第四章 化学平衡
本章总目标：
1：了解化学平衡的概念，理解平衡常数的意义； 2：掌握有关化学平衡的计算； 3：熟悉有关化学平衡移动原理。 各小节目标： 第一节：化学平衡状态
1：熟悉可逆反应达到平衡的特征——反应体系中各种物质的生成速率分别等于其消耗的速率，各种物质的浓度将不再改变。 2：了解平衡常数、平衡转化率这两个概念的意义。 第二节：化学反应进行的方向
学会运用标准平衡常数判断化学反应的方向：Q?K?时，反应向逆向进行。
Q?K?向正反应方向进行。Q?K?时体系达到平衡状态。
?第三节;标准平衡常数K?与?rGm的关系
?1：掌握化学反应等温式(?rGm??rGm?RTlnQ)，当体系处于平衡状态的时候
?Q?K???rGm??RTlnK?。
???2：重点掌握运用公式?rGm进行热力学数据之间的计算。 ??rHm?T?rSm第四节：化学平衡的移动
1：熟悉温度、浓度、压强对化学平衡的影响， 2：熟练地根据条件的改变判断平衡移动的方向。。
习题
一 选择题
1.可逆反应达平衡后，若反应速率常数k发生变化，则标准平衡常数（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)
A.一定发生变化 B. 一定不变 C. 不一定变化 D. 与k无关
2.反应：2CO（g）+O2（g）2CO2（g）在300K时的Kc与Kp的比值约 为（ ）
1
A.25 B.2500 C.2.2 D.0.04
3.反应的温度一定，则下列的陈述中正确的是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)
A.平衡常数能准确代表反应进行的完全程度
B.转化率能准确代表反应进行的完全程度
C. 平衡常数和转化率都能准确代表反应进行的完全程度 D. 平衡常数和转化率都不能代表反应进行的完全程度
4.相同温度下：2H2（g）+S2（g）2H2S（g） Kp1 2Br2（g）+2H2S（g）4HBr+S2（g） Kp2
H2（g）+Br2（g）2HBr（g） Kp3 则Kp2等于（ ）
A. Kp1? Kp3 B.（Kp3）2/ Kp1 C. 2Kp1? Kp3 D. Kp3/ Kp1
5.下列反应中，K?的值小于Kp值的是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)
A. H2（g）+Cl2（g）== 2HCl（g） B. 2H2（g）+S（g）== 2H2S（g） C. CaCO3(s) == CaO(s)+CO2(g) D.C（s）+O2（g）== CO2（g）
6.N2（g）+3H2（g）2NH3（g），H=-92.4KJ?mol-1，473K时，三种混合气体达平衡。要使平衡向正方向移动，可采用方法（ ）
A.取出1molH2 B.加入NH3以增加总压力 C.加入稀有气体以增加总压力 D.减小容器体积以增加总压力
7.298K时，Kp?的数值大于Kc的反应是（ ）
A.H2（g）+S（g）H2S（g） B.H2（g）+S（s）H2S（g） C.H2（g）+S（s）H2S（l） D.Ag2CO3（s）Ag2O（s）+CO2（g） 8.已知300K和101325Pa时，下列反应：N2O4（g）2NO2（g）达到平衡时有20﹪的N2O4分解成NO2，则此反应在300K时的平衡常数Kp的数值为（ ）
A.0.27 B.0.05 C.0.20 D.0.17
9.在某温度下平衡A+B == G+F的H<0，升高温度平衡逆向移动的原因是 ( ) (《无机化学例题与习题》吉大版)
A.v正减小， v逆增大 B.k正减小， k逆增大 C. v正和v逆都减小， D. v正增加的倍数小于v逆增加的倍数
10.已知下列前三个反应的K值,则第四个反应的K值为( ) (1)H2(g)+1/2O2(g)H2O(g) K1 (2)N2(g)+O2(g)2NO(g) K2 (3)2NH3(g)+5/2O2(g)2NO(g)+3H2O(l) K3 (4)N2(g)+3H2(g)2NH3 K
A.K1+K2-K3 B.K1?K2/K3 C.K1?K3/K2 D.K13?K2/K3
11.下面哪一种因素改变，能使任何反应平衡时产物的产量增加( )
A.升高温度 B.增加压力 C.加入催化剂 D.增加起始物
2
12.298K时，反应H2O（l） H2O（g）达平衡时，体系的水蒸汽压为3.13kPa，则标准平衡常数K?为 ( ) (《无机化学例题与习题》吉大版)
A.100 B.3.13×10-2 C.3.13 D.1
13.298K时，根据下列数据，判断哪个化合物分解放氧倾向最大( )
A. N2(g) + O2(g) == 2NO2(g) Kc=1×10―B. H2(g) + O2(g) == H2O(g) Kc=1×10C. 2CO2(g) == 2CO(g) + O2(g) Kc=1×10D. 2H2O2(l) == 2H2O(l) + O2(g) Kc=1×10
30
81
―92
37
―2
14.某温度时，反应H2(g) + Br2(g) == 2HBr(g)的Kc=4×10，则反应
HBr(g) 1/2H2(g) + 1/2Br2(g) 的Kc为 ( )
A.
