物理化学练习题详细答案

九、计算题

乙醇气相脱水可制备乙烯，其反应为：C2H5OH (g) == C2H4(g) + H2O(g) 各物质298 K时的?fH及S如下：

物 质 ?fH C2H5OH (g) － 235.08 281.73 C2H4 (g) 52.23 219.24

H2O (g) － 241.60 188.56

/ kJ·mol-1 S/ J·K- 1·mol-1 试计算298 K时该反应的?rH(298 K)、 ?rS

(298 K) 、?rG(298 K)和K(298 K)。

解：?rH(298 K)=－ 241.60+52.23－(－ 235.08) = 45.71 kJ·mol-1 ?rS

?rG

(298 K) = 188.56+219.24－281.73 = 126.07 J·K- 1·mol-1

(298 K) = 45 710－298×126.07= 8141.14 J·mol-1

-8141.14 J?mol?1 K(298 K) = exp = 0.0374

8.314 J?K-1?mol?1?298 K十、计算题

求反应

Ag2CO3(s)??Ag2O(s)?CO2(g)在100℃时的标准平衡常数K。已知298.15K、

100kPa下：

??fHmkJ?mol?Sm?1

J?mol?K?1?1

Cp,mJ?mo?l1?K?1

Ag2CO3(s) －501.7 167.4 109.6 Ag2O(s) －31.05 121.3 65.86 CO2(g) －393.51 213.74 37.11

解：反应Ag2CO3(s)??Ag2O(s)?CO2(g)

?????rSm(298.15K)?Sm(Ag2O)?Sm(CO2)?Sm(Ag2CO3)=(121.3+213.74-167.4)=167.64J?mol?1?K?1

?????rHm(298.15K)??fHm(Ag2O)??fHm(CO2)??fHm(Ag2CO3)

=[-31.05+(-393.51)-(-501.7)] kJ?mol= 77.14kJ?mol

?1?1?rCpm=(65.86+37.11-109.6)J?mol?1?K?1= -6.63J?mol?1?K?1

OOOO

???rHm(373.15K)??rHm(298.15K)??373.15K298.15K?rCpmdT= 77.14kJ?mol

?1?1?1373.15K?rCp,mJ?mol?K= 166.2 ?rSm(373.15K)??rSm(298.15K)??dT298.15KT??????rGm(373.15K)??rHm(373.15K)?373.15?rSm(373.15K)=15.14kJ?mol

?1??rGm??RTlnK?

K= 0.00759

十一、计算题

对于反应MgCO3（菱镁矿）=MgO（方镁石）+CO2(g) 物 质 ??298k??fHmMgCO3(s) MgO(s) －601.83 27 ?CO2(g) －393.5 213.6 kJ?mol?1 －1112.9 65.7 ??SmJ?K?1?mol?1 （1）计算298K时，?rHm，?rSm和?rGm的值。 （2）计算在298K时MgCO3的分解压力。 （3）设在298K时空气中CO2(g)的分压力为分解为MgO和CO2(g)？

（4）当温度升高时MgCO3(s)的稳定性如何（假设反应的?Cp为常数）？ 解：（1）由实验数据

???rHm???B?fHm??601.83???393.5????1112.9??117.57KJ?mol?1???rSm???BSm?27?213.6?65.7?174.9?J?K?1?mol?1????rGm??rHm?T?rSm?pCO2=32.04Pa，问此时MgCO3能否自动

?117.57?298?174.9?10??（2）?rGm??RTlnK

??3?KJ?mol?1?65.45KJ?mol?1

K??pCO2?g?p??1 65450J?mol??8.314J?mol?1?K?1?298KlnpCO2?g?p?

pCO2?g??3.38?10?7PaOOOO

（3）由于MgCO3的分解压力=3.38×10-7Pa<空气中CO2的分压pCO2?g?=32.04Pa ∴MgCO3不能自动分解。

??1（4）?rHm?117.57kJ?mol?0

?dlnK??rHm??0 由2dTRT 随温度升高，Kθ增大，分解压力pCO2?g?变大，MgCO3稳定性降低。 十二、计算题

反应C(s) + H2O(g) == H2(g) +CO(g) 在1000 K及1200 K时的K分别为2.472和37.58 ， 试计算在此温度范围内反应的平均标准摩尔焓及1100 K时的K。 解：

ln [K(T2) / K

?11?(T1)]= － ?rH/ R·??T?T??

1??2 即 ln 则?rH ln [K

?137.581??1?1) ×??mol?－ ?rH/ ( 8.314J?K??1200K1000K?? 2.472??

= 135.8 kJ ·mol-1

(T)/ K

?11?(T1)]=－ ?rH/ R·???TT??

1?? 即ln [K 故 K

135.8?1000J?mol?1?11??(T)/ 2.472]=－ ??

8.314J?K?1?mol?1?1100K1000K?(T)=10.91

OOOO