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) + Cl（（ 有48.5%2g) 在473 K达到平衡时PCl5g）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。

13。理想气体反应N2O5(g）== N2O4(g）+1/2O（2g)的rH为41.84kJmol,C(B)0.Bp,m－

要增加N2O4（g）的产率可以（ ） （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;

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（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=（－489。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:

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lgK16.29127 T/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)

= 79.26103Jmol1 ㏑K（298K）298K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18.314Jmol1K1(1298K1830K) 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。389

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

，并算得K(298K）,再忽略温度对△rHm(298K）及△rSm（298K),继而算出△rGm(298K）



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)[(489.1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)即p(CO2)不得大于100.15kPa

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【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80.810 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

K(T)化值的关系[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) =35476 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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