1、第五章 化学平衡一基本要求1掌握化学反应等温式的各种形式，并会用来判断反应的方向和限度。2了解标准平衡常数的定义，掌握标准平衡常数的各种表示形式和计算方法。3掌握标准平衡常数 与 在数值上的联系，熟练用热力学方法计算 ，K rmG rmG从而获得标准平衡常数的数值。4了解标准摩尔生成 Gibbs 自由能 的定义和它的应用。f5掌握温度对化学平衡的影响，记住 vant Hoff 公式及其应用。6了解压力和惰性气体对化学平衡的影响。二把握学习要点的建议把本章放在多组分系统之后的目的，就是要利用多组分系统中介绍的化学势的概念和各种表示方式，来导出化学反应等温式，从而用来判断化学反应的方向与限度。本章
2、又用到了反应进度的概念，不过其值处在 的区间之内。因为在利用化01 mol学势的表示式来计算反应的 Gibbs 自由能的变化值时，是将化学势看作为一个定值，也就是在有限的反应系统中，化学进度为 ，如果在一个很大的系统中， 。d1 ol严格讲，标准平衡常数应该用绝对活度来定义，由于本教材没有介绍绝对活度的概念，所以利用标准态化学势来对标准平衡常数下定义，其含义是一样的。从标准平衡常数的定义式可知，标准平衡常数与标准化学势一样，都仅是温度的函数，因为压力已指定为标准压力。对于液相反应系统，标准平衡常数有其相应的形式。对于复相化学反应，因为纯的凝聚态物质本身就作为标准态，它的化学势就是标准态化学势，
3、已经归入 中，rmG所以在计算标准平衡常数时，只与气体物质的压力有关。学习化学平衡的主要目的是如何判断反应的方向和限度，知道如何计算平衡常数，了解温度、压力和惰性气体对平衡的影响，能找到一个经济合理的反应条件，为科研和工业生产服务。而不要过多地去考虑各种浓度表示式和各种平衡常数表示式之间的换算，否则会把自己搞糊涂了，反而没抓住主要内容。由于标准平衡常数与 在数值上有联系， ，所以有了rmG rmlnpGRTK 的值，就可以计算 的值。定义了标准摩尔生成 Gibbs 自由能 ，就可以很rmG pK fm方便地用热力学数据表中个物质的 值，来计算反应的 ，从而可以求出标准平fm r衡常数。为什么说
4、 与 仅是在数值上有联系呢？因为它们处于不同的状态， 处rm p rmG于标准态，而 处于平衡态，它们之间的关系可以这样来理解。根据公式：pKBrm,r()lnTppGR 在等温、等压不做非膨胀功时，化学反应达到平衡， ，才得到rm,()0TpGBrmelnlnppTK 所以， 是处于平衡状态时的压力商，而它又与标准化学势有关（根据它的定义式） ，故pK将 称为标准平衡常数，它始终与系统的化学平衡状态相连。而 ，是 rmBG 处于标准态时化学势的代数和，故称为反应的标准摩尔 Gibbs 自由能变化值，它是处于标准状态下的物理量。只有在化学反应达到平衡时，才与 联系在一起。之所以要强调这pK一点
5、是因为，如果把 看作是平衡状态下的物理量，它的数值永远等于零；如果把rmG看作是标准状态下的平衡常数，那它就永远等于 1，显然这些结论是荒谬的。pK标准平衡常数的数值与 一样，因为用到了化学反应进度的概念，所以与方程式rm的计量系数是有关系的。方程式的计量系数成倍数的关系，则 的值也呈倍数的关系，rmG而 则成指数的关系。所以在计算 时，一定要与化学计量方程对应。pK pK温度是影响化学平衡的最主要的因素，温度会改变平衡常数的数值。根据 vant Hoff 公式，对于吸热反应，升高温度，使平衡常数值增大。反之，对于放热反应，降低温度，使平衡常数值增大。要熟练掌握 vant Hoff 定积分公式
6、的应用。压力不影响平衡常数的数值，而只可能影响有气体参与反应的平衡组成，或通常说的会影响 的数值。对于反应前后气体分子数不变的反应，或受压力影响较小的凝聚相反xK应，则压力对平衡几乎没有影响。只有在反应前后，气体分子数发生改变的反应，压力才会影响平衡的组成，增加压力对气体分子数减少的反应有利，反之，降低压力对气体分子数增加的反应有利，使产物的比例提高。把不参与反应的气体称为惰性气体，惰性气体对平衡的影响与压力相似，只有在反应前后气体分子数改变的反应，加入惰性气体才会影响平衡的组成。加入惰性气体，降低了各个组成的分压，相当于起了降压和稀释作用，对气体分子数增加的反应是有利的。反之，对气体分子数减
