物理化学第六章化学平衡答案

第六章、化学平衡练习题

练习题

1. 对化学平衡，以下说法中不正确的是

A. B. C. D.

化学平衡就是化学反应的限度

化学平衡时，系统的热力学性质不随时间变化 化学平衡时各物质的化学势相等 所有化学平衡都有特征常数

ABCD答案： 2. 化学反应不能进行到底的主要原因是

A. B. C. D.

温度条件不能完全满足，温度过高时物质分解 压力条件不能完全满足，通常的压力都不能足够大 反应过程中不可能维持浓度不变

反应系统中总有物质混合过程，使系统吉氏自由能降低

ABCD答案： 3. 对任一化学反应，aA+bB=gG+hH，可写出

下面的说法中正确的是 （A）（B）（C）肯定（D）

ABCD

作判据的条件相同

中都含有混合吉氏自由能

答案： 4. 对化学反应等温式

说法不正确的是

A. 定温下，B.

只与各物质分压有关

与各物质的分压和温度都有关

C. 该式只适用于理想气体反应 D. 系统中各物质的分压可任意选定

ABCD答案： 5. 对 的说法正确的是

A. B. C.

是反应系统中各物质处于标准态时的平衡常数

是由标准态反应物变为标准态产物时的吉氏自由能变化 是状态函数，且只与温度有关

D. 此式只适用于理

第六章 统计热力学基础

内容提要：

1、 系集最终构型：

其中“n*”代表最可几分布的粒子数目

2.玻耳兹曼关系式：

S?klnt总?klntm

玻耳兹曼分布定律： ni*gie???igie???i?? ???iNgieQ

i

lnt总?lntm?ln?ign!ni*i*i?其中，令 Q ? g e???i?ii

为粒子的配分函数。玻耳兹曼分布定律描述了微观粒子能量分布中最可几的分布方式。

3、 系集的热力学性质：

（1）热力学能U：

（2）焓H：

U?NkT2(?lnQ)N,V?T 1

（3）熵S：

（4）功函A：

（5）Gibbs函数G：

（6）其他热力学函数：

4、粒子配分函数的计算

（1）粒子配分函数的析因子性质

粒子的配分函数可写为：

2

??lnQ?H?U?pV?NkT2???NkT??T?N,VS?klntm?NklnQ?lnQ?NkT()N,V?NkN?TA??NkTlnQ?NkTNG??NkTlnQN?2lnQ?lnQ??U?CV???Nk?Nk?2?lnT??

第六章

习题及解答

$K1．反应CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)的标准平衡常数与温度的关系为lgp=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，总压为101.3kPa时，问在什么温度以下（或以上）反应才能向生成产物的方向进行？

解 设反应体系的总量为1000g，已知M(CO)=28g·mol-1, M(H2O)=18g·mol-1,M(H2)=2g·mol-1，M(CO2)=44g·mol-1， 则 n(CO)=(300/28)mol=10.714mol

n(H2O)=(300/18)mol=16.667mol

n(H2)=(200/2)mol=100mol n(CO2)=(200/44)mol=4.545mol

Σn=(10.714+16.667+100+4.545)mol=131.926 mol x(CO)=10.714mol/131.926 mol=0.0812 x(H2O)= 16.667mol/131.926 mol=0.1263 x(H2)=100mol/131.926 mol=0.7580 x(CO2)= 4.545mol/

0

第九节 电动势测定的应用

一、判断化学反应方向方法： 将反应设计为电池 按Nernst方程求E E>0 正向 E<0 逆向 例 Fe能否将Fe3+还原为Fe2+ ? 反应 Fe + 2Fe3+ 3Fe2+ 电池

负 Fe –2e Fe2+ 正 2Fe3+ +2e 2Fe2+

–= –0.4402 V +=0.7710 VE =1.2112 V

电动势

RT E E ln Qa 2F

因E 很大，E>0,正向进行(若E 不太大，还应考虑Qa)

二、求化学反应的平衡常数方法：将反应设计为电池，根据电池电动势E 与电池反应 的关系求Ka。用此法还可求出难溶盐的活度积。

ΔrGm zE F RTlnK a

RT E lnK a zF

例 计算298 K时，反应：Ce4++ Fe2+ Fe3+ + Ce3+的标 准平衡常数。 解： 设计电池 Pt|Fe2+ (a=1), Fe3+ (a=1)‖Ce4+ (a=1), Ce3+ (a=1)|Pt Ce4 /Ce3 1.61V Fe 3 /Fe 2 0.771V

ln K a

zFE 1 96500 (1.61 0.771)

0

第九节 电动势测定的应用

一、判断化学反应方向方法： 将反应设计为电池 按Nernst方程求E E>0 正向 E<0 逆向 例 Fe能否将Fe3+还原为Fe2+ ? 反应 Fe + 2Fe3+ 3Fe2+ 电池

负 Fe –2e Fe2+ 正 2Fe3+ +2e 2Fe2+

–= –0.4402 V +=0.7710 VE =1.2112 V

电动势

RT E E ln Qa 2F

因E 很大，E>0,正向进行(若E 不太大，还应考虑Qa)

二、求化学反应的平衡常数方法：将反应设计为电池，根据电池电动势E 与电池反应 的关系求Ka。用此法还可求出难溶盐的活度积。

ΔrGm zE F RTlnK a

RT E lnK a zF

例 计算298 K时，反应：Ce4++ Fe2+ Fe3+ + Ce3+的标 准平衡常数。 解： 设计电池 Pt|Fe2+ (a=1), Fe3+ (a=1)‖Ce4+ (a=1), Ce3+ (a=1)|Pt Ce4 /Ce3 1.61V Fe 3 /Fe 2 0.771V

ln K a

zFE 1 96500 (1.61 0.771)