11―2 ―2
B. C.4×10D. 2×10 －2－24?104?10
15.合成氨反应：3H2(g) + N2(g) 2NH3(g) 在横压下进行时，若向体系中因入氩气，则氨的产率（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)
A.减小 B.增大 C.不变 D.无法判断
16.有下列平衡A（g）+2B（g）2C（g），假如在反应器中加入等物质的量的A和B，在达到平衡时，总是正确的是（ ）
A.[B]=[C] B.[A]=[B] C.[B]＜[A] D.[A]＜[B]
17. 在Kp= Kc (RT) △n中，如果压力单位为atm，浓度单位为mol?L-1，则R为（ ）
-1-1-1-1
A.8.314J? mol?K B.1.987cal? mol?K C.82.06ml? atm ? mol-1?K-1 D.0.08206L? atm ? mol-1?K-1
18.可逆反应2NO（g）N2（g）+O2（g）, rHm0= -180KJ?mol-1.对此反应的逆反应来说，下列说法正确的是（ ）(《无机化学例题与习题》吉大版)
A.升高温度增大 B.升高温度变小 C.增大压强平衡移动 D.增大N2浓度，NO解力度增加
19.有可逆反应C（s）+H2O（g）CO（g）+H2（g）rH=133.8 KJ?mol-1，下列说法正确的是（ ）
A.加入催化剂可以加快正反应速度
B.由于反应前后分子数相等，压力对平衡没有影响 C.加入催化剂可以增加生成物的浓度
3
D.加入催化剂可加快反应达到平衡的时间
20.在一定温度和压力下，一个反应体系达到平衡时的条件是（ ）
A.正、逆反应速度停止 B.正、逆反应速度相等 C.正反应速度减慢，逆反应速度加快 D.反应物全部转化成产物
二 填空题
1.加入催化剂可以改变反应速率，而化学平衡常数 ，原因是 。(《无机化学例题与习题》吉大版)
2.在等温（1000K）等压条件下，某反应的Kp=1，则其G?的值等于 。
3.温度一定，转化率随反应物的起始浓度 ，平衡常数 反应物的起始浓度而变
4.在25℃时，若两个反应的平衡常数之比为10，则两个反应的rGm?相差 KJ?mol-1。(《无机化学例题与习题》吉大版)
5.请填写下面的空格：
化学反应条件 对Ea.k.K的影响 的改变 活化能Ea 速率常数k 平衡常数K 恒压.恒浓度下升高温度 恒温.恒压.恒浓度下加催化剂
6.在5升容器中装入等摩尔数的PCl3和Cl2，在523K时达到平衡，若PCl5的分压为101.3kPa(1大气压)，此时PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)反应的Kp=1.85，问原来装入的PCl3为 摩尔，Cl2为 摩尔。
7.已知环戊烷的气化过程rH?m=28.7 KJ?mol-1，rS?m=88 J?mol-1?K-1.环戊烷的正常沸点为 ℃，在25℃下的饱和蒸汽压为 kPa。(《无机化学例题与习题》吉大版)
8.在一密闭容器中，于1000K时进行反应CO2(s) + H2(g) == CO(g) + H2O(g)平衡时测知PCO2=63.1atm, PH2=21.1atm, PCO=63.1atm, 31.6atm, 在恒温、恒容下，如设法除去CO2，使CO2减少为63.0atm，则反应重新平衡时PCO2= ， Kc= 。 9.在100℃时，反应AB（g）A（g）+B（g）的平衡常数Kc=0.21 mol ?dm-3，则标准常数K?的值为 。(《无机化学例题与习题》吉大版)
4
10.某温度下，反应PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）的平衡常数K?=2.25。把一定量的PCl5引入一真空瓶内，达平衡后PCl5的分压为2.533×10―4Pa，则PCl3的分压是 Pa，PCl5的解离分数为 。
三．问答题(《无机化学习题》武大版)
1.怎样正确理解化学反应的平衡状态？
2.平衡常数能否代表转化率？如何正确认识两者之间的关系？
3.如何正确书写经验平衡常数和标准平衡常数的表达式？
4.什么是化学反应的反应商？如何应用反应商和平衡常数的关系判断反应进行的方向并判断化学平衡的移动方向？
5. 如何表述化学反应等温式？化学反应的标准平衡常数与其△rG?m之间的关系怎样？(《无机化学例题与习题》吉大版)
四.计算题
1. 可逆反应H2O + CO
