第4章化學(xué)平衡題解ppt課件

1、第第4章章 化學(xué)平衡題解化學(xué)平衡題解14.密閉容器中，密閉容器中，CO和和H2O在某溫度下反應(yīng)在某溫度下反應(yīng)CO(g)H2O(g) = CO2(g)+H2(g) 平衡時(shí)，設(shè)平衡時(shí)，設(shè)c(CO)=0.1mol/L,c(H2O)=0.2mol/L,c(CO2)=0.2mol/L,問此溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)問此溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù) K=? 反應(yīng)開始前反應(yīng)物反應(yīng)開始前反應(yīng)物的濃度各是多少？平衡時(shí)的濃度各是多少？平衡時(shí) CO 的轉(zhuǎn)化率是多少？的轉(zhuǎn)化率是多少？解：解：平衡時(shí)各組分的分壓根據(jù)公式計(jì)算平衡時(shí)各組分的分壓根據(jù)公式計(jì)算 可知可知 iip Vn RT iin RTpV 310ic RT310COCOp

2、cRT30.110RT22310COCOpcRT30.210RT22310H OH OpcRT30.210RT22310HHpcRT30.210RT平衡時(shí)平衡時(shí)H2H2的濃度應(yīng)該等于的濃度應(yīng)該等于CO2CO2的濃度的濃度, ,那么那么對(duì)應(yīng)的相對(duì)分壓為：對(duì)應(yīng)的相對(duì)分壓為：3/0.110 /COCOpppRTp223/0.210 /H OH OpppRTp223/0.210 /COCOpppRTp223/0.210 /HHpppRTp33330.210 /0.210 /0.110 /0.210 /RTpRTpRTpRTp0.2 0.20.1 0 22.222K)OH()CO()H()CO(2 .

3、01 . 02 . 02 . 0ccccKOHCOHCO222pppp從方程式可知，從方程式可知，1mol CO 1mol CO 可以生成可以生成 1mol CO2 1mol CO2所以所以反應(yīng)開始前反應(yīng)物的濃度為：反應(yīng)開始前反應(yīng)物的濃度為：CO=0.1+0.2=0.3mol/Lc2=0.2+0.2=0.4mol/LH Oc平衡時(shí)平衡時(shí) CO CO 的轉(zhuǎn)化率是：的轉(zhuǎn)化率是：0.2CO =100=66.70.3化化率率轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)15.要使上例平衡時(shí)系統(tǒng)中要使上例平衡時(shí)系統(tǒng)中CO 的轉(zhuǎn)化率為的轉(zhuǎn)化率為80%，問反，問反應(yīng)前應(yīng)前CO和和H2O的物質(zhì)的量之比應(yīng)為多少？的物質(zhì)的量之比應(yīng)為多少？解：解： CO(

4、g)H2O(g) = CO2(g)+H2(g) 設(shè)初始設(shè)初始 a b則平衡時(shí)則平衡時(shí), a-80%a b-80%a 80%a 80%a2)OH()CO()H()CO(K222cccc2)%80()%80(%80%80abaaaaaba2 . 344 . 6ba46 . 91256 . 94ba16.已知反應(yīng)CO(g)+Cl2 (g) COCl2(g)在密閉容器中進(jìn)行，373K時(shí)K=1.5108，反應(yīng)開始時(shí)，c(CO)=0.035molL-1 ，c(Cl2)=0.027molL-1，(COCl2)=0.0molL-1 。計(jì)算373K反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的分壓及CO的轉(zhuǎn)化率。解：CO(g)+Cl

5、2 (g) COCl2(g) 由于正反應(yīng)程度非常大，反應(yīng)物剩余不多，其中由于正反應(yīng)程度非常大，反應(yīng)物剩余不多，其中Cl2Cl2最最少。又由于在密閉容器中進(jìn)行，可以用平衡濃度代替物少。又由于在密閉容器中進(jìn)行，可以用平衡濃度代替物質(zhì)的量質(zhì)的量ni ni進(jìn)行計(jì)算，設(shè)進(jìn)行計(jì)算，設(shè)Cl2Cl2的平衡濃度為的平衡濃度為x x，那么，那么，Cl2 (g) +CO(g)COCl2(g) 0.035-(0.027-x) 平衡濃度為：平衡濃度為：x 0.027-x 0.027 0.035-0.027 = 0.008平衡分壓為：平衡分壓為：p(Cl2)= x103RTp(CO)= 0.008103RTp(COCl)