7、少的反应，惰性气体的存在会使产物在平衡组成中的比例下降，必须定期清除这种反应物带入的或反应中产生的惰性气体。三思考题参考答案1反应达到平衡时，宏观和微观特征有何区别？答：反应到达平衡时，宏观上反应物和生成物的数量不再随时间而变化，好像反应停止了。而微观上，反应仍在不断的进行，反应物分子变为生成物分子，而生成物分子又不断变成反应物分子，只是正、逆反应的速率恰好相等，使反应物和生成物的数量不再随时间而改变。2为什么化学反应通常不能进行到底？答： 严格讲，反应物与产物处于同一系统的反应都是可逆的，不能进行到底。只有逆反应与正反应相比小到可以忽略不计的反应，可以粗略地认为可以进行到底。这主要是由于存在
8、混合 Gibbs 自由能的缘故，反应物与产物混合，会使系统的 Gibbs 自由能降低。如果没有混合 Gibbs 自由能，在 Gibbs 自由能对反应进度的变化曲线上，应该是一根不断下降的直线，不会出现最低点。如果将反应在 vant Hoff 平衡箱中进行，反应物与生成物的压力都保持不变，反应物与生成物也不发生混合，反应物反应掉一个分子，向平衡箱中补充一个分子。生成一个生成物分子，则从平衡箱中移走一个分子，这样才能使反应进行完全。3什么是复相化学反应？其平衡常数有何特征?答：有气相和凝聚相（液相、固体）共同参与的反应称为复相化学反应。对凝聚相，只考虑是纯态的情况，纯态的化学势就是它的标准态化学势
9、，所以复相化学反应的标准平衡常数只与气态物质的压力有关。4什么是物质的解离压？答：在一定温度下，某纯的固体物质发生解离反应，如果只产生一种气体，达到平衡时，这气体的压力就称为该固体在该温度时的解离压。如果产生的气体不止一种，达到平衡时，所有气体压力的总和称为该固体在该温度时的解离压。显然物质的解离压在定温下有定值。5什么是标准摩尔生成 Gibbs 自由能？答：因为 Gibbs 自由能的绝对值不知道，所以只能用相对值，需要规定一个共同的相对标准。即将标准压力下稳定单质（包括纯的理想气体，纯的固体或液体）的生成 Gibbs自由能看作零，在标准压力下，反应温度时，由稳定单质生成计量系数 的物质 B
10、时，B1标准摩尔 Gibbs 自由能的变化值称为物质 B 的标准摩尔生成 Gibbs 自由能，用符号表示。热力学数据表上一般列出的是在 298.15 K 时的数值。fm(B,)GPT6根据公式， ，所以说 是在平衡状态时的 Gibbs 自由能rmlnRTK rmG的变化值，这样说对不对? 答：不对。在等温、等压、不作非膨胀功时，化学反应达到平衡时的 Gibbs 自由能的变化值等于零，这样才得到上述公式。而 是指在标准状态下 Gibbs 自由能的变化值，rm在数值上等于反应式中各参与物质的标准化学势的代数和，即：，因此不能认为 是在平衡状态时的 Gibbs 自由能的变化值，rmB()()GT r
11、G否则在标准状态下。它的数值永远等于零。7在一定的温度、压力且不作非膨胀功的条件下，若某反应的 ，能否研制rm0G出一种催化剂使反应正向进行？答：不能。催化剂只能同时改变正向和逆向反应的速率，使平衡提前到达，而不能改变反应的方向和平衡的位置，催化剂不能影响 的数值。用热力学函数判断出的不能rmG自发进行的反应，用加催化剂的方法也不能使反应进行，除非对系统做非膨胀功。8合成氨反应的化学计量方程式可以分别用如下两个方程来表示，两者的 和rmG的关系如何？K 23 2331(1) 3HN () HN答： 的下标“m”表示反应进度为 1 mol 时 Gibbs 自由能的变化值，现在两个反应rmG式中各