H2 + CO2在密闭容器中，建立平衡，在749K时
该反应的平衡常数Kc=2.6。(《无机化学例题与习题》吉大版)
（1） 求n（H2O）／n（CO）（物质的量比）为1时，CO的平衡转化率； （2） 求n（H2O）／n（CO）（物质的量比）为3时，CO的平衡转化率； （3） 从计算结果说明浓度对平衡移动的影响。
2. 反应SO2Cl2（g）
SO2（g）+ Cl2（g）在375K时，平衡常数K?=2.4，
以7.6克SO2Cl2和1.013×105Pa的Cl2作用于1.0 dm—3的烧瓶中，试计算平衡时SO2Cl2、SO2和Cl2的分压。(《无机化学例题与习题》吉大版)
3.已知下列热力学数据：
NO（g） NO2（g） O2（g）
-1
fH?m（KJ?mol） 90.4 33.9 0 S?m（KJ?mol-1?K-1） 0.210 0.240 0.205 问：（1）298K，标准压力时，2 NO（g）+O2（g）=2 NO2（g）能否自发进行？ （2）1000K时该反应的Kp? 4. HI分解反应为2HI
H2 + I2，开始时有1molHI，平衡时有24.4%的HI
5
发生了分解，今欲将分解百分数降低到10%，试计算应往此平衡系统中加若干摩I2。(《无机化学例题与习题》吉大版)
5.5L的容器中装入等物质的量的PCl3和Cl2。在523K时达到平衡，如PCl3分压为1×10-5 Pa，此时PCl5 +PCl3 Cl2反应的Kp=1.81×105 Pa。问原来装入的PCl3和Cl2为多少摩尔？
6. 在900K和1.013×105Pa时SO3部分离解为SO2和O2
1 SO3（g） SO2（g）+ O2（g）
2—3
若平衡混合物的密度为0.925g·dm，求SO3的离解度。(《无机化学例题与习题》吉大版)
7.1000K时，2SO（+ O（2SO（，Kp＇=3.50，则反应SO（SO22g）2g）3g）3g）（g）+ 1/2O2（g）的Kp和Kc各是多少？
8.已知反应CaCO3（s）CaO（s）+ 2CO2（g）在973K时，Kp?=3.00×10-2；在1000K时，Kp?=1.00。问：（1）上述反应是吸热还是放热反应？ （2）上述反应的rHm?是多少？
9. 在308K和总压1.013×105Pa，N2O4有27.2%分解为NO2。 （1）计算 N2O4（g）
2 NO2（g）反应的K? ；
（2）计算308K时总压为2.026×105Pa时，N2O4的离解百分率；
（3）从计算结果说明压强对平衡移动的影响。(《无机化学例题与习题》吉大版)
10. PCl5（g）在523K达分解平衡:
PCl5
PCl3（g）+ Cl2（g）
平衡浓度：[PCl5]=1 mol·dm?3,[ PCl3]=[ Cl2]=0.204 mol·dm?3。
若温度不变而压强减小一半，在新的平衡体系中各物质的浓度为多少？(《无机化学例题与习题》吉大版)
参考答案 一 选择题
1. C 2. A 3.A 4.B 5. C 6.D 7.D 8.D 9. D 10.D 11.D 12.B 13.D 14.B 15. A 16.C 17.D 18.A 19.D 20.B 二 填空题 1.不变，
，至于始终态有关. rH?m=Ea（正）-Ea（逆）
2. 0 3.而变，不随 4.5.7
6
5. 化学反应条件 的改变 恒压.恒浓度下升高温度 恒温.恒压.恒浓度下加催化剂 对Ea.k.K的影响 活化能Ea 基本不变 降低 速率常数k 增加 增加 平衡常数K 改变 不变 6. 解： PCl3和Cl2的摩尔数分别为 PCl3 + Cl2PCl5
起始物质的量： amol a 0 变化量： x x x 平衡时： a－x a－x x
x?8.314J?K?1?mol?1?523K51.013?10Pa ∴ ?335?10m∴x = 0.116
'∴Kp?11x1 ??0.5405??2Kp1.85(a?x)RT∴a = 0.123mol
7. 53.1 37.3
84.2?31.6?2 8.解：KC＝Kp＝
63.1?21.1CO2(s) + H2(g) == CO(g) + H2O(g) 63.1 22.1 84.2 31.6 x 43.3 63 10.4 10.4?63?2 ∴
43.3x∴x = 7.58atm 9. 6.43
10. 7.60×10，75%
4
三．问答题
1. 答：
2. 答：
7
3.答：
4.答： △rGm=△rG?m+RTlnQ
