化学平衡和化学反应速率.docx
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化学平衡和化学反应速率
第3章化学平衡和化学反应速率
【3-1】写出下列反应的标准平衡常数表达式
（I）2N2O5（g）~~-4NO2（g）+O2（g）
（2）SiCI4（l）+2出09）
-7——-SiO2（s）+4HCI
（3）CaC03（s）CaO（s）+CO2（g）
（4）ZnS（s）+2H+（aq）Zn2+（aq）+H2S（g）
解：
（1）K
4
（Pn°2/p）（PO2/p）
2
（Pn2C5/P）
（2）K
（Phci/P）4
2
（esc./C）（Ph2o/P）
（3）KPco2/p
（4）K
（Czn2/C"Pts/P）
（Ch/C）2
【3-2】尿素CO（NH2）2（S）的厶fG°=-197.15kJmol-1，其他物质△fG。
的查附录二。
求下列反应
在298K时的K°：
CO2（g）+2NH3（g）H2O（g）+CO（NH2）2（s）
解:
rG=-197.15+（-228.6）-2
（-16.5）-（-394.4）=1.65（kJ/moI）
1.65103=-8.314298InK,K=0.514
【3-3】673K时，将0.025molC0CI2（g）充入1.0L容器中，当建立下列平衡时:
COCI2（g）CO（g）+CI2（g）
有16%COCI2解离。
求此时的K°。
解：
K
（0.0250.16RT）2/（p）2
0.025（10.16）RT/p
[p=101.3kPa,R=8.314J/（moIK）]
N2O4分解为
【3-4】298K时，向1.00L烧瓶中充入足量的N2O4,使起始压力为100kPa,一部分
NO2,达平衡时总压力为116kPa，计算如下反应的K°:
N2O4（g）2NO2（g）。
解：
n10010.00.404（moI）
8.314298
n2
11610.0
8.314298
0.468（moI）
[2（0.4680.404）RT]2
10.0
（20.4040.468）RT
0.0168.314298
0.12
0.34010.0101.3
10.0
【3-5】反应：
H2（g）+|2（g）
—2HI（g）在628K时K°=54.4。
现于某一容器内充入H2和|2
各0.200mol，并在该温度下达到平衡，求I2的转化率。
解：
设达到平衡时，消耗H2和|2各xmol。
0.1570.200=0.786=78.6%
【3-6】乙烷脱氢反应C2H6（g）■,〜C2H4（g）+H2（g），在1000K时K°=0.90。
试计算总压力
为150kPa时乙烷的平衡转化率。
解：
设起始时刻乙烷为Amol。
达到平衡时，若乙烷的平衡转化率为x,则此时乙烷为A（1-x）mol,
乙烯为xmol，氢气为xmol。
因此，有：
（150%p）
0.901x
1x
150p
1x
【3-7】已知反应2NaHCO3（s）f〜Na2CO3（s）+CO2（g）+H20（g）在125C时K°=0.25。
现在1.00L
烧瓶中盛放10.0gNaHC03,加热至125C达平衡。
试计算此时：
（1）CO2和H2O的分压；
（2）烧瓶中NaHCO3和Na2CO3的质量；
（3）如果平衡时要使NaHCO3全部分解，容器的体积至少多大?
解：
（1）「匚=--：
.：
=50kPa;
（2）7.5g,1.6g;（3）3.9L
【3-8】已知反应2SO3（g）2SO2（g）+O2（g）在700K时K0=1.5M0"。
某反应系统起始分压
SO2为10kPa,O2为55kPa，求平衡时各气体分压。
解：
.二：
=0.055kPa,：
：
.:
=10kPa,.?
:
:
=50kPa（提示：
因K?
?
1,平衡强烈地向逆方向移
动，可先假设SO2先全部变成SO3）
【3-9】将乙醇和乙酸混合后，发生如下的酯化反应：
C2H5OHQ）+CH3COOH（l）=CH3COOC2H5Q）
+H2O（l）此反应可看作理想溶液反应。
在298K时，若将2.0molC2H5OH与2.0molCH3COOH混合，
2
平衡时各种物质有变为生成物。
今将138克C2H5OH与120克CH3COOH在298K时混合，试问
3
平衡混合物中有多少CH3COOC2H5生成？
解：
K（4®2-4,设：
平衡时生成xmolCH3COOC2H5。
⑵3）
2
x
4,4（6-5x+x2）=x2,3X2-20x+24=0
20,400288
x
6
（3x）（2x）
1.57（mol）,1.5788=138（g）
【3-10】已知在298K时,
（1）
2N2（g）+O2（g）■"2N2O（g）K1°=4.8M0"37
求2N2O（g）+2O2（g）t■4NO2（g）的K°。
解：
2N2O（g）+3O2（g）=4NO2（g）为（3）,则（3）=2
（2）-
（1）
K（心）2（8.81019）27.71037
3K14.810374.81037.
