第五版物理化學(xué)第五章習(xí)題答案.doc

第五章 化學(xué)平衡5.1 在某恒定的溫度和壓力下，取的A(g)進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng) 若，試證明，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)度時(shí)，系統(tǒng)的吉布斯函數(shù)G值為最小，這時(shí)A, B間達(dá)化學(xué)平衡。5.2已知四氧化二氮的分解反應(yīng) 在298.15 K時(shí)，。試判斷在此溫度及下列條件下，反應(yīng)進(jìn)行的方向。（1） N2O4(100 kPa), NO2(1000 kPa);（2） N2O4(1000 kPa), NO2(100 kPa);（3） N2O4(300 kPa), NO2(200 kPa);解：由Jp進(jìn)行判斷5.3 1000 K時(shí)，反應(yīng) 的?，F(xiàn)有與碳反應(yīng)的氣體混合物，其組成為體積分?jǐn)?shù) ，。試問(wèn)：（1）T = 1000 K，p = 100 kPa時(shí)，等于多少，甲烷能否形成？ （2）在1000 K下，壓力需增加到若干，上述合成甲烷的反應(yīng)才可能進(jìn)行。5.4 已知同一溫度，兩反應(yīng)方程及其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)如下： 求下列反應(yīng)的。 解：所給反應(yīng) = (2)(1)，因此5.5 已知同一溫度，兩反應(yīng)方程及其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)如下： 求下列反應(yīng)的。 解：所給反應(yīng) = 2(2)(1)，因此注：平衡組成的計(jì)算關(guān)鍵是物料衡算。5.6在一個(gè)抽空的恒容容器中引入氯和二氧化硫，若它們之間沒(méi)有發(fā)生反應(yīng)，則在375.3 K時(shí)的分壓分別為47.836 kPa和44.786 kPa。將容器保持在375.3 K，經(jīng)一定時(shí)間后，總壓力減少至86.096 kPa，且維持不變。求下列反應(yīng)的K 。 解：反應(yīng)各組分物料衡算如下 因此，5.7使一定量摩爾比為1:3的氮、氫混合氣體在1174 K，3 MPa下通過(guò)鐵催化劑以合成氨。設(shè)反應(yīng)達(dá)到平衡。出來(lái)的氣體混合物緩緩地通入20 cm3鹽酸吸收氨。用氣量計(jì)測(cè)得剩余氣體的體積相當(dāng)于273.15 K，101.325 kPa的干燥氣體（不含水蒸氣）2.02 dm3。原鹽酸溶液20 cm3需用濃度為52.3 mmoldm-3的氫氧化鉀溶液18.72 cm3滴定至終點(diǎn)。氣體通過(guò)后只需用同樣濃度的氫氧化鉀溶液15.17 cm3。求1174 K時(shí)，下列反應(yīng)的。 5.8 五氯化磷分解反應(yīng) 在200時(shí)的，計(jì)算： （1）200，200 kPa下PCl5的解離度。 （2）摩爾比為1:5的PCl5與Cl2的混合物，在200，101.325 kPa下，求 達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)PCl5的解離度。解：（1）設(shè)200，200 kPa下五氯化磷的解離度為，則5.9 在994 K，使純氫氣慢慢地通過(guò)過(guò)量的CoO(s)，則氧化物部分地被還原為Co(s)。出來(lái)的平衡氣體中氫的體積分?jǐn)?shù)。在同一溫度，若用CO還原CoO(s)，平衡后氣體中一氧化碳的體積分?jǐn)?shù)。求等物質(zhì)的量的一氧化碳和水蒸氣的混合物在994 K下，通過(guò)適當(dāng)催化劑進(jìn)行反應(yīng)，其平衡轉(zhuǎn)化率為多少？ 解：兩還原反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量式分別為 一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng) 顯然，(3) = (2) (1)，因此 設(shè)一氧化碳和水蒸氣的物質(zhì)的量分別為n，平衡轉(zhuǎn)化率為a，則 因此， 5.10 在真空的容器中放入固態(tài)的NH4HS，于25下分解為NH3(g)與H2S(g)，平衡時(shí)容器內(nèi)的壓力為66.66 kPa。（1） 當(dāng)放入NH4HS時(shí)容器內(nèi)已有39.99 kPa的H2S(g)，求平衡時(shí)容器中的壓力。（2） 容器內(nèi)原有6.666 kPa的NH3(g)，問(wèn)需加多大壓力的H2S，才能形成NH4HS解：反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量式如下 5.11 現(xiàn)有理想氣體反應(yīng) 開(kāi)始時(shí)，A與B均為1 mol，25下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，A與B的物質(zhì)的量各為(1/3) mol。（1） 求此反應(yīng)的K 。（2） 開(kāi)始時(shí)，A為1mol，B為2mol。（3） 開(kāi)始時(shí)，A為1mol，B為1mol，C為0.5 mol。（4） 開(kāi)始時(shí)，C為1mol，D為1mol。分別求反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)C的物質(zhì)的量。解：（1） （2） （3） （4） 5.12 將1mol的SO2與1 mol O2的混合氣體，在101.325 kPa及903 K下通過(guò)盛有鉑絲的玻璃管，控制氣流速度，使反應(yīng)達(dá)到平衡，把產(chǎn)生的氣體急劇冷卻，并用KOH吸收SO2及SO3。最后量得余下的氧氣在101.325 kPa，273.15 K下體積為13.78 dm3，試計(jì)算下列反應(yīng)在903 K時(shí)的及。 解：平衡時(shí)反應(yīng)掉的O2為 因此，平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量為n總1.615mol5.13 383.3 K，60.483 kPa時(shí)，從測(cè)定醋酸蒸氣的密度所得到的平均摩爾質(zhì)量是醋酸單體分子摩爾質(zhì)量的1.520倍。假定氣體分子中只含有單分子及雙分子。求下列反應(yīng)的。 解：醋酸單體分子摩爾質(zhì)量為，設(shè)單分子及雙分子 的 物質(zhì)的量分別為，則 5.14 （1）在1120 C下用H2還原FeO(s)，平衡時(shí)混合氣體中H2的摩爾分?jǐn)?shù)為0.54。求FeO(s)的分解壓。已知同溫度下 （2） 在煉鐵爐中，氧化鐵按如下反應(yīng)還原： 求1120 C下，還原1 mol FeO需要CO若干摩爾？已知同溫度下 解：（1）各反應(yīng)計(jì)量式如下 顯然，（3）=（1）+（2） （2）氧化鐵還原反應(yīng) 顯然， 因此所需CO(g)的物質(zhì)的量為1 + 2.38 = 3.38 mol。5.15 求下列反應(yīng)在298.15 K下平衡的蒸氣壓。 已知298.15 K下個(gè)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯函數(shù)如下。物質(zhì)CuSO45H2O(s)CuSO43H2O(s)CuSO4H2O(s)CuSO4H2O(s)H2O(g)-1879.6-1399.8-917.0-661.8-228.6解： 解： 利用計(jì)算利用計(jì)算11t/305070901001101/T0.0032990.0030950.0029140.0027540.002680.00261p/kPa0.8273.99915.955.2397.47167log (kPa)-0.08