?△rG?=—RTln K m当Q〈 K?时 △rGm〈 0 正反应自发进行
当Q = K?时 △rGm = 0 反应达到平衡，以可逆方式进行 当Q 〉K?时 △rGm 〉0 逆反应自发进行
5.答：△rGm=△rG?m+RTlnQ △rGm=0， △rG?m= —RTlnk
四 计算题
8
1.解： （1）H2O + CO
H2 + CO2
a-x b-x x x x2=2.6(a-x)2 ?x=0.617 a H2 + CO2
所以CO的平衡转化率是61.7%。
（2）H2O + CO
n 3n 0 0
n-x 3n-x x x
xx2 =2.6 ?=0.865
n(n?x)(3n?x)所以CO的平衡转化率是86.5%。
2.解：K?=Kp（P?)?△n Pso2cL2×1=
7.6RT 135得出 Pso2cL2=6.8×104Pa PSO2=8.8×104Pa PCl2=1.90×105Pa
3.解：（1）rH?=2×33.9-2×90.4=-113.0（KJ?mol-1）
rS?=2×240.0-2×210.0-205.0=-145.0（J?mol-1?K-1）
∴rG?=rH?-TrS?=-113.0-298×（-145.0）×10-3 =-69.8（KJ?mol-1）＜0 ∴反应能自发进行。
（2）1000K时，rGm?=rHm?-TrSm?
=-113.0+145.0×10-3×1000=32.0（KJ?mol-1）
∴ lgKp?=-rGm?/2.303RT =-1.67 ∴Kp?=0.021
4.解： 2HI
H2 + I2
起始 1 0 0 转化 0.244 0.122 0.122
0.1222(0.05?x)0.05 = ?x=0.37mol(《无机化学例题与习题》吉大版)
0.920.7562
5.解：PCl5 +PCl3 Cl2，已知Kp=1.81×105 Pa，PPCl3=PCl2 Kp= PPCl3PCl2 / PPCl5=（PPCl3 ）2/1×105=1.81×105
∴PPCl3=PCl2=（1.81×105×105）1/2=1.35×105 （Pa）
PV=nRT， nPCl5= PPCl5?V/RT= 1×105×5/8314×523=0.115（mol）
9
n PCl3= PPCl3?V/RT= 1.35×105×5/8314×523=0.155（mol）
原装入摩尔数为：0.155+0.115=0.27（mol） 6.解：PV=nRT P
m?=nRT PM=?RT
?RT0.925?103?8.314?900 M===68.33 5P1.013?101O2（g） 2 x 0 0
1a-x x x
2180(a?x)?64x?32?x2= 68.33 1a?x?x?x2x= 0.34 所以SO3的离解度是34%。 a
7.解：对反应SO3（g）SO2（g）+ 1/2O2（g）
221/21/21/21/2
Kp= PSO2（PO2 ）/ PSO3= 1/[（PSO3）/（PSO2） PO2]=1/（Kp＇）=1/（3.5）=0.535
n -n
根据Kp= Kc（RT） 得Kc= Kp（RT）
-1/2
∴Kc=0.535×（RT） 当R=0.082时，Kc=0.059
当R=8.314时，Kc=5.87×10-3 当R=8314时，Kc=1.855×10-4
8.解：（1）吸热反应；
（2）由lg1/3×10-2=rH?×（1173-973）/2.303×8.31×10-3×1173×973
得rH?=166（KJ?mol-1）
SO3（g） SO2（g）+
△△
9.解：（1） N2O4（g）2 NO2（g）
0.272 0.544
0.5442 K==0.32
1?0.272?Pn= 同理得出N2O4的离解百分率是19.6%。 VRT （3） 增大压强，平衡向体积减小的方向移动； 减小压强，平衡向体积增大的方向移动。
（2） PV=nRT
0.204210.解： K==0.041616
1? 10
PCl5 PCl3（g）+ Cl2（g）
1-x 0.204+x 0.204+x
(0.204?x)2 0.204==0.041616
1?x2
得出 x=0.135mol·dm?3
11
PCl5 PCl3（g）+ Cl2（g）
1-x 0.204+x 0.204+x
(0.204?x)2 0.204==0.041616
1?x2
得出 x=0.135mol·dm?3
11