选择填入:(a) 0; (b) 11.20; (c) ?11.20; (d) 不能确定
8、在一定温度下,0.2 mol的A(g)和0.6 mol B(g)进行下列反应,A(g) + 3 B(g)
2D(g)
发增加系统的压力时,此反应的标准平衡常数K?( );用摩尔分数表示的平衡常数Ky( );A的转化率?A( )。
选择填入:(a) 变大;(b) 变小;(c) 不变;(d) 无一定的变化规律
9、对于反应 CH4(g) + 2O2(g)
CO2(g) + 2H2O(g)
①在恒压下,升高反应系统的温度时,此反应的标准平衡常数K?( );CO2的摩尔分数y(CO2)( )。
②在恒温下,增加反应系统的平衡压力,而使系统的体积变小,这时K?( );y(CO2)( ),Ky( )。
选择填入:(a) 变大;(b) 变小;(c) 不变;(d) 无一定变化规律
10、在T、V恒定的条件下,反应 C6H5C2H5(g)
C6H5C2H3(g) + H2(g),达到平衡时,再
通入惰性组分H2O(g)。此反应的K?( );Ky( );乙苯的转化率?( );y(C6H5C2H3)( )。
选择填入;(a) 变大;(b)变小;(c) 不变;(d)无一定变化规律
11、在一定的温度范围内,某反应的K?与T的函数关系可以表示为 lnK??A/(T/K)?C
?上式中A和C皆是量纲为一的常数。在给定温度内的任一温度下,此反应的?rHm?( ); ???rSm?( ); ?rGm?( ); ?rCp,m( )。选择填入:
(a) ? ARK(K为开尔文温度的单位);(b) CR; (c) 0; (d) ?R(AK+CT); (e) CRK; (f) ARK
?12、903K时反应SO2(g) + 0.5O2(g) →SO3(g)的?rGm=?12.7kJ·mol?1。
?在903K时,反应 SO3(g) →SO2(g) + 0.5O2(g)的?rGm,1=( )kJ·mol?1
?2SO2(g) + O2(g)→2SO3(g)?rGm,2=( )kJ·mol?1
选择填入:(a) ?12.70; (b) 12.70; (c) ?25.40; (d) 25.40
4.2.3 简答题
1、已知气相反应A(g) + B(g)
?D(g)在温度T时的标准摩尔反应吉布斯函数变?rGm(T),
?在什么条件下才可以用?rGm(T)判断反应自动进行的方向和限度?
2、在一定温度下的抽空容器中,NH4HCO3(s)进行下列分解反应 NH4HCO3(s) NH3(g) +
CO2(g) + H2O(g),达到平衡时所产生气体的总压为p。试写出此反应的标准平衡常数K?与总压p的
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关系式。
?3、某反应的标准摩尔反应焓与温度T的关系为 ?rHm(J·mol?1) = 83.14 T/K ?0.8314,试写出
此反应的dlnK?/dT与T的函数关系式。
4、对任一恒温、恒容气温反应,为什么惰性组分的加入对反应物的转化率?无影响? 5、在什么条件下,反应的标准平衡常数K?不随反应温度的变化而变化?
6、在500K、105Pa下,真实气体混合物中组分B的组成yB=0.40,在此条件下组分B的偏摩尔体积VB与其在同温、同压下纯B的摩尔气体中组分B的逸度和逸度系数各为若干?
?7、真实气体恒温反应,在什么条件下K?p?K? ?8、如何证明在高压下真实气体恒温反应的K?f?K?
9、如何计算在高压下真实气体恒温反应的K?p(高压)? 概念题答案 4.2.1
1. ?rGm的意义为:在温度、压力及系统组成不变的条件下,按反应计量式进行了1 mol反应进度时的吉布斯函数变。
2、由题给反应的式(2)/2?式(1)?2可得到式(3),所以
??1/2?2K3?(K2)/(K1)?(22.37?1040)1/2/1.3182?2.723?1020 ??3、?rGm,2?8.0925?10?81 ?457.14kJ·mol?1, K24、?rGm?(?G/??)T,p??vB?B?RTln(Jp/K?)??rHm?T?rSm
B(能写出上述等式中任意两个皆可)
?5、K?/Kc?(c?RT/p?)?vB;6、K??Kp(p?)??vB;7、K??(900/300)3?27 ?8、dlnK?/dT??rHm/RT2?104/106K?0.01K-1
?9、在一定温度下,同一反应的K?f?K?4.70 *10、fB??ByBp?0.50?0.4?260?105Pa?52?105Pa
4.2.2
????21、K2;?(变大);y(苯乙烯)(变小) ?1/K1?4;K3?(K1)?0.0625;2、Ky(不变)
3、K?(300K)=(1.02kPa/100Kpa)3 = 1.061?10?6; 4、?rGm?RTln(Jp/K?)?0,故反应处于平衡态
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5、①?vB??1,由K??Kn{?nB/(p/p?)},?nB变大时Kn变小,则nA变小,故nA,1?nA;
②相当于dT=0、dV=0反应,由K??Kn(p?V/RT),Kn不变,nA,2?nA,1;nA,2?nA
???6、因反应(1)+反应(2)=反应(3),故K3?K1K2,
???lnK3?lnK1?lnK2?1496/(T/K)?11.45?AK/T?B
