第三章-化學(xué)平衡

第三章化學(xué)平衡1.寫出下列可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)Kc、Kp或K的表達(dá)式(1)2NOC1(g)=2NO(g)+Cl2(g) (2)Zn(s)+CO2(g)=ZnO(s)+CO(g)(3)MgSO4(s)=MgO(s)+SO3(g) (4)Zn(s)+2H+(aq)=Zn2+(aq)+H2(g)(5)NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)P2-P解：(1)Kc=[NO]2[Cl][NOCl]2Kp= ―巨 (2)P2NOClKc=[CO][CO2]Kp=PCOPCO2(3)Kc=[SO3]Kp=PSO3 ⑷Kc=[Z〃2+][H2][H+]22(5)Kc=[NH3][HCl]Kp=PNH?PHCl2.已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：HCN=H++CN- K10=4.9x1Q-ioNH3+H2O=NH4++OH- K20=1.8x1Q-5H2O=H++OH- Kw0=1.Qx1Q-14試計(jì)算下面反應(yīng)的平衡常數(shù)：NH3+HCN=NH4++CN-解：因?yàn)樗蠓磻?yīng)式=[反應(yīng)式(1)+反應(yīng)式(2)-反應(yīng)式(3)]根據(jù)多重平衡規(guī)則： K0=K1°-K2°=4.9x1Qt°x1.8x1Q「5=0.88K° 1.Qx1Q-14wKe=K』K』=4?9x10一1。xL8x10書0>88Ke 1.0x10-143.在699K時(shí)，反應(yīng)H2(g)+I2(g)=2HI(g)的平衡常數(shù)Kp=55.3，如果將2.QQmo1的H2和2.QQmo1的I2作用于4.QQL的容器內(nèi)，問在該溫度下達(dá)到平衡時(shí)有多少HI生成？解：設(shè)平衡時(shí)有xmol的HI生成H2(g) +I2(g) =2HI(g)起始濃度2QQ=Q.5^=Q^Q (mol?L-1)44平衡濃度Q.5-Q.5-X (mol?L-1)4x24x24Kc=Kp=Kp=Kp=JH土= (—)2 =55.3解得X=3.15mol(RT)a?(RT)。 [H][I](4)2 2(Q.5-X)(Q.5-X)8 84.反應(yīng)H2+CO2=H2O+CO在1259K達(dá)到平衡，平衡時(shí)[H2]=[CO2]=Q.44Qmol-L-1,[H2O]=[CO]=Q.56Qmol?L-1。求此溫度下反應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)及開始時(shí)H2和CO2的濃度。解： H2(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(g)平衡濃度(mol-L-1)Q.44Q Q.44Q Q.56Q Q.56QKc=[HO][CO]=Q-56Q2=1.62Kp=Kc?(RT)An=Kc?(RT)q=Kc=1.62[H][CO] Q.44Q2開始時(shí)2[H2]2=[CO2]=Q.44Q+Q.56Q=1.QQ(mol?L-1)

5.可逆反應(yīng)H2O+CO=H2+CO2在密閉容器中建立平衡，在749K時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kc=2.6。(1)求nH2O/nCO(物質(zhì)的量比)為1時(shí)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率；求nH2O/nCO(物質(zhì)的量比)為3時(shí)，CO的平衡轉(zhuǎn)化率；從計(jì)算結(jié)果說明濃度對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響。解：(1)設(shè)CO的平衡轉(zhuǎn)化率為xH2O +CO=H2+CO2起始濃度(mol,L-1) aa00平衡濃度(mol,L-1) a—axa—axaxaxKc=[H2][CO2]=(ax)2=2.6解得x=0.62[hO][cO](a-ax)2(2)設(shè)CO的平衡轉(zhuǎn)化率為xH2O +CO=H2+CO2起始濃度(mol,L-1) 3aa00平衡濃度(mol?L-1)3a—axa—axaxaxKc=[H][CO]= (ax)2 =2.6解得x=0.87[HO][CO](3a-ax)(a-ax)(3)從(1)和(2)的計(jì)算結(jié)果說明增大某一種反應(yīng)物(H2O)的濃度，可以使另一種反應(yīng)物(CO)的轉(zhuǎn)化率增大。6.HI分解反應(yīng)為2HI=H2+I2,開始時(shí)有1.0molHI，平衡時(shí)有24.4%的HI發(fā)生了分解，今欲將分解百分?jǐn)?shù)降低到10%，試計(jì)算應(yīng)往此平衡系統(tǒng)中加若干摩爾I2。解：首先求Kc(假設(shè)體系總體積為1L)2HI =H2 +I2起始濃度(mol?L-1)1.000平衡濃度(mol-L-1)1.0(1—0.244)=0.7560.244=0.1220.244=0.1222 2Kc=0.1222=0.02600.7562再設(shè)應(yīng)該往此平衡系統(tǒng)中加入xmolI2,(假設(shè)體系總體積為1L)2HI=H2 +I2起始濃度(mol?L-1)1.00x平衡濃度(mol-L-1)1.0(1—0.10)=0.90四°=0.050x+0.10=x+0.05022Kc=0.050x(x+0.050)=0.0260解得x=0.37mol(0.9)27.在900K和1.00X105Pa時(shí)SO3部分離解為SO2和O2SO3(g)=SO2(g)+1/2O2(g)若平衡混合物的密度為0.925g?L-1，求SO3的離解度。解：設(shè)SO3的離解度為x，(假設(shè)SO3的起始濃度為amol-L-1)SO3(g)=SO2(g)+1/2O2(g)起始濃度(mol,L-1)a 0 0平衡濃度(mol,L-1)a(1—x) ax lax2

