物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后习题答案5-8

Qp?pCO2p$?pH2p$pCOp$?pH2Op$?1.52?1.52?1

1.52?1.52Qp>Kp,(?rGm)T,p>0,正向反应是不自发的,而逆向反应是自发的。

(2) Qp?pCO2p$?pH2p$pCOp$?pH2Op$?1.52?1.52?0.045

10.13?5.065Qp

2. 反应 CO(g)?H2O(g)CO2(g)?H2(g)的标准平衡常数与温度的关系为

4951.5?5.103,当CO(g),H2O(g),CO2(g)和H2(g)的起初组成的摩尔分数

T/K分别为0.30,0.30,0.20和0.20,总压为101.3 kPa时,问在什么温度以下(或以上),反lnKp?应才能自发地向生成产物的方向进行?

解: 要使反应自发地向生成产物的方向进行,必须使反应的(?rGm)T,p<0,即 (?rGm)T,p??RTlnKp?RTlnQp<0 lnQp

0.30?0.30 ln0.444

?T/K?解得 T<1 154 K

3.在313 K时,反应LiCl?3NH3(s)3LiCl?NH3(s)?2NH3(g)的Kp?9?1010。

在一个5 dm的容器内含有0.1 mol的LiCl?NH3(s),如果要使LiCl?NH3(s)全部变成

LiCl?3NH3(s),试计算需通入NH3(g)的物质的量的。设气体为理想气体。

解: 欲使反应向左进行,应满足:

(?rGm)T,p??RTlnKp?RTlnQp>0

lnQp>lnKp

这是一个复相化学反应,标准平衡常数只与NH3(g)的压力有关。设需通入NH3(g)的物质的量为n,则

?pNH3??nRT? Qp??????

pVp????22?n?8.314?313 ?2 ?? ?27.09n??33?5?10?100?10? lnKp?ln(9?1010)?25.22 lnQp?ln(27.09n2)?3.30?2lnn 3.30?2lnn>25.22 n>57 526 mol

4.Ag(s)受到H2S(g)的腐蚀可能发生如下反应

22Ag(s)?H2S(g)Ag2S(s)?H2(g)。

试计算,在298 K和标准压力下,在H2S(g)和H2(g)的混合气体中,H2S(g)的摩尔分数低于多少时,便不致使Ag(s)发生腐蚀?已知在298 K时,Ag2S(s)和H2S(g)的标准摩尔生成Gibbs自由能分别为:?fGm(Ag2S,s)??40.25 kJ?mol,

?1?fGm(H2S,g)??33.56 kJ?mol?1。

解: 设H2S(g)在气体混合物中的物质的量分数为x,则H2(g)的物质的量分数为

(1?x)。根据化学反应等温式

(?rGm)T,p??rGm?RTln

1?x?0 x??G1?x?exp??rmx?RT?? ? ?rGm??fGm(Ag2S,s)??fGm(H2S,g)

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