所以A=1496, B=?11.45
??7、?fGm(Ag2O,s)??11.20kJ·mol?1, ?fGm(Ag,s)?0
8、?vB??2,K??Ky(p/p?)?2?Kn{?nB(g)/(p/p?)}2
由此式可知,当T不变、增加压力时,K?(不变);Ky(变大);因Kn变大,所以?A(变大)。
??9、此反应为放热反应,?rHm?0,且K??Ky?Kn,故dlnK?/dT??rHm/RT2?0。①当
升高反应温度时,K?(变小),y(CO2)(变小);②K?(不变),y(CO2)(不变),Ky(不变)
10、?vB?1,由K??Ky(p/p?)?Kn(RT/p?V)可知:T、V恒定,?nB(g)增加时,K?(不变);Ky(变小);乙苯的转化率?(不变);y(C6H5C2H3)(变小)。
???11、?rHm?(?ARK);?rSm?(CR);?rGm??R(AK?CT);?rCp,m?(0) ??12、?rGm,1=(12.70)kJ·mol?1;?rGm,2=(?25.40)kJ·mol?1
4.2.3
?1、在温度T的标准状态下,才可以用?rGm(T)判断反应自动进行的方向和限度。
2、K??(p/300kPa)3; 3、dlnK?/dT?10/T?0.1K/T2
4、由K??Kn(RT/p?V)?vB可知,对于指定的气相反应,T、V及?vB皆为定值,加入惰性组分时Kn不变,?必为定值。
??5、由dlnK?/dT =?rHm?0时,反应的K?才不随反应/RT2可知,在恒压下,当反应的?rHm温度的变化而变化。
*6、因为VB/RT?Vm (B)/RT?p,故fB?yBp?0.4?105kPa?4.0?104kPa;?B?fB/yBp?1。
?7、对于真实气体的恒温反应,只有当反应系统的压力趋近于零时,K?p?K才成立。 ???8、对于真实气体的恒温反应,因 ??rGm(T)?RTlnK??RTlnK?f,故Kf?K ???9、K??K?f(高压)?Kp(高压)K?,所以 Kp(高压)?K/K?
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(三)例题
4.3.1 在300K,理想气体反应 A2(g) + B2(g) ?40.0J·mol?1·K?1,?rCp,m?0.5R。
???(1)试求此反应在T2=400K时的?rHm各为若干? ,?rSm及?rGm??2AB(g) 的?rHm=50.0kJ·mol?1,?rSm=
(2)在400K的标准状态下反应能否自动地进行?
解:(1)T2=400K,T1=300K
??(T2) = ?rHm(T1) + ?rHm?TT21T21?(T1) + ?rCp,m(T2?T1) ?rCp,mdT= ?rHm
= {50.0+0.5?8.314(400?300)?10?3}kJ·mol?1 = 50.42kJ·mol?1
??(T2) = ?rSm(T1) + ?rSm?T?(?rCp,m/T)dT = ?rSm(T1) + ?rCp,mln(T2?T1)
= {?40.0+0.5?8.314ln(400/300)?10?3}J·K?1·mol?1 = ?38.80J·K?1·mol?1
???(T2) = ?rHm(T2) ?T2?rSm(T2) = {50.42?400? (?38.80)?10?3}kJ·mol?1 = 65.94kJ·mol?1 ?rGm?(2)因?rGm(400K)= 65.94kJ·mol?1 ? 0,故在400K的标准状态下反应不能自动进行。
4·3·2 在一个抽成真空的容器中放入过量的NH4HS(s),25℃进发生下列分解反应:NH4HS(s)
NH3(g) + H2S(g),达到平衡时容器内的总压力为66.66kPa,此反应的K?为若干?
25℃时容器中只有压力为66.66kPa的NH3(g),试求需要加入的H2S(g)的压力大于多少kPa时才可能有NH4HS(s)生成?
解:25℃时,题给反应的标准平衡常数 K??p???2p??2?66.66???????0.11109 ?2?100???2NH4HS(s) = NH3(g) + H2S(g)
6.666kPa p(H2S)
p(H2S)?6.666kPa/(p?)2>K?时才可能有NH4HS(s)生成,即
K?(p?)20.1109?(100kPa)2p(H2S)???166.65kPa
6.666kPa6.666kPa??4.3.3 已知25℃时?fGm(H2O,g)??228.57kJ·mol?1,?fGm(H2O,l)??237.13 kJ·mol?1。试
求25℃时
?(1)水蒸发过程的标准摩尔吉布斯函数变?vapGm;(2)水的饱和蒸气压p*(H2O)。
解:25℃时 H2O(l) →H2O(g)
此过程是相变过程而不是化学反应过程,但仍可以按照多相反应来进行热力学计算。
???(1)?vapGm(H2O,g)? ?fGm(H2O,l) = ?(228.57?237.13) kJ·mol?1=8.56 kJ·mol?1 ??fGm?(2)?vapGm= ?RTln{p*(H2O)/p?}= 100kPa exp (?8.56?103/8.314?298.15)=3.1642kPa
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