相平衡化学平衡补充练习题解析.docx

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相平衡化学平衡补充练习题解析

第4章相平衡

一、填空题

1.碳酸钠和水可形成三种化合物：

Na2CO3.H2O（s）,Na2CO3.7H2O（s）,Na2CO3.10H2O（s）。

在100kPa下，能与碳酸钠水溶液、冰平衡共存的含水盐有

种，这种（或这些）含水盐是。

（1,Na2CO3.10H2O（s））

2.碳在高温下还原氧化锌达到平衡后，体系中有ZnO（s），C（s），Zn（g），CO（g）和CO2（g）五种物质存在，已知存在如下两个独立的化学反应：

ZnO（s）+C（s）=Zn（g）+CO（g）

2CO（g）=CO2（g）+C（s）

则Zn（g），CO（g）和CO2（g）的平衡压力PZn（g），PCO（g）和PCO2（g）之间的关系为,组分数,相数，自由度数，举出独立变量如下。

（PZn（g）＝PCO（g）＋2PCO2（g），C=2,P=3,f=1）

3．将固体NH4Cl（s）放入真空容器中，在某温度下达到分解平衡时

NH4Cl（s）=NH3（g）+HCl（g）

体系的组分数为,相数为，自由度数为。

（1,2,0）

4．盐AB（s）与H2O可以形成以下几种稳定水合物:

AB.H2O（s），2AB.5H2O（s），

2AB.7H2O（s）和AB.6H2O（s），这个盐水体系的组分数为（），有（）个

低共熔点，最多可有（）相同时共存。

（2,5,3）

5．有完全互溶的双液系统A－B的沸点－组成图如下：

（1）当深度为X1的溶液在封闭系统中恒压加热是，溶液的泡点（开始沸腾）的温

度为，露点（液相完全消失）的温度为。

（2）指出：

当系统分别处于Q点和Q’点所示的状态时，

系统的状态的相同之处是，不同之处

是。

（3）M点的自由度数f=。

（

（1）TM,TN;

（2）所处的T，P相同；气液两相的组成yB，xB不相同；达两相平衡时，

汽液相的相对量不同；（3）f=1）

6．有理想气体反应：

A（g）+2B（g）→C（g）

在等温和总压不变的条件下进行，若原料气体中A与B的物质的量之比为1：

2，

达平衡时系统的组分数C＝，自由度数f＝。

当温度一定

时，增大压力则k0（填增大、减小或不变），平衡将移

动（填向左、向右或不）。

7．含有K2SO4和NaNO3的水溶液，其组分数C=;若在温度和压力一定的条件下，此系统最多能有相共存。

8．在密闭容器中，NaCl的饱和溶液与其水蒸汽呈平衡，并且存在着从溶液中析出的细小NaCl晶体，则该系统中的组分数C=,相数P=,自由度数F=。

9．在右图所示的水的平衡相图中，

线是水的蒸发曲线；

线是冰的升华曲线；

线是冰的熔化曲线；

点是水的三相点。

10．饱和蒸气压不同的两种液体形成理想液态混合物成气-液平衡时，易挥发组分在气相中的相对含量（大于、等于、小于）它在液相中的相对含量。

11．在101.325kPa外压下，水的沸点为100℃,氯苯的沸点为130℃。

水和氯苯组成的完全不互溶系统的共沸点一定100℃、130℃。

（填大于、等于、小于）

12．液相完全互溶的二组分系统气-液平衡相图其蒸气压-组成曲线上若出现最高点，该点的气相组成为yB，液相组成为xB，则yBxB。

（填大于、等于、小于）

填空题参考答案

1,Na2CO3.10H2O（s）2.PZn（g）＝PCO（g）＋2PCO2（g），C=2,P=3,f=1，T或P3.1,2,0

4.2,5,35

（1）TM,TN;

（2）所处的T，P相同；及气液两相的组成yB，xB相同；达两相平衡时，汽液相的相对量不同；（3）f=16.（C=1;f=0;不变;向右）

7.（3，3）8.（2，3，1）9.OC，OB，OA，O10.（大于）

11（小于）12.（等于）

二、选择题

1．一定温度下，二元理想溶液中若纯B的饱和蒸汽压大于纯A的饱和蒸汽（PB0>PA0），则当XB增大气液两相达平衡时，系统压力

A．不变B。

减小

C．增大D。

不一定

2．组分A与组分B形成完全互溶系统，在一定温度下，若纯B的饱和蒸汽压大于纯A的饱和蒸汽压（PB0>PA0），当此组分构成的混合液，处于气液平衡时

A．yB>xBB。

yB

C．yB=xBD。

都有可能

3．在一定温度下，在水和CCl4组成的互不相溶的系统中，向水层中加入1:

1的KI和I2，此系统的自由度数是

A.1B.2

C.3D.4

4．室温下氨基甲酸铵分解反应为

若在300K时向体系中加入一定量的NH2CO2NH4固体，则此系统的物种数S和组分数C应为

A.S=1,C=1B.S=3,C=2

C.S=3,C=1D.S=3,C=3

5．将1molN2和1molO2放在一密闭的容器中，发生了如下的气相反应N2+O2=2NO，则此系统的组分数和自由度数为

A.C=1,F=2B.C=2,F=3

C.C=3,F=4D.C=1,F=1

6．将克拉贝龙方程用于H2O（l）和H2O（S）两相平衡，随着压力的增长，H2O的凝固点将：

A.上升B.下降

C.不变D.无法判断

7．当克拉贝龙方程用于纯物质两相平衡时，下列说法哪个正确：

A.p不随温度而变化B.p随温度的升高而降低

C.p随温度的升高而升高D.p随温度的升高可降低可升高

8．由A、B二组分组成一理想液态混合物。

若PA*

A.P总>PA*B.P总

C.P总=PA*+PB*D.PA*

9．对于二组分系统能平衡共存的最多相数为

A.1B.2

C.3D.4

10．由2molA和2molB形成理想液态混合物，PA*=90kPa,PB*=30kPa。

则气相摩尔分数之比yA:

yB为

A.3:

1B.4:

1

C.6:

1D.8:

1

11．在二组分固-液相图（右图）中，当系统从

物系点P冷却到点L时，系统将出现

A.A（s）、E（l）、C（s）三相共存

B.B（s）、D（l）、C（s）三相共存

C.C（l）

D.C（s）

12．如图所示的二组分凝聚系统的相图中，相区1中平衡共存的相是：

A．液相和纯A（s）

1

B．液相和纯B（s）

C．一对共轭液态溶液

D．液相和低共熔混合物（B）

选择题参考答案

1.C2.D3.B4.C5.A

6.B7.D8.D9.D10.A

11.D12.B

（三）讨论习题

1．右图为二元物系A，B在100kPa下的沸点－组成图。

（1）指出各区的相态；

（2）有4mol的A（l）与1mol的B（l）的混合物在100kPa下80℃达平衡时

1平衡体系中，有几个相？

各相的组成（以B的摩尔分数来表示）分别为多少？

2各相物质的量各为多少摩尔？

3求80℃A（l）的饱和P0A和B的亨利常数kB与A（l）的汽化热ΔH（汽化热不随温度变化）

设：

蒸汽可视为理想气体混合物，在稀溶液范围内，溶液遵从稀溶液规律。

解：

（1）如图

（2）①组成为D的蒸汽组成为C的液相，两相平衡

蒸汽D，yB=0.4

液体C，xB=0.04

②杠杆规则

∵n=5mol

∴nl=（0.2/0.36）5=2.78mol

ng=n-nl=2.22mol

③A的气相中的分压PA，遵从道尔顿分压定律，PA=P总yA

（1）

平衡液相xB=0.96，B作为溶质，A作为溶剂，从拉乌尔定律，PA=PA0xA

（2）

由

（1）,

（2）得

80℃，

从图中看出纯A的沸点为100℃

由克－克方程：

解出ΔH汽化（A）＝25.725kJ.mol-1

（3）同理，PB=P总yB=kBxB（亨利定律）

解得

2．有二元凝聚系统相图如右图所示。

已知A、B可生成化合物。

（1）写出A与B生成稳定化合物

和不稳定化合物的组成；

（2）相图上条件自由度为0

的线;

（3）据此二元凝聚系统相图填

写下面的表格：

区域

相数

相态

自由度

1

2

3

4

5

6

（4）画出从物系点OO’的步冷曲线，并说明冷却过程的相变化。

解：

（1）生成稳定化合物AB和不稳定化合物A2B

（2）图上条件自由度为0的线HEI、LMN、DJK

（3）此二元凝聚系统相图填写的表格：

区域

相数

相态

自由度

1

1

α

2

2

2

α+A2B（S）

1

3

2

l+α

1

4

2

l+A2B（S）

1

5

2

A2B（S）+AB（S）

1

6

2

l+AB（S）

1

第5章化学平衡

一．填空题：

1．已知718K时Ag2O（s）的分解压力为209.743102kPa，则此时分解反应Ag2O（s）=2Ag（s）+1/2O2（g）的△rGm0为。

2．反应

，当H2因反应消耗了0.3mol时，反应进度应为。

3．在温度T时，某理想气体反应A（g）+B（g）=C（g）+M（g），其标准平衡常数为0.25，以A:

B=1:

1的混合气体发生反应，则A的理论转化率为。

4．1000K时CO（g）+1/2O2（g）=CO2（g）K0p,1=1.6591010

C（s）+CO2（g）=2CO（g）K0p,2=1.719

则反应C（s）+1/2O2（g）=CO（g）的K0p,3为。

5．将NH4Cl（s）置于抽空容器中，加热到597K，使NH4Cl（s）分解，NH4Cl（s）=NH3（g）+HCl（g）达平衡时物系总压力为101.325kPa，则热力学平衡常数Kp0为。

6．在1000K，反应C（s）+2H2（g）=CH4（g）的△rGm0=19.288kJ/mol，当气相压力为101325Pa，组成为CH410%，H280%，N210%时，上述反应的△rGm为。

7．在1173K时氧化铜在密闭的抽空容器中分解，其反应为2CuO（s）=Cu2O（s）+1/2O2（g），测得平衡时氧的压力为1.672kPa，则其平衡常数Kp0为。

8．已知反应NH2COONH4（s）=2NH3（g）+CO2（g）在303K时平衡常数Kp0=6.5510-4，则此时NH2COONH4（s）的分解压力约为。

9．1373K时反应：

C（s）+2S（s）=CS2（g）（a）K0p,a=0.258

Cu2S（s）+H2（g）=2Cu（s）+H2S（g）（b）K0p,b=3.910-3

2H2S（g）=2H2（g）+2S（s）（c）K0p,c=2.2910-2

则1373K时反应C（s）+2Cu2S（s）=4Cu（s）+CS2（g）的Kp0为。

10将1molSO3（g）引入一个1000K的真空容器中，当总压为202.65kPa时，SO3（g）离解为SO2（g）及O2（g）并达到平衡。

已知SO3的离解百分数为25%，则其热力学平衡常数Kp0值应为

11.若分别以K0、Kp、Kn和Kf表示平衡常数，对于理想气体反应，与温度、压力都有关的平衡常数是，对于真实气体反应，与温度、压力都有关的平衡常数是。

9.反应2C（石墨）+O2（g）=2CO（g）在298K时的平衡常数为K0，则CO（g）在298K的标准生成吉布斯函数

=。

10.理想气体反应在一定温度下达到平衡。

若使体系总体积不变，加入一种新气体组分，各气体分压将；各气体化学势将；反应平衡将。

11.理想气体反应的标准平衡常数用表示，实际气体反应的标准平衡常数用表示，当时二者可近似相等。

15.从范特霍夫方程可看出，对于放热反应，升高温度，K0（填增大或减小），平衡向方向移动。

（填反应物或产物）

填空题参考答案

1.–15.96kJmol-12.0.2mol3.0.333

4.2.85210105.0.25676.3.745kJmol-1

7.0.1298.16.41kPa9.8.9910–8

10.0.15811.Kn,Kp和Kn12.

13.不变；不变；不移动14.

；压力很低15.减小；反应物

二．选择题：

1．在T、P恒定的条件下，某一化学反应aA+bB=lL+mM其△rGm所代表的意义下列说法中哪种是错误的？

（）

A．△rGm表示有限系统中反应进行时产物和反应物间的吉布斯函数之差（即表示终态和始态的吉布斯函数差）；

B．△rGm表示有限的反应系统处于反应进度ξ时反应趋势；

C．△rGm表示若维持各物质化学势不变时发生一个摩尔化学反应的吉布斯函数变化；

D．△rGm表示

即表示G~ξ图上反应进度为ξ时曲线的斜率。

2．已知298K时理想气体反应N2O4（g）=2NO2（g）的K0为0.1132。

今在同温度且N2O4（g）及NO2（g）的分压都为101.325kPa的条件下，反应将：

（）

A．向生成NO2的方向进行B．正好达到平衡

C．难以判断其进行方向D．向生成N2O4的方向进行

3．反应N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）可视为理想气体间反应，在反应达平衡后，若维持体系温度与压力不变，而于体系中加入惰性气体，则：