6、= 0.027103RTCl2 (g) +CO(g)COCl2(g) 相對(duì)分壓為：相對(duì)分壓為：p(Cl2)= x103RT/105=xRT/100p(CO)= 0.008103RT/105=0.008RT/100p(COCl)= 0.027103RT/105=0.035RT/100代入標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式：代入標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式：22p(COCl )Kp(Cl ) p(CO)0.0271000.008100100RTRTxRT81.5 1080.027 100 x0.008RT 1.5 10827 1008 8.31 373 1.5 101017.3 10mol L平衡分壓為：平衡分壓為：p(C

7、l2)= 7.310-101038.31373 =2.310-3 Pa= 2.310-6kPa p(CO)= 0.0081038.31373=2.5104 Pa =25kPap(COCl)= 0.0271038.31373=8.4104 Pa =84kPa CO的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率CO100%CO已轉(zhuǎn)化的濃度的初始濃度0.027100%0.035x77.1%19.已知在已知在937時(shí)，下列兩平衡反應(yīng)的時(shí)，下列兩平衡反應(yīng)的Fe(s)CO2 (g) = FeO (s) +CO (g) K 1.47FeO(s)H2 (g) = Fe (s) +H2O (g) K0.420 問：在該溫度下，反應(yīng)問：在該溫

8、度下，反應(yīng)CO2 (g) +H2(g) = CO (g)H2O(g) 的的 K=?解：解：反響反響 CO2 (g) +H2(g) =CO (g)H2O(g) 是是根據(jù)多重平衡規(guī)則可知根據(jù)多重平衡規(guī)則可知12KKK1.47 0.4200.6220. N2O420. N2O4按下式分解按下式分解NO2NO2在某溫度下反應(yīng)在某溫度下反應(yīng)N2O4(g) = 2NO2(g) N2O4(g) = 2NO2(g) 知，知，5252達(dá)到平衡時(shí)，有一半達(dá)到平衡時(shí)，有一半N2O4N2O4分解，并知道平分解，并知道平衡系統(tǒng)的總壓力為衡系統(tǒng)的總壓力為100kPa100kPa。問。問KpKp和和KK各為多少？各為多少？

9、解：解：設(shè)平衡時(shí)，設(shè)平衡時(shí)，N2O4的物質(zhì)的量為的物質(zhì)的量為n，根據(jù)題意可知，根據(jù)題意可知，NO2的量為的量為2n平衡時(shí)系統(tǒng)中物質(zhì)的總量為平衡時(shí)系統(tǒng)中物質(zhì)的總量為23nnnn總22NONOnppn總總2424N ON Onppn總總133nppn總總2233nppn總總44131333.003kPkPapa總224222()313NOpN OppKpp總總224223213NON OpppKppp總總22313100410010031001.33kPakPakPakPa24.已知反應(yīng)已知反應(yīng)CaCO3(s) = CaO(s) +CO2(g) 在在937K 時(shí)時(shí)K12.810-2，在，在1730

10、K時(shí)時(shí)K2 1.010+3，計(jì)算：該反應(yīng)是吸熱還是放熱反應(yīng)？計(jì)算：該反應(yīng)是吸熱還是放熱反應(yīng)？ 該反應(yīng)的該反應(yīng)的 是多少？是多少？rmH解：解：溫度對(duì)平衡常數(shù)影響的公式為：溫度對(duì)平衡常數(shù)影響的公式為：22111 2lg2.303rmHKTTKRTT由公式可知，溫度升高由公式可知，溫度升高K2K2增大增大 ，系統(tǒng)為吸熱反應(yīng)，系統(tǒng)為吸熱反應(yīng)該反應(yīng)的該反應(yīng)的 可以用公式進(jìn)行計(jì)算可以用公式進(jìn)行計(jì)算rmH22111 2lg2.303rmHKTTKRTT321.0 101730937lg2.8 102.303 8.3141730 937rmH321.0 101730937lg2.8 102.303 8.31

