第3章化学平衡(习题解)第三章 化学平衡1. 反应NO(g)(g)O 21(g)NO 22+⇔在某温度下（设T ＝300K ）的θP K ＝1.2×10-2，计算该温度下，下面两个反应的θP K 。
①NO(g)2(g)O (g)2NO 22+⇔②(g)3NO NO(g)3(g)O 2322⇔+ 解： n (RT)Δθc θp K K =＝2.4×10-4 ① 21)(θθp p K K ==(1.2×10-2)2=1.44×10-421)(θθcc K K ==(2.4×10-4)2=5.76×10-4 ② 32)1(θθpp K K ==5.79×105 32)1(θθcc K K ==7.23×1010 2. g)(22CO (g)O 21CO(g)⇔+，计算： ①反应的Δf G m ○－②25℃的θP K③100℃的θP K 和Δf G m ○－解：查表： Δf H m ○－(KJ/mol) Δf G m ○－( KJ/mol) θm S (mol K J 1⋅⋅-) CO(g) -110.5 -137.2 197.6O 2(g) 0 0 205.03CO 2(g) -393.5 -394.4 213.6① Δf G m ○－=(-394.4)－0－(-137.2)＝-257.2(KJ/mol) ② 298K 时：RT Gp e K ∆-=θ=1.21×1045③ 373K 时：θ反应Δθ反应Δθ反应ΔS T H G -==(-393.5)-(-110.5)-373×(213.6-197.6-21×205.03) =-250.7(KJ/mol) RT G p eK ∆-=θ=1.28×10353. 计算反应O(g)6H (s)NiSO O 6H NiSO 2424+=⋅的Δf G m ○－及θP K 。
已知：Δf G m ○－分别为-2222KJ/mol ，-773.6 KJ/mol ，-225.9 KJ/mol 解： Δf G m ○－＝6×(-225.9)+(-773.6)-(-2222)=93(KJ/mol) RT G p eK ∆-=θ=4.99×10-174. PCl 5加热后它的分解反应式为：(g)Cl (g)PCl (g)PCl 235+⇔在10升密闭容器中2molPCl 5，某温度时是1.5mol 分解，求该温度下的平衡常数。
若在该密闭容器中通入1molCl 2后，有多少摩尔PCl 5分解。
解： n(PCl 5)=M 2.0102= n(Cl 2)=M 1.0101= (g)Cl (g)PCl (g)PCl 235+⇔初始 0.2平衡 0.2-0.15 0.15 0.15K c =45.005.015.02= 答：平衡常数为0.45。
设：有xMPCl 5分解(g)Cl (g)PCl (g)PCl 235+⇔0.2-x x x+0.10 45.020.010.0(=-+xx x ） x=1.3M n ＝1.3×10=1.3mol 答：有1.3molPCl 5分解5. PCl 5加热分解为PCl 3和Cl 2，将2.659克PCl 5装入1升容器中，在523K 时达到平衡后，总压力为101.3KPa ，求PCl 5的分解率，P K 和θP K 。
解: P 0=5PCl P ＝MVmRT ＝5.65×104Pa (g)Cl (g)PCl (g)PCl 235+⇔初始 P 0平衡 P 0(1-α) P 0α P 0α总压： P 0(1-α)＋P 0α＋P 0α＝101.3×103∴α=80% )1()(020αα-=P P K p =2.1×105(Pa) 21.0)1()(020=-=θθθααP P P P K p 6. 5升容器中装入等摩尔数的PCl 3和Cl 2。
在523K 时达到平衡，如PCl 5的分压为101.3KPa ，此时：(g)Cl (g)PCl (g)PCl 235+⇔反应的K p ＝185KPa ，问原来装入的PCl 3和Cl 2为若干摩尔？解： (g)Cl (g)PCl (g)PCl 235+⇔初始 P 0 P 0平衡 101.3 P 0-101.3 P 0-101.3 1853.101)3.101(20=-=P K p ∴P 0=238.2Kpa mol RTPV n 27.0== 答：原来装入的PCl 3和Cl 2为0.27mol7. CuSO 4的风化若用式O(g)5H (s)CuSO O(s)5H CuSO 2424+⇔⋅表示。
①求25℃时的Δf G m ○－及θP K ②在25℃，若空气中水蒸气相对湿度为60％，在敞开容器中上诉反应的△G 是多少？此时O 5H CuSO 24⋅是否会风化？（25℃O H 2P ＝3.167KPa ）解： 查表： CuSO 4·5H 2O(s) CuSO4(s) H 2O(g)Δf G m ○－(KJ/mol) -1880 -661.9 -228.6 ① Δf G m ○－=5×(-228.6)+(-661.9)-(-1880)=75.1(KJ/mol) RT Gp e K ∆-=θ=6.85×10-14② 85O H 1098.2)3.101167.3(P P K 2-⨯===θθ反应 9.42ln -=-=∆θ反应K RT G (KJ/mol)<0 此时O 5H CuSO 24⋅会风化8. NH 4Cl 按下式分解：HCl(g)NH3(s)NH4Cl(s)+⇔298K 时，Δf G m ○－＝92 KJ/mol ，求上述平衡体系中的总压力。
