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1、 第 5 章 化学平衡 习 题 解 答 1. H S 2 和CO2组成的气体混合物中，H S 2 的摩尔分数为0.513。将 1750 cm3（在21 ，101.325kPa下测得的）混合气体通入350的管 式炉，然后迅速冷却。使流出来的气体通过盛有无水氯化钙的管子，结 果管子的质量增加了34.7 mg。试求350时反应 H S (g) +CO (g) = COS(g) + H O (g) 222 的标准平衡常数。设气体服从理想气体状态方程。 解：原来气体混合物中H 2S、CO2的物质的量分别为 mol 1037.2= mol 513. 0 )15.27321(3145. 8 )101750(
2、101325 3 6 SHSH 22 + =y RT pV n mol1035.3= mol )513. 01 ( )15.27321(3145. 8 )101750(101325 3 6 CO2 + =n 生成的H 2O或COS的物质的量为 nn H O eq COS eq 2 mol =1.9310mol= 34710 1802 3 3 . . B B = 0 eq CO eq SH eq OH eq COS o 22 2 nn nn KKK np = 98 思考题和习题解答 () ()() 3 33 2 3 1016 . 3 1093 . 1 3 .35 1093 . 1 2 .37 1
3、093 . 1 = = 2. 一抽空的球形瓶质量为71.217g。充入N O 24后总质量为 71.981g。若在25 时瓶中充满纯水，则总质量为555.9 g。以上数据 已作空气浮力校正。已知25时水的密度为09970 3 . g cm 。在50 时，瓶中的N O 24发生解离反应 N O (g) = 2NO (g) 242 并达到解离平衡，平衡总压为66.7kPa。试求N O 24的解离度及反应 的标准平衡常数。设气体可作为理想气体，在25至50的温度范围 球形瓶的体积变化可忽略。 解：V m = H O H O 333 2 2 cm = 484.7 0.9970 cm = 486.1 c
4、m 555971217 09970 . mol108.30= mol 92.02 0.764 =mol 02.92 217.71981.71 3 ON ON 0 42 42 = M m n () () mol1012.07= mol )15.27350(3145. 8 101 .486107 .66 3 63 B eq B + = RT pV n xnxxnn+=+= 00 B eq B 2)( mol103.77=mol10)30. 807.12( 33 0 B eq B =nnx = x n0 377 830 0454454% . . () 694 . 0 )1007.12(10100 1
5、0 7 . 66 10)77 . 3 30 . 8 ( 1077 . 3 2 33 3 3 2 3 B eq B o o BB = = = np p KK n 第 5 章 化学平衡 99 3. 使纯氨气在3.04MPa和901时通过铁催化剂，则部分氨分解 成氮气和氢气， 出来的气体缓缓通入20 cm 3盐酸中， 剩余气体的体积相 当于在0和101.325 kPa下的干气体积182 .dm3。 原盐酸溶液20 cm3用 浓度为52310 33 . mol dm的KOH溶液滴定到终点时， 耗去KOH溶液 1872. cm3，而气体通过后，消耗KOH溶液1542.cm3。试求901时反 应 N (g
6、) +3H (g) = 2NH (g) 223 的标准平衡常数K o 。设气体可作为理想气体。 解：nn N eq H eq 22 mol =81.210mol+= 182 22414 3 . . nN eq 2 mol = 20.3 10mol= 1 4 81210 33 . nH eq 2 mol = 60.910mol= 3 4 81210 33 . mol100.173= mol 10)42.1572.18(103 .52 3 33eq NH3 =n mol104 .81mol10)173. 02 .81( 33 B eq B =+=n () 9 2 33 6 333 2 3 B eq
7、 B o o 1047 104 .8110100 1004. 3 )109 .60(103 .20 10173. 0 BB = = = np p KK n 4. 反应 (g) NO=(g)O 2 1 +(g)N 2 1 22 在2500时的标准平衡常数是0.0455。(1) 在此温度下反应在空气中达 到平衡后，应有多少NO生成（用摩尔分数表示）? 假设空气中N 2与 100 思考题和习题解答 O2的物质的量之比是79.220.8，空气中含有少量的N和O可以略而 不计。(2) 若反应写成N (g) +O (g) = 2NO(g) 22 ，则标准平衡常数应是 多少？生成NO的摩尔分数是否改变？ 解
8、：(1) 设原有79.2 mol N 2及20.8 mol 2 O，若平衡时生成 x mol NO，则还有 792 1 2 . x mol N2及208 1 2 . x mol O2 KKK pn o = 即 2/12/1 2 1 8 .20 2 1 2 .79 0455. 0 = xx x x=180. 即NO的摩尔分数为18010 2 . 。 (2) Ko= ( .).0045520710 23，生成 NO的摩尔分数不变。 5. 450时，反应 (g)NH=(g)H 2 3 +(g)N 2 1 322 Kp与压力的关系如右。若反应物为N 2和H 2，它们的物质的量之比为 13，试计算反应物
9、在10.1MPa与30.4 MPa下的最高转化率。 解：设原有N 1 mol 2 ，H 3 mol 2 ；达平衡时N 2()1 xmol， H2()33 xmol，NH32x mol nx B eq B mol=()42 1 2/32/1 B eq B 24)33()1 ( 2 BB = = x p xx x n p KK np 1 22/3 )1 (3 )2(4 =p x xx p=101 . MPa时，Kp= 71610 81 .Pa ，解得x=0282.，即反应物的 MPa/p 10.130.4 18Pa 10/ p K 7.168.72 第 5 章 化学平衡 101 最高转化率为28.