12、物的量成倍数关系，当反应进度都等于 1 mol 时，得：2rrm1(1)2()()GK 9工业上，制水煤气的反应方程式可表示为：22C(s)HO(g)(g)1rm3.5 kJolH设反应在 673 K 时达到平衡，讨论下列因素对平衡的影响。增加碳的含量；提高反应温度；增加系统的总压力；增加水气分压；增加氮气分压。答： 只要碳是纯的固态，则它的活度等于 1，它的化学势就等于标准态时的化学势，在复相化学平衡中，纯固态不出现在平衡常数的表达式中，则增加碳的含量对平衡无影响。 提高反应温度会使平衡向右移动，因为这是一个吸热反应，提高反应温度对正反应有利。 增加系统的总压力，虽然不影响平衡常数的数值，但
13、是会影响平衡的组成。因为这是一个气体分子数增加的反应，增加压力，会使平衡向体积变小的方向移动，会使平衡向左方移动，不利于正向反应。所以，工业上制备水煤气时，一般在常压下进行。 水是反应物，增加水气的分压，会使平衡向正向移动。 氮气在这个反应中是惰性气体，增加氮气虽然不会影响平衡常数的数值，但会影响平衡的组成。因为这是个气体分子数增加的反应，增加惰性气体，使气态物质的总的物质的量增加，相当于将反应系统中各个物质的分压降低了，这与降低系统的总压的效果相当，起到了稀释、降压的作用，可以使产物的含量增加，对正向反应有利。10 五氯化磷的分解反应为 ，在一定温度和压力下，反523PCl(g)=l+PCl
14、(g)应达平衡后，改变如下条件，五氯化磷的解离度将如何变化？并解释为什么？设所有气体均为理想气体。(1) 降低系统的总压；(2) 通入氮气，保持压力不变，使体积增加一倍；(3) 通入氮气，保持体积不变，使压力增加一倍；(4) 通入氯气，保持体积不变，使压力增加一倍。答：（1） 降低总压有利于正向反应，使五氯化磷的解离度增加，因为这是一个气体分子数增加的反应。（2）通入氮气，保持压力不变，这对气体分子数增加的反应有利，相当于起了稀释、降压的作用，所以五氯化磷的解离度会增加。（3） 通入氮气，因保持体积不变，压力和气体的总物质量同时增加，它们的比值不变，所以平衡组成也不变，五氯化磷的解离度亦不变。
15、（4） 通入氯气，增加了生成物的含量，使平衡向左移动，对正向反应不利，会使五氯化磷的解离度下降。四概念题参考答案1在等温、等压且不做非膨胀功的条件下，当反应的 时，该反应1rm5 kJolG自发进行的方向为 ( )(A) 正向自发进行 (B) 逆向自发进行 (C) 无法判断 (D) 反应不能进行答：(C)。 判断反应能否自发进行，要用等温、等压且不做非膨胀功的条件下的变化值，而不能用 的值。除非该反应是在标准压力下进行，则 ，rmGrmG rm0G 反应能逆向自发进行。或者 是一个绝对值很大的负值，改变压力商也不可能改变r的符号，则 也小于零，这时可以估计反应能自发正向进行。rmrm2理想气体
16、混合物在化学反应达平衡时，应该使用下列哪个关系式？ （ ）（A） （B）rlnpGRTK rmlnpGRTK （C） （D）rmx r c 答：（B） 。根据理想气体化学势的表示式，对数项中用 表示，在化学反应等B/温式中，对数项中是压力商 ，达平衡时，是平衡时的压力商，所以标准平衡常数是 ，pQpK相应的 Gibbs 自由能的变化值为 。rmG3理想气体反应 的 与温度 T 的关系为：23CO(g)H()CO(g)rmG。若要使反应的平衡常数大于 1，则应控制的反1rm/(Jol) 605.9/KGT应温度为 ( )(A) 必须低于 409.3 (B) 必须高于 409.3 K(C) 必须低
17、于 (D) 必须等于4.3答：(C)。 与标准平衡常数 的关系式为 ，要使 ，rm p rmlnpGRT 1p则 。从已知的关系式，解得 。要使反应在标准压力下能自发正向r0G 409.3 T进行， 必须小于零，所以，根据已知的关系式，反应温度必须低于 。rm 409.3 K4在 973 K 时，反应 的标准平衡常数222CO(g)H()CO(g)HA。若将如下各分压的理想气体混合在一起，0.71p， ， ， ，在相同温度下，反CO kPa2HO50 kPap2CO10 kPap2H10 kPap应的方向将 ( )(A) 向右进行 (B) 向左进行(C) 处于平衡状态 (D) 无法判断答：（A
