武汉大学版无机化学课后习题答案(第三版)第05章化学平衡

化学平衡1.怎样正确理解化学反应的平衡状态？答：化学平衡状态就是在可逆反应中正反应和负反应的速率相等时反应物和生成物的浓度不再随时间而改变的状态。2.如何正确书写经验平衡常数和标准平衡常数的表达式？答：经验平衡常数，在一定温度下，可逆反应平衡时，生成物的浓度以反应方程式中计量系数为指数的幂的乘积与反应物的浓度以反应方程式中计量系数的幂的乘积之比是一个常数。经验平衡常数K一般有单位，只有当反应物的计量系数之和与生成物的计量系数之和相等，K才是无量纲量。aA＋bBgG＋hHK=bahgBAHG][][][][而标准平衡常数中的浓度，压强均为一个相对值，都是相对于一个标准值CΘ，标准压强PΘ而言，不论是气相，液相还是固相反应，KΘ均为无量纲量。aA（aq）＋bB（aq）gG（aq）＋hH（aq）KΘ=bahgCBCACHG][][][]C[aA（q）＋bB（q）gG（q）＋hH（q）KΘ=bBaAhHgGPPPPPpp][][][]P[3.写出下列可逆反应的平衡常数Kc、Kp或K的表达式（1）2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g)(2)Zn(s)+CO2(g)ZnO(s)+CO(g)(3)MgSO4(s)MgO(s)+SO3(g)(4)Zn(s)+2H+(aq)Zn2+(aq)+H2(g)(5)NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g)答：(1)KP=PNO2·PCl2/PNOCl2（2）KP=PCO/PCO2(3)K=PSO3(4)K=aZn2+·aH2/aH+2（5）K=PNH3·PHCl4.已知下列反应的平衡常数：HCNH++CNNH3+H2ONH4+OHH2OH++OH试计算下面反应的平衡常数：NH3+HCNNH4+CN答：K=K1ΘK2Θ/KWΘ=4.9×10-10×1.8×10-5/(1.0×10-14)=0.8825.平衡常数能否代表转化率？如何正确认识两者之间的关系？答：平衡常数是指在一定温度下达到平衡时体系中各物质的浓度关系，而转化率是某物质的转化率，它等于转化的量除于原来的量。6.在699K时，反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数Kp=55.3，如果将2.00molH2和2.00molI2作用于4.00dm3的容器内，问在该温度下达到平衡时有多少HI生成？解：KP=PHI2/(PH2PI2)在同一体系中，V，R,T均相等，P∝nKP=nHI2/(nH2nI2)=(2x)2/(2-x)2=55.3=x=1.576生成HI1.576×2=3.15mol7.反应H2+CO2H2O+CO在1259K达平衡，平衡时[H2]=[CO2]=0.44mol·dm3，[H2O]=[CO]=0.56mol·dm3。求此温度下反应的经验的平衡常数及开始时H2和CO2的浓度。解：K=]2][2[]][2[COHCOOH=0.56/0.44=1.62开始时，[H2]=[CO2]=0.56＋0.44=1.008.可逆反应H2O+COH2+CO2在密闭容器中，建立平衡，在749K时该反应的平衡常数Kc=2.6。（1）求n（H2O）／n（CO）（物质的量比）为1时，CO的平衡转化率；（2）求n（H2O）／n（CO）（物质的量比）为3时，CO的平衡转化率；（3）从计算结果说明浓度对平衡移动的影响。解：（1）H2O+COH2+CO2a-xb-xxxx2=2.6(a-x)2ax=0.617所以CO的平衡转化率是61.7%。（2）H2O+COH2+CO2n3n00n-x3n-xxx)3)((2xnxnx=2.6nx=0.865所以CO的平衡转化率是86.5%。9.HI分解反应为2HIH2+I2，开始时有1molHI，平衡时有24.4%的HI发生了分解，今欲将分解百分数降低到10%，试计算应往此平衡系统中加若干摩I2。解：2HIH2+I2起始100转化0.2440.1220.12222756.0122.0=92.005.0)05.0(xx=0.37mol10.在900K和1.013×105Pa时SO3部分离解为SO2和O2SO3（g）SO2（g）+21O2（g）若平衡混合物的密度为0.925g·dm—3，求SO3的离解度。解：PV=nRTPm=nRTPM=RTM=PRT=5310013.1900314.810925.0=68.33SO3（g）SO2（g）+21O2（g）x00a-xx21xxxxaxxxa21213264)(80=68.33ax=0.34所以SO3的离解度是34%。11.在308K和总压1.013×105Pa，N2O4有27.2%分解为NO2。