10、2%。 p=304 . MPa时，Kp= 87210 81 .Pa ，解得x=0526.，即反应物 的最高转化率为52.6%。 6. 反应 C H (g) + H O(g) = C H OH(g) 24225 在250的K o = 58410 3 .。在250和3.45 MPa下，若C2H4与H2O 的物质的量之比为15，求C2H 4的平衡转化率。 已知纯C2H4、H2O、 C2H5OH的逸度因子分别为0.98、0.89、0.82，假设混合物可应用路易 斯兰德尔规则。 解： 94. 0 89. 098. 0 82. 0 = = K 18 1133oo Pa105.84= Pa )10100(1
11、084. 5)( BB =pKK f 18 18 Pa1021. 6 94. 0 Pa1084. 5 = = K K K f p 设原有C H 1 mol 24 ，H O 5 mol 2 ；达平衡时C H (1) mol 24 x， H O (5 mol 2 x)，C H OH mol 25 x，则 nx B eq B mol=()6 KK p n x xxx pn = = B eq B BB Pa ()(5) . 1 345 10 6 6 1 1 以Kp= 621 10 81 .Pa 代入，解得x = 0150.，即C H 24的平衡转化率 为15.0%。 7. 计算反应 C H (l) +
12、CCl COOH(l) = CCl COOC H (l) 51033511 在100和0.1MPa下的Kx。 设混合物为理想溶液； 已知2.15 mol 105H C 和1 mol CCl COOH 3 在上述条件下反应生成0762. mol CCl COOC H 3511。 102 思考题和习题解答 如果有713. mol C H 510和1 mol CCl COOH3 在相同条件下反应，问 CCl COOC H 3511的最高产量是多少。 解：n12150762 eq mol =1.388 mol=( ) n210762 eq mol = 0.238 mol=(.) nB eq B mol
13、 = 2.388 mol=+( .)138802380762 ()Kx n nn n x = = = = B eq B eq 1 eqeqB eq B B 3 2 0762 13880238 2388551 . ()() ()51. 5mol 13. 8 mol 1 7.13mol eq 3 eq 3 eq 3 eq 3 = =n nn n Kx n3 eq mol= 0826. 8. 固态的硫氢化铵按下式分解并建立平衡 NH HS(s) = NH (g) + H S(g) 432 在25.1时，与固态硫氢化铵成平衡的气体总压是66.7 kPa。设当固态 的硫氢化铵在一密闭的容器中分解时， 其
14、中已有压力为45.6 kPa的硫化 氢存在，计算平衡时各气体的分压。 解：因为压力很低，气相可看作理想气体，所以 KK fp = = 66710 2 111 10 3 2 9 . .PaPa 22 ()Kx xxx p =+=+4561045610 323 .(.) PaPa 22 以Kp=111 109.Pa2代入，解得x =176103. pNH eq 3 kPa=176 . pH S eq 2 kPa = 63.2 kPa=+( )456176 9. 在一抽空的容器中放有NH Cl 4 ，当加热至340时，固态的 NH Cl 4 部分分解，平衡总压为104.6kPa。如换以NH I 4 ，在同样情况下 的平衡总压为18.8kPa。如果把NH Cl 4 和NH I 4 固体放在一起，340时 第 5 章 化学平衡 103 的平衡总压是多少？假设NH Cl 4 和NH I 4 不生成固态混合物；气体服从 理想气体状态
