化学原理情境1-4作业答案 (1)

'?∴Kp11x1??0.5405?? 2Kp1.85RT(a?x)∴a = 0.123mol

7. 解: Ag2S(s) + H2(g) == 2Ag(s) + H2S(g) 起始物质的量:(mol) a 0 变化量: 3 3 平衡时: a-3 3

3?0.36 ∴Kp=KC=

a?3∴a = 11.33mol

84.2?31.6?2 8.解:KC=Kp=

63.1?21.1CO2(s) + H2(g) == CO(g) + H2O(g) 63.1 22.1 84.2 31.6 x 43.3 63 10.4 10.4?63?2 ∴

43.3x∴x = 7.58atm 9. 1.3×10―

5

10. 7.60×10,75%

4

11. 已知反应的 CO(g)+2H 2 (g) CH 3 OH(g) 该反应是放热反应。当平衡后将系统容积压缩增大压力时,平衡向 正 反应方向移动;加入催化剂后平衡将 不移动 。 12.对于吸热可逆反应来说,温度升高时,其反应速率系数k正将 增大 ,k逆将增大 ,标准平衡常数K将 增大 。

13.在密闭容器中加热分解足量的NaHCO3(s),使其在较高温度下分解为NaCO3(s), N2(g), H2O (g),CO2(g)。当反应达到平衡后,若将系统中的NaCO3(s)除去一部分,但仍保持分解平衡时的温度和压力,平衡将 不移动;若将系统中的NaHCO3(s)全部除去,其他条件不变时,系统处于 非平衡 状态。 14.已知在一定温度下下列反应及其标准平衡常数:

?K2Cl(g)+2HO(g)221① ?K2② 2HCl(g)+1/2O 2 (g) Cl(g)+H O(g)

2?K3③ 1/2Cl(g)+1/2H 2 O(g) (g) HCl(g)+1/4O2???4????2K(K) 。 KKK(K)332则1,2,之间的关系是 1= = ?4HCl(g)+O2(g)15.在氨合成的催化反应中,某温度下该反应的反应速率测量结果为:

△c(NH3)/△t=2.0?104 mol·L-1·S-1;如果以—△c(N2)/△t表示反应速率,其值为 1.0?10-4,;mol·L-1·S-1;若以—△c(H2)/△t表示,则为3.0?10-4 mol·L-1·S-1。

16.反应2NO(g)+Cl2(g)?2NOCl(l)在—10℃下的反应速率实验数据如下: 1 2 3

推断NO的反应级数为 2 ,Cl2的反应级数为 1 ;-10℃下,该反应的速率系数k= 180 L2 ·mol-2·min-1 。

17.对于 基元 反应,某物种的反应级数一定等于该物种在反应方程式中的系数。通常,反应速率系数随温度升高而 增大,k与物种浓度 无关 ,k的单位取决于 反应级数 。若某反应的速率系数的单位是S-1,则该反应为 1 级反应。

18. 反应A(g)+2B(g)?C(g)的速率方程为r= k c(A)·(B)。该反应为 2 级反应,k的单位是 mol-1·L·S-1 。当只有B的浓度增加2倍时,反应速率将增大 3 倍;当反应容器的体积增大到原来的3倍时,反应速率将 9 倍。

19.催化剂能加快反应速率的主要原因是 降低了反应活化能,使活化分子分数 增大 。 20.如果某反应的速率方程为: r= k [c(A)]x[c(B)]3/2,则该反应一定 不是 基元反应。

浓度c /(mol·L-1) NO 0.10 0.10 0.20 Cl2 0.10 0.20 0.20 初始速率r / (mol·L-1·min-1 ) 0.18 0.35 1.45

三.计算题

1.5L的容器中装入等物质的量的PCl3和Cl2。在523K时达到平衡,如PCl3分压为1×10-5 Pa,此时PCl5 +PCl3 Cl2反应的Kp=1.81×105 Pa。问原来装入的PCl3和Cl2为多少摩尔?

2.在LaCl3(s)+H2O(g)=2 LaCl O(s)+2HCl(g)平衡体系中,若温度和体积不变,当加入较多的水蒸气,建立新的平衡,若水蒸气的压力增加2倍,那么原来的HCl气体压力应乘以什么数才相当于新平衡时HCl气体的压力? 3.1000K时,2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g),Kp'=3.50,则反应SO3(g)SO2(g)+ 1/2O2(g)的Kp和Kc各是多少?

计算题答案 1.解:PCl5 +PCl3 Cl2,已知Kp=1.81×105 Pa,PPCl3=PCl2 Kp= PPCl3PCl2 / PPCl5=(PPCl3 )2/1×105=1.81×105

∴PPCl3=PCl2=(1.81×105×105)1/2=1.35×105 (Pa) PV=nRT, nPCl5= PPCl5?V/RT= 1×105×5/8314×523=0.115(mol)

n PCl3= PPCl3?V/RT= 1.35×105×5/8314×523=0.155(mol)

原装入摩尔数为:0.155+0.115=0.27(mol) 2.解:在原来平衡状态中设PHCl=a,PH2O=b,

在LaCl3(s)+H2O(g)=2 LaCl O(s)+2HCl(g)反应中:Kp= PHCl2/ PH2O=a2/b 在新平衡状态中,设HCl的新平衡分压为PHCl',设换算因子为x,那么设 PHCl'=xa, PH2O'=3.0b, 则Kp= (PHCl')2/ PH2O'=x2a2/3.0b= a2/b (Kp值不变)∴x2=3.0, x=1.7

∴原来HCl气体的压力乘上1.7才相当于新平衡时HCl气体的压力。 3.解:对反应SO3(g)SO2(g)+ 1/2O2(g)

221/2

Kp= PSO2(PO2 )1/2/ PSO3= 1/[(PSO3)/(PSO2) PO2]=1/(Kp')1/2=1/(3.5)1/2=0.535 根据Kp= Kc(RT)n 得Kc= Kp(RT)-n

∴Kc=0.535×(RT)-1/2 当R=0.082时,Kc=0.059

当R=8.314时,Kc=5.87×10-3 当R=8314时,Kc=1.855×10-4

4.已知反应FeO(s) + CO(g) = Fe(s) + CO2(g) 的Kc=0.5(1273K)。若起始浓度cCO = 0.05 mol·L-1, cCO2 = 0.01 mol·L-1,问 二、反应物、生成物的平衡浓度各是多少? 三、CO的转化率是多少?

