化学平衡习题

化学平衡习题1、在773K时CO＋H2OH2＋CO2的平衡常数Kc=9，若CO、H2O的起始浓度均为0.020mol/L，计算在这条件下，CO的转化率是多少？解析：设平衡时有xmol/L的CO2和H2生成CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)起始浓度0.020.0200转化浓度xxxx平衡浓度0.02－x0.02－xxx2c290.015mol/L(0.02)0.015=100%75%0.02xKxx转化率若开始时H2O浓度增大为原来的四倍，其他条件不变，则CO转化率是多少？CO＋H2OCO2＋H2起始浓度0.020.0800转化浓度yyyy平衡浓度0.02－y0.08－yyy2c90.0194mol/L(0.02)(0.08)0.0194=100%97%0.02yKyyyCO转化率2、0.05gN2O4气体放入200mL密闭容器中并在25℃下保温，N2O42NO2，Kc=0.00577。求：（1）每一组分气体的平衡浓度。（2）KP。解析：（1）设N2O的转化浓度为x，则N2O4起始浓度243NO0.052.7210(mol/L)。920.2cN2O42NO2起始浓度：2.72×10－30转化浓度：x2x平衡浓度：2.72×10－3－x2x23c3(2)0.00577,1.3910mol/L2.7210xKxx所以平衡时，24233NONO1.3310mol/L,2.7810mol/Lcc②KP=Kc·()nRT=0.00577×(0.082×298)=0.1413、请先阅读以下的叙述，再解答后面提出的问题。对于有气体参加的可逆反应，可以用各气体的平衡分压代替平衡浓度来表示其平衡常数。用分压（以大气压为单位）表示的平衡常数叫做压力平衡常数，以KP表示。例如：2Fe（固）＋4H2O（气）Fe3O4（固）＋4H2（气）224H4HOpPKP式中2HP和2HOP分别表示平衡时H2和H2O（气）的分压力，其指数与反应式中相应物质的系数相等。注意：KP表达式中不包括纯固体、纯液体的压力项，由于它们的蒸气压在一定温度下为定值，可以包含在平衡常数KP内。问题：将纯H2S通入放有固态FeCl2并已抽成真空的密闭烧瓶内，加热烧瓶到329.9℃，并恒温，四天之后假定反应已达到平衡，此时烧瓶中含有两种固体FeCl2和FeS1＋x。气相中仅有H2S、HCl和H2，其分压分别为0.300、0.803和0.0563大气压。（1）求化学式FeS1＋x中x的值。（2）写出烧瓶中所发生的平衡反应方程式（相对于1molFeCl2而言），并求出其lgKP值。（已知lg0.300=×0.523,lg0.803=－0.0953,lg0.0563=－1.25）。解析：（1）(1＋x)H2S(g)＋FeCl2(s)FeS1＋x(s)＋2HCl(g)＋xH2(g)反应前，体系内无HCl(g)和H2(g)，因此反应生成HCl和H2的物质的量之比等于其分压之比：2︰x=0.803︰0.0563x=0.14（2）FeCl(s)＋1.14H2S(g)FeS1.14(s)＋2HCl(g)＋0.14H2(g)平衡分压(atm)0.3000.8030.05630.142PP0.14(0.0563)(0.803),lg0.231(0.300)KK5、理想气体反应2A(g)B(g)＋xC(g)（1）开始时体系中只有A，A相对分子质量为44。实验测得101.325kPa和2500K时，A有14%分解，平衡时混合气体的平均相对分子质量为41.12，求x值。（2）在101.325kPa和3000K时，实验测得平衡时混合气体的密度为0.15kg/m3，根据此数据计算说明该反应是吸热反应还是放热反应。解析：（1）2A(g)B(g)＋xC(g)△n2n00平衡时2n·86%n·14%nx·14%(x－1)n·14%41.1222442(1)14%0.158.3143000(2)36.941.12101.325nxnxnRTMP平衡向正反应方向移动，正反应为吸热反应。6、在活塞的密闭不锈钢筒中，吸入一定量的炭粉（足量）和1g水加热至1000℃，发生反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，一会儿，钢筒活塞处于A处。回答下称问题：（1）在1000℃，1.01×105Pa时钢筒中气体的体积_______5.8L（填：“大于”、“等于”或“小于”），简述原因：__________________________。（2）当温度不变时，将活塞向右推进至B处时，混合气体的平均分子量如何变化？为什么？（3）如果开始时吸入的是一定量的炭粉（足量）和xmolH2O，ymolCO和xmolH2，控制在1000℃，1.01×105Pa，一会儿把活塞向右推，发现混合气体的平均分子量变化与（2）中变化刚好相反，则x，y，z应满足什么条件？原混合气体（H2O为气态）的平均分子量应满足什么条件？