應(yīng)？其平衡常數(shù)有何特征?答：有氣相和凝聚相（液相、固體）共同參與的反應(yīng)稱為復(fù)相化學(xué)反應(yīng)。對凝聚相，只考慮是純態(tài)的情況，純態(tài)的化學(xué)勢就是它的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)化學(xué)勢，所以復(fù)相化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)只與氣態(tài)物質(zhì)的壓力有關(guān)。4什么是物質(zhì)的解離壓？答：在一定溫度下，某純的固體物質(zhì)發(fā)生解離反應(yīng)，如果只產(chǎn)生一種氣體，達(dá)到平衡時，這氣體的壓力就稱為該固體在該溫度時的解離壓。如果產(chǎn)生的氣體不止一種，達(dá)到平衡時，所有氣體壓力的總和稱為該固體在該溫度時的解離壓。顯然物質(zhì)的解離壓在定溫下有定值。5什么是標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs自由能？答：

9、因為Gibbs自由能的絕對值不知道，所以只能用相對值，需要規(guī)定一個共同的相對標(biāo)準(zhǔn)。即將標(biāo)準(zhǔn)壓力下穩(wěn)定單質(zhì)（包括純的理想氣體，純的固體或液體）的生成Gibbs自由能看作零，在標(biāo)準(zhǔn)壓力下，反應(yīng)溫度時，由穩(wěn)定單質(zhì)生成計量系數(shù)的物質(zhì)B時，標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs自由能的變化值稱為物質(zhì)B的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs自由能，用符號表示。熱力學(xué)數(shù)據(jù)表上一般列出的是在298.15 K時的數(shù)值。6根據(jù)公式，所以說 是在平衡狀態(tài)時的Gibbs自由能的變化值，這樣說對不對? 答：不對。在等溫、等壓、不作非膨脹功時，化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時的Gibbs自由能的變化值等于零，這樣才得到上述公式。而是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下Gibbs自由能的變化

10、值，在數(shù)值上等于反應(yīng)式中各參與物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)勢的代數(shù)和，即：，因此不能認(rèn)為是在平衡狀態(tài)時的Gibbs自由能的變化值，否則在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下。它的數(shù)值永遠(yuǎn)等于零。7在一定的溫度、壓力且不作非膨脹功的條件下，若某反應(yīng)的，能否研制出一種催化劑使反應(yīng)正向進(jìn)行？答：不能。催化劑只能同時改變正向和逆向反應(yīng)的速率，使平衡提前到達(dá)，而不能改變反應(yīng)的方向和平衡的位置，催化劑不能影響的數(shù)值。用熱力學(xué)函數(shù)判斷出的不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)，用加催化劑的方法也不能使反應(yīng)進(jìn)行，除非對系統(tǒng)做非膨脹功。8合成氨反應(yīng)的化學(xué)計量方程式可以分別用如下兩個方程來表示，兩者的和的關(guān)系如何？答：的下標(biāo)“m”表示反應(yīng)進(jìn)度為1 mol時Gibbs自由能

11、的變化值，現(xiàn)在兩個反應(yīng)式中各物的量成倍數(shù)關(guān)系，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)度都等于1 mol時，得：9工業(yè)上，制水煤氣的反應(yīng)方程式可表示為：設(shè)反應(yīng)在673 K時達(dá)到平衡，討論下列因素對平衡的影響。 增加碳的含量；提高反應(yīng)溫度；增加系統(tǒng)的總壓力；增加水氣分壓；增加氮氣分壓。答： 只要碳是純的固態(tài)，則它的活度等于1，它的化學(xué)勢就等于標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時的化學(xué)勢，在復(fù)相化學(xué)平衡中，純固態(tài)不出現(xiàn)在平衡常數(shù)的表達(dá)式中，則增加碳的含量對平衡無影響。 提高反應(yīng)溫度會使平衡向右移動，因為這是一個吸熱反應(yīng)，提高反應(yīng)溫度對正反應(yīng)有利。 增加系統(tǒng)的總壓力，雖然不影響平衡常數(shù)的數(shù)值，但是會影響平衡的組成。因為這是一個氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，增加壓力，

