第六章 化學平衡練習題解答

1、第六章第六章化學平衡練習題解答化學平衡練習題解答練習6.1反應的是，它可表示為G－?圖中的切線。化學親和勢是。rmG???TpG???defrmΔG??A練習6.2T、p及組成恒定時反應的摩爾反應吉布斯函數變與化學勢的關系是nrmG?，寫出兩個中的任意一個即可。，寫出兩個中的任意一個即可。rmBBBTpGG???????????????練習6.3已知氣相反應在溫度T時的標準摩爾反應吉布斯函數變(T)，用(T)判斷反應A(g)B(g)D(

2、g)??????rmG?rmG?自動進行的方向和限度的條件是在溫度在溫度T的標準狀態(tài)下，且無其它功的條件下，才可以用的標準狀態(tài)下，且無其它功的條件下，才可以用(T)判斷反判斷反rmG?應自動進行的方向和限度。應自動進行的方向和限度。練習6.4如用化學親和勢判斷反應的方向和程度的判式是，反應自發(fā)地向右進行；，反應自發(fā)地向右進行；，反應自發(fā)地向，反應自發(fā)地向0?A0A左；左；，反應達到平衡，反應達到平衡。0?A練習6.5混合吉布斯自由能的定

3、義是混合后與混合前的吉布斯自由能之差，即混合后與混合前的吉布斯自由能之差，即，化學反mixBBBlnGRTnx???應通常不能進行到底的本質原因是反應物和產物之間存在混合吉布斯自由能。反應物和產物之間存在混合吉布斯自由能。練習6.6假設讓反應能夠進行到底，則使其反應在Van’tHoff平衡箱平衡箱中進行，使反應物和產物完全分離的狀完全分離的狀態(tài)。討論討論61化學平衡的熱力學條件是什么？它遵循什么原則？化學反應為何不能進行到底？怎樣才能進

4、行到底？化學平衡的熱力學條件是什么？它遵循什么原則？化學反應為何不能進行到底？怎樣才能進行到底？練習6.7與與分壓力的關系不同的地方在于是平衡時的分壓商，是平衡時的分壓商，是任意狀態(tài)下的分壓商。是任意狀態(tài)下的分壓商。pKpQpKpQ練習6.8在298K時反應N2O4(g)=2NO2(g)的=0.1132，當時反應將向右移動。當pK?242(NO)(NO)1kPapp??p(NO2)=1kPa時，反應將向左移動。24(NO)10kPap?

5、練習6.9若用下列兩個化學計量方程來表示合成氨的反應，（1），2233H(g)N(g)2NH(g)rm1G??1pK?（2），。=；=2。22331H(g)N(g)NH(g)22rm2G??2pK?1pK???22pK?rm1G????rm2G??練習6.10標準平衡常數與經驗平衡常數的區(qū)別是標準平衡常數有熱力學函數標準平衡常數有熱力學函數而定義出來的，它只是溫度的而定義出來的，它只是溫度的rmG??函數，而經驗平衡常數是由實驗測定平衡

6、時的濃度而得到的，它不是真正意義上的常數，與溫度壓力函數，而經驗平衡常數是由實驗測定平衡時的濃度而得到的，它不是真正意義上的常數，與溫度壓力都有關系。都有關系。練習6.11298.15K時，平衡C6H6（l）C6H6（g）的平衡常數0.1218，298.15K時苯的蒸汽壓12.18。（已知苯的正常沸點為80.15℃，它在10℃時的蒸汽壓為5.96kPa。）解答：根據題給的條件，可以初步判斷：需先求出，再按式（6.7）算出。但就此題已知條

7、件而言，無rmG??K?法按上題所述4種途徑去求，必須另辟蹊徑。rmG??由題意應當想到利用克克方程：211353.30K1.1010kPaTpp?????22283.15K5.98kPaTp??假設氣化熱不隨溫度變化，將上述數據代入克克方程積分式可得：mVH?1122m211ln33.43kJmolVRTTpHTTp??????求得此值，可用吉赫積分公式m2m1m2121()()11()GTGTHTTTT??????求將rmG??代入