18、） 。有一个可以作为判据的化学反应等温式为 rm,()lnlTpppGRKTQ如果若 ，则 ，反应可自发向右正向进行。这个反应的 值为pKQ r,0(C) (D) 10在如下几个反应中，增加系统的总压，能使产物的比例增加的是 ( )(A) 32CaO(s)a(s)CO(g)A(B) 2gHH(C) 31()N()()A(D) 52PCllPClg答：(C)。增加系统的总压，虽然不改变标准平衡常数，但是对气体分子数减少的反应有利，能使产物的比例增加。这里只有(C)是气体分子数减少的反应。11在等温、等压的条件下，反应 的平衡常数和转22(s)HO()Cg()化率分别为 和 。充入一定量的 后，再
19、次达平衡时 的平衡常数和转化率分(1)pK Ng别为 和 。两者的关系为 ( )2(A) ， (B) ， ()2)pp 12(1)2)ppK 12(C) ， (D) ，(1)2)ppK rm,()0Tp(2) 22COH1.520.45036p$， ，正向反应是自发的。 pQlQ这是一个复相化学反应，标准平衡常数只与 的压力有关。设需通入 的物3NH(g) 3NH(g)质的量为 ，则n3NHpnRTVp22 22338.14 7.0950n1lnl(9).pK27.3lnQn3.0l56mol4 受到 的腐蚀可能发生如下反应Ag(s)2HS(g)。222sAgS(s)H试计算，在 298 K
20、和标准压力下，在 和 的混合气体中， 的摩尔分数2S(g)低于多少时，便不致使 发生腐蚀？已知在 298 K 时， 和 的标准摩尔g(s) 2g(s)生成 Gibbs 自由能分别为： ，1fm2AS,s)40.5kJmolG。 f(Hg36 解： 设 在气体混合物中的物质的量分数为 ，则 的物质的量分数为2S(g) x2H(g)。根据化学反应等温式(1)xrm,r1()ln0TpGRxrm1exTrmf2f2(AgS,s)(HS,g) 1140.53.6kJol6.9 kJol1rm6.9 kJmolexpexp4.88314K2 GRT1.0.63x5 通常在钢瓶里的压缩氢气中含有少量 。实
21、验中常将氢气通过高温下的铜粉，2O(g)以除去少量 ，其反应为： 。若在 873 K 时，使反2O(g) 212Cu(s)Cu(s)A应达到平衡，试计算经处理后，在氢气中剩余 的分压为多少？已知反应的摩尔2()Gibbs 自由能的变化值与温度的关系为： 。1rm16 73.01/)JmolGT解：这是一个复相反应，其中只有一种气体，要计算 的分压，实际就是计算在2O(g)873 K 时的平衡常数。首先将 873 K 时的 计算出来rm11rm(16732.01873)Jol.7 kJolG因为 2r (O,glnlpRTp 所以 rm22(O,g)exp 9(1 720)10 kPap4.10
22、 Pa8.3这时可以认为 已基本除干净了。2(g)6在合成甲醇的过程中，有一个水煤气变换工段，即把 变换成原料气 ，2H(g)CO(g)222H(g)CO()(g)O()现有一个混合气体，各气体的分压分别为 ， ，22HC0 kPapCO50.7 kPap。已知在 1 093 K 时，反应的 K 1，所有气体可视作理想气体。2HO10 kPap$(1) 问在 1 093 K 时，该反应能否发生？ (2) 如果把 提高到 ，而 提高到 ，其余气体的分压不变，2COp405 kPaCOp304 kPa问情况又怎样？ 解：(1) 根据化学反应等温式，rm,()lnllnTppppGRKTQR150.