第六章 化学平衡练习题解答

def练习6.1 反应的?rGm是??G/???T,p，它可表示为G－?图中的 切 线。化学亲和势是A练习6.2 T、p及组成恒定时反应n的摩尔反应吉布斯函数变?rGm与化学势的关系是

??G?????rGm???B?B，写出两个中的任意一个即可。

B????T,p??ΔGrm 。

???D(g)在温度T时的标准摩尔反应吉布斯函数变?rGm(T)，用?rGm(T)判断反应练习6.3 已知气相反应A(g)+B(g)???自动进行的方向和限度的条件是在温度T的标准状态下，且无其它功的条件下，才可以用?rGm(T)判断反应自动进行的方向和限度。

练习6.4 如用化学亲和势判断反应的方向和程度的判式是A?0，反应自发地向右进行； A<左；A?0，反应达到平衡。 练习6.5 混合吉布斯自由能的定义是 混合后与混合前的吉布斯自由能之差，即 ?mixG?RT0，反应自发地向

B?nBlnxB，化学反应

通常不能进行到底的本质原因是反应物和产物之间存在混合吉布斯自由能。

练习6.6 假设让反应能够进行到底，则使其反应在 Van’t Hoff平衡箱中进行，使反应物和产物 完全分离的状态 。 讨论6-1 化学平衡的热力学条件是什么？它遵循什么原则？化学反应为何不能进行到底？怎样才能进行到底？ 练习6.7

Kp与Qp与分压力的关系不同的地方在于 Kp

物理化学第五章化学平

衡小结

IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】

第四章 化学平衡 核心内容： 恒T 、p 、W ˊ=0下，化学反应

自发

00,,><=?∑='B B W p T G μν 平衡

反向自发

主要内容：化学反应△G 、K 的计算及过程方向的判断。

一、内容提要

1、化学反应自发进行和达到平衡的条件

自发

00,,><=?∑='B B W p T G μν 平衡

反向自发

其中，B ν为B 的化学计量数，对于产物B ν取正值，对于反应物B ν取负值。

2、理想气体化学反应的等温方程（分压的影

响）和反应方向的具体判据

θK Q RT p ln = <0 自发 （Qp ＜θ

K ） =0 平衡 （Q p=θK ）

>0 反向自发（Qp ＞θK ）

式中：θθμνB B m r G ∑=?为标准摩尔反应吉布斯函数变化，θ

K 为标准平衡常数，

)ex p(RT G K m r θθ?-==B p p eq B B νθ)(∏=f(T) 3、理想气体化学反应平衡常数的其他表示法及其相互关系

除了标准平衡常数外，实际应用中常用经验平衡常数K P 、K C 、K n 、K y

（1）K P ：

θK =∑∏=∏-B B B p p p p eq B B eq

B B νθννθ)()()( θK

=∑-B p K

物理化学第六章模拟试卷C

班级 姓名 分数

一、选择题 ( 共6题 12分 ) 1. 2 分

不饱和溶液中溶质的化学势?与纯溶质的化学势?*的关系式为： ( ) （A）???*（B）???*（C）???*（D）不能确定

2. 2 分

理想气体反应平衡常数 Kx与 Kc的关系是∶ ( ) (A) K??Bx= Kc(RT)B

? (B) Kx= Kcp

?BB ???B (C) KKBx= c(RT/p)

??B (D) KB??Bx= Kc(V/nB) B

第四章 化学平衡练习题

一、判断与问答题：

1．反应的吉布斯函数变就是反应产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。

2．在恒定的温度和压力条件下，某化学反应的?rGm就是在一定量的系统中进行1mol的 化学反应时产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。

m= -RTlnK，所以?rGm是平衡状态时的吉布斯函数变化。 3．因为?rGm是反应进度的函数。 4．?rG5．在等温等压条件下，?rGm > 0的反应一定不能进行。

6．?rGm的大小表示了反应系统处于该反应进度ζ时反应的趋势。

m来判断其反应进行的方向。 7．任何一个化学反应都可以用?rG8．在等温、等压、W’ = 0的条件下，系统总是向着吉布斯函数减小的方向进行。若某化 学反应在给定条件下?rGm < 0，则反应物将完全变成产物，反应将进行到底。

9．在等温、等压不作非体积功的条件下，反应的? rGm < 0时，若值越小，自发进行反应 的趋势也越强，反应进行得越快。

10．某化学反应的? rGm若大于零，则K一定小于1。

m的大小就决定了反应进行方向。11．理想气体反应 A + B = 2C，当pA = pB = pC时，?rG

12．标准平衡常数的数值不仅与方程式的写法有关，而且还与标准态的选择有关。

13．在给定温度和压力下发生的PCl5的分解反应，只须测定平衡时混合气体的密度就可 以求知

第四章 化学平衡

一．基本要求

1．掌握化学反应定温式的各种形式，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K?与?rGm在数值上的联系，熟练用热力学方法计算?，从而获得标准平衡常数的数值。 ?rGm?4．了解标准摩尔生成Gibbs自由能?fGm的定义和它的应用。

5．掌握温度对化学平衡的影响，记住van’t 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，来导出化学反应定温式，从而用来判断化学反应的方向与限度。

本章又用到了反应进度的概念，不过其值处在0?1 mol的区间之内。因为在利用化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d?，如果在一个很大的系统中，??1 mol。

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