依題意，平衡時(shí)該混合物的密度應(yīng)等于： 0.925=5RT1TOC\o"1-5"\h\z一 —ax _?而M=￡M.n=M ._^^+M .-^+M.-^-=￥in SO3 /1 1、 SO2 /1 1、 O2 /1 1 1i a(1+ x) 2a(1+ x) 2a(1+x)1+x2 2 2 2聯(lián)合①②解得x=0.31(若用P=101.325kPa來計(jì)算，x=0.34)8.在308K和總壓1.00X105Pa時(shí)，N2O4有27.2%分解為NO2。計(jì)算N2O4(g)=2NO2(g)反應(yīng)的Kp0；計(jì)算308K和總壓2.026X105Pa時(shí)，N2O4的離解百分率；從計(jì)算結(jié)果說明壓力對(duì)平衡移動(dòng)的影響。解：(1) n解：(1) n2o4(g)起始分壓(Pa)P平衡分壓(Pa) (1-0.272)P又總壓P總=P+0.272P=1.272P=P。Kp。=(Pno/P』)2=(2x0.272)2?(上)2(12°4/P°) (1-0.272).三p&(2) N2O4的離解百分率為xN2O4(g)=起始分壓(Pa) P平衡分壓(Pa) (1-x)P又總壓P總=(1—2NO2(g)02X0.272P..?P=工①P&1.272將①代入，求得Kp°=0.322NO2(g)0

2xP

x)P+2xP=(1+x)P=2.026X105Pa.?.P=2.°26x105Pa ①1+xKp°=(斧)2=0.32 ②p°(1-x)Pp°聯(lián)合①、②，解得x=0.196(3)上面(1)和(2)的計(jì)算結(jié)果說明，恒溫下，增大壓力，平衡向著氣體計(jì)量系數(shù)減小的方向移動(dòng)。對(duì)本反應(yīng)來說，即是向著逆反應(yīng)方向移動(dòng)，使n2o4的離解百分率減小。9PCl(^)在523K達(dá)至分解平衡：PCl(e) =PCl(e)+Cl(e)?上J'5'g : 5vg 3ig 2\g/平衡濃度：[PCl5]=1.00mol-L-1，[PCl3]=[Cl2]=0.204mol-L-1若溫度不變而壓力減小一半時(shí)，新的平衡體系中各物質(zhì)的濃度為多少？解： PCl5(g) =PCl3(g)+Cl2(g)平衡濃度：1.00 0.204 0.204 (mol-L—1)Kc=[，。匕"]=0.2042=4.16X10-2[PCl] 1.00PCl5的起始濃度應(yīng)為：1.00+0.204=1.204mol-L-1當(dāng)溫度不變而壓力減小一半時(shí)，設(shè)新的平衡體系中Cl2的濃度為xmol-L-1

