武汉大学版无机化学课后习题答案

第八章

1.怎样正确理解化学反应的平衡状态？

答

2.如何正确书写经验平衡常数和标准平衡常数的表达式？答

3.写出下列可逆反应的平衡常数K c、K p或K的表达式

（1）2NOCl(g)2NO(g) + Cl2(g)

(2) Zn(s) + CO2(g) ZnO(s) + CO(g)

(3) MgSO4(s) MgO(s) + SO3(g)

(4) Zn(s) + 2H+(aq)Zn2+(aq) + H2(g)

(5) NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g)

答

4.已知下列反应的平衡常数：

HCN H+ + CN-

+ OH-

NH3 + H2O NH+

4

H2O H++ OH-

+ CN-

试计算下面反应的平衡常数：NH3 + HCN NH+

4

答

5.平衡常数能否代表转化率？如何正确认识两者之间的关系？

答

6. 在699K时，反应H2(g) + I2(g) 2HI(g)的平衡常数K p=55.3，如果将2.00molH2和2.00molI2作用于4.00dm3的容器内，问在该温度下达到平衡时有多少HI生成？

解

7.反应H2 + CO2H2O + CO在1259K达平衡，平衡时[H2]=[CO2]=0.44mol·dm3-，

[H 2O]=[CO]=0.56mol ·dm 3-。

求此温度下反应的经验的平衡常数及开始时H 2和CO 2的浓度。 解

8. 可逆反应H 2O + CO H 2 + CO 2在密闭容器中，建立平衡，在749K 时该反应的平衡常数K c =2.6。

（1） 求n （H 2O ）／n （CO ）（物质的量比）为1时，CO 的平衡转化率；

（2） 求n （H 2O ）／n （CO ）（物质的量比）为3时，CO 的平衡转化率；

（3） 从计算结果说明浓度对平衡移动的影响。

解 （1）H 2O + CO H 2 + CO 2

a-x b-x x x

x 2=2.6(a-x)2 a x ?=0.617 所以CO 的平衡转化率是61.7%。 （2）H 2O + CO

H 2 + CO 2 n 3n 0 0

n-x 3n-x x x

)

3)((2

x n x n x -- =2.6 n x ?=0.865 所以CO 的平衡转化率是86.5%。

9. HI 分解反应为2HI H 2 + I 2，开始时有1molHI ，平衡时有24.4%的HI 发生了分解，今欲将分解百分数降低到10%，试计算应往此平衡系统中加若干摩I 2。 解 2HI H 2 + I 2

起始 1 0 0

转化 0.244 0.122 0.122

22756

.0122.0=92.005.0)05.0(x + ?x=0.37mol

10. 在900K 和1.013×105Pa 时SO 3部分离解为SO 2和O 2 SO 3（g ） SO 2（g ）+ 21O 2（g ）

若平衡混合物的密度为0.925g ·dm —

3，求SO 3的离解度。 解 PV=nRT P ρm =nRT PM=ρRT M=P RT ρ=5310

013.1900314.810925.0????=68.33 SO 3（g ） SO 2（g ）+ 2

1O 2（g ） x 0 0

a-x x 2

1x x x x a x x x a 21213264)(80++-?