（1）计算N2O4（g）2NO2（g）反应的K；（2）计算308K时总压为2.026×105Pa时，N2O4的离解百分率；（3）从计算结果说明压强对平衡移动的影响。解：（1）N2O4（g）2NO2（g）0.2720.544K=272.01544.02=0.32（2）PV=nRTVn=RTP同理得出N2O4的离解百分率是19.6%。（3）增大压强，平衡向体积减小的方向移动；减小压强，平衡向体积增大的方向移动。12.PCl5（g）在523K达分解平衡:PCl5PCl3（g）+Cl2（g）平衡浓度：[PCl5]=1mol·dm3,[PCl3]=[Cl2]=0.204mol·dm3。若温度不变而压强减小一半，在新的平衡体系中各物质的浓度为多少？解：K=1204.02=0.041616PCl5PCl3（g）+Cl2（g）1-x0.204+x0.204+x0.2042=xx1)204.0(2=0.041616得出x=0.135mol·dm313.对于下列化学平衡2HI（g）H2（g）+I2（g）在698K时，Kc=1.82×102。如果将HI（g）放入反应瓶内，问：（1）在[HI]为0.0100mol·dm3时，[H2]和[I2]各是多少？（2）HI（g）的初始浓度是多少？（3）在平衡时HI的转化率是多少？解：（1）2HI（g）H2（g）+I2（g）2xxxxx201.02=1.82×102x=1.35×103mol·dm3[H2]和[I2]各是1.35×103mol·dm3，1.35×103mol·dm3。（2）[HI]=0.01+2×1.35×103=0.0127mol·dm3（3）=0127.01035.123×100%=21.3%14.反应SO2Cl2（g）SO2（g）+Cl2（g）在375K时，平衡常数K=2.4，以7.6克SO2Cl2和1.013×105Pa的Cl2作用于1.0dm—3的烧瓶中，试计算平衡时SO2Cl2、SO2和Cl2的分压。解：K=Kp（P)n△P22cLso×1=1356.7RT得出P22cLso=6.8×104PaP2SO=8.8×104PaP2Cl=1.90×105Pa15.某温度下，反应PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）的平衡常数K=2.25。把一定量的PCl5引入一真空瓶内，当达平衡后PCl5的分压是2.533×104Pa。问：（1）平衡时PCl3和Cl2的分压各是多少？（2）离解前PCl5的压强是多少？（3）平衡时PCl5的离解百分率是多少？解：（1）2)(.23PPPClPCl=2.25×PPPCl5P3PCl=P2Cl=7.60×104Pa（2）P5PCl=(2.533+7.6)×105Pa（3）P5PCl=44101.10106.7×100%=75.25%16.如何表述化学反应等温式？化学反应的标准平衡常数与其△rGm之间的关系怎样？答：△rGm=△rGm+RTlnQ△rGm=0，△rGm=—RTlnk17.△fG、△rG、△rG之间的关系如何？答：△rG=△fG(生成物）—△fG（反应物）18.在523K时，将0.110mol的PCl5（g）引入1dm—3容器中，建立下列平衡：PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）平衡时PCl3（g）的浓度是0.050mol·dm3。问（1）平衡时PCl5和Cl2的浓度各是多少？（2）在523K时的Kc和K各是多少？解（1）PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）起始0.1100平衡0.060.050.05平衡时PCl5是0.06mol·dm3，Cl2是0.05mol·dm3（2）KC=06.005.02=0.042由K=Kp（P)n△得出K=1.8019.查化学热力学数据表，计算298K时下列反应的K。H2(g)+I2(g)2HI(g)解：由公式—△rGm=RTlnK得出K=62720.从下列数据：NiSO4·6H2O(s)△fGm==—2221.7kJ·mol1NiSO4(s)△fGm==—773.6kJ·mol1H2O(g)△fGm==—228.4kJ·mol1（1）计算反应NiSO4·6H2O(s)NiSO4(s)+6H2O(g)的K；（2）H2O在固体NiSO4·6H2O上的平衡蒸气压为多少？解：（1）△rGm=—773.6—6×228.4+2221.7=77.7kJ·mol1由公式—△rGm=RTlnK得出K=2.4×1014（2）由Kp=POH2△rGm=—RTlnKK=Kp（P)n△得出H2O在固体NiSO4·6H2O上的平衡蒸气压为544Pa。