物理化学解题指导 联系客服

发布时间 : 星期日 文章物理化学解题指导更新完毕开始阅读

1.分压的影响

增加反应物或减少产物的分压(或浓度),平衡将向生成产物的方向移动;减少反应物或增加产物的分压(或浓度),平衡将向生成反应物方向移动。 2.总压的影响

ΣνB>0,总压升高,不利于产物生成;反之亦然。

ΣνB<0,总压升高,利于产物生成;反之亦然。 ΣνB=0,总压对其无影响。 3.隋性气体的影响

隋性气体起到分压作用。

ΣνB>0,加入隋气,利于产物生成;放出隋气,不利于产物生成。

ΣνB<0,加入隋气,不利于产物生成;放出隋气,利于产物生成。 ΣνB=0,对其无影响。 从以上分析得知:

ΣνB>0的反应,降低体系的总压与加入隋性气体作用相同,均有利于产物生成。

ΣνB<0的反应,增加体系的总压与放出隋性气体作用相同,均有利于产物的生成。

第二部分 习题解答

3-1 下列说法对吗?为什么?

(1)在定温定压条件下,?rGm?0 的反应一定不能进行。

(2)标准平衡常数的数值不仅与反应式的写法有关,而且还与标准态的选择有关。

??(3)因为?rGm??RTlnK?,所以?rGm是平衡状态时的吉布斯函数变。

(4)某化学反应的?rGm若大于零,则K一定小于1。

解:(1)错 当有非体积功时,?rGm>0的反应可以进行,如电解水。 (2)对;(3)错 达到平衡时,反应的吉氏函数变为零。

?(4)错 K由?rGm决定。

??3-2 使1mol HCl与0.48mol O2混合,在660K和101325Pa达成下列平衡时,生成0.40mol的Cl2。

4HCl?g??O2?g???2H2O?g??2Cl2?g?

试求(1)各气体的平衡分压;(2)平衡常数Kp,Kx,KC(设为理想气体)

解: 4HCl(g) + O2(g) === 2H2O(g) +2Cl2(g)

开始量(mol) 1 0.48 0 0

平衡量(mol)1?2?0.4 0.48?0.42 0.4 0.4 平衡总量

??n?1.28mol

0.2?101325?15832.0Pa 1.28(1)p(HCl)?x(HCl)p?0.28?101325?22164.8Pa 1.280.4p(H2O)?p(Cl2)??101325?31664.1Pa

1.28p(O2)?(2)K?pKx?pp??pp??31664.1????101325?73.14 ?pp??pp??15832??22164.8?K?pp??K?73.14

?2?2?Cl2H2O4?44HClO2?p????B?pKC?K?pRTp?????B??8.314?660??73.14???101325???1?1350.6mol?m?3

3-3 乙苯脱氢生产苯乙烯的反应为

C6H5C2H5?g??C6H5C2H3?g??H2?g?

900K时,Kp?2.7。若开始时只有反应物乙苯1mol,试求平衡时:

(1) 在101325Pa下生成苯乙烯的物质的量。

(2) 在10132.5Pa下得到苯乙烯的物质的量。 解:(1)设生成苯乙烯n mol,则

C6H5C2H5(g) === C6H5C2H3(g) + H2(g)

平衡量(mol) 1?n n n ,?n?1?n

??n????B????p1?n?????Kx???K??Kp?p ???1?n??1?n??p?n2??2.7, 解得 n?0.85mol 21?n(2) 当p = 10132.5Pa时, pp?0.1, ??B?1

?2n2??27, 解得 n = 0.98 mol 21?n3-4 在400K时,将0.0163mol的PCl5置于1.0升容器中,当按下反应

PCl5(g) === PCl3(g)+Cl2(g)

达平衡后(设为理想气体),测得压力p = 101325Pa。计算反应的离解度?(转化率)和平衡常数Kp。

解: PCl5(g) === PCl3(g) + Cl2(g)

?3 0.016?3 3??? 0.016?平衡量(mol) 0.016?1平衡总量(mol)

?n?0.0163??1???

