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1、第4章 化学平衡题解第1页，本讲稿共31页14.密闭容器中，密闭容器中，CO和和H2O在某温度下反应在某温度下反应CO(g)H2O(g)=CO2(g)+H2(g)平衡时，设平衡时，设c c(CO)=0.1mol/L,(CO)=0.1mol/L,c c(H(H2 2O)=0.2mol/L,O)=0.2mol/L,c c(CO(CO2 2)=0.2mol/L,)=0.2mol/L,问此温问此温度下反应的平衡常数度下反应的平衡常数 K K=?=?反应开始前反应物的浓度各是多反应开始前反应物的浓度各是多少？平衡时少？平衡时 COCO 的转化率是多少？的转化率是多少？解：解：平衡时各组分的分压根据公式计
2、算平衡时各组分的分压根据公式计算 可知可知 第2页，本讲稿共31页平衡时平衡时H H2 2的浓度应该等于的浓度应该等于COCO2 2的浓度的浓度,那么那么第3页，本讲稿共31页对应的相对分压为：对应的相对分压为：第4页，本讲稿共31页第5页，本讲稿共31页从方程式可知，从方程式可知，1mol CO 1mol CO 可以生成可以生成 1mol CO1mol CO2 2所以反应开所以反应开始前反应物的浓度为：始前反应物的浓度为：平衡时平衡时 CO CO 的转化率是：的转化率是：转转第6页，本讲稿共31页15.要使上例要使上例平衡时系统中平衡时系统中COCO 的转化率为的转化率为80%80%，问反应
3、前，问反应前CO和和H2O的物质的量之比应为多少？的物质的量之比应为多少？解：解：CO(g)H2O(g)=CO2(g)+H2(g)设初始设初始 a ba b则平衡时则平衡时,a-80%a b-80%a 80%a 80%a,a-80%a b-80%a 80%a 80%a第7页，本讲稿共31页第8页，本讲稿共31页16.已知反应CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)在密闭容器在密闭容器中进行，中进行，373K时时K=1.5108，反应开始时，反应开始时，c(CO)=0.035molL-1，c(Cl2)=0.027molL-1，(COCl2)=0.0molL-1。计算。计算373K反应达到平衡时，
4、反应达到平衡时，各物质的分压及各物质的分压及CO的转化率。的转化率。解：CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)由于正反应程度非常大，反应物剩余不多，其中由于正反应程度非常大，反应物剩余不多，其中Cl2最少。又最少。又由于在密闭容器中进行，可以用平衡浓度代替物质的量由于在密闭容器中进行，可以用平衡浓度代替物质的量ni进行进行计算，设计算，设Cl2的平衡浓度为的平衡浓度为x，那么，那么，第9页，本讲稿共31页Cl2(g)+CO(g)COCl2(g)0.035-(0.027-x)平衡浓度为：平衡浓度为：x 0.027-x 0.027 0.035-0.027=0.008平衡分压为：平衡分压为：p(C
5、l2)=x103RTp(CO)=0.008103RTp(COCl)=0.027103RT第10页，本讲稿共31页Cl2(g)+CO(g)COCl2(g)相对分压为：相对分压为：p(Cl2)=x103RT/105=xRT/100p(CO)=0.008103RT/105=0.008RT/100p(COCl)=0.027103RT/105=0.035RT/100代入标准平衡常数表达式：代入标准平衡常数表达式：第11页，本讲稿共31页平衡分压为：平衡分压为：p(Cl2)=7.310-101038.31373 =2.310-3 Pa=2.310-6kPa p(CO)=0.0081038.31373=2.