12、會使平衡向體積變小的方向移動，會使平衡向左方移動，不利于正向反應(yīng)。所以，工業(yè)上制備水煤氣時，一般在常壓下進(jìn)行。 水是反應(yīng)物，增加水氣的分壓，會使平衡向正向移動。 氮氣在這個反應(yīng)中是惰性氣體，增加氮氣雖然不會影響平衡常數(shù)的數(shù)值，但會影響平衡的組成。因為這是個氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，增加惰性氣體，使氣態(tài)物質(zhì)的總的物質(zhì)的量增加，相當(dāng)于將反應(yīng)系統(tǒng)中各個物質(zhì)的分壓降低了，這與降低系統(tǒng)的總壓的效果相當(dāng)，起到了稀釋、降壓的作用，可以使產(chǎn)物的含量增加，對正向反應(yīng)有利。10 五氯化磷的分解反應(yīng)為 ，在一定溫度和壓力下，反應(yīng)達(dá)平衡后，改變?nèi)缦聴l件，五氯化磷的解離度將如何變化？并解釋為什么？設(shè)所有氣體均為理想氣體。

13、(1) 降低系統(tǒng)的總壓； (2) 通入氮氣，保持壓力不變，使體積增加一倍； (3) 通入氮氣，保持體積不變，使壓力增加一倍； (4) 通入氯氣，保持體積不變，使壓力增加一倍。答：（1） 降低總壓有利于正向反應(yīng)，使五氯化磷的解離度增加，因為這是一個氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)。 （2）通入氮氣，保持壓力不變，這對氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)有利，相當(dāng)于起了稀釋、降壓的作用，所以五氯化磷的解離度會增加。 （3） 通入氮氣，因保持體積不變，壓力和氣體的總物質(zhì)量同時增加，它們的比值不變，所以平衡組成也不變，五氯化磷的解離度亦不變。（4） 通入氯氣，增加了生成物的含量，使平衡向左移動，對正向反應(yīng)不利，會使五氯化磷的解離

14、度下降。四概念題參考答案1在等溫、等壓且不做非膨脹功的條件下，當(dāng)反應(yīng)的時，該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向為 ( ) (A) 正向自發(fā)進(jìn)行 (B) 逆向自發(fā)進(jìn)行 (C) 無法判斷 (D) 反應(yīng)不能進(jìn)行答：(C)。 判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，要用等溫、等壓且不做非膨脹功的條件下的變化值，而不能用的值。除非該反應(yīng)是在標(biāo)準(zhǔn)壓力下進(jìn)行，則，反應(yīng)能逆向自發(fā)進(jìn)行?；蛘呤且粋€絕對值很大的負(fù)值，改變壓力商也不可能改變的符號，則也小于零，這時可以估計反應(yīng)能自發(fā)正向進(jìn)行。2理想氣體混合物在化學(xué)反應(yīng)達(dá)平衡時，應(yīng)該使用下列哪個關(guān)系式？ （ ） （A） （B）（C） （D）答：（B）。根據(jù)理想氣體化學(xué)勢的表示式，對數(shù)項中用表示，在化學(xué)

15、反應(yīng)等溫式中，對數(shù)項中是壓力商，達(dá)平衡時，是平衡時的壓力商，所以標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是，相應(yīng)的Gibbs自由能的變化值為。3理想氣體反應(yīng)的與溫度T的關(guān)系為：。若要使反應(yīng)的平衡常數(shù)大于1，則應(yīng)控制的反應(yīng)溫度為 ( ) (A) 必須低于409.3 (B) 必須高于 (C) 必須低于 (D) 必須等于答：(C)。與標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的關(guān)系式為，要使，則。從已知的關(guān)系式，解得。要使反應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)壓力下能自發(fā)正向進(jìn)行，必須小于零，所以，根據(jù)已知的關(guān)系式，反應(yīng)溫度必須低于。4在973 K時，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。若將如下各分壓的理想氣體混合在一起，在相同溫度下，反應(yīng)的方向?qū)?( ) (A) 向右進(jìn)行 (B) 向左進(jìn)行 (C)

16、 處于平衡狀態(tài) (D) 無法判斷答：（A）。有一個可以作為判據(jù)的化學(xué)反應(yīng)等溫式為如果若，則，反應(yīng)可自發(fā)向右正向進(jìn)行。這個反應(yīng)的值為遠(yuǎn)小于的值，所以反應(yīng)自發(fā)向右進(jìn)行。5在350 K時，發(fā)生分解反應(yīng)的計量方程為設(shè)在兩個容積都等于的密閉容器A和B中，分別加入純的和，保持溫度不變，達(dá)到平衡后，下列說法正確的是 ( )(A) 兩容器中壓力相等 (B) A 內(nèi)壓力大于B內(nèi)壓力 (C) B內(nèi)壓力大于A內(nèi)壓力 (D) 必須經(jīng)實際測定方能判別答：(A)。因為容器的體積有限，都是過量的，在相同溫度下，兩密閉容器中的分解壓力相同。6根據(jù)某一反應(yīng)的值，下列不能確定的是 ( ) (A) 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下自發(fā)變化的方向 (B)

