本文格式為Word版，下載可任意編輯——第六章化學(xué)平衡習(xí)題及解答第六章

習(xí)題及解答

$K1．反應(yīng)CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)的標準平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系為lgp=2150K/T-2.216，當CO，H2O，H2，

CO2的起初組成的質(zhì)量分數(shù)分別為0.30，0.30，0.20和0.20，總壓為101.3kPa時，問在什么溫度以下（或以上）反應(yīng)才能向生成產(chǎn)物的方向進行？

解設(shè)反應(yīng)體系的總量為1000g，已知M(CO)=28g·mol-1,M(H2O)=18g·mol-1,M(H2)=2g·mol-1，M(CO2)=44g·mol-1，則n(CO)=(300/28)mol=10.714mol

n(H2O)=(300/18)mol=16.667mol

n(H2)=(200/2)mol=100moln(CO2)=(200/44)mol=4.545mol

Σn=(10.714+16.667+100+4.545)mol=131.926molx(CO)=10.714mol/131.926mol=0.0812x(H2O)=16.667mol/131.926mol=0.1263x(H2)=100mol/131.926mol=0.7580x(CO2)=4.545mol/131.926mol=0.0345

x(CO2)x(H2)0.0345?0.7850Qx???2.6408

x(CO)x(H2O)0.0812?0.1263由于此題ΣνB=0，所以

K$p=Kx，要使反應(yīng)向生成產(chǎn)物方向進行，須Qxlg2.6408,解

2150K?815.1K，即在815.1K溫度以下反應(yīng)才能向生成產(chǎn)物方向進行。得T?2.216?lg2.64082.PCl5的分解作用為PCl5(g)?PCl3(g)+Cl2(g)

在523.2K、101.325kPa下反應(yīng)達到平衡后，測得平衡混合物的密度為2.695kg·m-3，試計算

（1）（2）

PCl5(g)的離解度。$K該反應(yīng)的p$?G和rm。

解（1）PCl5(g)?PCl3(g)+Cl2(g)設(shè)α為解離度，

開始n00平衡n(1-α)nαnα平衡時物質(zhì)的總量為n(1+α)

平衡體系中pV=n(1+α)RT，從反應(yīng)可以看出，反應(yīng)前后的分子數(shù)雖然增加了，但總質(zhì)量沒有變（即質(zhì)量守

恒），故

n?WPCl5MPCl5

W混?MPCl5

又

W混??V101325Pa?208.2?10?3kg?mol?1?1??1?0.8所以???3?1?1?RT(2.695kg?m)(8.314J?mol?K)(523K)（2）以1molPCl5為基準

pMPCl5???p??pPC3?pCl21????$Kp??$當p=p?,α=0.8時1??pPCl5?p??p$???1???2K$p?1.778

?rG??RTlnK?(?8.314J?mol?K)(523K)ln1.778

$m$p?1?1??2.502kJ?mol?1。

$K3.373K時，2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)反應(yīng)的p=0.231。

(1)在10-2m3的抽空的容器中，放入0.1molNa2CO3(s)，并通入0.2molH2O(g)，問最少需通入物質(zhì)的量為多少的CO2(g)時，才能使Na2CO3(s)全部轉(zhuǎn)變?yōu)镹aHCO3(s)？

(2)在373K，總壓為101325Pa時，要在CO2(g)及H2O(g)的混合氣體中枯燥潮濕的NaHCO3(s)，問混合氣體中的H2O(g)分壓應(yīng)為多少才不致使NaHCO3(s)分解？解(1)使Na2CO3(s)轉(zhuǎn)變?yōu)镹aHCO3(s)的反應(yīng)寫作

Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)=2NaHCO3(s)此后題所給數(shù)據(jù)看，平衡常數(shù)使用Kc更便利。

?1Kc??$?K?p??2??RT??B1?8.314?373??3???4.163?10???$???p0.231100000?????設(shè)反應(yīng)剛開始時通CO2(g)的量為xmol，則

10?4Qc??x0.20.2x，要使反應(yīng)開始，需Qc?Kc，故

??2?21010110?4?4.163?10?3，解得x≥0.12mol。即在現(xiàn)有水氣數(shù)量的狀況下，通CO(g)的量為0.12mol時反應(yīng)

0.2x2

才剛剛要開始。要使0.1molNa2CO3(s)全部轉(zhuǎn)化，可能有兩種狀況。一是需在此基礎(chǔ)上各通0.1mol的CO2(g)和H2O(g)。二是只通CO2(g)不通H2O(g)，這樣隨著H2O(g)的消耗平衡左移，消耗CO2(g)的量要增加。設(shè)0.1molNa2CO3(s)全部轉(zhuǎn)化后體系仍處于平衡，則此時H2O(g)的量只有0.1mol，設(shè)于此平衡的CO2(g)的量為ymol，成立

10?4/(0.1y)?4.163?10?3

解得y=0.24mol。說明在此狀況下通CO2(g)的量至少應(yīng)為0.34mol。

(2)考慮反應(yīng)

2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)此反應(yīng)的Kp為

?1?Kp?K?$??p?$p不分解，需Qp>Kp，即

???B?1??0.231??5??2.31?109Pa2

?10Pa??2若水氣的分壓為p(H2O)，則CO2(g)分壓為101325Pa-p(H2O)，即Qp=p(H2O)×[101325Pa-p(H2O)]，要使NaHCO3(s)

p(H2O)