8、上式，便得112mmm1m11353.5K298.15K33.43kJmol()()0VVTTHHGTGTp????????????m1r2rm()(298.15K)5.218kJmolGTG???????平衡總壓力13p23pp21233pKpppp??????????????????3427pp??練習6.20373K時，反應的。（1）在的抽空容器中，????????323222NaHCOsNaCOsCOgHOg???0.231pK

9、??2310m?放入0.1mol，并通入0.2mol，問最少需通入物質的量為多少的，才能使??23NaCOs??2HOg??2COg全部轉化成？（2）在373K，總壓為101325Pa時，要在及的混??23NaCOs??3NaHCOs??2COg??2HOg合氣體中干燥潮濕的，問混合氣體中的分壓應為多少才不致使分解？??3NaHCOs??2HOg??3NaHCOs解：（1）欲使全部轉變成，應滿足??23NaCOs??3NaHCOsppQ

10、K??即??22HO0.231100000PanRTpV?????????上式中為剩余0.1mol的分壓，為使不分解需通入的物質的量。2HOp??2HOgn??3NaHCOs??2COg解得0.24moln?故最少需通入的物質的量為??2COg??0.10.24mol=0.34mol?（2）設混合氣體中的分壓為時才不致使分解，當生成的與，處于??2HOg2HOp??3NaHCOs??3NaHCOs??2COg??2HOg平衡時，有ppQ

11、K??即??22222HOCOHOHO101325Pa0.231(100000Pa)pppp??????解得2HO34.6kPap?討論討論64對于純固相的反應有沒有平衡問題？它們與純物質之間有沒有平衡常數的濃度表達式？對于純固相的反應有沒有平衡問題？它們與純物質之間有沒有平衡常數的濃度表達式？答：因為固相反應物和產物都處于純凈狀態(tài)，對于純固相的反應沒有平衡問題，反應能進行到底，是永遠達答：因為固相反應物和產物都處于純凈狀態(tài)，對于純固相

12、的反應沒有平衡問題，反應能進行到底，是永遠達不到平衡的反應。但如果反應物和產物之間有固溶體出現，反應就不能進行到底了，因為有混合吉布斯不到平衡的反應。但如果反應物和產物之間有固溶體出現，反應就不能進行到底了，因為有混合吉布斯自由能存在了。固相反應物和產物都處于純凈狀態(tài)，其濃度和活度是常數，所以在平衡常數表達式中的自由能存在了。固相反應物和產物都處于純凈狀態(tài)，其濃度和活度是常數，所以在平衡常數表達式中的濃度項就不存在，只能通過反應的濃度項

13、就不存在，只能通過反應的來計算來計算。rmG??K?練習6.21試估計能否像煉鐵那樣，直接用碳來還原TiO2(s)TiO2(s)C(s)＝Ti(s)CO2(g)已知：??1rm2COg394.38kJmolG????????1fm2COg852.9kJmolG??????解：TiO2(s)C(s)＝Ti(s)CO2(g)，反應不能進行????1rmfm2fm2COgTiOs458.2(kJmol)0GGG????????????????

14、??????????練習6.22化學反應等溫式，當選取不同標準態(tài)時，反應的將不變不變和改變改變。rmrm=lnGGRTQ???rmG?Q練習6.23已知298.15K，水蒸氣的標準摩爾生成吉布斯函數(H2O，g)＝－228.572kJ?mol?1。在同樣的溫度fmG??下，反應2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)的標準平衡常數＝(8.17010?81)。K?練習6.24NH3(g)制備HNO3的一種工業(yè)方法，是將NH3(g)與空氣的混

15、合物通過高溫下的金屬Pt催化劑，主要反應為4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)。試計算1073K時的標準平衡常數。設反應的不隨溫度=rmH??而改變，所需要熱力學數據從附錄查詢。解：rm2dlndHKTRT????若不隨溫度改變而改變，則①rmH????????21rm212121lnlnTTHTTKTKRTTKT?????????1298KT?21073KT?????????rmfm2fmfm3298K6HOgNOg4