6、5104 Pa =25kPap(COCl)=0.0271038.31373=8.4104 Pa =84kPa 第12页，本讲稿共31页 CO的转化率的转化率第13页，本讲稿共31页19.已知在已知在937时，下列两平衡反应的时，下列两平衡反应的Fe(s)CO2(g)=FeO(s)+CO(g)K 1.47FeO(s)H2(g)=Fe(s)+H2O(g)K0.420 问：在该温度下，反应问：在该温度下，反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)H2O(g)的的 K K=?=?解：解：反应反应 CO2(g)+H2(g)=CO(g)H2O(g)是是根据多重平衡规则可知根据多重平衡规则可知第14页，本讲稿
7、共31页20.N20.N2 2O O4 4按下式分解按下式分解NONO2 2在某温度下反应在某温度下反应N N2 2O O4 4(g)=2NO(g)=2NO2 2(g)(g)已知，已知，5252达到平衡时，有一半达到平衡时，有一半N N2 2O O4 4分解，并知道平衡系分解，并知道平衡系统的总压力为统的总压力为100kPa100kPa。问。问K Kp p和和K K 各为多少？各为多少？解：解：设平衡时，设平衡时，N2O4的物质的量为的物质的量为n，根据题意可知，根据题意可知，NO2的的量为量为2n平衡时系统中物质的总量为平衡时系统中物质的总量为第15页，本讲稿共31页第16页，本讲稿共31页
8、第17页，本讲稿共31页第18页，本讲稿共31页24.已知反应已知反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)在在937K 时时K12.810-2，在，在1730K时时K2 1.010+3，计算：，计算：该反应是该反应是吸热还是放热反应？吸热还是放热反应？该反应的该反应的 是多少？是多少？解：解：温度对平衡常数影响的公式为：温度对平衡常数影响的公式为：第19页，本讲稿共31页由公式可知，温度升高由公式可知，温度升高K2增大增大，系统为吸热反应，系统为吸热反应该反应的该反应的 可以用公式进行计算可以用公式进行计算第20页，本讲稿共31页吸热反应！吸热反应！第21页，本讲稿共31页 例题例题1
9、 1：某容器中充有某容器中充有N N2 2O O4 4(g)(g)和和NONO2 2(g)(g)混混合物，合物，n n(N(N2 2O O4 4):n n(NO(NO2 2)=10.0)=10.0:1.01.0。在。在308K308K，0.100MPa0.100MPa条件下，发生反应：条件下，发生反应：(1)(1)计算平衡时各物质的分压；计算平衡时各物质的分压；(2)(2)使该反应系统体积减小到原来的使该反应系统体积减小到原来的1/21/2，反应在，反应在308K308K，0.200MPa0.200MPa条件下进行，平条件下进行，平衡向何方移动？衡向何方移动？N2O4(g)NO2(g)；K (
10、308)=0.315第22页，本讲稿共31页解：解：(1)(1)反应在恒温恒压条件下进行反应在恒温恒压条件下进行。平衡时平衡时p pB B/kPa/kPa平衡时平衡时n nB B/mol 1.00-/mol 1.00-x x 0.10+2 0.10+2x x开始时开始时n nB B/mol 1.00 0.100/mol 1.00 0.100N N2 2O O4 4(g)2NO(g)2NO2 2(g)(g)以以1molN1molN2 2O O4 4为计算基准。设有为计算基准。设有x x molmol的的N2O4 被分解，则被分解，则n n总总=(1.00(1.00-x-x)+(0.100+2.1
11、00+2x x)=1.10+)=1.10+x x第23页，本讲稿共31页第24页，本讲稿共31页第25页，本讲稿共31页例题例题2.反应反应H2(g)I2(g)=2HI(g)在在773K时，时，K1120，在，在623K时，时，K217.0。计算：。计算：该反应的该反应的 ；437K437K时的时的K3(437)；在在623K623K时，时，H H2 2(g)(g)、I I2 2(g)(g)和和HI(g)(g)的起始分压分别为的起始分压分别为405.2kPa、405.2kPa、202.6kPa，平衡将向何方移动？，平衡将向何方移动？第26页，本讲稿共31页解：解：温度对平衡常数影响的公式为：温度对平衡常数影响的公式为：第27页，本讲稿共31页第28页，本讲稿共31页437K时的时的K计算如下算如下：第29页，本讲稿共31页第30页，本讲稿共31页当当H H2 2(g)(g)、I I2 2(g)(g)和和HI(g)(g)的起始分压分别为的起始分压分别为405.2kPa、405.2kPa、202.6kPa时，可以根据反应商判断平衡的移动情时，可以根据反应商判断平衡的移动情况。反应商计算如下：况。反应商计算如下：平平衡衡向向正正反反应应方方向向移移动动！第31页，本讲稿共31页