17、 在所對應(yīng)的溫度下的平衡位置 (C) 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下系統(tǒng)所能做的最大非膨脹功 (D) 提高溫度對平衡的影響情況答：(D)。溫度對平衡的影響情況，要用vant Hoff公式判斷，要根據(jù)反應(yīng)是吸熱還是放熱，來決定提高溫度對平衡有利還是不利，而用不好確定。7某實際氣體反應(yīng)，用逸度表示的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) 隨下列哪個因素而變 ( ) (A) 系統(tǒng)的總壓力 (B) 催化劑 (C) 溫度 (D) 惰性氣體的量答：(C)。實際氣體化學(xué)勢的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)與理想氣體是一樣的，其標(biāo)準(zhǔn)態(tài)化學(xué)勢僅是溫度的函數(shù)，所以標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)也是溫度的函數(shù)，會隨著溫度的改變而改變。8在某一反應(yīng)溫度下，已知反應(yīng)（1）的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為。那么，在相同的反

18、應(yīng)條件下，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為 ( ) (A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 1答：(C)。第二個方程是第一個方程的逆過程，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)是第一個方程的倒數(shù)。而第二個方程式的計量系數(shù)是第一個方程的一半，則標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)應(yīng)開1/2次方，所以9在298 K時，某化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能變化的變化值，則反應(yīng)對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)將 ( ) (A) (B) (C) (D) 答：(B)。因為 ，。10在如下幾個反應(yīng)中，增加系統(tǒng)的總壓，能使產(chǎn)物的比例增加的是 ( ) (A) (B) (C) (D) 答：(C)。增加系統(tǒng)的總壓，雖然不改變標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，但是對氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)有利，能使產(chǎn)物的比例增

19、加。這里只有(C)是氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)。11在等溫、等壓的條件下，反應(yīng)的平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率分別為和。充入一定量的后，再次達(dá)平衡時的平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率分別為和。兩者的關(guān)系為 ( )(A) ， (B) ， (C) ， (D) ，答：(D)。因為溫度不變，所以標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)也不變。這是一個氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，充入一定量的惰性氣體，相當(dāng)于起了降壓的作用，所以轉(zhuǎn)化率會提高。12在一定的溫度下，一定量的 PCl5(g) 在一密閉剛性容器中達(dá)到分解平衡。若往容器中充入氮氣，使系統(tǒng)的壓力增加一倍，則 PCl5的解離度將 ( ) (A) 增加 (B) 減少 (C) 不變 (D) 不確定 答：(C)。雖然充入不參與

20、反應(yīng)的氮氣，應(yīng)對氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)有利，但是因為在密閉剛性容器中，體積不變，則壓力也相應(yīng)增加，使壓力和氣體的總物質(zhì)的量的比值不變，所以解離度亦不變。13PCl5的分解反應(yīng)的計量方程為，在473 K達(dá)到平衡時，PCl5(g)的解離度，溫度升至573 K達(dá)到平衡時，解離度，則此反應(yīng)是 ( ) (A) 放熱反應(yīng) (B) 吸熱反應(yīng) (C) 既不放熱也不吸熱 (D) 兩個溫度下的平衡常數(shù)相等 答：(B)。升高溫度，可以使吸熱反應(yīng)的平衡常數(shù)增大。14在298 K和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，反應(yīng)的，。假定，則在398 K時，反應(yīng)的的值為 ( )(A) (B) (C) (D) 答：(C)。因為是等溫反應(yīng)，所以 因為假定，

21、所以和的值不隨溫度而變，則五習(xí)題解析1在973 K和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，反應(yīng)的 。試根據(jù)如下兩種情況，分別判斷反應(yīng)的方向。(1) 反應(yīng)系統(tǒng)中各組分的分壓都是。(2) 反應(yīng)系統(tǒng)中，。解：(1) 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)等溫式 ，正向反應(yīng)是不自發(fā)的，而逆向反應(yīng)是自發(fā)的。 (2) ，正向反應(yīng)是自發(fā)的。 2 反應(yīng) 的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系為，當(dāng)，和的起初組成的摩爾分?jǐn)?shù)分別為0.30，0.30，0.20和0.20，總壓為時，問在什么溫度以下（或以上），反應(yīng)才能自發(fā)地向生成產(chǎn)物的方向進(jìn)行？ 解： 要使反應(yīng)自發(fā)地向生成產(chǎn)物的方向進(jìn)行，必須使反應(yīng)的，即解得 3在313 K時，反應(yīng)的。在一個的容器內(nèi)含有的，如果要使全部變成，試計

