【2017年整理】第8章 化学反应平衡.doc

PAGE PAGE 82 第8章 化学反应平衡 一、是否题 1．化学平衡常数在低压下可以视为一个仅与温度有关的常数；而在高压下，T和p应该对化学平衡常数均有影响。 错。化学平衡常数仅是温度的函数，与压力无关。 很明显，反应物的浓度或压力可以使化学平衡移动，所以就可以改变平衡常数。 错。化学平衡常数仅是温度的函数。 改变反应温度，不但可以使化学平衡移动，而且可以改变平衡常数。 对。 化学反应的是该反应进行方向的判据。 错。应该是。 化学反应的是该反应在标准状态下进行方向的判据。当化学反应Gibbs函数的变化大于零，则该反应是不可能进行的。 对。 初始时系统内存在的CH4、H2O、CO和H2分别是2mol、1mol、1mol和4mol，当发生了反应进度的气相反应后，则系统内物质的量不会变化。 错。可以导出系统内总物质的量与反应进度的关系是，所以，系统的总物质的量是增加的。 若化学平衡常数随着温度的升高而升高，则反应的标准焓变化为正值 对。因为。 无论在T，p一定，或U，V一定，或T，V一定条件下，对于封闭系统的平衡状态，总是有G为极小值。 错。对于封闭系统的平衡状态，在U，V一定条件下，S是极大值；U，V一定条件下，A是极大值；T，p一定条件下，G是极小值。 二、计算题 1．一容器中开始有物质的量为n0的水蒸气，分解成为氢气和氧气的反应进度为，求各组分的物质的量和摩尔分数。 解：反应式为，各组分的物质的量和摩尔分数可以表示如下。 组分 起始物质的量 平衡物质的量 平衡摩尔分数 H2O（g） n0 n0 H2（g） 0 O2（g） 0 0.5 n0+0.5 1 2．若系统发生了两个反应 初始时系统中只有2molCH4和3molH2O，用两个反应进度和来表达平衡组成。 解 3.对于理想气体的化学反应：，在145℃下，当压力为1bar时的平衡常数Ka=6.82×10-2，145℃ 解Ka=6.82×10-2。（因为平衡常数仅是温度的函数。） 4．对于理想气相反应，在400K，2bar时Ka=45.6，计算从纯A开始反应的平衡转化率。 解 组分 起始物质的量 平衡物质的量 平衡摩尔分数 A（g） 1 1 （1）/（1+x） B（g） 0 2x 2x/（1+x） 1+x 1 5．对于理想气相反应，在400K，1bar下从1molA和1molB开始，当达到平衡时，可以得到0.75mol的C，若从3molA和1molB开始，在同样条件下达到平衡时，求可以得到C的物质的量。 组分 第一种情况 第一种情况 起始物质的量 平衡物质的量 摩尔分数 起始物质的量 平衡物质的量 摩尔分数 A（g） 1 0.25 0.125 3 3 （3）/2 B（g） 1 0.25 0.125 1 1 1/2 C（g） 0 0.75 0.375 0 /2 0 0.75 0.375 0 /2 2 1 2 1 有 6．对于理想气相反应，在200℃和2bar时，Ka=15，求（1）按反应物化学计量的化学反应平衡转化率，（2）按1molA，1molB和1mol惰性组分的平衡转化率。 解 75%；（2）67.6% 7．在化学平衡常数计算中，气相组分、液相组分、固相组分所取的标准状态是什么？ 气相组分：系统温度、常压下的纯理想气体； 液相组分：系统温度、常压下的纯液体； 固相组分：系统温度、常压下的纯固体。 8．设初始时某体系中H2S与H2O的摩尔比为1：3，并进行以下气相反应： H2S+2H2O=3H2+SO2 试推导用反应进度表示的组分摩尔分数的普遍关系式。 解：用下标1表示H2S，2表示H2O，3表示H2，4表示SO2，反应式为 H2S+2H2O=3H2+SO2 由此可知化学计量数。反应进度的定义为 （1） 由题中所给条件知体系初始时，，对式（1）进行积分，可得某一时刻各物质的量 积分得 同理，可得。总摩尔数为，因此用反应进度表示的组分摩尔分数的普遍关系式为 9．已知合成甲烷气的一个反应为 3H2+CO=CH4+H2O 该气相反应的平衡问题很重要。为了进行研究，需要把平衡常数K表示为反应进度的函数。如果初始时混合物中H2与CO的摩尔比为4：1，试推导该关系式。 解