工程化学基础(第二版)浙江大学完美答案(1)

能否自发进行。 解:由题意得:

θθΔrHm(298.15K)=ΣυBΔrHm(B)B

=[(634.9)+(393.5)(1207.6)]kJmol1

mol1

=179.2kJθθΔrSm(298.15K)=ΣυBΔrSm(B)B

=(38.1+213.891.7)J=160.2Jmol1K1mol1K1

θθθΔrGm(1222K)≈ΔrHm(298.15)TΔrSm(298.15)

=179.2×1000J=16.56kJmol1

1222K×160.2Jmol1K

mol1p(CO2)=100kPa

∴Q=1θ∴ΔrGm(1222K)=ΔrGm(1222K)=16.56kJmol1

∴反应能自发进行。

5.制取半导体材料硅,可用下列反应:SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g) (1)估算上述反应的

θΔrHm(298.15K)及

θΔrSm(298.15K);

(2)估算上述反应的(3)估算上述反应的

θΔrGm(298.15K)θΔrGm(1000K),在标准状态298.15K下正反应能否自发进行?

,在标准状态1000K下正反应能否自发进行?

(4)估算上述反应制取硅时,自发进行的温度条件。 解:由题意得: (1)

θθΔrHm(298.15K)=ΣυBΔrHm(B)B

=[0+2×(110.5)2×0(910.7)]kJmol1

=689.7kJBmol1

θθΔrSm(298.15K)=ΣυBΔrSm(B) (2)

=[18.8+2×197.72×5.741.5]J=361.3Jmol1K1mol1K1

θθθΔrGm(T)≈ΔrHm(298.15)TΔrSm(298.15)

(3)

=689.7kJmol1298.15K×361.3J

mol1K1

=581.98kJmol1θθθΔrGm≈ΔrHm(298.15)TΔrSm(298.15)

=689.7kJ=328.4kJmol11000K×361.3J

mol1K1

所以不能自发进行

mol1>0(4)要使反应能自发进行,则 即

θθθΔrGm(T)≈ΔrHm(298.15)TΔrSm(298.15)<0

689.7kJmol1T×361.3J

mol1K1<0

6.试判断下列反应的(1)

??rSm?T>1908.94K是大于零还是小于零:

Zn(s)+2HCl(aq)→ZnCl(aq)+H2(g)mol1K1θΔrSm=23J<0

(2)

CaCO3(s)→CaO(s)+CO2(g)mol1K1θΔrSm=16.02J>0

(3)

NH3(g)+HCl(g)→NH4Cl(s)mol1K1θΔrSm=285.1J<0(4)

CuO(s)+H2(g)→Cu(s)+H2O(l)mol1K1

θΔrSm=70.1J<0

7.水煤气反应:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) 问:

(1)此反应在298.15K时,H2O(g),CO(g)及H2(g) 的分压均为100kPa下能否向正方向进行? (2)若升高温度能否向正方向进行?

(3)在各气体分压均为100kPa下多高温度时,此体系才能处在平衡状态? 解:(1)

θθΔrHm(298.15K)=ΣυBΔrHm(B)B

=[0+(110.5)0(241.8)]kJ=131.3kJmol1

mol1

θθΔrSm(298.15K)=ΣυBΔrSm(B)B

=[197.7+130.75.7188.8]J=133.9Jmol1K1mol1K1

θθθΔrGm≈ΔrHm(298.15)TΔrSm(298.15)

=131.3kJ=91.38kJmol1298.15K×133.9J

mol1K1

所以不能自发进行

mol1>0(2)要使反应能自发进行,则 即

θθθΔrGm(T)≈ΔrHm(298.15)TΔrSm(298.15)<0

131.3kJmol1T×133.9J

mol1K1<0

(3)当T=980.58K时,

θΔrGm=0?T>980.58K,此时体系处于平衡状态。

8.已知反应:CaO(s)+SO3(g)=CaSO4(s)在298.15K时估算这个反应在100kPa压力下,当

θΔrGm(T)=0θΔrHm=402.0kJmol1,

θΔrGm=345.7kJmol1,

时的温度T,并简述向燃烧高含硫量煤的炉中投入生石灰(CaO)

可除去SO3,减少大气污染的理由。

解:

θθθΔrGm≈ΔrHm(298.15)TΔrSm(298.15)

?ΔrS=θmθΔrHmθΔrGmT(402+345.7)kJmol1= 298.15KK1

θm=188.83Jmol1

1θΔrHm402.0kJmol1T==ΔrG=0θ当 时,则 ΔrSm188.83Jmol1K=2128.9K

§4.3 化学平衡和反应速率

1.试写出下列两个反应的标准平衡常数表达式: (1)2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) (2)ZnS(s)+2H+(aq)=Zn2++H2S(g)

解:(1)

Kθ=(pNO2/pθ)(pO2/pθ)(pN2O5/pθ)2

[c(Zn2+)/cθ][p(H2S)/pθ]K= (2) [c(H+)/cθ]2θ

2.在什么条件下储存CO2(g),才能使如下吸热反应的CO2分解最少?

1CO2(g)?CO(g)+O2(g) 2解:恒压、降温

3.吸热反应。

4.在1000℃时,反应FeO(s)+CO(g)→Fe(s)+CO2(g)的平衡常数等于0.5,如果CO和CO2的初始浓度均为0.05mol/dm,求它们平衡时的浓度。

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