23、71 8.314 9lJmol212.5 kJol因为 ，故在该条件下，反应不可能自发正向进行。 rm,()0TpG(2) 把 和 的分压提高后2CO 1rm, 3041 ()8.314 9lnJmol25Tp 1.06 kJol这时， ，故在这个条件下，反应可自发正向进行。rm,()TpG7 在 1 373 K 时，有下列反应发生： (1) C(s)2S(s) CS 2(g) K 0.258 1$(2) Cu2S(s)H 2(g)2Cu(s)H 2S(g) K 3.910 -3 2(3) 2H2S(g)2H 2(g)2S(g) K 2.2910 -2 3$试计算在 1 373 K 时，用碳还
24、原 Cu2S(s)反应的平衡常数 K 。 4$解： 用碳还原 Cu2S(s)的反应式为：(4) 2Cu2S (s) +C(s) = 4Cu (s) +CS2 (g) 这几个反应方程式之间的关系为(4) = (1)+2(2)+(3)所以 2413()KK 380.58.90.1.908在 994 K 和 100 kPa 压力下，使纯 慢慢地通过过量的 CoO(s)，则氧化物部分2H(g)地被还原为 Co(s)。流出的已达平衡的气体中，含 的体积分数为 0.025。在同一温度时，若用 还原 CoO(s)，平衡后气体中含 的体积分数为 0.0192。如果将物质CO(g) CO()的量相等的 和 的混
25、合物，在 994 K 下通过适当催化剂进行反应，试计算其2H()平衡转化率？ 解： 首先写出反应的计量方程和计算相应的标准平衡常数(1) 22H(g)CoO(s)H(g)CosA21/10.539.pK (2) 2(g)o(s)(g)osA2CO2/10.951.p 所要计算的反应是（3） ， (3)()（3） 222gH(g)HA所以 315.3190K 设反应（3）的平衡转化率为 222e CO(g)()CO(g)0 0 1t A这是一个反应前后气体分子数相等的反应，所以压力商与摩尔分数商相等23.3()K解得： 0.59在 298 K 和标准压力下，水合硫酸铜脱水反应的计量方程为4242
26、CuSO3H(s)CuSO(s)3H(g) A已知其标准平衡常数 。为了使 0.01 mol 在 的容器中，完61.0p 4s3 dm全转化为 ，试计算至少应加入 的物质的量。设气体为理想气体。42(s) 2()解：这是一个复相化学反应，标准平衡常数只与 的压力有关2HO(g)362(,g)1.0pK 解得在平衡时 32(HO,)()p 61310 kPa.0). kPa22HOpVnRT3410 mol8.071 ol8.49加入的 有两个用途，一是生成水合硫酸铜，另一个是维持容器中的水气分压，所以2H(l)至少应加入 的物质的量为 O422(,l)(30.1870) mol3.810 ol
27、n10反应 的平衡常数，在 250400 K 的温度范4NHCsg)HCl(A围内，与温度的关系式为 。设在这个温度范围内 。试2K l.pKT 0pC计算在 300 K 时：（1） 在真空容器中分解时的解离压力和 和 的分压。4l(s) 3N(g)Hl()（2）反应的 和 。rmr, GH rmS解：（1）在 300 K 时，分解反应的标准平衡常数为21 021 0ln37.37.3.75pT5 98这是一个复相化学反应，设解离压力为 ，则有p2151.0pK 解得 2.547 Pa3 3NHCl1.0 pp（2） rm n GRTK 118.143(2.75) Jmol8.6 kJolrm
