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第三章 化学平衡 练习参考答案 1. 已知298.15K时，反应H2 (g)+ O2 (g) ==== H2O (g)的ΔrGmo为－228.57 kJ?mol -1。298.15K时水的饱和蒸气压为3.1663 kPa，水和密度为997 kg?m-3。求298.15K反应H2 (g)+ O2 (g) ==== H2O (l)的ΔrGmo。 解: 设计下列过程计算ΔrGmo。 ΔG1 = -228.57 (kJ?mol -1) ΔG2 = Vdp = nRT ln = 1×8.314×298.15×ln(3.1663/101.325) = -8591 ( J ) ΔG3 = 0 ΔrGmo = ΔG1 +ΔG2 +ΔG3 =(-228.57) +(-8591×10-3) +0 = -237.17 (kJ?mol -1) 2. 1000K时，反应C (s)+ 2H2 (g) ==== CH4 (g)的ΔrGmo为19397 J?mol -1。现有与碳反应的气体，其中含有CH4 (g) 10%，H2 (g) 80%，N2 (g)10% (体积%)。试问: (1) T =1000K，p =101.325kPa时，甲烷能否形成？ (2) 在(1)的条件下，压力需加到若干，上述合成甲烷的反应才可能进行？ 解: 体积分数等于物质的量分数，pB=xBp，p = po (1) ΔrGm = ΔrGmo+ RT lnQp= ΔrGmo+ RT ln =19397+ 8.314×1000×ln=3963.7 (J?mol -1) ΔrGm ＞0，甲烷不能形成。 (2) ΔrGm = ΔrGmo+ RT lnQp =19397+ 8.314×1000×ln 当ΔrGm＜0时，该合成甲烷的反应才可能进行。 解得 p＞163220(Pa) =163.22(kPa) 3. 在一个抽空的容器中引入氯和二氧化硫，若它的之间没有发生反应，则在375.3 K时的分压应分别为47.836 kPa和44.786 kPa。将容器保持在375.3 K，经一定时间后，压力变为常数，且等于86.096 kPa。求反应SO2Cl2 (g) ==== SO2(g) + Cl2 (g)的Ko 。 解: 根据pV = nRT，各气体的分压之比等于摩尔数之比。设平衡时SO2Cl2的分压为x Pa，故 SO2Cl2 (g) ==== SO2(g) + Cl2 (g) 开始(Pa) 44786 47836 平衡(Pa) x 44786 -x 47836-x 平衡时的总压力(Pa): 86096 = x +(44786 -x)+(47836-x) 解得 x = p SO2Cl2 = 6526 (Pa) p SO2 = 44786 –x = 38260 (Pa) p Cl2 = 47836-x = 41310 (Pa) Ko ==2.39 4. 445℃时，反应: H2 (g)+ I2 (g) ==== 2HI (g)的标准平衡常数为50.1。取5.3 mol I2与7.94 mol H2，使之发生反应，计算平衡时生产的HI的量。 解: 设平衡时HI的量为x mol，常压下(p = 101325Pa)。 H2 (g) + I2 (g) ==== 2HI (g) 开始(mol) 7.94 5.3 0 平衡(mol) 7.94- x/2 5.3- x/2 x 平衡后混合物总量 = (7.94- x/2)+(5.3- x/2) + x =13.24 (mol) Ko ==50.1 解得 x1 = 9.48 (mol) ，x2 = 19.29 (mol) ∵x＜5.3×2(mol) ， ∴x = 9.48 (mol) 5. 27℃时，反应: A (g)+ B (g) ==== AB (g)的ΔrGmo= －8368J?mol -1，欲使等摩尔的A和B有40%变成AB，需多大总压力？ 解: ΔrGmo= －RTln Ko = －8.314×300 ln Ko = －8368(J?mol -1) Ko = 28.645 以1mol A计算。 A (g) + B (g) ==== AB (g) 开始(mol) 1 1 0 平衡(mol) 1- 0.4 1- 0.4 0.4 平衡后混合物总量 = 1.6 (mol) Ko ==28.645 解得 p = 6288.5 (Pa) 6. 298.15K时，