大学物理化学化学平衡课后习题及答案

一、是非题

下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“”，错误的画“”。

1。 某一反应在定温、定压且无非体积功的条件下，当该反应的rGm〈0时，则该反应能正向进行.（ )

2. 如果某一化学反应的rH 0，该反应的K随着温度升高而减小。（）

3。 对理想气体反应：0 = BBB，在定温定压下当BB〉0时，随着惰性气体的加入而平衡向左移动。（）

4. 对理想气体反应：0 = BBB，在定温定压下当BB>0时,随着惰性气体的加入而平衡向左移动。(9. 如果某一化学反应的rH不随温度变化,那么其rS也不随温度变化，但是其rG却与温度有关。（）

5。 对于真实气体混合物的反应,该反应的标准平衡常数K仅仅是温度的函数。（）

二、选择题

选择正确答案的编号，填在各题后的括号内： 1。 PCl5的分解反应PCl5(g) == PCl3(g) + Cl2(g） 在473 K达到平衡时PCl5（g） 有48。5％分解,在573 K 达到平衡时，有97 %分解,则此反应是（ ） （1)吸热反应； (2）放热反应; （3)反应的标准摩尔焓变为零的反应；

（4）在这两个温度下标准平衡常数相等的反应。

2。 设反应aA(g ) == yY（g） + zZ(g)，在101。325 kPa、300 K下，A的转化率是600 K的2倍，而且在300 K下系统压力为101 325 Pa的转化率是2×101 325 Pa的2 倍,故可推断该反应 （ ）

(1)标准平衡常数与温度,压力成反比； (2）是一个体积增加的吸热反应； （3)是一个体积增加的放热反应；

(4）标准平衡常数与温度成正比，与压力成反比。

3。理想气体反应N2O5（g）== N2O4(g）+1/2O2（g）的rH

为41。84kJmol1，

－

C(B)0。要增加N2O4(g）的产率可以（ ）

Bp,m（1）降低温度; （2)提高温度；

(3)提高压力； （4）定温定容加入惰性气体。 4. 影响任意一个化学反应的标准平衡常数值的因素为：（）。 (1) 催化剂；

(2) 温度； （3) 压力。

5. 温度升高时,固体氧化物的分解压力（分解反应是吸热反应):（） (1）降低； （2）增大；

1 / 6

（3）恒定； (4)无法确定。

6. 反应 2NO(g） + O2（g) == 2NO2（g) 是放热的， 当反应在某温度、压力下达平衡时，若使平衡向右移动。则应采取的措施是：(）

（1)降低温度和减小压力;（2)降低温度和增大压力； （3）升高温度和减小压力；（4）升高温度和增大压力.

三、填空题

在以下各小题的“”处填上答案.

1。 某气相反应A ==Y+ Z是吸热反应， 在25 ℃时其标准平衡常数K=1 ， 则25 ℃时反应的rS0，此反应在40 ℃时的K25 ℃时的K.（选填,=，)

四、计算题

1．将丁烯脱氢制取丁二烯的反应如下：

C4H8（g)=C4H6（g)+H2(g) 各物质在298K的△fHm和Sm的数值为：

物质 △fHm/(kJ·mol-1） Sm/(J·mol—1·K-1） C4H8(g) 0.125 305。3 C4H6(g） 110.06 278。5 H2(g) 0 130。6 (1) 计算该反应298K的△rHm和△rSm; (2) 计算该反应在298K的△rGm和K;

(3) 计算该反应830K的K（假定该反应的△rHm不隨温度而变);

(4) 为提高丁烯的转化率，在反应时加入惰性气体水蒸气。若反应开始时，丁烯与水

蒸气物质的量之比为1：15,反应在830K,202。65kPa条件下进行，C4H8(g）的平衡转化率为多少?

2．在1500K下，金属Ni土存在总压为101。325kPa的CO(g)和CO2（g）混合气体,可能进行的反应为：

Ni（s）+CO2（g）=NiO（s）+CO(g）

为了不使Ni(s）被氧化,在上述混合气体中CO2（g)的分压力p(CO2）不得大于多大的压力？已知下列反应的△rGm与温度T的关系为：

（ⅰ)2Ni（s）+O2(g）=2NiO（s)，△rGm，i=(－4.1+0。1917T/K)kJ·mol-1 （ⅱ)2C(石墨）+O2（g)=2CO（g),△rGm,ii=（－223.0－0.1753T/K）kJ·mol-1 (ⅲ）C（石墨）+O2(g）=CO2(g)，△rGm，iii=（－394.0－0。84×10—3T/K)kJ·mol-1

3．已知下列反应在373Ｋ时,K=1.25×108 CO（g）+Cl2（g)=COCl2(g) （１）已知上述反应的△rSm(373k）=-125.52J·mol-1·K-1，求COCl2（g）的解离反应在373Ｋ下的△rHm=___;

(２） 设反应的∑BCp,m=0，且反应开始时系统中只有COCl2（g），则保持系统压力的条件下，若要COCl2(g）的解离度为0。001，则反应温度为_______(p=100kPa）。

4．在200K～400K湿度范围内,反应 NH4Cl（s）=NH3（g）+HCl（g）的标准平衡常数与T的关系为：

2 / 6

lgK16.29127T/K （1)计算300K时，反应的△rHm，△rGm，△rSm;

（2）在300K时，若反应开始只有NH4Cl(s）放在一真空容器内，求平衡时HCl（g)的分压;

化学平衡习题答案

一、是非题

1.  2。  3。  4。  5。 

二、选择题

1。（1) 2.（2) 3。(1） 4。（2) 5。（2） （2）

三、填空题 1. ＞, ＞

四、计算题 1．【题解】：(1)△rHm（298K)=∑B△fHm（B，298K)

