【题库】化学平衡习题

化学平衡习题 1 在 773K 时 CO H2O H2 CO2的平衡常数 Kc 9 若 CO H2O 的起始浓度均为 0 020 mol L 计算在这条件下 CO 的转化率是多少 解析 设平衡时有 x mol L 的 CO2和 H2 生成 CO g H2O g CO2 g H2 g 起始浓度 0 02 0 02 0 0 转化浓度 x x x x 平衡浓度 0 02 x 0 02 x x x 2 c 2 9 0 0 1 5 m o l L 0 0 2 0 0 1 5 1 0 0 7 5 0 0 2 xKx x 转化率 若开始时 H2O 浓度增大为原来的四倍 其他条件不变 则 CO 转化率是多少 CO H2O CO2 H2 起始浓度 0 02 0 08 0 0 转化浓度 y y y y 平衡浓度 0 02 y 0 08 y y y 2 c 9 0 0194 m ol L 0 02 0 08 0 0194 100 97 0 02 yKy yy CO 转化率 2 0 05g N2O4 气体放入 200mL 密闭容器中并在 25 下保温 N2O4 2NO2 Kc 0 005 77 求 1 每一组分气体的平衡浓度 2 KP 解 析 1 设 N2O 的 转 化 浓 度 为 x 则 N2O4 起 始 浓 度 24 3NO 0 0 5 2 7 2 1 0 m o l L 9 2 0 2c N2O4 2NO2 起始浓度 2 72 10 3 0 转化浓度 x 2x 平衡浓度 2 72 10 3 x 2x 2 3c 3 2 0 0 0 5 7 7 1 3 9 1 0 m o l L2 7 2 1 0 xKxx 所以平衡时 2 4 233N O N O1 3 3 1 0 m o l L 2 7 8 1 0 m o l Lcc KP Kc nRT 0 005 77 0 082 298 0 141 3 请先阅读以下的叙述 再解答后面提出的问题 对于有气体参加的可逆反应 可以用各气体的平衡分压代替平衡浓度来表示其平衡常数 用分压 以大气压为单位 表示的平衡常数叫做压力平衡常数 以 KP表示 例如 2Fe 固 4H2O 气 Fe3O4 固 4H2 气 2 2 4H 4HOp PK P 式中 2HP 和 2HOP 分别表示平衡时 H2和 H2O 气 的分压力 其指数与反应式中相应物 质的系数相等 注意 KP 表达式中不包括纯固体 纯液体的压力项 由于它们的蒸气压在 一定温度下为定值 可以包含在平衡常数 KP内 问题 将纯 H2S 通入放有固态 FeCl2 并已抽成真空的密闭烧瓶内 加热烧瓶到 329 9 并恒温 四天之后假定反应已达到平衡 此时烧瓶中含有两种固体 FeCl2 和 FeS1 x 气相中 仅有 H2S HCl 和 H2 其分压分别为 0 300 0 803 和 0 056 3 大气压 1 求化学式 FeS1 x 中 x 的值 2 写出烧瓶中所发生的平衡反应方程式 相对于 1 mol FeCl2 而言 并求出其 lgKP 值 已知 lg 0 300 0 523 lg0 803 0 095 3 lg 0 056 3 1 25 解析 1 1 x H2S g FeCl2 s FeS1 x s 2HCl g xH2 g 反应前 体系内无 HCl g 和 H2 g 因此反应生成 HCl 和 H2的物质的量之比等于其分 压之比 2 x 0 803 0 056 3 x 0 14 2 FeCl s 1 14H2S g FeS1 14 s 2HCl g 0 14H2 g 平衡分压 atm 0 300 0 803 0 056 3 0 1 4 2PP 0 14 0 056 3 0 803 l g 0 231 0 300 KK 5 理想气体反应 2A g B g xC g 1 开始时体系中只有 A A 相对分子质量为 44 实验测得 101 325kPa 和 2 500K 时 A 有 14 分解 平衡时混合气体的平均相对分子质量为 41 12 求 x 值 2 在 101 325kPa 和 3 000K 时 实验测得平衡时混合气体的密度为 0 15kg m3 根据 此数据计算说明该反应是吸热反应还是放热反应 解析 1 2A g B g xC g n 2n 0 0 平衡时 2n 86 n 14 nx 14 x 1 n 14 4 1 1 2 2 2 4 4 2 1 1 4 0 1 5 8 3 1 4 3 0 0 0 2 3 6 9 4 1 1 2 1 0 1 3 2 5 n x n x n RTM P 平衡向正反应方向移动 正反应为吸热反应 6 在活塞的密闭不锈钢筒中 吸入一定量的炭粉 足 量 和 1 g 水加热至 1000 发生反应 C s H2O g CO g H2 g 一会儿 钢筒活 塞处于 A 处 回答下称问题 1 在 1000 1 01 105Pa 时钢筒中气体的体积 5 8L 填 大 于 等于 或 小于 简述原因 2 当温度不变时 将活塞向右推进至 B 处时 混合气体的平均分子量如何变化 为什么 3 如果开始时吸 入的是一定量的炭粉 足量 和 x mol H2O y mol CO 和 x mol H2 控制在 1000 1 01 105Pa 一会儿把活塞向右推 发现混合气体的平均分子量变化与 2 中变化刚好相反 则 x y z 应满足什么条件 原混合气体 H2O 为气态 的平均分子量应满足什么条件 