+Cl2(g)0(mol-L-1)x(mol-L-1)(一兀—1次方程)PCl5(g) =PCl3(g)起始濃度：1204=0.602 02平衡濃度：0.602-x xKc=[Pa』。']= x2 =4.16X10-2[PCI] (0.602—x)解得x=0」39mol-L-1而[PCl5]=0.602-0.139=0.463mol-L-1 [PCl3]=[Cl2]=0.139mol-L-110.對(duì)于下列化學(xué)平衡2HI(g)=H2(g)+I2(g)在698K時(shí)，Kc=1.82X10-2,如果將HI(g)放入反應(yīng)瓶中，問：(1)當(dāng)HI的平衡濃度為0.0100mol-L-1時(shí)，[H2]和[I2]各是多少？(2)HI(g)的初始濃度是多少？(3)在平衡時(shí)HI的轉(zhuǎn)化率是多少？解：(1)設(shè)[H2]=[I2]=xmol-L-1,則2HI(g) =H2(g)+I2(g)平衡濃度(mol-L-1)：0.0100 x xKc=x2 =1.82X10-2解得x=1.35X10-3mol-L-1(0.0100)2依題意HI的初始濃度為：*=0.0100+2x=1.27X10-2mol-L-1平衡時(shí)HI的轉(zhuǎn)化率為：a=——/2x—X100%=21.2%1.27x10-2SO2Cl2(g)=SO2(g)+Cl2(g)起始分壓7.6RT=1.756X10501.00X105 (Pa)135V平衡分壓1.756X105—xx1.00X105+x (Pa)K?=(PSO/P己)(PClSO2Cl2(g)=SO2(g)+Cl2(g)起始分壓7.6RT=1.756X10501.00X105 (Pa)135V平衡分壓1.756X105—xx1.00X105+x (Pa)K?=(PSO/P己)(PCl/P/)=x(1-00x105+x)=2.4解得x=0.967X105PaP (P /P?) (1.756x105—x)P?SOCl2 2 、即PSO2Cl2=(1.756-0.967)X105=7.89X104Pa=(1.00+0.967)X105=1.97X105PaC212.某溫度下，反應(yīng)PCl5(g) =PCl3(g)+Cl2(g)的平衡常數(shù)Kp0=2.25o把一定量的PCl5引入一真空瓶內(nèi)，當(dāng)達(dá)平衡后PCl5的分壓是2.533X104Pa，問：平衡時(shí)PCl3和Cl2的分壓各是多少？(2)離解前PCl5的壓力是多少?(3)平衡時(shí)PCl5的離解百分率是多少？解：(1)設(shè)平衡時(shí)PCl3和Cl2的分壓為xPa，PCl5(g) =PCl3(g)+Cl2(g)平衡分壓(Pa) 2.533X104 xxx、K? =(Ppci/P?)(PciP?)= (P?" =2.25解得x=7.55X104PaP 3 2(P/P?) 2.533x104/P&(2)離解前PCl5的壓力為：P=2.533X104+x=1.01X105Pa

⑶平衡時(shí)pcq的離解百分率為：a=而液X100%=75%13.在523K時(shí)，將0.110mol的PC15(g)引入1.00升容器中，建立下列平衡:PC15(g)=PC13(g)+C12(g)平衡時(shí)PC13(g)的濃度是0.050mol-L-1。問：TOC\o"1-5"\h\z(1)平衡時(shí)PC15和C12的濃度各是多少？ (2)解：(1) PC15(g) =PC13(g)+起始濃度： 0.110 0平衡濃度：0.110-0.050=0.060 0.050523K時(shí)的Kc和Kp°各是多少？C12(g)0 (mo1-L-1)523K時(shí)的Kc和Kp°各是多少？C12(g)0 (mo1-L-1)0.050 (mo1?L-1)0.05020.060=0.042K?=(P /0.05020.060=0.042K?=(P /P?)(P /P?)=Kp=Kc(RT)△"

P? P?PCl3 CT(P/P?)14.查化學(xué)熱力5學(xué)數(shù)據(jù)表，計(jì)算298K時(shí)下列反應(yīng)的Kp0o0.042x(8.314x103x523)1

1.00x105=1.8H2(g)+I2(g)=2HI(g)解： H2(g)+I2(g)=2HI(g)AG? 0 19.359 1.7 (kJ?mo1)(以上數(shù)據(jù)查自課本21?22頁)AG?=2X1.7—19.359=-15.959(kJ?mo1-1)根據(jù)一AG?=RTlnKp?「.InKp?=—(T5.959)X1°3=6.44 」.Kp?=6288.314x29815.下列數(shù)據(jù)：NiSO4?6H2O(s) AG?=—2221.7kJ?mo1-1fmNiSO4(s) AG?=—773.6kJ?mo1-1 H2O(g) AG?=—228.4kJ?mo1-1計(jì)算反應(yīng)的NiSO4.6H2O(s)=NiSO4(s)+6H2O(g)Kp°H2O(g)在NiSO4?6H2O(s)上的平衡蒸氣壓是多少？解：(1)AG?=-773.6+6(-228.4)-(-2221.7)=77.7(kJ?mo1-1)根據(jù)一AG?=RTInKp?nKp?=nKp?=—77.7x1038.314x298=-31.36Kp?=2.40x1