28、22dl 0pTRT r1 KH11(208.34) Jol74.6 kJmolrmrrHGST 31(174.68.)10. JKmol11在 300 K 和标准压力下，反应 的标准摩尔 Gibbs 自由能A(g)B(g)A的变化值 。在同样条件下，以 2 mol A 和 2 mol B 按上述方程1rm8.36 kJolG式进行反应，试计算：(1) 反应的平衡转化率。(2) 达平衡时，混合物中各气体的摩尔分数。解：(1) 设达平衡时，反应物转化为产物的物质的量为 eA(g)B(g)02 0 tAB(4)molnrm8 36expexp28.4.140GKRTAB22/ ()().64ppp
29、 解得： 1.63mol平衡转化率为 .0%108.5%2l2（2）混合物中气体的总的物质的量为B(A)(B)nn1.6307. mol2.37 lAB.682.xnB130.5.712 在 400 K500 K 之间,反应 PCl5(g)PCl 3(g)Cl 2(g) 的标准 Gibbs 自由能变化可由下式给出： 。试1rm/(Jol)8.614./Kln(/)7.26/KGTT计算此反应在 450 K 时的 ， ， 及 。rmG rH rmS pK解：将 450 K 代入 的表示式，计算 450 K 时的 的值r rmG3 1rm8.6104.520ln4572.6450Jol .2 kJ
30、olrm1expexp0.498.345GKRTr160ln.2ln(/K)72.6p T3rm22l8.14.5pHTRTR 31r(.610.0)Jmol9.2 kJolrmrrHGST 11(90.21 .5 )kJol75. JKmol4K13 在 323 K 时，下列反应的解离压力为 3.998 kPa 2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) 设气体为理想气体。求算 323 K 时，反应的标准摩尔 Gibbs 自由能的变化值 。rmG解：这是一个复相化学反应，系统中气体的总压等于两个气体生成物压力的加和，因为 22HOC13.98 kPa1.
31、9 app所以标准平衡常数222HOC4. .0110kapK rmlnpGRT 4118.342l. Jmol 2.0 kJol14在 298 K 时，有反应 ，试计算反应在该温度下231SO(g)()SO(g)A的标准平衡常数 。 设气体为理想气体，298 K 时的热力学数据如表中所示。p$热力学函数 2SO(g) 3S(g)2O(g)1fm/(kJol)H KS 96.83495.72605.14解：要计算 的值，首先要求得反应的 。 利用所给的热力学数据，先计算反应p$ rmG的 和 ，然后可得到 。 rmH rS rmrBfH 11395.726.83kJol98. kJolrmBS
32、 111256.748.205.4)JKmol( 19.03JKol rmrrmGHTS 138.294.0)1 kJmol(170. kJolrmexpGKRT 1278exp.650.3429这个反应的趋势还是很大的。15在 630 K 时，反应： 的 。22HgO(s)g()OA 1rm4.3 kJolG试计算： (1) 反应的标准平衡常数 。p$(2) 在 630 K 时 HgO(s)的解离压力。(3) 若将 HgO(s)投入到 630 K， 的压力为 的定体积容器中，在 630 K 2O(g)10 kPa时达到平衡，求与 HgO(s)呈平衡的气相中 的分压力。H解：(1) 4rm4