++-= 68.33

a

x = 0.34 所以SO 3的离解度是34%。

11. 在308K 和总压1.013×105Pa ，N 2O 4有27.2%分解为NO 2。

（1）计算 N 2O 4（g ） 2 NO 2（g ）反应的K θ ；

（2）计算308K 时总压为2.026×105Pa 时，N 2O 4的离解百分率；

（3）从计算结果说明压强对平衡移动的影响。

解 （1） N 2O 4（g ） 2 NO 2（g ）

0.272 0.544

K θ

=272.01544.02

-=0.32 （2） PV=nRT V n =RT

P 同理得出N 2O 4的离解百分率是19.6%。 （3） 增大压强，平衡向体积减小的方向移动；

减小压强，平衡向体积增大的方向移动。

12. PCl 5（g ）在523K 达分解平衡:

PCl 5 PCl 3（g ）+ Cl 2（g ）

平衡浓度：[PCl 5]=1 mol ·dm 3-,[ PCl 3]=[ Cl 2]=0.204 mol ·dm 3-。

若温度不变而压强减小一半，在新的平衡体系中各物质的浓度为多少？

解 K θ=1204.02

=0.041616 PCl 5 PCl 3（g ）+ Cl 2（g ）

1-x 0.204+x 0.204+x

0.2042=x

x -+1)204.0(2=0.041616 得出 x=0.135mol ·dm 3-

13. 对于下列化学平衡2HI （g ） H 2（g ） + I 2（g ） 在698K 时，K c =1.82×102-。如果将HI （g ）放入反应瓶内，问：

（1）在[HI]为0.0100mol ·dm 3-时，[H 2]和[ I 2]各是多少？

（2）HI （g ）的初始浓度是多少？

（3）在平衡时HI 的转化率是多少？

解 （1）2HI （g ） H 2（g ） + I 2（g ） 2x x x

x

x 201.02

-=1.82×102- ?x=1.35×103-mol ·dm 3- [H 2]和[ I 2]各是1.35×103-mol ·dm 3-，1.35×10

3-mol ·dm 3-。 （2）[HI]=0.01+2×1.35×103-=0.0127mol ·dm 3-

（3）α=0127

.01035.123

-??×100%=21.3%

14. 反应SO 2Cl 2（g ） SO 2（g ）+ Cl 2（g ）在375K 时，平衡常数K θ=2.4，以7.6

克SO 2Cl 2和1.013×105Pa 的Cl 2作用于1.0 dm

—3的烧瓶中，试计算平衡时SO 2Cl 2、SO 2和Cl 2的分压。

解 K θ=K p （P θ)

n △- P 22cL so ×1=135

6.7RT 得出 P 22cL so =6.8×104Pa P 2SO =8.8×104Pa P 2Cl =1.90×105Pa

15. 某温度下，反应PCl 5（g ） PCl 3（g ）+ Cl 2（g ）的平衡常数K θ=2.25。把一定

量的PCl 5引入一真空瓶内，当达平衡后PCl 5的分压是2.533×104Pa 。问：

（1） 平衡时PCl 3和Cl 2的分压各是多少？

（2） 离解前PCl 5的压强是多少？

（3） 平衡时PCl 5的离解百分率是多少？

解 （1） 2)(.2

3θP P P Cl PCl =2.25×θP P PCl 5

P 3PCl =P 2Cl =7.60×104Pa

（2）P 5PCl =(2.533+7.6)×105Pa

（3）P 5

PCl =44101.10106.7??×100% = 75.25%

16. 如何表述化学反应等温式？化学反应的标准平衡常数与其△rG θm 之间的关系怎样？ 答 △rG m =△rG θm +RTlnQ

△rG m =0， △rG θm = —RTlnk

17. △f G θ、△rG θ、△rG θ之间的关系如何？

答 △rG θ=∑ν△f G θ(生成物）— ∑ν△f G θ

（反应物）

18. 在523K 时，将0.110 mol 的PCl 5（g ）引入1 dm —3容器中，建立下列平衡：

PCl 5（g ） PCl 3（g ）+ Cl 2（g ）

平衡时PCl 3（g ）的浓度是0.050 mol ·dm 3-。问

（1） 平衡时PCl 5和Cl 2的浓度各是多少？

（2） 在523K 时的K c 和K θ

各是多少？

解 （1） PCl 5（g ） PCl 3（g ）+ Cl 2（g ） 起始 0.11 0 0

平衡 0.06 0.05 0.05

平衡时PCl 5是0.06mol ·dm 3-，Cl 2是0.05mol ·dm 3-

（2）K C =06.005.02

=0.042

由Kθ=K

p

（Pθ)n△-得出Kθ=1.80

19. 查化学热力学数据表，计算298K时下列反应的Kθ。

H2(g) + I2(g) 2HI(g)

