物理化学56.doc

第五章 化学平衡 5.1??????? 在某恒定的温度和压力下，取的A(g)进行如下化学反应 ??????????????????????????? ?????? ?若，试证明，当反应进度时，系统的Gibbs函数G值为 ???? 最小，这时A, B间达化学平衡。 ?????? 解：假设系统为理想气体，则反应系统的Gibbs函数为 ???????????????????? ????????????? 因为，因此 ???????????????????? ????????????? 恒温、恒压下G只是nA的函数，其极值求解如下 ???????????????????? ????????????? 解得 5.2??????? 已知四氧化二氮的分解反应 ???????????????????? ?????? 在298.15 K时，。试判断在此温度及下列条件下，反 ??? 应进行的方向。 （1）??? N2O4(100 kPa), NO2(1000 kPa); （2）??? N2O4(1000 kPa), NO2(100 kPa); （3）??? N2O4(300 kPa), NO2(200 kPa); 解：由Jp进行判断 ????????????? 5.3??????? 1000 K时，反应 ???????????????????? ?????? 的。现有与碳反应的气体混合物，其组成为体积分数 ??? ，，。试问： ?????? （1）T = 1000 K，p = 100 kPa时，等于多少，甲烷能否形成？ ?????? （2）在1000 K下，压力需增加到若干，上述合成甲烷的反应才可能进行。 ?????? 解：设反应体系中气相为理想气体，则 ???????????????????? ????????????? 因此， ???????????????????? ???????????????????? 5.4??????? 已知同一温度，两反应方程及其标准平衡常数如下： ???????????????????? ?????? 求下列反应的。 ???????????????????? ?????? 解：所给反应 = (2) – (1)，因此 ???????????????????? 5.5??????? 已知同一温度，两反应方程及其标准平衡常数如下： ???????????????????? ?????? 求下列反应的。 ???????????????????? ?????? 解：所给反应 = 2 x (2) – (1)，因此 ???????????????????? 注：平衡组成的计算关键是物料衡算。 5.6??????? 在一个抽空的恒容容器中引入氯和二氧化硫，若它们之间没有发生反应，则在375.3 K时的分压分别为47.836 kPa和44.786 kPa。将容器保持在375.3 K，经一定时间后，总压力减少至86.096 kPa，且维持不变。求下列反应的。 ???????????????????? ?????? 解：反应各组分物料衡算如下 ???????????????????? ????????????? 因此， ???????????????????? 5.7??????? 使一定量摩尔比为1:3的氮、氢混合气体在1174 K，3 MPa下通过铁催化剂以合成氨。设反应达到平衡。出来的气体混合物缓缓地通入20 cm3盐酸吸收氨。用气量计测得剩余气体的体积相当于273.15 K，101.325 kPa的干燥气体（不含水蒸气）2.02 dm3。原盐酸溶液20 cm3需用浓度为52.3 mmol?dm-3的氢氧化钾溶液18.72 cm3滴定至终点。气体通过后只需用同样浓度的氢氧化钾溶液15.17 cm3。求1174 K时，下列反应的。 ???????????????????? ?????? 解：平衡时各组分物质的量容易求出 ???????????????????? ?????? 由于氮和氢气的摩尔比为1:3，等于其反应计量系数之比，因此 ???????????????????? ?????? ????????????? ?????? 因此， ???????????????????? 5.8??????? 五氯化磷分解反应 ???????????????????? ?????? 在200 ?C时的，计算： ?????? （1）200 ?C，200 kPa下PCl5的解离度。 ?????? （2）摩尔比为1:5的PCl5与Cl2的混合物，在200 ?C，101.325 kPa下，求 ??????? 达到化学平衡时PCl5的解离度。 ?????? 解：（1）设200 ?C，200 kPa下