22、算需通入的物質(zhì)的量的。設(shè)氣體為理想氣體。解： 欲使反應(yīng)向左進(jìn)行，應(yīng)滿足：這是一個復(fù)相化學(xué)反應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)只與的壓力有關(guān)。設(shè)需通入的物質(zhì)的量為，則4受到的腐蝕可能發(fā)生如下反應(yīng)。試計算，在298 K和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，在和的混合氣體中，的摩爾分?jǐn)?shù)低于多少時，便不致使發(fā)生腐蝕？已知在298 K時，和的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成Gibbs自由能分別為：，。 解： 設(shè)在氣體混合物中的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為，則的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)等溫式5 通常在鋼瓶里的壓縮氫氣中含有少量。實驗中常將氫氣通過高溫下的銅粉，以除去少量，其反應(yīng)為：。若在 873 K時，使反應(yīng)達(dá)到平衡，試計算經(jīng)處理后，在氫氣中剩余的分壓為多少？已知反應(yīng)的摩爾G

23、ibbs自由能的變化值與溫度的關(guān)系為：。解：這是一個復(fù)相反應(yīng)，其中只有一種氣體，要計算的分壓，實際就是計算在873 K時的平衡常數(shù)。首先將873 K時的計算出來因為 所以 這時可以認(rèn)為已基本除干凈了。6在合成甲醇的過程中，有一個水煤氣變換工段，即把變換成原料氣，現(xiàn)有一個混合氣體，各氣體的分壓分別為，。已知在1 093 K時，反應(yīng)的 K 1，所有氣體可視作理想氣體。 (1) 問在 1 093 K時，該反應(yīng)能否發(fā)生？ (2) 如果把提高到，而提高到，其余氣體的分壓不變，問情況又怎樣？ 解：(1) 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)等溫式，因為，故在該條件下，反應(yīng)不可能自發(fā)正向進(jìn)行。 (2) 把和的分壓提高后這時，故在這

24、個條件下，反應(yīng)可自發(fā)正向進(jìn)行。7 在 1 373 K時，有下列反應(yīng)發(fā)生： (1) C(s)2S(s)CS2(g) K 0.258 (2) Cu2S(s)H2(g)2Cu(s)H2S(g) K 3.9×10-3 (3) 2H2S(g)2H2(g)2S(g) K 2.29×10-2 試計算在1 373 K 時，用碳還原Cu2S(s)反應(yīng)的平衡常數(shù) K 。 解： 用碳還原Cu2S(s)的反應(yīng)式為： (4) 2Cu2S (s) +C(s) = 4Cu (s) +CS2 (g) 這幾個反應(yīng)方程式之間的關(guān)系為(4) = (1)+2×(2)+(3)所以 8在994 K和100

25、kPa壓力下，使純慢慢地通過過量的CoO(s)，則氧化物部分地被還原為Co(s)。流出的已達(dá)平衡的氣體中，含的體積分?jǐn)?shù)為0.025。在同一溫度時，若用還原CoO(s)，平衡后氣體中含的體積分?jǐn)?shù)為0.0192。如果將物質(zhì)的量相等的和的混合物，在994 K 下通過適當(dāng)催化劑進(jìn)行反應(yīng)，試計算其平衡轉(zhuǎn)化率？ 解： 首先寫出反應(yīng)的計量方程和計算相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù) (1) (2) 所要計算的反應(yīng)是（3）， （3） 所以 設(shè)反應(yīng)（3）的平衡轉(zhuǎn)化率為這是一個反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的反應(yīng)，所以壓力商與摩爾分?jǐn)?shù)商相等解得： 9在298 K和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，水合硫酸銅脫水反應(yīng)的計量方程為已知其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。為了使0.0

26、1 mol在的容器中，完全轉(zhuǎn)化為，試計算至少應(yīng)加入的物質(zhì)的量。設(shè)氣體為理想氣體。解：這是一個復(fù)相化學(xué)反應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)只與的壓力有關(guān)解得在平衡時 加入的有兩個用途，一是生成水合硫酸銅，另一個是維持容器中的水氣分壓，所以至少應(yīng)加入的物質(zhì)的量為 10反應(yīng) 的平衡常數(shù)，在 250400 K 的溫度范圍內(nèi)，與溫度的關(guān)系式為。設(shè)在這個溫度范圍內(nèi)。試計算在300 K 時：（1）在真空容器中分解時的解離壓力和和的分壓。（2）反應(yīng)的和。解：（1）在300 K 時，分解反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)為這是一個復(fù)相化學(xué)反應(yīng)，設(shè)解離壓力為，則有解得 （2） 11在300 K和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs自由能的變化值。

