第五章物理化学习题解.doc

第五章物理化学习题及答案 1、已知四氧化二氮的分解反应 ???????????????????? ?????? 在298.15 K时，。试判断在此温度及下列条件下，反 ??? 应进行的方向。 （1）??? N2O4(100 kPa), NO2(1000 kPa); （2）??? N2O4(1000 kPa), NO2(100 kPa); （3）??? N2O4(300 kPa), NO2(200 kPa); 解： 由Jp进行判断 、Ag可能受到H2S（气）的腐蚀而发生如下反应： 　　　 今在298K、100kPa下，将Ag放在等体积的H2和H2S组成的混合气体中。 试问Ag是否可能发生腐蚀而生成Ag2S？ 在混合气体中，H2S的百分数低于多少才不致发生腐蚀？ 　已知298K时，Ag2S和H2S的标准生成吉布斯函数分别为–40.25和–32.93kJ／mol。 解： 判断Ag能否被腐蚀而生成Ag2S，就是判断在给定的条件下，所给的反应能否自发进行。可以计算(rGm值，由(rGm的正、负来判断， 也可以计算反应的平衡常数KΘ，再比较KΘ与Jp的大小来判断。 用(rGm判断： 　　　 (rGm = (rGΘ m+RTlnJp Jp为指定条件下的压力商，其值为 其中摩尔分数之比等于体积百分数之比。此时 　 (rGm = (rGΘm = (fGΘ(Ag2S,s) – (fGΘ(H2S,g) 　　＝ (– 40.25 + 32.93) kJ/mol 　　＝ – 7.32 kJ/mol 　 (rGm 0,故在该条件下，Ag能被腐蚀而生成Ag2S 比较KΘ和Jp的大小判断： 　　(rGΘm = –RTln KΘ = (fGΘ(Ag2S,s) - (fGΘ(H2S,g) 　则 ln KΘ =(– 40.25+32.93)×10-3/( – 8.315×298.2） 　　　　 = 2.953 　　　 KΘ= 19.15 　而 Jp＝1 ∴ KΘ Jp， (rGm0，正向反应自发，即Ag能被腐蚀而生成Ag2S。 　以上两种判断方法实际上都是利用化学等温式来判断化学变化的方向，这是根本原则。但在处理具体问题时，可以根据 所给的条件，选择容易计算的量来判断 。 若使Ag不致被腐蚀，应使(rGm≥0，即Jp≥KΘ设此时H2S的 体积百分数为x，则H2的百分数为1–x。则 　　　　　　　Jp= ( 1–x )/ x 　　　　Jp≥ KΘ ，即 (1–x / x) ≥ 19.15 　解得 x ≤4.96％ 即在混合气体中，H2S的百分数低于4.96％时，才不致发生腐蚀。 、?在288K将适量CO2（g）引入某容器测得其压力为0.0259p?，若再在此容器中加入过量，平衡后测得系统总压为0.0639p?，求 （1）288K时反应的。（2）288K时上述反应的。（1） 开始 0.0259p? 平衡 2p 0.0259p?+ p平衡时总压 （2） 、将一个容积为1.0547dm3的石英容器抽空，在温度为297.0K时导入一氧化氮直到压力为24136Pa。然后再引入0.7040g溴，并升温到323.7K。达到平衡时压力为30823Pa。求323.7K时反应 的KΘ。（容器的热膨胀可忽略不计）。 解：323.7K时NO和Br2的原始分压分别为 若NOBr平衡时的分压为x，则 原始 0 26306Pa 11241Pa 平衡 x (26306-x)Pa (11241-0.5x)Pa 总压 、已知298.15K，CO（g）和CH3OH（g）的标准摩尔生成焓分别为-110.52及-200.7 KJ·mol-1。CO（g）、H2（g）、CH3OH（g）的标准摩尔熵分别为197.67，130.68及239.41，试根据上述数据求298.15K时反应 CO（g）+2 H2（g）== CH3OH（g）的 及。 6、用丁烯脱氢制丁二烯的反应如下： 反应过程中通入水蒸气，丁烯与水蒸气的摩尔比为，操作压力为。已知298.15K下数据： (A)丁烯（g） (B)丁二烯（g） ΔfHm(（kJ·mol-1） -0.13 110.16 ΔfGm (（kJ·mol-1） 71.29 150.67 （1）计算298.15K时反应的、和。 （2）问在什么温度下丁烯的平衡转化率为40%。假设反应热效应和过程熵变不随温度变化，气体视为理想气体。（设丁烯初始物质的量为1mol） (1)