8．合成氨反应的化学计量方程式可以分别用如下两个方程来表示，两者的?rGm和K的关系如何？

31(1) 3H2?N2?2NH3 (2) H2?N2?NH3

22答：?rGm的下标“m”表示反应进度为1 mol时Gibbs自由能的变化值，现在两个反应式中各物的量成倍数关系，当反应进度都等于1 mol时，得：

?rGm(1)?2?rGm(2) K1?(K2)2

9．工业上，制水煤气的反应方程式可表示为：

C(s)?H2O(g)?CO(g)?H2(g) ?rHm?133.5 kJ?mol?1 设反应在673 K时达到平衡，讨论下列因素对平衡的影响。

①增加碳的含量；②提高反应温度；③增加系统的总压力；④增加水气分压；⑤增加氮气分压。

答：① 只要碳是纯的固态，则它的活度等于1，它的化学势就等于标准态时的化学势，在复相化学平衡中，纯固态不出现在平衡常数的表达式中，则增加碳的含量对平衡无影响。 ② 提高反应温度会使平衡向右移动，因为这是一个吸热反应，提高反应温度对正反应有利。

③ 增加系统的总压力，虽然不影响平衡常数的数值，但是会影响平衡的组成。因为这是一个气体分子数增加的反应，增加压力，会使平衡向体积变小的方向移动，会使平衡向左方移动，不利于正向反应。所以，工业上制备水煤气时，一般在常压下进行。 ④ 水是反应物，增加水气的分压，会使平衡向正向移动。

⑤ 氮气在这个反应中是惰性气体，增加氮气虽然不会影响平衡常数的数值，但会影响平衡的组成。因为这是个气体分子数增加的反应，增加惰性气体，使气态物质的总的物质的量增加，相当于将反应系统中各个物质的分压降低了，这与降低系统的总压的效果相当，起到了稀释、降压的作用，可以使产物的含量增加，对正向反应有利。

10． 五氯化磷的分解反应为

PCl5(g)=Cl2(g)+PCl3(g)，在一定温度和压力下，反

应达平衡后，改变如下条件，五氯化磷的解离度将如何变化？并解释为什么？设所有气体均为理想气体。

(1) 降低系统的总压；

(2) 通入氮气，保持压力不变，使体积增加一倍； (3) 通入氮气，保持体积不变，使压力增加一倍； (4) 通入氯气，保持体积不变，使压力增加一倍。

答：（1） 降低总压有利于正向反应，使五氯化磷的解离度增加，因为这是一个气体分子数增加的反应。

（2）通入氮气，保持压力不变，这对气体分子数增加的反应有利，相当于起了稀释、降压的作用，所以五氯化磷的解离度会增加。 （3） 通入氮气，因保持体积不变，压力和气体的总物质量同时增加，它们的比值不变，所以平衡组成也不变，五氯化磷的解离度亦不变。

（4） 通入氯气，增加了生成物的含量，使平衡向左移动，对正向反应不利，会使五氯化磷的解离度下降。

四．概念题参考答案

1．在等温、等压且不做非膨胀功的条件下，当反应的?rGm?5 kJ?mol?1时，该反应自发进行的方向为 ( ) (A) 正向自发进行 (B) 逆向自发进行

(C) 无法判断 (D) 反应不能进行

答：(C)。 判断反应能否自发进行，要用等温、等压且不做非膨胀功的条件下?rGm的变化值，而不能用?rGm的值。除非该反应是在标准压力下进行，则?rGm>0，反应能逆向自发进行。或者?rGm是一个绝对值很大的负值，改变压力商也不可能改变?rGm的符号，则?rGm也小于零，这时可以估计反应能自发正向进行。

2．理想气体混合物在化学反应达平衡时，应该使用下列哪个关系式？ （ ） （A）?rGm??RTlnKp （B）?rGm??RTlnKp

（C）?rGm??RTlnKx （D）?rGm??RTlnKc

答：（B）。根据理想气体化学势的表示式，对数项中用pB/p表示，在化学反应等温式中，对数项中是压力商Qp，达平衡时，是平衡时的压力商，所以标准平衡常数是Kp，相应的Gibbs自由能的变化值为?rGm。