33、30expexp2.108.16GKRT$(2) 设 HgO(s)的解离压力为 ，这是一个复相化学反应， 的分压为 ，2O(g)13p的分压为 ，则Hg()23p241/.103pKp$解得解离压力 .7 kPa(3) 因为温度未变，所以标准平衡常数的数值也不变。设这时 的分压为 ，Hg()Hgp分解出来的 的分压为 。达平衡时2O(g)Hg12p2()pK$2HgHg4(0.51kPa).10p$解得 g.4p由于容器中已经有 存在，所以使 的分压下降。2O()g()16 某反应在 1 100 K 附近，温度每升高 1 K， 比原来增大 1%，试求在此温度附p$近的 。 rmH解： 根据题意
34、， 即 1d0.pT$ 1dln0. KpT$根据 vant Hoff 公式， rm2lndpKHRT$所以 2121rm0. 8.34(10). JmolHRT $1.6 kJol17在高温和标准压力下，将水蒸气通过灼热的煤层，按下式生成水煤气： C (石墨) + H 2O(g) H2(g) + CO(g) 若在 1 000 K 及 1 200 K 时的 分别为 2.472 及 37.58，试计算在此温度范围内的摩尔反p$应焓变 （设反应焓变在该温度区间内为常数） ，及在 1100 K 时反应的平衡常数rmH。 (1 0K)p$解：根据 vant Hoff 的定积分公式2rm112()lnp
35、THRT$r37.58l4 0K $解得 1rm1.6kJolH$( 0)35 71ln2.4 0 KpKR(1 ).92p$18已知 解离反应的标准平衡常数，在 298 K 时为 ，在 338 K 时为24NOg) .143。试计算：2.64（1） 的标准摩尔解离焓。24()（2） 在 318 K，100 k Pa 下， 的解离度。 24NO(g)解： (1) 根据 vant Hoff 公式，2rm112()lnpTHRT$r.64l0398K3$解得： 1rm. kJolH$（2）先求出 318 K 时的平衡常数 ()p$1(318)6 04Jlln0. 298K3pR$解得： ().7p
36、$设 的解离度为 ， 解离反应为 24NOg)242e NO(g)(g)01 0 tAB1n2241(38K)0.673p $解得： 0.19乙烯水合反应 的标准摩尔反应自由能24225CH(g)O(l)CH(l)A与温度的关系为：rmG，计算 573 K 时的标准平1r/(Jol)3 586./Kln(/)4.19/TT衡常数 。pK$解：在 573 K 时， 的值为： rmG 1r34 5826.73ln54.19573 Jmol$17. kJol 8rm8 0expexp13457GKRT$20 在 298 K 时，丁烯脱氢制取丁二烯的反应为 ，根据8462CH(g)()g热力学数据表，
37、试计算：（1）298 K 时反应的 ， ， 和标准平衡常数 的值。rmH rS rmG pK（2）830 K 时标准平衡常数 的值，设 与温度无关。pK r（3）若在反应气中加入水蒸气，加入量与丁烯的比例为 ，482CH(g)O()15 试计算反应在 830 K，200 kPa 条件下，丁烯的平衡转化率。已知，298 K 时参与反应物质的热力学数据为：物质 48CH(g)46(g)2(g)1fm/(kJol)H 0.310.60KS857278513.6解： （1） 在 298 K 时rmBfm()H 1110.6.3kJol0.29 kJmolrmB()S 13.827.50.)JKl10.