解析 1 由 pV nRT 可知 1 g H2O 在 1000 的体积 V Nrt p 1 g 18g mol 8 314 3Pa L mol K 1 1 273K 1 01 105Pa 5 8L 反应向正反应方向进行 正反应为气体体积增加的反应 所以钢筒中气体体积大于 5 8L 2 因为右端 CO 和 H2的平均分子量 28 2 2 15 左端 H2O g 的分子量为 18 加 压后平衡向左移动 即向分子量增加的方向移动 所以加压到 B 处时混合气体平均分子量 增大 3 设 CO 转化量为 a mol C s H2O g CO g H2 g 起始物质的量 x y x 转化物质的量 a a a 平衡物质的量 x a y a x a 因为 M 初 18x 28y 2x x y z M 末 18 x a 28 y a 2 x a x y z a 18x 28y z 12a x y z a 令 18x 28y 2z m x y z n 则有 M 初 m n M 末 m 12a n a 因为 M 初 M 末 即 m n m 12a n a 整理得 m n 12 即原混合气体平 均分子量应满足 M 初 12 将 M 初 12 代入原式有 18x 28y 2z x y z 12 整理上式可得 3x 8y 5z 此即为 x y z 应满足的条件 7 把在常压下 NO 气体压缩到 100 个大气压 1 个标准大气压 101 325kPa 然后在一 个体积固定的容器里加热到 50 发现气体的压力迅速下降 当压力降至略小于原压力的 23 就不再改变 已知其中一种产物的相对分子质量为 44 请用化学反应方程式和简单的文字 解释这一实验现象 解析 1 加热时压力下降 说明发生了化学反应 生成物中气体的体积相对反应物是 减小的 2 压力减小到 23 说明 3 体积 NO 气体反应生成了 2 体积气体产物 3 压力略小于 23 就不再改变 说明有进一步的可逆反应使气体体积略小 达到平衡 状态后气体体积便不再改变 这是反应达到平衡状态的特征 4 一种产物相对分子质量为 44 在氮 氧 氮的氧化物中只 N2O 的相对分子质量为 44 从而可推测 3 体积的 NO 首先反应生成了 1 体积 N2O 和 1 体积 NO2 在加压下 NO2 转化为 N2O4使气体体积再进一步减小 所以 发生反应 100 2250 3N O N O N O 个大气压 气体体积减小到 23 故压力为原来 的 23 又因发生可逆反应 2NO2 N2O4 气体体积进一步缩小 故压力小于 23 且因后者 是可逆反应 故反应达到平衡后 压力不变 8 1962 年 N Bartlett 用 PtF6 与 Xe 在一定条件下反应 制得了第一个稀有气体化合物 这种化合物含 F 的质量分数为 0 259 它极易于水反应 0 440 g 该化 合物与水反应可得标准 状况下氙和氧气物质的量比为 2 1 的混合气体 33 6mL 请根据上述条件 写出该化合物与水反应的化学方程式 解析 本题要求写出有关反应的化学方程式 由于部分反应物和生成物未知 有一定难 度 其中稀有气体化合物的化学式可通过如下方式求得 设有 1 g 该化合物 则含 F 为 0 259 g 含 Xe 3 Xe 23 3 6 1 0 13 1 3 1 3 0 2 9 8 g 2 2 4 0 4 4 0m 含 Pt mPt 1 0 259 0 298 0 443 g X e P t F 0 2 9 8 0 4 4 3 0 2 5 9 1 1 61 3 1 3 1 9 5 1 9n n n 所以 则稀有气体化合物的化学式为 XePtF6 易知 在反应中 XePtF6 是强氧化剂 这可从两方面理解 一方面作为稀有气体的化合 物 应不够稳定 Xe 应该容易被还原 另一方面 反应有 O2 产生 即水被氧化了 那么 XePtF6 被还原成何物 由题意知 Xe 是其中之一 Pt 是否被还原 2 6 OO2 2 FX e Pt X e Pt 6 1 H 2 x x 氧化数 氧化数 氧化数 氧化数为 氧化数为0 氧化数变化 0 2 2 氧化数 氧化数变化 为 6 为 6 为0 为 由氧化数升降相等可得 6 x 2 x 4 即反应后 Pt 的氧化数变为 4 因为是水解产物 可写成 PtO2 所以反应的化学方程式 为 2XePtF6 6H2O 2Xe O2 2PtO2 12HF 当然仅从氧化数考虑 将 PtO2写成 PtF4 也可以 但实际 PtF4 遇水也会强烈水解 9 二氧化氮是大气中许多含氮氧化物之一 它可二聚成 N2O4 g 1 N2O4 g 解离成 NO2 g 的反应是一级反应 298K 时速率常数是 5 3 104s 1 求 N2O4 g 分解 20 需多长时间 2 NO2 g 二聚成 N2O4 g 是二级反应 在 198K 速率常数是 9 8 104L mol s 它 的逆反应是一级反应 速率常数是 5 3 104s 1 请根据这些数据计算反应 2NO2 g N2O4 g 在 198K 时的浓度平衡常数 Kc 解析 1 在恒容条件下 不考虑逆反应时 0ln c ktc 将有关数据代入可得 t 4 2 106 s 2 平衡时 K 正 2 2 42N O N OK c K c 正 逆 24 2 6NO c NO 21 9 8 10 5 3 10 1 8 10 m ol L c KK Kc 正 逆