第三节 化学平衡
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
(0.02?x)0.015转化率=?100%?75%0.02Kc?x22?9x?0.015mol/L
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
y2Kc??9y?0.0194mol/L(0.02?y)(0.08?y)
0.0194CO转化率=?100%?97%0.022、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
cN2O4?0.05?2.72?10?3(mol/L)。
92?0.2N2O4 ? 2NO2
－
起始浓度：2.72×103 0 转化浓度： x 2x
－
平衡浓度：2.72×103－x 2x Kc?(2x)22.72?10?3?x?0.00577,x?1.39?10?3mol/L
所以平衡时，cN2O4?1.33?10?3mol/L,cNO2?2.78?10?3mol/L ②KP=Kc·(RT)?n=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）
Kp?4PH24PH2O
式中PH2和PH2O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
KP?(0.0563)0.14?(0.803)2(0.300)0.14,lgKP?0.231
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% 41.122n?x?2442n?(x?1)n?14%
?RT0.15?8.314?3000(2)M???36.9?41.12P101.325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)＋H-2O(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·K1)×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
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（2）压力减小到，说明3体积NO气体反应生成了2体积气体产物。
32（3）压力略小于就不再改变，说明有进一步的可逆反应使气体体积略小，达到平衡
3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。
2100个大气压????????所以 发生反应3NO?气体体积减小到，故压力为原来NO?NO，??50?℃?????22322的；又因发生可逆反应2NO2?N2O4，气体体积进一步缩小，故压力小于，且因后者33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，
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
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：
1?131.3?0.298(g)
22.40.440含Pt：mPt=1－(0.259＋0.298)=0.443(g)
0.2980.4430.259所以nXe:nPt:nF?::?1:1:6
131.319519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？
mXe?Pt?氧化数 氧化数 氧化数 氧化数????为+6 为-6 为0 为xH2O?33.6?10?3?23?XePt?F6?Xe?氧化数变化(6?x)
???1O22?氧化数为?2 氧化数为0 氧化数变化[0-(-2)]=2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5.3×104s1，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
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的逆反应是一级反应，速率常数是5.3×104s1。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ln×106(s)。
2（2）平衡时，K正K正cNO?K逆cN2O4
2c??kt。将有关数据代入可得：t=4.2c0Kc?cN2O42cNO2K正9.8?106??K逆5.3?104
?1.8?102(mol?L?1)