27、在同樣條件下，以 2 mol A 和 2 mol B 按上述方程式進(jìn)行反應(yīng)，試計算：(1) 反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率。 (2) 達(dá)平衡時，混合物中各氣體的摩爾分?jǐn)?shù)。解：(1) 設(shè)達(dá)平衡時，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的物質(zhì)的量為解得： 平衡轉(zhuǎn)化率為 （2）混合物中氣體的總的物質(zhì)的量為12 在 400 K500 K 之間,反應(yīng) PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g) 的標(biāo)準(zhǔn)Gibbs自由能變化可由下式給出：。試計算此反應(yīng)在450 K時的 ，及。解：將450 K代入的表示式，計算450 K時的的值13 在 323 K 時，下列反應(yīng)的解離壓力為3.998 kPa 2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + H2

28、O(g) + CO2(g) 設(shè)氣體為理想氣體。求算 323 K 時，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾Gibbs自由能的變化值。 解：這是一個復(fù)相化學(xué)反應(yīng)，系統(tǒng)中氣體的總壓等于兩個氣體生成物壓力的加和，因為 所以標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)14在 298 K 時，有反應(yīng)，試計算反應(yīng)在該溫度下的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。設(shè)氣體為理想氣體，298 K時的熱力學(xué)數(shù)據(jù)如表中所示。熱力學(xué)函數(shù) 解：要計算的值，首先要求得反應(yīng)的。利用所給的熱力學(xué)數(shù)據(jù)，先計算反應(yīng)的和，然后可得到。 這個反應(yīng)的趨勢還是很大的。15在 630 K 時，反應(yīng)：的。試計算： (1) 反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。 (2) 在630 K 時 HgO(s)的解離壓力。 (3) 若將 HgO(s

29、)投入到630 K，的壓力為的定體積容器中，在630 K 時達(dá)到平衡，求與HgO(s)呈平衡的氣相中的分壓力。解：(1) (2) 設(shè)HgO(s)的解離壓力為，這是一個復(fù)相化學(xué)反應(yīng)，的分壓為，的分壓為，則解得解離壓力 (3) 因為溫度未變，所以標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的數(shù)值也不變。設(shè)這時的分壓為，分解出來的的分壓為。達(dá)平衡時解得 由于容器中已經(jīng)有存在，所以使的分壓下降。16 某反應(yīng)在1 100 K附近，溫度每升高1 K，比原來增大1%，試求在此溫度附近的。 解： 根據(jù)題意， 即 根據(jù) vant Hoff 公式， 所以 17在高溫和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，將水蒸氣通過灼熱的煤層，按下式生成水煤氣： C (石墨) + H2

30、O(g) H2(g) + CO(g) 若在 1 000 K及1 200 K時的分別為2.472及37.58，試計算在此溫度范圍內(nèi)的摩爾反應(yīng)焓變（設(shè)反應(yīng)焓變在該溫度區(qū)間內(nèi)為常數(shù)），及在 1100 K 時反應(yīng)的平衡常數(shù)。 解：根據(jù) vant Hoff 的定積分公式解得 18已知解離反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，在298 K時為，在338 K時為。試計算：（1）的標(biāo)準(zhǔn)摩爾解離焓。 （2） 在318 K，100 k Pa下，的解離度。 解： (1) 根據(jù) vant Hoff 公式，解得： （2）先求出318 K 時的平衡常數(shù) 解得： 設(shè)的解離度為，解離反應(yīng)為 解得： 19乙烯水合反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)自由能與溫度的關(guān)系為：，計算573 K時的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。解：在573 K 時，的值為： 20 在298 K時，丁烯脫氫制取丁二烯的反應(yīng)為，根據(jù)熱力學(xué)數(shù)據(jù)表，試計算：（1）298 K時反應(yīng)的，和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的值。（2）830 K時標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的值，設(shè)與溫度無關(guān)。（3）若在反應(yīng)氣中加入水蒸氣，加入量與丁烯的比例為，試計算反應(yīng)在830 K，200 kPa條件下，丁烯的平衡轉(zhuǎn)化率。已知，298 K時參與反應(yīng)物質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)為： 物質(zhì) 8解： （1） 在298 K時 （2）利用van der Hoff公式 解得 ?？梢姡瑢τ谖鼰岱磻?yīng)，升高溫度可以使平衡常數(shù)增