物理化学傅献彩化学平衡.docVIP

物理化学习题解答(六) 1、反应CO(g)+H2O(g)==H2(g)+CO2(g)的标准平衡常数与温度的关系为lgKp?=2150K/T-2.216，当CO， H2O，H2，CO2的起初组成的质量分数分别为0.30，0.30，0.20和0.20时，总压为101.3kPa时，问在什么温度以下(或以上)反应才能向生成物的方向进行？ 解：xCO=0.30/28 /(0.30/28+0.30/18+0.20/2+0.20/44)=0.081214 xH2O=0.30/18 /(0.30/28+0.30/18+0.20/2+0.20/44)=0.12633 xH2=0.20/2 /(0.30/28+0.30/18+0.20/2+0.20/44)=0.758 xCO2=0.20/44/(0.30/28+0.30/18+0.20/2+0.20/44)=0.034454 Qp= △G=-RTln Kp?+RTlnQp=-RTln10(2150/T-2.216)+RTlnQp =-8.314×2.30258×2150+8.314×2.30258×2.216T+8.314T×ln2.54549 = -41158.8+50.19T0，T820K 理想气体反应的等温方程式 （1）方程式 式中，为任一指定状态（T、p、组成）下反应的摩尔吉布斯函数变，它是决定反应方向的物理量。为反应的标准摩尔吉布斯函数变，它是决定反应限度的物理量。为任一指定状态下的压力商。为反应的标准平衡常数。 （2）应用 判断在指定温度、压力及组成条件下的反应方向，即 时，反应正向可自动进行 时，反应达到平衡 时，反应正向不能自动进行，逆向可自动进行 2、PCl5(g)的分解反应为PCl5(g)==PCl3(g)+Cl2(g)，在523K和100kPa下达成平衡，测得平衡混合物的密度ρ=2.695kg·m-3，试计算： (1) PCl5(g)的解离度； (2) 该反应的Kp?和△rG?m。 解： (1) PCl5(g) ==PCl3(g) + Cl2(g) 起始时mol： x 0 0 平衡时mol： x(1- α) αx αx n总= x(1+α)，m总= x(1- α)×208.2388+αx×137.3328+αx×70.906 p总V总=n总RT，p总=m总RT/(V总M均)=ρRT/M均 M均=ρRT/p总= (2.695×103×8.314×523) /(100×103)=117.1846 g·mol-1 M均= m总/ n总=[ x(1- α)×208.2388+αx×137.3328+αx×70.906]/ [x(1+α)] =[(1- α)×208.2388+α×137.3328+α×70.906]/ (1+α)= 117.1846 (1-α)×208.2388+α×137.3328+α×70.906=117.1846 (1+α) (208.2388+117.1846-137.3328-70.906)α=208.2388-117.1846 117.1846α=91.0542，α=0.777 PCl5(g)(PCl3(g)+Cl2(g) 设α为解离度， 开始 n 0 0 平衡 n(1-α) nα nα 平衡时物质的总量为n(1+α) 平衡体系中pV= n(1+α)RT，从反应可以看出，反应前后的分子数虽然增加了，但总质量没有变（即质量守恒），故 又 所以 (2) x PCl5= x(1- α)/ x(1+α)= (1- α)/ (1+α)=(1-0.777)/(1+0.777)= 0.125483 x PCl3= xCl2=αx/ x(1+α)= α/(1+α)=0.777/(1+0.777)= 0.437259 Kp?= = △rG?m=-RTln Kp?=-8.314×523ln1.5237=-1831.4 J·mol-1 4、合成氨反应为3H2(g)+N2(g)==2NH3(g)，所用反应物氢气和氮气的摩尔比为3:1，在673K和1000kPa压力下达成平衡，平衡产物中氨的摩尔分数为0.0385，试求： 该反应在该条件下的标准平衡常数； 在该温度下，若要使氨的摩尔分数为0.05，应控制总压为多少？ 解： (1) 3H2(g) + N2(g) == 2NH3(g) 起始时kPa： 3