（）

A．Kp不变，平衡时的N2和H2的量将增强，而NH3的量减少

B．Kp不变，且N2、H2、NH3的量均不变

C．Kp不变，平衡时的N2和H2的量将减少，而NH3的量增加

D．Kp增加，平衡时N2和H2的量将减少，NH3的量增加

4．已知2NO（g）+O2（g）=2NO2（g）为放热反应。

反应达平衡后，欲使平衡向右移动以获得更多NO2，应采取的措施是：

（）

A．降温和减压B．降温和增压

C．升温和减压D．升温和增压

5．在合成氨生产时对原料气循环使用，实际操作时，每隔一段时间要将循环气放空，其主要目的是：

（）

A．减少NH3含量，有利于反应向合成NH3的方向移动

B．降低累积惰性气含量，有利于合成NH3

C．排除过量的N2，以提高N2：

H2的比例

D．减少反应放热的热量积累，以降低温度

6．在恒定温度及压力下，化学反应达平衡时，下列诸式中何者不一定成立？

（）

A．△rGm0＝0B．△rGm＝0

C．

D．

7．在温度为T的一真空容器中，引入（NH4）2CO3固体，将发生下列反应，（NH4）2CO3（s）=2NH3（g）+CO2（g）+H2O（g），其平衡常数为K0。

设各气体都符合理想气体，分解压力为P。

欲使P>P0，K0必须满足：

（）

A．

B．

C．

D．

8．对理想气体反应C2H6（g）=C2H4（g）+H2（g），在300K时其Kp0和Kc0的比值为：

（）

A．

B．

C．

D．

9．某化学反应在298K时标准摩尔反应吉布斯函数变化为负值，则该温度时反应的K0：

A．K0<0B．K0=0C．01（）

10．某化学反应的

，则该反应的标准平衡常数K0是：

（）

A．K0>1，且随温度升高而增大；B．K0>1，且随温度升高而减小；

C．K0<1，且随温度升高而增大；D．K0<1，且随温度升高而减小。

11．理想气体化学反应平衡时（ΣB0），加入惰性气体，平衡不发生移动的条件是：

A．恒温恒压B．恒温恒容C．任意D．绝热恒压

12．在恒定温度、压力下，反应aA+bB=mM达到化学平衡的条件是：

（）

A．A=B=MB．aA=bB=mMC．A+B=MD．aA+bB=mM

13．平衡常数与温度的关系为

，对于任一反应：

（）

A．K0必随温度升高而加大；B．K0必随温度升高而减小；

C．K0必不随温度的改变而改变；D．以上都不对。

14．已知反应

的平衡常数为

（以逸度表示的平衡常数），则在同样条件下反应

的平衡常数

为：

A．

B．

（）

C．

D．

15．对于反应：

，下列结论是对的。

A．

B．

（）

C．

D．

的单位是

选择题参考答案：

1.A2.D3.A4.B

5.B6.A7.B8.A

9.D10.B11.B12.D13.D14.D15.B

（三）讨论习题：

1．反应CO2（g）+2NH3（g）=（NH3）2CO（s）+H2O（l），已知：

物质

CO2（g）

NH3（g）

（NH3）2CO（s）

H2O（l）

393.51

46.19

333.17

285.85

213.64

192.51

104.60

69.96

（1）..在298K，标准状态下反应能否自发进行？

（2）..设△rSm0与△rHm0均与T无关，估算反应在标准状态下能自发进行的最高温度。

解：

（1）.由表中数据可得：

在298K、标准状态下，反应可以自发进行。

（2）.当

时反应便可自发进行。

时反应便可自发进行，即在标准状态下反应能自发进行的最高温度为313.91K。

2．NaHCO3（s）分解反应为：

2NaHCO3（s）=Na2CO3（s）+H2O（g）+CO2（g），已知：

物质

NaHCO3（s）

Na2CO3（s）

H2O（g）

CO2（g）

947.4

1131

241.8

393.5

102.0

136.0

189.0

214.0

而且在298K至373K之间，△rHm0（T）及△rSm0（T）均可视为与T无关。

求

（1）.371.0K时的K0；

（2）.101.325kPa，371.0K时，系统中H2O的摩尔分数x=0.65的H2O和CO2混合气体，能否使NaHCO3（s）避免分解？

解：

（1）.由表中数据可得：

由

可得：

（2）.

由此可知，Jp

3．反应C2H4（g）+H2O（g）=C2H5OH（g），已知298.15K下数据：

物质

C2H4（g）

H2O（g）

C2H5OH（g）

52.26

241.82

235.1

219.5

188.72

282.6

（1）.求算298K时反应的标准平衡常数K0；

（2）.求298K，100kPa下乙烯的平衡转化率（设C2H4与H2O初始物质的量均为1mol）；

（3）.设△rHm0与温度无关，计算373K时的K0。

解：

（1）.由表中数据可得：

由

可得：

（2）.设反应的转化率为

.

平衡时物质总量为（1-+1-+）mol=（2-）mol

可求得=0.809

（3）.由

可得：