四、增加FeO的量,对平衡有何影响?

cCO/c$0.01mol?L?1/1mol?L?1Qc???0.2$?1?1c/c0.05mol?L/1mol?LCO2解:

Qc

FeO(s) + CO(g) ? Fe(s) + CO2(g)

mol·L-1 0.05-x 0.01+x

(0.01?x)/c$0.01?x$Kc???0.5(0.05?x)/c$0.05?x,解之x = 0.01 mol·L-1. [CO] = 0.05 mol·L – 0.01 mol·L = 0.04 mol·L [CO2] = 0.01 mol·L-1 + 0.01 mol·L-1 = 0.02 mol·L-1

0.01???100%?20%0.05

5.在523K时,将0.110mol的PCl5(g)引入1L容器中建立了下列平衡:PCl5(g) =

-1

PCl3(g) + Cl2(g),平衡时,PCl3(g)的浓度为0.050mol·L,求: ⑴平衡时PCl3和 Cl2的分压为多少? ⑵在523K时的标准平衡常数K为多少?

解: PCl5(g) ? PCl3(g) + Cl2(g) 平衡浓度/ mol·L-1 0.110-0.050 0.050 0.050

nRT0.06?8.314?523pPCl3???2.6?105paV1 nRT0.05?8.314?523pCl2???2.2?105paV1

55pPCl3pCl22.2?102.2?10($)($)?55pp$1?101?10Kp???1.86pPCl52.6?105($)1?105p

-1

-1

-1

6. 一定温度下,将3molA气体和1molB气体通过一密闭容器中,发生如下反应:3A(g)+B

(g)xC(g)。

请计算:

(1)若容器体积固定为2L,反应1min时测得剩余1.8molA,C的浓度为0.4mol/L。 ①1min内,B的平均反应速率为多少?;x等于多少?;

②若反应经2min达到平衡,平衡时C的浓度大于还是小于0.8mol/L ③平衡混合物中,C的体积分数为22%,则A的转化率是多少?;

④改变起始物质加入的量,欲使反应达到平衡时C的物质的量分数与原平衡相等,起始加入的三种物质的物质的量n(A)、n(B)、n(C)之间应满足的关系式是什么?。 (2)若维持容器压强不变

①达到平衡时C的体积分数大于还是小于22%,(填“大于”、“等于”或“小于”); ②改变起始物质加入的量,欲使反应达到平衡时C的物质的量是原平衡的2倍,则应加入多少molA气体?和多少?molB气体。

答案

xC(g) (1) 3A(g)+B (g)

起始物质的量浓度(mol/L) 1.5 0.5 0

转化物质的量浓度(mol/L) 0.6 0.2 0.2x=0.4 平衡物质的量浓度(mol/L) 0.9 0.3 0.4

五、1min内,B的平均反应速率为0.2 mol/L÷1min=0.2 mol/(L·min),x=2。 六、随着反应的不断进行浓度不断下降,反应速率不断减少,则答:小于。 七、同理列式可解得:

3A(g)+B (g)2C(g)

起始物质的量(mol) 3 1 0 转化物质的量(mol) 3a a 2a 平衡物质的量(mol) 3-3a 1-a 2a 平衡总物质的量(mol) 3-3a+1-a+2a=4-2a

2a /(4-2a)×100%=22%,a=36%,则A的转化率是36%。

八、在同温同体积的密闭容器中,反应前后气体分子总数不相等,要使平衡等效,

采用极端讨论的方法得:n(A)+3n(C)/2=3 n(B)+ n(C)/2=1。

(2)若维持容器压强不变:①因为正反应是一个气体分子数减少的反应,则平衡向正反应方向进行,则达到平衡时C的体积分数大于22%。

②在同温同压下,欲使反应达到平衡时C的物质的量是原平衡的2倍,则应加入6molA气体和2molB气体。

7.可逆反应2SO2 + O2 ? 2SO3 ,已知起始浓度[SO2] = 0.4mol/L, [O2]=1mol/L , 某温度下达到平衡时,二氧化硫转化为80%,计算平衡时各物质的浓度和反应的平衡常数。

8.已知可逆反应CO+H2O(气) ? CO2+H2在1073K达到平衡时,[CO]=0.25mol/L 、[H2O]=2.25mol/L、[CO2]=0.75mol/L、[H2]=0.75mol/L,计算(1)平衡常数Kc;(2)一氧化碳和水蒸气的起始浓度;(3)一氧化碳的平衡转化率。

9.1.在某温度下,可逆反应:Fe3O4(s)+4H2(g) 3Fe(s)+4H2O(g)开始时用1.6g氢气和过量的四氧化三铁作用,达平衡时生成16.76g铁,求平衡常数K。

解 起始时氢气的物质的量为1.6/2=0.8mol,平衡时生成的铁的物质的量为16.76/56=0.3mol

设 反应消耗掉氢气的物质的量为x

根据反应方程式可得:3:4=0.3:x,x=0.4mol 则生成水的物质的量为0.4mol,

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