【例2-1】 已知下列反应在1123K时的标准平衡常数:
(1)C(石墨)
(2)CO(g)+Cl 2 (g) COCl 2 (g) =6.0×10 -3
(3)计算反应2COCl 2 (g) C(石墨)+CO 2 (g)+2Cl 2 (g)在1123K时的 K ⊖ 值。
解: (2)式乘2得(4)式,(4)式加(1)式得(5)式:
由于(3)式为(5)式的逆反应,则:
【解题思路】 多重平衡规则。
【例2-2】 763.8K时,反应H 2 (g)+I 2 (g) 2HI(g)的 K =45.7
(1)如果反应开始时H 2 和I 2 的浓度均为1.00mol·L -1 ,求反应达平衡时各物质的平衡浓度及I 2 的平衡转化率。
(2)假定平衡时要求有90%I 2 转化为HI,问开始时I 2 和H 2 应按怎样的浓度比混合?
解: (1)设达平衡时 c (HI)= x mol·L -1
所以平衡时各物质的浓度为:
c eq (H 2 )= c eq (I 2 )=1.00-1.54/2 -1 =0.23(mo1·L -1 ) c eq (HI)=1.54mol·L -1
I 2 的变化浓度=- x /2=0.77(mol·L -1 )
I 2 的平衡转化率
(2)设开始时 c (H 2 )= x mol·L -1 , c (I 2 )= y mol·L -1
所以当开始时H 2 和I 2 的浓度若以1.6∶1.0混合,I 2 的平衡转化率可达90%。
【解题思路】 (1)根据已知的 K 和反应式给出的计量关系,求出各物质的平衡浓度及I 2 的变化浓度,代入平衡转化率的计算式。(2)根据平衡移动原理,增大反应物的浓度,可以使平衡向正向移动。增大H 2 的初始浓度,可以提高I 2 的转化率。
【例2-3】 在容积为5.00L的容器中装有等物质的量的PCl 3 (g)和Cl 2 (g)。523K下反应:
PCl 3 (g)+Cl 2 (g) PCl 5 (g)达平衡时, p (PCl 5 )= p ⊖ , K ⊖ =0.767,求:
(1)开始装入的PCl 3 及Cl 2 的物质的量;
(2)PCl 3 的平衡转化率。
解: (1)设PCl 3 (g)及Cl 2 (g)的始态分压为 x Pa。
【例2-4】 将1.0molN 2 O 4 ,置于一密闭容器中,N 2 O 4 (g)按下式分解:N 2 O 4 (g) 2NO 2 (g)。在25℃及100kPa下达平衡,测得N 2 O 4 的转化率为50%,计算:
(1)反应的 K ⊖ ;
(2)25℃、1000kPa达平衡时,N 2 O 4 的转化率及N 2 O 4 和NO 2 的分压;
(3)由计算说明压力对此平衡移动的影响。
解: (1)
(2)1000kPa时, K ⊖ 不变(因为 T 不变)
平衡时各组分的分压为:
(3)总压力由100kPa增加到1000kPa,N 2 O 4 的转化率由50%降至18%,说明平衡向左移动,即向气体分子数减少的方向移动。
1.基本概念——化学平衡、可逆反应、化学平衡常数、标准平衡常数。
2.外因对化学反应速率及化学平衡的影响(温度、浓度、压力、催化剂等)。
3.化学平衡的简单计算。
【例2-5】 当可逆反应达到化学平衡时,下列叙述中不正确的是( )
A.化学平衡是动态平衡
B.化学平衡是有条件的
C.体系内各反应物和生成物的浓度相等
D.平衡状态能够体现出在该条件下化学反应可以完成的最大限度
答案: C
考点: 化学平衡。
【例2-6】 已知某化学反应是吸热反应,欲使此化学反应的速率常数 k 和标准平衡常数 K ⊖ 都增加,则反应的条件是( )
A.恒温下,增加反应物浓度 B.升高温度
C.恒温下,加催化剂 D.恒温下,改变总压力
答案: B
考点: 化学平衡常数仅是温度的函数。
【例2-7】 一定条件下的可逆反应2SO 2 (g)+O 2 (g) 2SO 3 (g)在体积不变的密闭容器中达到平衡后,改变条件,重新达平衡后,下列各种量如何变化?
解:
考点: (1)反应物的平衡量=起始量-转化量(指物质的量或物质的量浓度)
生成物的平衡量=起始量+转化量
应注意的是,上述三种量中只有转化量之比等于反应方程式系数之比。
(2)物质的转化率
应注意:①可逆反应的平衡转化率最大;②对于某一平衡体系,其他条件不变,只增大反应物甲的浓度,可提高反应物乙的转化率,而甲的转化率降低。