3．理想气体反应CO(g)?2H2(g)?CH3OH(g)的?rGm与温度T的关系为：

?rGm/(J?mol?1)??21 660?52.92T/K。若要使反应的平衡常数大于1，则应控制的反

应温度为 ( ) (A) 必须低于409.3℃ (B) 必须高于409.3 K (C) 必须低于409.3 K (D) 必须等于409.3 K

答：(C)。?rGm与标准平衡常数Kp的关系式为?rGm??RTlnKp，要使Kp?1，则?rGm?0。从已知的关系式，解得T?409.3 K。要使反应在标准压力下能自发正向进行，?rGm必须小于零，所以，根据已知的关系式，反应温度必须低于409.3 K。

4．在973 K时，反应CO(g)?H2O(g)CO2(g)?H2(g)的标准平衡常数

Kp?0.71。若将如下各分压的理想气体混合在一起，pCO?100 kPa，pH2O?50 kPa，pCO2?10 kPa，pH2?10 kPa，在相同温度下，反应的方向将 ( )

(A) 向右进行 (B) 向左进行 (C) 处于平衡状态 (D) 无法判断

答：（A）。有一个可以作为判据的化学反应等温式为

(?rGm)T,p??RTlnKp?RTlnQp

如果若Kp>Qp，则(?rGm)T,p<0，反应可自发向右正向进行。这个反应的Qp值为

Qp?10?10?0.02

100?50Qp远小于Kp的值，所以反应自发向右进行。5．在350 K时，NH4HCO3(s)发生分解反

应的计量方程为

NH4HCO3(s)3NH3(g)?CO2(g)?H2O(g)

设在两个容积都等于10 dm的密闭容器A和B中，分别加入纯的NH4HCO3(s)1.0 kg和

20.0 kg，保持温度不变，达到平衡后，下列说法正确的是 ( )

(A) 两容器中压力相等 (B) A 内压力大于B内压力

(C) B内压力大于A内压力 (D) 必须经实际测定方能判别

答：(A)。因为容器的体积有限，NH4HCO3(s)都是过量的，在相同温度下，两密闭容器中的分解压力相同。

6．根据某一反应的?rGm值，下列不能确定的是 ( ) (A) 标准状态下自发变化的方向 (B) 在?rGm所对应的温度下的平衡位置

(C) 在标准状态下系统所能做的最大非膨胀功 (D) 提高温度对平衡的影响情况

答：(D)。温度对平衡的影响情况，要用van’t Hoff公式判断，要根据反应是吸热还是放热，来决定提高温度对平衡有利还是不利，而用?rGm不好确定。

7．某实际气体反应，用逸度表示的标准平衡常数 随下列哪个因素而变 ( ) (A) 系统的总压力 (B) 催化剂 (C) 温度 (D) 惰性气体的量

答：(C)。实际气体化学势的标准态与理想气体是一样的，其标准态化学势仅是温度的函数，所以标准平衡常数也是温度的函数，会随着温度的改变而改变。

8．在某一反应温度下，已知反应（1）2NH3(g)数为Kp(1)?0.25。那么，在相同的反应条件下，反应

3H2(g)?N2(g)的标准平衡常

31H2(g)?N2(g)22NH3(g)的

标准平衡常数Kp(2)为 ( )

(A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 1

答：(C)。第二个方程是第一个方程的逆过程，标准平衡常数是第一个方程的倒数。而第二个方程式的计量系数是第一个方程的一半，则标准平衡常数应开1/2次方，所以

?1? Kp(2)???K(1)???p?12?1?????0.25?12?2

9．在298 K时，某化学反应的标准Gibbs自由能变化的变化值?rGm<0，则反应对应的标准平衡常数K将 ( ) (A) K?0 (B) K>1

<1

<0，K>1。

(C) K<0 (D) 0

(D)

CaO(s)?CO2(g)

CO2(g)?H2(g)

NH3(g)

31H2(g)?N2(g)22PCl5(g)?Cl2(g)?PCl3(g)

答：(C)。增加系统的总压，虽然不改变标准平衡常数，但是对气体分子数减少的反应

有利，能使产物的比例增加。这里只有(C)是气体分子数减少的反应。

11．在等温、等压的条件下，反应C(s)?H2O(g)?CO(g)?H2(g)的平衡常数和转化率分别为Kp(1)和?1。充入一定量的N2(g)后，再次达平衡时的平衡常数和转化率分别为

Kp(2)和?2。两者的关系为 ( )

(A) Kp(1)?Kp(2)，?1>?2 (B) Kp(1)>Kp(2)，?1>?2 (C) Kp(1)

12．在一定的温度下，一定量的 PCl5(g) 在一密闭刚性容器中达到分解平衡。若往容器中充入氮气，使系统的压力增加一倍，则 PCl5的解离度将 ( )

(A) 增加 (B) 减少