第5章化學(xué)平衡習(xí)題課

第六章化學(xué)平衡

習(xí)題課1本章內(nèi)容小結(jié)一、化學(xué)平衡特點二、平衡常數(shù)三、平衡轉(zhuǎn)化率四、化學(xué)平衡的移動2一、化學(xué)平衡特點平衡建立的前提：恒溫，封閉體系，可逆反應(yīng)。平衡建立的條件：v正

=v逆。平衡建立的標(biāo)志：各物質(zhì)濃度不再隨時間改變而改變。平衡態(tài)是封閉體系可逆反應(yīng)的最大限度?；瘜W(xué)平衡是動態(tài)平衡。3二、平衡常數(shù)經(jīng)驗平衡常數(shù)：對任一可逆反應(yīng)aA+bB

gG+hH

T一定，達(dá)平衡時，有

4對任一氣相可逆反應(yīng)

aA(g)+bB(g)

gG(g)+hH(g)T一定，達(dá)平衡時，有

5Kp與Kc的關(guān)系：注意：進(jìn)行Kp與Kc的轉(zhuǎn)換時，必須注意各物理量的單位；6（2）經(jīng)驗平衡常數(shù)Kc與Kp是有量綱的物理量，Kc的單位為(mol·dm-3)n，Kp的單位為(kPa)n或(Pa)n。只有當(dāng)n=0時，Kc與Kp才是量綱一的量。72.標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)：可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時，若以相對濃度或相對分壓表示平衡常數(shù)關(guān)系式，則得到標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。8注意：(1)溶液相反應(yīng)的Kc與K?數(shù)值相等，但Kc一般有單位，K?無單位。(2)氣相反應(yīng)的Kp或Kc與K?數(shù)值一般不相等，且Kp、Kc一般有單位，K?則無單位。9(3)

書寫化學(xué)平衡關(guān)系式時，只包括氣態(tài)物質(zhì)平衡相對分壓和溶液中各溶質(zhì)的平衡相對濃度；固體、純液體和稀溶液中大量存在的水相，其相對量為1，不必寫在平衡關(guān)系式中。(4)為了計算簡便，平衡關(guān)系式中的相對濃度經(jīng)常用一般濃度代替，但對于氣態(tài)物質(zhì)必須代入其相對分壓。103.多重平衡規(guī)則：如果反應(yīng)3=反應(yīng)1+反應(yīng)2，則K3=K1?K2反應(yīng)3=反應(yīng)1反應(yīng)2，則K3=K1/K24.K?與rG?的關(guān)系化學(xué)反應(yīng)等溫式：rGm=rGm?+RTlnQ

平衡時rGm?=RTlnK?

11(2)判斷化學(xué)反應(yīng)的方向：rGm=RTln(Q/K?)Q<K?

rGm<0時，正向反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行Q=K?

rGm=0時，反應(yīng)達(dá)平衡態(tài)Q>K?

rGm>0時，逆向反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行aAhH12(3)幾種熱力學(xué)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系：rGm?=ifGm?(生成物)ifGm?(反應(yīng)物)rHm?=ifHm?(生成物)ifHm?(反應(yīng)物)rSm?=iSm?(生成物)iSm?(反應(yīng)物)rGm?=rHm?TrSm?13三、平衡轉(zhuǎn)化率四、化學(xué)平衡的移動1.LeChatelier原理：如果對平衡體系施加外部影響(如溫度、壓強或濃度)，平衡將向著減小該影響的方向移動。具體見下表。14條件的改變化學(xué)平衡平衡常數(shù)K?

定溫下增加反應(yīng)物濃度向生成物方向移動不變定溫下增加總壓強(氣相反應(yīng))向氣體分子數(shù)減少方向移動(n=0的反應(yīng)，平衡不移動)不變定壓下升高溫度向吸熱方向進(jìn)行改變其他條件不變，加催化劑無影響不變外界條件對化學(xué)平衡的影響注意：體積增大相當(dāng)于濃度減小或壓強減小；而體積減小相當(dāng)于濃度或壓強的增大。152.平衡常數(shù)與溫度間關(guān)系：16有關(guān)化學(xué)平衡的計算題的解題思路1、寫出化學(xué)反應(yīng)方程式2、寫出反應(yīng)物的起始濃度3、寫出各種物質(zhì)的平衡濃度4、寫出平衡常數(shù)表達(dá)式5、將各種物質(zhì)的平衡濃度代入平衡常數(shù)表達(dá)式中6、解方程。1727oC時，反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)達(dá)到平衡時，反應(yīng)物和產(chǎn)物的分壓分別為p1和p2。寫出Kc，Kp和Kp?的表達(dá)式，并求出(以p?=100kPa計算）。例題1：182NO2(g)N2O4(g)平衡時分壓p1