解： RT Gp e K ∆-=θ=7.47×10-17假设以纯的NH 4Cl 分解 P P P HCl NH 3==∵2)(θθPP K p = ∴P ＝8.75×10-4(KPa) P 总＝2P ＝1.75×10-3(KPa)9. 已知2CO(g)(g)CO C(s)2⇔+1227℃的θP K ＝2.10×108，1000℃时θP K ＝1.6×102，回答下列问题：① 该反应式放热反应还是吸热反应？② 该反应的Δf G m ○－是多少？③ 1227℃时的Δf G m ○－是多少？ ④ 该反应的θm S ∆是多少？解：① T 1＝954K T 2＝727K )11(ln 1212T T R H K K r --=∆θ T 1<T 2 K 1>K 2 ∴θH r ∆>0 ∴该反应为吸热反应②查表： Δf G m ○－(KJ/mol) Δf G m ○－( KJ/mol) θm S (mol K J 1⋅⋅-) CO(g) -110.5 -137.2 197.6C(s) 0 0 5.73CO 2(g) -393.5 -394.4 213.6Δf G m ○－=2×(-137.2)-(-110.5)=120(KJ/mol ) ③ 727K 时：Δf G m ○－＝-RTln θp K =152(KJ/mol) ④ θm S ∆=2×(197.6)-213.6-5.73=175.87(J ·K －1·mol)10. 使1.00molSO 2于1.00molO 2的混合物在853K 和1.01×105Pa （总压力）以及V 2O 5催化剂压存在下反应生成SO 3，达到平衡后（温度和总压力不变），测得混合物中剩余的氧气为0.615mol ，试求该温度的θP K解： )(g SO (g)O 21(g)SO 322=+ 初始 1.00 1.00平衡 0.230 0.615 0.770n(总)＝0.230+0.615+0.770=1.615mol 3.101615.1770.0P 3SO ⨯=3.101615.1230.0P 2SO ⨯=3.101615.1615.0P 2O ⨯=43.5)(P P K 21223SO p =⋅=θθθθPP P P O SO 11. 已知：(aq)OH (aq)H O(l)H 2-++⇔的Δr H m ○－＝56.0 KJ/mol 。
计算298K 时，-OH 离子的标准熵。
（其他数据自己查找）解： 298K 时 K w ＝1×10-14=-=∆θθw m K RT rG ln 79.97(KJ/mol) 85.77-=∆-∆=∆T rH rG S mm m θθθ(mol K J 1⋅⋅-)查表： H +(aq) H 2O(l)θm S (mol K J 1⋅⋅-) 0 69.91θθθθ)()()(2l O H aq H aq OH m S S S S -+=∆+-θ)(aq OH S -=-7.94(mol K J 1⋅⋅-)12. 一定容器中充有N 2O 4和NO 2的混合物。
其反应为：(g)2NO (g)O N 242⇔平衡建立后如果改变条件使N 2O 4于NO 2的摩尔比为10：1，该反应在308K ，101KPa 压力下进行，θP K ＝0.315① 判断反应进行的方向，求Δr G m ○－② 平衡态下各物质的分压及N 2O 4的离解百分率解： ① θNO2P 1101P ⋅+= θO N P 11010P 42⋅+= θp k K Q <==1101P P )P P (θO N 2θNO2100042该反应往正反应方向进行Δf G m ○－＝-RTln θp K ＝2.96(KJ/mol) ② 设：反应投入的N 2O 410a(mol)，则NO 2a （mol ）N 2O 4的离解百分率为α(g)2NO (g)O N 242⇔初始 10a a平衡 10a(1-α) a+20a α n(总)＝a(11＋10α) 101)1011(a )1(a 10P θ(g)O N 42⨯+-=αα 101)1011(a )201(a P θ(g)NO 2⨯++=αα 315.0)(K 422)(θp 2==θθθP P P P O N g NO ∴α＝5.47%=θ(g)O N 42K 82.69KPa=θ(g)NO 2K 18.31KPa13. 潮湿的碳酸银在110℃用空气流干燥，如果要避免碳酸银分解成Ag 2O(s)和CO 2(g)。
估计空气流中的CO 2分压应为多少？估计气相CO 2的摩尔分数应该是多少？（已知：分解反应的Δr H m ○－＝77.59 KJ/mol , Δr S m ○－=167.94 J/mol ·K ） 解： θm Δθm Δr θm Δr S T H G -=＝13.27(KJ/mol) RT Gp e K ∆-=θ=0.015∵θP P g CO )(θp 2K = ∴)(2g CO P =1.57Kpa KP K P 3832981=θ %2.1012.01)()(22===P P x g CO g CO 14. 已知平衡体系2CO(g)C(s)(g)CO 2→+在T ＝1073K ，总压力为260KPa 时，含CO 2 26.45%，若T ＝1473K ，总压力为232KPa 时含CO 2 6.92%，计算该反应的热效应（设△H 不随T 而变）。