2、解:根据吉布斯-亥姆霍兹公式 △rGΘm (T)=△rHΘm (T)-T△rSΘm (T)
△rGΘm (298K)=△rHΘm (298K)-T△rSΘm (298K)
而 △rHΘm (298K) = 3△fHΘm[C2H2(g),298K]- △fHΘm[C6H6(l),298K] = 3×226.73 kJ·mol-1- 1×49.10kJ·mol-1 = 631.09 kJ·mol-1
△rSΘm(298K) = 3 SΘm[C2H2(g),298K]- SΘm[C6H6(l),298K] = 3×200.94 J·mol-1 K-1- 1×173.40 J·mol-1 K-1 = 429.42 J·mol-1 K-1
故 △rGΘm (298K)= 631.09 kJ·mol-1 - 298.15K×429.42×10-3 kJ·mol-1 K-1
= 503.06 kJ·mol-1>0 正向反应不自发。 若使 △rGΘm (T)=△rHΘm (T)-T△rSΘm (T)<0 ,则正向自发。 又因为△rHΘm 、△rSΘm随温度变化不大,即 △rGΘm (T)≈ △rHΘm (298K)-T△rSΘm (298K) <0
则 T>631.09 kJ·mol-1/429.42 ×10-3 kJ·mol-1 K-1=1469.6K
故最低反应温度为1469.6K。 3、解:因为△rHΘm(T)=∑υB△fHΘm(B,T)
即△rHΘm(298K)=DfHΘmco+DfHΘmH2-DfHΘmC(s)- DfHΘmH2O(g) =-110.5 –(-241.8)
=131.3 kJ·mol-1 又因为△rSΘm(T) =∑υBSΘm (B,T)
即△rSΘ m(298K) = SΘmco+ SΘm H2 - SΘm C(s)- SΘmH2O(g) =197.7+130.7-188.8-5.7 =134.1 J·K-1·mol-1 根据吉布斯-亥姆霍兹公式 △rGΘm (T)=△rHΘm (T)-T△rSΘm (T)
△rGΘm (298K)=△rHΘm (298K)-T△rSΘm (298K) =131.3-298.15×134.1×10-3
= 91.3 kJ·mol-1 >0 正向反应不自发。
若使 △rGΘm (T)=△rHΘm (T)-T△rSΘm (T)<0 ,则正向自发。
又因为△rHΘm 、△rSΘm随温度变化不大,即 △rGΘm (T)≈ △rHΘm (298K)-T△rSΘm (298K) <0 即 0.1341T > 131.3 T>979K
故最低反应温度为979K。 4、解:根据吉布斯-亥姆霍兹公式 △rGΘm (T)=△rHΘm (T)-T△rSΘm (T)
△rGΘm (298K)=△rHΘm (298K)-T△rSΘm (298K) 而 △rHΘm (298K) = 0-2△fHΘm[H g O(s),298K] = -2×(-90.8)
=181.6kJ·mol-1
△rSΘm(298K) = SΘm[O2(g)]+ 2SΘm[H g (l)]- 2SΘm[H g O(s)] = 205.2+2×75.9-2×70.3
=216.4J·mol-1K-1
故 △rGΘm (298K)= 181.6 kJ·mol-1 - 298.15K×216.4×10-3 kJ·mol-1 K-1
=117.08kJ·mol-1>0 正向反应不自发。
若使 △rGΘm (T)=△rHΘm (T)-T△rSΘm (T)<0 ,则正向自发。 又因为△rHΘm 、△rSΘm随温度变化不大,即 △rGΘm (T)≈ △rHΘm (298K)-T△rSΘm (298K) <0
则 T>181.6 kJ·mol-1/216.4 ×10-3 kJ·mol-1 K-1=839.2K 故最低反应温度为839.2K。
5、解:(1) 根据吉布斯-亥姆霍兹公式,298K时反应的标准Gibbs自由能变为:
△rGΘm (298K) =△rHΘm (298K)-T△rSΘm (298K) = ﹣133kJ·mol-1 - 298.15K×(﹣424)×10-3 kJ·mol-1 K-1 =﹣6.58kJ·mol-1>0 正向反应自发。
(2) 因△rHΘm 、△rSΘm随温度变化不大,标准态下反应不能自发进行的条件是
△rGΘm (T)=△rHΘm (T)-T△rSΘm (T) ≈△rHΘm (298K)-T△rSΘm (298K) >0
则 T>﹣133 kJ·mol-1/(﹣424) ×10-3 kJ·mol-1 K-1=314K