p2故解：1920注意：Kc的單位是(mol?dm-3)-1，而Kp是量綱為1的量，R的取值應(yīng)為8.314103Padm3mol-1K-1。標(biāo)準(zhǔn)濃度c(=1moldm-3)只適用于液相反應(yīng)，不能用于氣相反應(yīng)。2122某溫度下，100kPa時反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ=3.06，求NO2的平衡轉(zhuǎn)化率。例題2：232NO2(g)N2O4(g)反應(yīng)前/mol

10平衡時/molx?(1-x)平衡時n總=x+?(1-x)=?(1+x)解：2425例題3某溫度下，反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的Kc=0.77mol-2.dm-3。用計算結(jié)果判斷，當(dāng)cN2=0.81mol.dm-3,cH2=0.32mol.dm-3,cNH3=0.15mol.dm-3時，反應(yīng)進(jìn)行的方向。26解：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)t時刻濃度(moldm-3)

0.810.320.1527在比較反應(yīng)商Q與平衡常數(shù)的大小時，要注意：Qc與Kc比較，Qp與Kp比較，Q與K比較。因為Qc(=0.85mol-2dm6)>Kc(=0.77mol-2dm6)，所以反應(yīng)逆向進(jìn)行。28例題4一定量的氯化銨受熱分解NH4Cl(s)NH3(g)+HCl(g)。已知反應(yīng)的rHm?=161kJ·mol-1,rSm?=250J·mol-1·K-1,求在700K達(dá)到平衡時體系的總壓強。29解：依題設(shè)條件可得rGm?=rHm?TrSm?=1611000J?mol-1700K250J?mol-1?K-1=14000J?mol-1由于

rGm?=RTlnK?，所以lnK?

=rGm?/RT=14000J?mol-1/(8.314J?mol-1?K-1700K)=2.41故K?=113031例題5某溫度時將2.00molPCl5與1.00molPCl3相混合，發(fā)生反應(yīng)PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g),平衡時總壓為202kPa,PCl5(g)轉(zhuǎn)化率為91%。求該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp和Kθ。32解：PCl5(g)PCl3(g)+Cl2(g)起始時的量/mol2.001.000平衡時的量/mol2.00(1-0.91)1.00+2.000.912.000.91=0.18=2.82=1.82

xi摩爾分?jǐn)?shù)0.18/4.822.82/4.821.82/4.82pi

/kPa0.18202/4.822.82202/4.821.82202/4.82

相對pi

33所以34例題6反應(yīng)3H2(g)+N2(g)2NH3(g)200oC時的平衡常數(shù)K1θ=0.64,400oC時的平衡常數(shù)K2θ=6.0×10-4，據(jù)此求該反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)熱ΔrHmθ和NH3(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱ΔfHmθ。35解：3H2(g)+N2(g)2NH3(g)36rHm=

2

fHm(NH3,g)fHm(NH3,g)=1/2rHm

=1/2(92kJmol-1)=46kJmol-1

37某化合物A的水合晶體A?3H2O脫水反應(yīng)過程：

A?3H2O(s)=A?2H2O(s)+H2O(g)K1A?2H2O(s)=A?H2O(s)+H2O(g)K2A?H2O(s)=A(s)+H2O(g)K3為使A?2H2O晶體保持穩(wěn)定(不發(fā)生潮解或風(fēng)化)，則容器中水蒸氣壓p(H2O)與平衡常數(shù)的關(guān)系應(yīng)滿足(A)K2>p(H2O)/p>K3(B)p(H2O)/p>K2(C)p(H2O)/p>K1(D)K1>p(H2O)/p>K2例題638解：依題設(shè)，平衡時，有K1=p(H2O)1/p