当该反应达到平衡后，进行左边所列的操作对右边所列的数值有何影响（操作中没有注明的，是指25
温度不变，体积不变）？
（1）增大容器体积
n（H2O）
（2）力口O2
n（H2O）
（3）加O2
n（O2）
（4）加O2
n（HCI）
（5）减小容器体积
n（Cl2）
（6）减小容器体积
P（Cl2）
（7）减小容器体积
K°
（8）升高温度
K°
（9）升高温度
P（HCl）
（10）加N2
n（HCI）
（11）加催化剂
n（HCI）
解：
（1）水的摩尔数减少
（10）n（HCI）不变（理想气体）；
（11）n（HCI）减少（真实气体）
（12）n（HCI）不变
【3-12】已知反应CaCO3（s）CaO（s）+CO2（g）在1123K时K°=0.489。
试确定在密闭容器
中，在下列情况下反应进行的方向：
（1）只有CaO和CaCO3；
（2）只有CaO和CO2,且p（CO2）=30kPa；
（3）只有CaCO3和CO2,且p（CO2）=100kPa；
（4）只有CaCO3，CaO和CO2,且p（CO2）=100kPa。
解：
（1）向右；
（2）不变；（3）不变；（4）向左
【3-13】25C时下列反应达平衡PCl3（g）+Cl2（g）.”PCl5（g）△rG°=-92.5kJmol-1
如果升高温度，p（PCl5）/p（PCl3）比值如何变化？
为什么?
解：
变小（提示:
应先判断此反应是吸热还是放热）
10L密闭容器中充入N2,H2和NH3各0.10时反应的方向。
解百分率为多少?
2x（1+2x）=4.87（1
-x）,4x2+6.87x-4.87=0
6.876.872444.87
0.54。
【3-16】反应N2O4（g）^=二2NO2（g）在317K时K°=1.00。
分边计算总压力为400和1000时
N2O4的解离百分率，并解释计算结果。
解：
设离解百分率为X。
2x
400（-—）2/P
1.00X,1-X2=15.8X2,x=0.244
1X
F_X
2x
1000（——）2/p
1.00,1-X2=39.5x2,X=0.157
1X
FX
由于1摩尔四氧化二氮分解成2摩尔二氧化氮，所以增加压力不利于四氧化二氮的分解，而导致其
分解百分率下降。
【3-17】已知反应CO（g）+H2（g）“-CO2（g）+H2（g）在749K时K°=6.5，若将90%CO转化为
CO2,问CO和H2O要以怎样的物质的量比混合？
解：
设初始混合物中CO和H2O的摩尔比为1:
x
0.92
6.5,0.65（x-0.9）=0.81,x=2.1
（10.9）（x0.9）
【3-18】计算反应2HI（g）H2（g）+|2（g）在500C达平衡时的分压。
已知起始时各物质的分
压皆是20.0kPa。
解：
：
=''：
=6.2kPa,pHI=47.6kPa（提示:
利用热力学函数先求反应在500C的K?
）
【3-19】利用热力学数据，估算溴在30C时的蒸气压。
解：
35.2kPa（提示：
先求30C溴相变Bqi）——Br2（g）的…,然后求K?
最后由K?
求
Pbpz）
【3-20】NH4HS（s）解离的气压在298.3K时为65.9kPa，在308.8K时为120.9kPa。
试计算：
（1）NH4HS的解离焓；
（2）NH4HS的分解温度。
解：
（1）88.5kJmol-1；
（2）305.6K（提示:
NH4HS的分解温度即为其分解气压达101.3kPa时的温
度）
【3-21】在某温度下，测得下列反应dC（Br2）4.0105molL1s1。
dt
4HBr（g）+02（g）■»2H2O（g）+2Br2（g）
求：
（1）此时的dc（02）和dc（HBr）；
（2）此时的反应速率v。
dt
dt
解:
M）dc（O2）
dt
dc（B「2）2
dt
（1）
2.0
5
10mol/（Ls）
dc（HBr）dt
dc（B「2）2dt
（4）8.0
105
mol/（L
s）
（2）
dc（B「2）2dt
5
2.010
mol/（L
s）
【3-22】（CH3）20分解反应（CH3）2dC2H4+H2O的实验数据如下：
t/s0200400600800
c[（CH3）2O]/molL・-10.010000.009160.008390.007680.00703
（1）计算200s到600s间的平均速率。
（2）用浓度对时间作图，求400s时的瞬时速率。
解：
（1）=（0.00768-0.00916）400（-1）=3.7010-6[mol/（Ls）]
（2）
t/s
c[（CH3）2O]/（mol/L）=3.6410-6[mol/（Ls）]
【3-23】在298K时用以下反应
S2O82-（aq）+2l-（aq）===2SO42-（aq）+l2（aq）
进行实验，得到的数据列表如下：
实验序号
c（S2O82-）/molL-1
c（I-）/molL-1
v/molL-1min-1
1
1.010-4
1.0X0-2
0.65氷0-6
2
2.010-4
1.0X0-2
1.3010-6
实验序号c（S2O82-）/molL-1c（l-）/molL-1v/molL-1mi
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