11、41730 937rmH321730 9371.0 102.303 8.314 lg17309372.8 10rmH1730 9372.303 8.3147934.551kJmol178.09吸熱反應(yīng)！吸熱反應(yīng)！ 例題1：某容器中充有N2O4(g) 和NO2(g)混合物，n(N2O4):n (NO2)=10.0:1.0。在308K， 0.100MPa條件下，發(fā)生反應(yīng)： (1)計(jì)算平衡時(shí)各物質(zhì)的分壓； (2)使該反應(yīng)系統(tǒng)體積減小到原來的1/2，反應(yīng)在308K，0.200MPa條件下進(jìn)行，平衡向何方移動(dòng)？N2O4(g) NO2(g)； K (308)=0.315解：解：(1)(1)反應(yīng)在恒溫恒壓條

12、件下進(jìn)行。反應(yīng)在恒溫恒壓條件下進(jìn)行。0 .10010. 1210. 0 0 .10010. 100. 1xxxx平衡時(shí)平衡時(shí)pB/kPapB/kPa平衡時(shí)平衡時(shí)nB/mol 1.00-x 0.10+2xnB/mol 1.00-x 0.10+2x開始時(shí)開始時(shí)nB/mol 1.00 0.100nB/mol 1.00 0.100N2O4(g) 2NO2(g)N2O4(g) 2NO2(g)以以1molN2O41molN2O4為計(jì)算基準(zhǔn)。設(shè)有為計(jì)算基準(zhǔn)。設(shè)有x molx mol的的N2O4 N2O4 被分解，則被分解，則n n總總=(1.00-x )+(0.100+2x)=1.10+x=(1.00-x

13、)+(0.100+2x)=1.10+x0337.0432.032.42xx222240.10 2100kPa1.10100kPa(NO ) 0.3151.00100kPa(N O ) 1.10100kPaxxppKxppxkPa6 .42kPa0 .100234. 010. 1234. 0210. 0NO2pkPa4 .57kPa0 .100234. 010. 1234. 000. 1ON42p234. 0 xkPa0 .200)2(總，壓縮后pkPa2 .85kPa6 .422)(NO2pkPa8 .114kPa4 .572)ON(42p2242(N O )85.2 1000.6320.31

14、5(NO )114.8 100ppQpp,Q K平衡向逆向移動(dòng)。例題例題2. 反應(yīng)反應(yīng)H2 (g)I2 (g) = 2HI (g) 在在773K時(shí)，時(shí)，K1120，在，在623K時(shí)，時(shí)，K217.0。計(jì)算：。計(jì)算：該反應(yīng)的該反應(yīng)的 ；437K時(shí)的時(shí)的K3 (437) ；在在623K時(shí)，時(shí)，H2(g)、I2(g) 和和HI (g) 的起始分壓分別的起始分壓分別為為405.2kPa、405.2kPa、202.6kPa，平衡將向何方，平衡將向何方移動(dòng)？移動(dòng)？rmH解：解：溫度對(duì)平衡常數(shù)影響的公式為：溫度對(duì)平衡常數(shù)影響的公式為：22111 2lg2.303rmHKTTKRTT17.0623773lg1202.303 8.314623 773rmH623 77317.02.303 8.314 lg623773120rmH623 7732.303 8.314 ( 0.849)150 152.2kJmol437K時(shí)的時(shí)的K計(jì)算如下：計(jì)算如下：22111 2lg2.303rmHKTTKRTT352.2 1000437623lg17.02.303 8.314437 623K1.86 52.2 10001862.303 8.314437 6233lg1.86lg17.0K 1.861.230.63 30.234K當(dāng)當(dāng)H2(g)H2(g)、I2(