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1、第六章 习题及解答1反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的标准平衡常数与温度的关系为lg=2150K/T-2.216，当CO，H2O，H2，CO2的起初组成的质量分数分别为0.30，0.30，0.20和0.20，总压为101.3kPa时，问在什么温度以下（或以上）反应才能向生成产物的方向进行？解 设反应体系的总量为1000g，已知M(CO)=28gmol-1,M(H2O)=18gmol-1,M(H2)=2gmol-1，M(CO2)=44gmol-1，则 n(CO)=(300/28)mol=10.714moln(H2O)=(300/18)mol=16.667moln(H2)=(2
2、00/2)mol=100moln(CO2)=(200/44)mol=4.545moln=(10.714+16.667+100+4.545)mol=131.926 molx(CO)=10.714mol/131.926 mol=0.0812x(H2O)= 16.667mol/131.926 mol=0.1263x(H2)=100mol/131.926 mol=0.7580x(CO2)= 4.545mol/131.926 mol=0.0345因为本题B=0，所以=Kx，要使反应向生成产物方向进行，须 Qxlg2.6408,解得，即在815.1K温度以下反应才能向生成产物方向进行。2. PCl5的分解
3、作用为 PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)在523.2K、101.325kPa下反应达到平衡后，测得平衡混合物的密度为2.695kgm-3，试计算（1） PCl5(g)的离解度。（2） 该反应的和。解 （1） PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g) 设为解离度，开始 n 0 0平衡 n(1-) n n 平衡时物质的总量为n(1+)平衡体系中pV= n(1+)RT，从反应可以看出，反应前后的分子数虽然增加了，但总质量没有变（即质量守恒），故又 所以 （2）以1mol PCl5为基准 当p = p$, = 0.8时。3. 373K时，2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g
4、)+H2O(g)反应的=0.231。(1)在10-2m3的抽空的容器中，放入0.1mol Na2CO3(s)，并通入0.2mol H2O(g)，问最少需通入物质的量为多少的CO2(g)时，才能使Na2CO3(s)全部转变为NaHCO3(s)？(2)在373K，总压为Pa时，要在CO2(g)及H2O(g)的混合气体中干燥潮湿的NaHCO3(s)，问混合气体中的H2O(g)分压应为多少才不致使NaHCO3(s)分解？解 (1)使Na2CO3(s)转变为NaHCO3(s)的反应写作Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g) = 2NaHCO3(s)从本题所给数据看，平衡常数使用Kc更方便。设反应
5、刚开始时通CO2(g)的量为xmol，则，要使反应开始，需，故，解得x0.12mol。即在现有水气数量的情况下，通CO2(g)的量为0.12mol时反应才刚刚要开始。要使0.1mol Na2CO3(s)全部转化，可能有两种情况。一是需在此基础上各通0.1mol 的CO2(g)和H2O(g)。二是只通CO2(g)不通H2O(g)，这样随着H2O(g)的消耗平衡左移，消耗CO2(g)的量要增加。设0.1mol Na2CO3(s)全部转化后体系仍处于平衡，则此时H2O(g)的量只有0.1mol，设于此平衡的CO2(g)的量为y mol，成立解得y= 0.24mol。说明在此情况下通CO2(g)的量至
6、少应为0.34 mol。(2) 考虑反应2NaHCO3(s) = Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)此反应的Kp为若水气的分压为 p(H2O)，则CO2(g)分压为Pa- p(H2O)，即Qp=p(H2O)Pa-p(H2O)，要使NaHCO3(s)不分解，需QpKp，即p(H2O)Pa- p(H2O)2.31109Pa2 由韦伯定理（二次项系数除各项，常数项移右旁，两边各加同一数，一次项系数半平方）解得p(H2O)- (/2) Pa结果为 34641Pa p(H2O) 66684Pa。这告诉我们，水气分压低于34641Pa和高于66684Pa时，NaHCO3(s)会发生分解，水气分
7、压在34641Pa和66684Pa之间时，NaHCO3(s)不会发生分解。4.合成氨反应为，3H2(g)+N2(g)2NH3(g)，所用反应物氢气和氮气的摩尔比为3:1，在673K和1000kPa压力下达成平衡，平衡产物中氨的摩尔分数为0.0385。试求(1)该反应在该条件下的标准平衡常数；(2)在该温度下，若要使氨的摩尔分数为0.05，应控制总压为多少？解 (1) 设平衡时氮气转化的量为xmol3H2(g)+N2(g)2NH3(g)起始 3 1 0平衡 3(1-x) 1-x 2x平衡总量3(1-x)+ 1-x +2x =4-2x 将x=0.074代入式中，=1.6410-4 (2)要使解得