解析：（1）由pV=nRT可知，1gH2O在1000℃的体积V=Nrt/p=1g/(18g/mol)×(8314.3Pa·L/mol·K－1)×1273K×(1.01×105Pa)=5.8L。反应向正反应方向进行，正反应为气体体积增加的反应，所以钢筒中气体体积大于5.8L。（2）因为右端CO和H2的平均分子量=(28＋2)/2=15，左端H2O(g)的分子量为18，加压后平衡向左移动，即向分子量增加的方向移动，所以加压到B处时混合气体平均分子量增大。（3）设CO转化量为amolC(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)起始物质的量xyx转化物质的量aaa平衡物质的量x＋ay－ax－a因为M（初）=(18x＋28y＋2x)/(x＋y＋z)M（末）=[18(x＋a)＋28(y－a)＋2(x－a)]/(x＋y＋z－a)=(18x＋28y＋z－12a)/(x＋y＋z－a)令18x＋28y＋2z=m,x＋y＋z=n，则有：M（初）=m/n，M（末）=(m－12a)/(n－a)。因为M（初）M（末）。即m/n(m－12a)/(n－a)，整理得：m/n12，即原混合气体平均分子量应满足M（初）12。将M（初）12代入原式有：(18x＋28y＋2z)/(x＋y＋z)12，整理上式可得：3x＋8y5z，此即为x,y,z应满足的条件。7、把在常压下NO气体压缩到100个大气压（1个标准大气压=101.325kPa)，然后在一个体积固定的容器里加热到50℃，发现气体的压力迅速下降，当压力降至略小于原压力的23就不再改变，已知其中一种产物的相对分子质量为44。请用化学反应方程式和简单的文字解释这一实验现象________________________。解析：（1）加热时压力下降，说明发生了化学反应，生成物中气体的体积相对反应物是减小的。（2）压力减小到23，说明3体积NO气体反应生成了2体积气体产物。（3）压力略小于23就不再改变，说明有进一步的可逆反应使气体体积略小，达到平衡状态后气体体积便不再改变，这是反应达到平衡状态的特征。（4）一种产物相对分子质量为44，在氮、氧、氮的氧化物中只N2O的相对分子质量为44。从而可推测3体积的NO首先反应生成了1体积N2O和1体积NO2，在加压下，NO2转化为N2O4使气体体积再进一步减小。所以发生反应1002250℃3NONONO，个大气压气体体积减小到23，故压力为原来的23；又因发生可逆反应2NO2N2O4，气体体积进一步缩小，故压力小于23，且因后者是可逆反应，故反应达到平衡后，压力不变。8、1962年，N.Bartlett用PtF6与Xe在一定条件下反应，制得了第一个稀有气体化合物，这种化合物含F的质量分数为0.259。它极易于水反应，0.440g该化合物与水反应可得标准状况下氙和氧气物质的量比为2︰1的混合气体33.6mL。请根据上述条件，写出该化合物与水反应的化学方程式。解析：本题要求写出有关反应的化学方程式，由于部分反应物和生成物未知，有一定难度。其中稀有气体化合物的化学式可通过如下方式求得。设有1g该化合物，则含F为0.259g，含Xe：3Xe233.61013131.30.298(g)22.40.440m含Pt：mPt=1－(0.259＋0.298)=0.443(g)XePtF0.2980.4430.259::::1:1:6131.319519nnn所以则稀有气体化合物的化学式为XePtF6。易知，在反应中XePtF6是强氧化剂，这可从两方面理解。一方面作为稀有气体的化合物，应不够稳定，Xe应该容易被还原。另一方面，反应有O2产生，即水被氧化了，那么XePtF6被还原成何物？由题意知Xe是其中之一，Pt是否被还原？26OO22FXePtXePt(6)1H2xx氧化数氧化数氧化数氧化数为氧化数为0氧化数变化[0-(-2)]=2氧化数氧化数变化为+6为-6为0为由氧化数升降相等可得：6－x=2，x=4。即反应后Pt的氧化数变为＋4，因为是水解产物，可写成PtO2，所以反应的化学方程式为：2XePtF6＋6H2O=2Xe↑＋O2↑＋2PtO2＋12HF当然仅从氧化数考虑，将PtO2写成PtF4也可以，但实际PtF4遇水也会强烈水解。9、二氧化氮是大气中许多含氮氧化物之一，它可二聚成N2O4(g)。（1）N2O4(g)解离成NO2(g)的反应是一级反应，298K时速率常数是5.3×104s－1，求N2O4(g)分解20%需多长时间？（2）NO2(g)二聚成N2O4(g)是二级反应，在198K，速率常数是9.8×104L/(mol·s)，它的逆反应是一级反应，速率常数是5.3×104s－1。请根据这些数据计算反应2NO2(g)N2O4(g)在198K时的浓度平衡常数Kc。解析：（1）在恒容条件下，不考虑逆反应时0ln。cktc将有关数据代入可得：t=4.2×106(s)。（2）平衡时，K正2242NONOKcKc正逆2426NOc24NO219.8105.3101.810(molL)cKKKc正逆