物理化学答案 - 第四章 - 化学平衡习题解答[1]

反应达平衡时C的摩尔数为0.845mol; (3) A + B

C + D

平衡时 1?n 1?n 0.5?n n

n(n?0.5)(1?n)2?4解得n?0.596mol

反应达平衡时C的摩尔数为0.5+0.596=1.096mol; (4) A + B

C + D

平衡时 n n 1?n 2?n

(1?n)(2?n)n2?4解得n?0.457mol

反应达平衡时C的摩尔数为1-0.457=0.543mol; 15. 五氯化磷分解反应PCl5(g)0.308,计算

(1)200℃、1 Pθ下,PCl5的离解度;

(2)组成1:5的PCl5与Cl2的混合物,在200℃、1 Pθ下,PCl5的离解度。 解:(1)此反应的???1,取起始时1molPCl5为系统,解离度为?,其平衡时的组成为

PCl5(g)

PCl3(g) + Cl2(g)

PCl3(g) + Cl2(g) 在200℃时反应的Kp =

物质的量 1?? ? ? n总?1?? 物质的分数

1??1??

?1??

?1??2

Kx??p???K??p????????0.308?pp??????2??1?????1???1??????1???2

???48.5%

(2)组成1:5的PCl5与Cl2的混合物

PCl5(g)

PCl3(g) + Cl2(g)

物质的量 1?? ? 5+? n总?6?? 物质的分数

1??6??

?6??

5??6??

Kx?p???K?????p??????0.308?pp?????5????6????6??1????6?????????????5???226?5???

???26.8%

16. 已知1000K时生成水煤气的反应

C(s)+ H2O(g)→H2(g)+ CO(g)

在1 Pθ下的平衡转化率α=0.844。求(1)平衡常数K?;(2)在1.1Pθ下的平衡转化率α。

解:(1)设起始H2O(g)为1mol。

C(s)+ H2O(g)→H2(g)+ CO(g)

平衡时 1-0.844 0.844 0.844 n总?1.844

[K?0.8441.844p/p]?[0.1561.844??0.8441.844?p/p]?2.48

???p/p?(2) C(s)+ H2O(g)→H2(g)+ CO(g)

平衡时 1?? ? ? n总?1??

[K??1???1.1p/p]?[1??1?????1????1.1p/p]?2.48

?????1.1p/p解得??0.832

17.已知45℃时, N2O4= 2NO2反应的Kp=0.664,求总压为10 Pθ时, N2O4的解离度为若干?此时反应的Kx为多少?

解:我们利用Kx计算压力对这一反应平衡组成的影响。设平衡时N2O4的离解度为?

根据反应式 N2O4

平衡时各组分的物质的量分数 据此得 Kx=

4?22 2NO2

2?1??1-?1??

1??

根据Kp= Kxp??可得 在10Pθ时,Kx = Kpp?1=0.664Pθ(10Pθ)-1= 0.0664

将10P的Kx值代入式Kx=

θ

4?221??得?= 0.128,即12.8%。

H2(g)+ CO2(g)的平衡常数Kc=9,

18. 773K时反应CO(g)+ H2O(g)

如果反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020mol/L,计算CO的最大转化率。如果开始时H2O的浓度增大为0.080 mol/L,其他条件不变,计算CO的最大转化率。

解:反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020mol/L, CO(g)+ H2O(g)

H2(g)+ CO2(g)

平衡时 0.02?? 0.02?? ? ?

Kc????(0.02??)(0.02??)?9

解得??0.015 CO的最大转化率=

0.0150.02?100%?75%

如果开始时H2O的浓度增大为0.080 mol/L,其他条件不变, CO(g)+ H2O(g)

H2(g)+ CO2(g)

平衡时 0.02?? 0.08?? ? ?

Kc????(0.02??)(0.08??)?9

解得??0.019 CO的最大转化率=

0.0190.02?100%?95%

19. 在标准压力和250℃时,用物质的量之比为1:2的CO及H2合成甲醇,反应为 CO(g)+ 2 H2(g)

CH3OH(g)

试求算平衡混合物中甲醇的物质的量分数。(设反应热不随温度而变。) 解:查表得298K时:

?fHm/kJ?mol?fGm/kJ?mol?CO(g) ?1CH3OH(g) -201.17 -161.88 ? ?1-110.52 -137.269

??1?rGm(298K)??24.61kJ?molK(298K)?2.062?10?4

?rHm(298K)??90.65kJ?mol??1

?rHm?11?ln????? ?R523?K(298K)?298K(523K)??K(523K)?3.00?10??3

CH3OH(g)

CO(g)+ 2 H2(g)

平衡时 1?n 2(1?n) n

K??n?3?2n

?Kx?p/p???2?Kx?n?3?2n?4?1?n?32

因K?很小,n很小,所以上式可简化为:

K??9n4?3.00?10?3?3

n?1.34?10

混合物中甲醇的摩尔分数为:

x?1.34?103?3?4.45?10?4

2SO2(g)+ O2(g)在1000K时,Kθ=0.290.试求

20. 已知反应2SO3(g)

算在该温度及标准压力时,SO3的解离度;欲使SO3的解离度降低到20%,系统总压力应控制为多少? 解: 2SO3(g)

2SO2(g)+ O2(g)

平衡时 2(1??) 2? ?

K??n?2??

?Kxp/p????2?Kx?4?234(1??)(2??)?0.290以尝试法解得:??0.539 当解离度??0.20时:

K??0.290?Kxp/p6????5.68?10?p/p?

?3?p?5.11?10Pa

2NO2(g)在60℃时Kθ=1.33。试求算在60℃及标准压

21. 反应N2O4(g)力时

(1)纯N2O4气体的解离度;

(2)1mol N2O4与2mol惰性气体中,N2O4的解离度;

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