解由公式—△rGθ

m

=RTln Kθ

得出Kθ=627

20. 从下列数据：

NiSO4·6H2O(s) △

f Gθ

m

== —2221.7kJ·mol1-

NiSO4(s) △

f Gθ

m

== —773.6kJ·mol1-

H2O(g) △

f Gθ

m

== —228.4kJ·mol1-

（1）计算反应NiSO4·6H2O(s) NiSO4(s) + 6H2O(g)的Kθ；

（2）H2O在固体NiSO4·6H2O上的平衡蒸气压为多少？

解（1）△rGθ

m

=—773.6—6×228.4+2221.7

=77.7kJ·mol1-

由公式—△rGθ

m

=RTln Kθ

得出Kθ=2.4×1014-

（2）由K

p =P

O

H2

△rGθ

m

=—RTln Kθ

Kθ=K

p

（Pθ)n△-

得出H2O在固体NiSO4·6H2O上的平衡蒸气压为544Pa。

21. 什么是化学反应的反应商？如何应用反应商和平衡常数的关系判断反应进行的方向并

判断化学平衡的移动方向？

答△rG

m =△rGθ

m

+RTlnQ

△rGθ

m

=—RTln Kθ

当Q 〈 K θ时 △rG m 〈 0 正反应自发进行

当Q = K θ时 △rG m = 0 反应达到平衡，以可逆方式进行

当Q 〉K θ时 △rG m 〉0 逆反应自发进行

22. 反应H 2O(g) + CO(g) H 2(g) + CO 2(g)在某温度下平衡常数K p =1，在此温度下，

于6dm 3的容器中加入2 dm 3 3.04×104Pa 的CO ，3dm 3 2.02×105Pa 的CO 2，6dm 3 2.02×105Pa 的H 2O （g ）和1dm 3 2.02×105Pa 的H 2。问净反应向哪个方向进行？

解 通过计算，反应向逆方向进行。

23. 在一定温度和压强下，某一定量的PCl 5和Cl 2。试判断在下列情况下，PCl 5的离解度是

增大还是减小。

（1） 减压使PCl 5的体积变为2 dm —3；

（2） 保持压强不变，加入氮气，使体积增至2dm 3；

（3） 保持体积不变，加入氮气，使压强增加1倍；

（4） 保持压强不变，加入氮气，使体积变为2dm 3；

（5） 保持压强不变，加入氮气，使压强增加1倍。

解 （1）增大；

（2）增大；

（3）不变；

（4）减小；

（5）减小；

24. 反应CO 2(g) + H 2(g) CO(g) + H 2O(g) 在973K 时平衡常数K θ=0.64，试确定在

该温度下上述反应的标准自由能变化△rG θm 。

当体系中各种气体的分压具有下列七组数值时，确定每一组分压下的吉布斯自由能变化

△rG m 。

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ p CO = p O H 2

p 2CO = p 2H 0.253 1.7

73 0.507 1.520 0.760 1.266 1.013 1.013 1.266 0.760 1.520 0.507 1.773 0.253

表中单位为105Pa 。

将△G 对反应混合物的组成作图，标出图中哪个区域里正向反应可能发生，哪个区域里逆向反应可能发生。

解 Ⅰ K θ=22

733.1253.0=0.194

△rG m =△rG θ

m + RTln K θ=kJ ·mol 1- Ⅱ K θ=22

52.1507.0=0.111 △rG m =△rG θ

m + RTln K θ=3610.249—17782.590=—14.2kJ ·mol 1- Ⅲ K θ=22

266.176.0=0.360 △rG m =△rG θm + RTln K θ=3610.249+（—8264.670）=—4.7kJ ·mol 1- Ⅳ K θ=1

△rG m =△rG θm + RTln K θ=3610.249=3.6kJ ·mol 1-

Ⅴ K θ=22

76.0266.1=2.775 △rG m =△rG θm + RTln K θ=11.9kJ ·mol 1-

Ⅵ K θ=22

507.052.1=8.988 △rG m =△rG θm + RTln K θ=21.4kJ ·mol 1-

Ⅶ K θ=22

253.0773.1=49.111 △rG m =△rG θm + RTln K θ=35.1kJ ·mol

1-

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