发布时间 : 星期五 文章物理化学答案 - 第四章 - 化学平衡习题解答[1]更新完毕开始阅读
n(NH3)?n(H2S)?0.44mol
n(NH4HS)?0.6?0.44?0.16mol
29. 石灰石的分解反应为
CaCO3（s）== CaO（s）+ CO2（g）
要使该反应以一定速度进行，所需最低温度为若干？（假定该反应的△Cp=0） 解：查表得298K时：
?fHm/kJ?mol?fGm/kJ?mol?CaCO3（s） ?1CaO(s) -635.5 -604.2 ?1CO2(g) -393.5 -394.4 ? -1206.9 -1128.8 ??1?rGm(298K)??604.2?394.4?1128.8?130.2kJ?mol K(298K)?1.52?10???23
?1?rHm(298K)??635.5?393.5?1206.9?177.9kJ?mol
?由于△Cp=0，故?rHm不随温度变化。设分解温度为T2，则K?(T2)?1。
?rHm?11??? ln????R?298T2?K?298K??K??T2??解得：T2?1112K
30. 在高温下，水蒸气通过灼热煤层反应生成水煤气；
C（s）+ H2O（g）
H2（g）+ CO（g）
已知在1000K及1200K时，Kθ分别为2.472及37.58。 （1）求算该反应在此温度范围内的△rHθm； （2）求算1100K时该反应的Kθ。 解：(1)ln?1200?K?1000K???K?K?rHm?11?????2.72R?10001200??
△rHθm=1.36×105 J.mol-1
1.36?10?11??(2)lnK(1100K)????ln2.472?2.392
R1100??1000?5K(1100K)?10.94?
31．若将空气加热至2500K，则有反应
1/2 N2(g) + 1/2 O2(g)
NO(g)
试计算该温度下空气中NO的物质的量分数。假定空气中所含O2及N2的物质的量之比为20.8:79.2。已知298K时NO(g)的△fGθm=86.69 kJ.mol-1，
△fHθm=90.37kJ.mol-1，设反应的△CP = 0。
??31解：K?(298K)?exp(??rGm /RT)?4.056?10lnK?2500K???K?298K???rHm?11????
R?2982500??解得：
K(2500K)?3.249?10??3
2NO(g)
N2(g) + O2(g)
平衡时 0.792?x 0.208?x 2x
K??Kx?4x2(0.792?x)(0.208?x)
因K?(2500K)很小，所以上式可简化为：
K(2500K)?3.249?10x?0.012??3?4x20.208?0.792
则空气中NO的摩尔分数为0.024。
32. 潮湿的Ag2CO3需要在110℃的温度下在空气流中干燥去水。试计算空气中应含CO2的分压为多少才能防止Ag2CO3的分解？ 解：查表得298K时：
?fHm/kJ?mol?fGm/kJ?mol?Ag2CO3（s） ?1Ag2O(s) -30.568 -10.820 CO2(g) -393.5 -394.4 ? ?1-506.16 -437.14
??12.89
??1?rGm(298K)?31.963kJ?mol?lnK(298K)?????rGm(298K)R?298?1?rHm(298K)?82.058kJ?mol
ln?383K???K?298K?K?82.058?10?11?????7.35R298383??3解得：
K(383K)?3.93?10??3?p(CO2)/p?
p(CO2)?393Pa
即空气中CO2的分压为393Pa才能防止Ag2CO3的分解。 33. FeO分解压与温度的关系为
ln(p/Pa) = ?6.16×10T/K4+26.33
试确定FeO能在空气中分解的最低温度(空气中氧的体积分数为21%)。 解：FeO分解压力为：p(O2)?0.21p??21kPa 代入ln(p/Pa) = ?T=3764K
34.200~400K时，反应NH4Cl（s）温度T 的关系为
lgKθ= 16.2－
9127T6.16×10T/K4+26.33解得：
NH3（g）+HCl（g）的标准平衡常数与
（1）计算300K时反应的△rHmθ、△rGmθ、△rSmθ；（2）在300K时若反应开始时只有NH4Cl（s）放在一真空容器中，求平衡时HCl（g）的分压。
?解：（1）若视?rHm与温度无关，则
?rHm?2.303?9127?8.314?174.76kJ?mol??1
?1????RTlnK?81.68kJ?mol300K时，K??5.98?10?15 ?rGm
△rSmθ= 310.2 J.K-1.mol-1 （2）K??p(NH3)p??p(HCl)p??[p(HCl)p?]?5.98?102?15
解得p（HCl）= 7.73×10-3Pa 35.石灰窖中烧石灰的反应为
CaCO3（s）→ CaO（s）+ CO2（g）
欲使石灰石能以一定速率分解为石灰，分解压最小须达到大气压力，此时所对应的平衡温度称为分解温度。设分解反应的△Cp=0，试求CaCO3的分解温度。 解：查表得298K时：
CaCO3（s） CaO(s) CO2(g) ?fHm/kJ?mol?fGm/kJ?mol???1 -1206.9 -1128.8 -635.5 -604.2 ?1-393.5 -394.4 ??1?rGm(298K)??604.2?394.4?1128.8?130.2kJ?mol
K(298K)?1.52?10???23
?1?rHm(298K)??635.5?393.5?1206.9?177.9kJ?mol
?由于△Cp=0，故?rHm不随温度变化。设分解温度为 T2，则K?(T2)?1。
?H?11?? ln??rm???R?298T2?K?298K??K??T2??解得：T2?1112K
36.试根据下列数据求算反应 C2H4（g）+ H2（g）在1000K时的标准平衡常数Kθ。已知：
（1）298K时，乙烯和乙烷的标准燃烧热分别为-1411和-1560 kJ. mol-1，液态水的标准生成热为－286 kJ. mol-1；
（2）298K时，C2H4（g）、C2H6（g）和H2（g）的标准熵分别为219.5、229.5和130.6 J.K-1.mol-1；
（3）在298~1000K范围内，反应的平均热容差△Cp=10.8 J.K-1.mol-1。 解：298K时：
?rHm??cHm(C2H4)??cHm(C2H6)??fHm(H2O)??137kJ?mol?rSm?Sm(C2H6)?Sm(C2H4)?Sm(H2)??120.6J?K?????1C2H6（g）
?????1
?mol?1
1000K时：
?rHm??137?10??3?10.8(1000?298)??129.4kJ?mol?1?1
?rSm??120.6?10.8ln(1000/298)??107.5J?K?rGm??129.4?10?3?mol?1?1?107.5?1000??21.88kJ?mol
K??13.9