8、p=1316kPa。5. 反应C(s)+2H2(g)=CH4(g)的。若参加反应气体的摩尔分数分别为，试问在1000K和100kPa压力下，能否有CH4(g)生成？解 ，反应不能发生，不会有CH4(g)生成。8. 298K时，NH4HS(s)在一真空瓶中的分解为： NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)(1)达平衡后，测得总压为66.66kPa, 计算标准平衡常数，设气体为理想气体。(2)若瓶中原来已有NH3(g)，其压力为40.00kPa，计算此时瓶中总压。解 (1) (2) 设平衡时H2S气体的分压为x则：解得 x=18863Pap总=40000Pa+18863Pa+18863Pa=
9、77726Pa。9. 在873K和101.325kPa下，下列反应达到平衡CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)若把压力从101.325kPa提高到原来的500倍，问：（1） 若各气体均为理想气体，平衡有无变化？（2） 若各气体的逸度系数分别为=1.09，=1.10，=1.23，=0.77，平衡向哪个方向移动？解 （1）对理想气体： ；对该反应，故，即增加或降低压力对平衡无影响。（2）因为 ，即1因为只是温度的函数，在一定温度下有定值，当把压力从101.325kPa提高到原来的500倍时1，必然减小，导致平衡向左移动。10. 298K时，已知甲醇蒸气的标准摩尔Gibbs生成自由能(
10、CH3OH,g)为-161.92kJmol-1，试求甲醇液体的标准摩尔Gibbs生成自由能(CH3OH,l)。已知该温度下甲醇液体的饱和蒸汽压为16.343kPa。设蒸汽为理想气体。解 甲醇液体的标准摩尔Gibbs生成自由能与甲醇蒸气的标准摩尔Gibbs生成自由能间的关系如图所示(CH3OH,g)-(CH3OH,l)=G=G1+G2+G3G1=Vm(l) p 0，G2=0，G3=RTln(100/16.343)(CH3OH,l) =(CH3OH,g)- G3=(CH3OH,g)-RTln(100/16.343)=-161.92kJmol-1-8.314298ln(100/16.343)10-3
11、 kJmol-1 =-166.41 kJmol-114. 已知在298K和100kPa压力下，反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)将各气体视为理想气体，试计算(1) 298K下反应的；(2) 596K， 500kPa下反应的，；(3) 596K下反应的及。需要的热力学数据如，请从附录的热力学数据表中查阅。解 本题所需数据见下表物质(298K)/kJmol-1(298K)/JK-1mol-1/ JK-1mol-1CO(g)-110.525197.67430.46H2O(g)-241.818188.82536.32CO2(g)-393.509213.7447.32H2(g)013
12、0.68429.32(1)=-393.509+0-(-241.818)-(-110.525)kJmol-1=-41.166kJmol-1=130.684+213.74-188.825-197.674 JK-1mol-1=-42.075 JK-1mol-1=-T=-41.166kJmol-1-298(-42.075)10-3 kJmol-1=-28.63 kJmol-1(2)(596K)=+代入，得(596K)= -41.166kJmol-1+9.86(596-298)10-3 kJmol-1=-38.228 kJmol-1=-42.075 JK-1mol-1+9.860.693 JK-1mol
13、-1=-35.24 JK-1mol-1(3)=-38.228 kJmol-1-596(-35.24)10-3 kJmol-1=-17.225 kJmol-115. 已知反应：(CH3)2CHOH(g)= (CH3)2CO(g)+H2(g)的Cp,m=16.72JK-1mol-1，在457.4K时的，在298.15K时的61.5kJmol-1。（1） 写出的函数关系。（2） 求500K时的值。解 (1) ，将457.4K时的代入，得C=1.521， (2) 500K时 19. 已知Br2(g)的标准生成热和标准生成自由能分别为30.71和3.14kJmol-1。（1） 计算液态溴在298K时的蒸
14、气压。（2） 近似计算溴在323K时的蒸气压。（3） 近似计算标准压力下液态溴的沸点。解 气、液之间的变化以下式表示Br2(l) Br2(g) (1) , 。 (2) , (3) 沸腾时Tb=332K30. AgNO3(s)若按下式进行分解 AgNO3(s) Ag (s) + NO2(g) + O2(g)试求其分解温度，所需数据自己查阅。解 查表中298K的数据如下AgNO3(s)Ag (s)NO2(g)O2(g)-123.14033.850140.9242.7240.45205.03当p(NO2) + p(O2)=Pa时，AgNO3(s)开始显著的分解，此时p(NO2)=(2/3)Pa，p(O2)= (1/3)Pa。矮化砧嫁接的苹果树树冠体积小于乔化砧嫁接的苹果树树冠体积，矮化砧苹果树单株产量低于乔化砧苹果树，所以，栽植矮化苹果树必须根据不同的矮化砧木和不同类型的短枝型品种适当加大栽培密度