?p?K??Kpx??p???????B???1????2?p??2?p???????1??2???p??? ?1????1????p????∵ 平衡时理想气体 pV??n?RT, 即 ?n?pVRT

pV101325?1?10?3?∴ 0.0163??1???? RT8.314?4000.872101325??3.11 解得 ??0.87, K?1?0.872101325?p?3-5 反应2NO2(g) == NO4(g),在298.2K时,?rGm??4.77kJ?mol?1。

试问(1)当混合物中p?NO2??2.67?104Pa及p?NO4??1.07?105Pa时,反应向什么方向自发进行?(2)当混合物中p?NO2??1.07?105Pa和p?NO4??2.67?104Pa时,反应向什么方向进行?

解: 2NO2(g) === N2O4(g) , 298K时

??4.77?10008.314?298??6.86 K?p?exp??rGmRT?exp???pp?1.07?10??101325?15.2?K,向左进行。 (1) Q??pp??2.67?10??2.67?10??101325?0.24?K,反应自发向右进行。

(2) Q??1.07?10??N2O45p?242?pNO24p52?p3-6 潮湿的Ag2CO3(s)在383K下用空气流(101325Pa)进行干燥。请问气流中CO2(g)的分压最低为多少时,才能避免Ag2CO3分解?已知383K时,Ag2CO3(s) == Ag2O(s) + CO2(g)的Kp?9.5?10。

解: Ag2CO3(s) === Ag2O(s) + CO2(g)

383K时 Kp?9.51?10, 设 Qp?pCO2p 欲使Ag2CO3不分解,必须 Kp?Qp,即

???3???3pCO2?9.51?10?3p??963.6Pa

3-7 Ag在空气中会变黑,这是由于发生了以下反应:

2Ag(s) + H2S(g) == Ag2S(s) + H2(g)

在25℃时若银变黑,试估计空气中H2(g)和H2S(g)的压力比最多是多少?已知298K时H2S(g)

?1?和Ag2S(s)的?fGm分别为 ?33.60和?40.25kJ?mol。

解: 2Ag(s) + H2S(g) === Ag2S(s) + H2(g)

???298K时 ?rGm?Ag2S???fGm?H2S? ??fGm ???40.25????33.60???6.65kJ?mol?1

??6.65?10008.314?298??14.64 K?p?exp??rGmRT?exp??设Qp?pH2p?pH2S/p??pH2?pH2pH2S,当银变黑时有 Qp?K?p

pH2S?14.64,即空气中最多

pH2pH2S?14.64

3-8 在生物体内(pH=7.0,310K),葡萄糖的代谢过程是

2?(1)葡萄糖?HPO4??6?磷酸葡萄糖?H2O??1?rGm1?13.4kJ?mol

(2)ATP(三磷酸腺苷)+H2O == ADP(二磷酸腺苷)+Pi(无机磷酸盐)

??1。反应(1)在(2)的水解驱动下才能进行,它们的耦合反应是: ?rGm??30.5kJ?mol22?(3)葡萄糖?ATD?HPO4?6?磷酸葡萄糖?ADP?Pi

??试计算反应(3)的?rGm3和平衡常数K3,并说明耦合反应的意义。

解:∵ 反应 (3) == (1) + (2)

∴ ?rGm,3??rGm,1??rGm,2?13.4?30.5??17.1kJ?mol

???17.1?10008.314?310??761.1 K3?exp??rGm,3RT?exp?3-9 在298K时,下列可逆反应的平衡常数KC?8.9?10?5。

????1??1,6-二磷酸果糖(FDP)= 3-磷酸甘油醛(G-3-P)+ 二羟基丙酮磷酸盐(DHAP)

?试求:(1)反应的标准摩尔吉布斯函数变?rGm?298K?。

(2)若C?FDP??10mol?L;C?G?3?P??C?DHAP??10mol?L时,反应

?2?1?5?1的方向向哪边进行?(设C?1mol?L)。

解:(1)?rGm??RTlnKC??8.314?298ln8.9?10????1????5??23.11kJ?mol?52?1

(2)?QC?C?G?3?P?C??C?DHAP?C???10??C?FDP?C?10?2?10?8

??KC?QC ,即反应向右进行。

3-10 关于生命起源有各种学说,其中包括由简单分子自发地形成动、植物的复杂分