=［110。6－(－0.125)]kJ·mol—1

=110。19kJ·mol-1

△rSm(298K) =∑B Sm(B,298K)

=103.8J·mol-1·K-1

(2)△rGm（298K)=△rHm（298K）－298K×△rSm（298K)

=(110。19-298×103。8×10—3）kJ·mol—1 =79.26kJ·mol—1

由△rGm（298K）=－298RlnK(298K)

㏑K）=79.26103Jmol1(298K298K8.314Jmol1K1

解得K=1.278×10—14 （3）由

K(830K)㏑rHm(298K)11K(298K)R(298K830K)

110.19103Jmol1118.314Jmol1K1(298K830K) 3 / 6

6 解得 K（830K)=3。07×10—2

（4） C4H8（g) = C4H6（g） + H2（g)

开始：n/mol 1 0 0 平衡：neq/mol 1－xA xA xA 平衡：∑neq=[(1－xA)+xA+xA+15]=(16+xA)mol

xA(p/p)216xAK(830K)3.07102

1xA()p/p16xA

代入p=202.65kpa，解得，C4H8（g）的平衡转化率xA=0.3

【剖析】：本题从物质的热力学数据△fHm（298K)、Sm(298K)出发计算反应的△rHm

（298K)及△rSm（298K)，继而算出△rGm(298K），并算得K(298K），再忽略温度对△rHm的影响，由范特荷夫方程算出830K时的K(830K）,最后利用K(830K），计算C4H8（g)脱氢制取丁二烯时，C4H8（g)的平衡转化率.比较全面考察了标准平衡常数的热力学计算及其应用.这一整套热力学计算的思路,是必须掌握的重点内容。

2．【题解】：可能进行的反应=反应(i)11反应(ii)反应(iii)， 2211故可能进行的反应的 rGm(T)rGm,irGm,iirGm,iii

22则

11rGm(T)[(4.10.1917T/K)(223.00.1753T/K)22　　　　　　　(394.00.84103T/K)] kJmol1(37.90.0117T/K)kJmol1

得 △rGm（1500K）=55。45kJ·mol 由 △rGm（T）=－RTlnK(T)

△rGm(1500K）=－1500KRlnK(1500K） 55。45kJ·mol-1=-1500K×8.0314J·mol-1·K—1K（1500K）

解得K（1500K）=0.0117

p(CO)/p101.325kPap(CO2)而J(1500K) p(CO2)p(CO2)/p为使可能进行的反应不发生，则根据范特荷夫定温方程

△rGm(1500K)=－RTlnK（1500K)+RTlnJ(1500K)

J>K,△rGm（1500K）〉0才行。 故

101.325kPap(CO2)0.0117

p(CO2)4 / 6

即p(CO2)不得大于100.15kPa

【剖析】:本题所给反应是理想气体纯固体的多相反应。(i）先由给定的三个反应△rGm

与温度T的关系式通过线性组合求出可能发生的反应的△rGm(1500K） ，进而求出K（1500K)；(ii)再列出J （1500K）的表达式，此时应注意对有纯固体参加的多相反应的表达式,式中只出现气体的分压；(iii）最后根据范特荷夫定温方程，确定防止可能进行的反应发生，CO2（g）分压的最大值。 3．【题解】：(１)已知COCl2（g)的合成反应K（373K)=1。25×108，则其解离反应的

K(373K)110.8108 8K(373K)1.2510故COCl2解离反应的△rGm’（373K）=-RTlnK’（3773K）

=-8.314J·mol-1·K—1×373Kln（0.8×10-8） =57816。8J·mol—1 而解离反应的△rSm'(373K)=—△rSm(373K）=125.52J·mol—1·K—1

所以解离反应△rHm'(373K)=△rGm’（373K）+373K△rSm’（373 K）

=57816。8J·mol—1+373K×125.52J·mol-1·K-1 =104635J·mol-1

（２） COCl2（g）=CO（g）+Cl2（g) 开始n/mol： 1 0 0 平衡neq/mol：1—0。001 0.001 0。001 平衡 ∑neq/mol=1—0。001+0。001+0.001=1+0。001

K[p(CO)/p][p(Cl2)/p] (T)p(COCl2)/p0.001p/p)21.001 10.001(p/p)1.001(代入p=200kPa，解得K’(T)=2×10—6

因解离反应的△rCp,m=0，即△rHm’与温度无关，则由范特荷夫方程：

rHmK(T)11ln()

R373KTK(373K)代入K’(373K)=0。8×10-8,△rHm’（373K)=104635J·mol—1,

解得T=446K 【剖析】：解本题需要正确应用最基本的热力学公式外，关键还在于要把COCl2(g)解离反应与合成反应的标准平衡常数的关系（互为倒数,即K(T)1）以及热力学函数变化K(T)值的关系[正、负号相反，如 rSm(T)rSm(T)，rHm(T)rHm(T)，

rGm(T)rGm(T)]理顺，这是是否得到正确结果的关键所在，稍不留神就会铸成错

5 / 6

误。 4．【题解】:（１）若视△rHm与温度无关，可视为常数，则 △rHm=9127K×8。314J·mol-1·K—1 =75882 J·mol-1

300K时,由K=f（T)关系式，代入T=300K ，得

K=6。65×10—7

△rGm（300K）=-RTln K（300K）

=—8.314 J·mol-1·K—1×300Kln(6.65×10-7) =376 J·mol—1

△rGm (300K）=△rHm（300K)—300K×△rSm(300K）

则△rSm(300K）=134。69 J·mol-1·K—1 (2)

K[p(NH3)p(HCl)] pp[p(HCl)2]6.65107 p解得p（HCl)=81.55Pa

【剖析】：所给反应为纯固体与理想气体的反应，１应明确其标准平衡常数表示式的表示法;

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