38、 JolrmrrmGHTS 3111.29810.2kJol79.35 kJmolrm(8K)exppRT1479350.208.14（2）利用 van der Hoff 公式 2rm112()lnpKTHRT 114(830).9 kJol1l. K9830Kp 解得 。2().0pK可见，对于吸热反应，升高温度可以使平衡常数增大。（3） 设反应开始时 为 1 mol，平衡转化率为48CH(g)462e (g)H0 0 1t平衡时总的物质的量为 (1)15mol(6)oln已知总压 ，则20 kPap46282CH 2/16(83K) 3.01p ppA 解得 0.9如果不加水蒸气， ，显然
39、转化率会小得多。(1)moln21已知反应 在 373 K 时的标准平衡常数22COlg(Clg)A， ，试计算（可以作合理的近似）98.01pK 1rm5. JKS（1） 在 373 K，总压为 时 的解离度。0kPa2Ol()（2） 在 373 K 时，反应的 。rmH（3） 当总压为 时，要使 的解离度 ，应该控制的反2 a2Cl(g)0.1应温度，设 。r,m0pC解： （1）设在 373 K 时的解离度为 22eOl(g)()lg0 1 0 t A总的物质的量为 222COCl/11p pppK总 总总 29 20kPa8.011解得 56.3（2） rmlnpGRTK 9118.3
40、147ln(80)Jmol57.82 kJolrmrrmHGTS 311(5.2.1) kJl04.63 Jl（3）当 时，设需控制的温度为 ，这时的平衡常数为012T2()pKT2 62() 10ppKT总 利用公式2rm112()lnpHTRT 639 204.0l87/K 解得 2 KT22设在某一温度和标准压力下，有一定量的 的体积为 ，其解离度5PCl(g)31.0 dm设为 0.50，通过计算说明，在下列几种情况下， 的解离度是增大还是减小。设气体都是理想气体。(1) 降低气体的总压，直到体积增加到 。32.0 dm(2) 通入 ，使体积增加到 ，而压力仍为 100 kPa。2N(
41、g)(3) 通入 ，使压力增加到 200 kPa，而体积维持为 。31.0d（4） 通入 ，使压力增加到 200 kPa，而体积维持为 。2Cl() 解：首先要利用已知条件，计算出在该反应温度下的标准平衡常数的值。设的解离度为 ，解离反应如下5Pl(g)532e Pl(g)Cl(g)l0 1 0 t AB1n根据 Dalton 分压定律，当系统的总压为 时，各物质的分压pBpx32 31(PCl), (Cl), (PCl)11pppp代入标准平衡常数的计算式，并整理得2325(l)(l)PpKpp$ $已知在该反应温度下，当总压 时，解离度 ，在该温度下的标准10 ka0.5平衡常数2(.5)
42、 P.310kapK$（1）在降低总压，体积增加到 时，设解离度为 。因为保持温度不变，所. dm1以标准平衡常数的值也不变，这时系统的总压 的值可计算如下：1p在等温条件下，对于理想气体有 01Vn3311m2(0.5) ol() olpp$解得 11 3$代入平衡常数的计算式，BepK$ BpxBBB1eeepxp$ 211()0.3解得 10.6这说明系统的总压减低，使解离度增加。因为这是一个气体分子数增加的反应，降低压力，有利于气体分子数增加的反应。（2）设解离度为 ， 此时系统总的物质的量 ，2p 2B,2N1nn02pVn33B,21m10(.5)ol 解得 B,2ln代入平衡常数
43、的计算式，BBB2ee ep pKn$ 20.3(1)解得 2.6说明通入氮气后，总的物质的量增加，体积增加，使各物质的分压下降，这与降低总压的效果相同，所以使解离度增加。因为这是一个气体分子数增加的反应，通入不参与反应的惰性气体，起到稀释作用，同样有利于气体分子数增加的反应。(3) 设解离度为 ， ， 此时总的物质的量 ， 302p2B,33N1nn303 ,3B1m20, (.5)ol pVpn 解得 B,3n代入平衡常数的计算式BBB3ee ep pKn$ 230.(1)解得 3.5这时解离度没有改变。说明通入氮气使压力增加，一方面起到稀释作用，另一方面因压力增加对气体分子数增加的反应不利，两种作用抵消，故保持解离度不变。（4）设解离度为 ， 。 通入 的物质的量为 ，此时总的物质的量402p2Cl(g)2Cln，2B, Cl1nn3304 B,410m210, (.5)ol pVppn n
