第六章 化学平衡习题及解答

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1、第六章习题及解答1．反应CO(g)+H2O(g)ÇCO2(g)+H2(g)的标准平衡常数与温度的关系为lg=2150K/T-2.216，当CO，H2O，H2，CO2的起初组成的质量分数分别为0.30，0.30，0.20和0.20，总压为101.3kPa时，问在什么温度以下（或以上）反应才能向生成产物的方向进行？解设反应体系的总量为1000g，已知M(CO)=28g·mol-1,M(H2O)=18g·mol-1,M(H2)=2g·mol-1，M(CO2)=44g·mol-1，则n(CO)=(300/28)m

2、ol=10.714moln(H2O)=(300/18)mol=16.667moln(H2)=(200/2)mol=100moln(CO2)=(200/44)mol=4.545molΣn=(10.714+16.667+100+4.545)mol=131.926molx(CO)=10.714mol/131.926mol=0.0812x(H2O)=16.667mol/131.926mol=0.1263x(H2)=100mol/131.926mol=0.7580x(CO2)=4.545mol/131.926mol

3、=0.0345因为本题ΣνB=0，所以=Kx，要使反应向生成产物方向进行，须Qxlg2.6408,解得，即在815.1K温度以下反应才能向生成产物方向进行。2.PCl5的分解作用为PCl5(g)ÇPCl3(g)+Cl2(g)在523.2K、101.325kPa下反应达到平衡后，测得平衡混合物的密度为2.695kg·m-3，试计算（1）PCl5(g)的离解度。（2）该反应的和。解（1）PCl5(g)ÇPCl3(g)+Cl2(g)设α为解离度，开始n00平衡n(1-α)n

4、αnα平衡时物质的总量为n(1+α)平衡体系中pV=n(1+α)RT，从反应可以看出，反应前后的分子数虽然增加了，但总质量没有变（即质量守恒），故又所以（2）以1molPCl5为基准当p=p$,α=0.8时。3.373K时，2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)反应的=0.231。(1)在10-2m3的抽空的容器中，放入0.1molNa2CO3(s)，并通入0.2molH2O(g)，问最少需通入物质的量为多少的CO2(g)时，才能使Na2CO3(s)全部转变为NaHCO3(s

5、)？(2)在373K，总压为101325Pa时，要在CO2(g)及H2O(g)的混合气体中干燥潮湿的NaHCO3(s)，问混合气体中的H2O(g)分压应为多少才不致使NaHCO3(s)分解？解(1)使Na2CO3(s)转变为NaHCO3(s)的反应写作Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)=2NaHCO3(s)从本题所给数据看，平衡常数使用Kc更方便。设反应刚开始时通CO2(g)的量为xmol，则，要使反应开始，需，故，解得x≥0.12mol。即在现有水气数量的情况下，通CO2(g)的量为0.12

6、mol时反应才刚刚要开始。要使0.1molNa2CO3(s)全部转化，可能有两种情况。一是需在此基础上各通0.1mol的CO2(g)和H2O(g)。二是只通CO2(g)不通H2O(g)，这样随着H2O(g)的消耗平衡左移，消耗CO2(g)的量要增加。设0.1molNa2CO3(s)全部转化后体系仍处于平衡，则此时H2O(g)的量只有0.1mol，设于此平衡的CO2(g)的量为ymol，成立解得y=0.24mol。说明在此情况下通CO2(g)的量至少应为0.34mol。(2)考虑反应2NaHCO3(s)=N

7、a2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)此反应的Kp为若水气的分压为p(H2O)，则CO2(g)分压为101325Pa-p(H2O)，即Qp=p(H2O)×[101325Pa-p(H2O)]，要使NaHCO3(s)不分解，需Qp>Kp，即p(H2O)×[101325Pa-p(H2O)]>2.31×109Pa2由韦伯定理（二次项系数除各项，常数项移右旁，两边各加同一数，一次项系数半平方）解得p(H2O)-[(101325/2)Pa]<结果为34641Pa

8、压低于34641Pa和高于66684Pa时，NaHCO3(s)会发生分解，水气分压在34641Pa和66684Pa之间时，NaHCO3(s)不会发生分解。4.合成氨反应为，3H2(g)+N2(g)Ç2NH3(g)，所用反应物氢气和氮气的摩尔比为3:1，在673K和1000kPa压力下达成平衡，平衡产物中氨的摩尔分数为0.0385。试求(1)该反应在该条件下的标准平衡常数；(2)在该温度下，若要使氨的摩尔分数为0.05，应控制总