发布时间 : 星期二 文章材料物化习题解答更新完毕开始阅读
3、计算加热纯Ag2O开始分解的温度和分解温度。（1）在101325Pa的纯氧中；（2）在101325Pa且?O2=0.21的空气中。已知反应2Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g)的
??rGm(T)=(58576-122T/K)J2mol-1。
?解：分解温度即标态下分解的温度。令?rGm(T)=(58576-122T/K)<0，得T>480K
开始分解温度即非标态下分解的温度。令?rGm(T)=(58576-122T/K)+8.3143Tln0.21<0，得T>434K
4、已知Ag2O及ZnO在温度1000K时的分解压分别为240及15.7kPa。问在此温度下（1）哪一种氧化物容易分解？（2）若把纯Zn及纯Ag置于大气中是否都易被氧化？（3）反应ZnO(s)+2Ag(s)=Zn(s)+Ag2O(s)的?rHm=242.09kJ2mol-1，问增加温度时，有利于那种氧化物的分解？ 解：（1）氧化银易分解；（2）银不易被氧化；（3）ZnO
?5、已知下列反应的?rGm-T关系为：
?Si(s)+O2(g)=SiO2(s); ?rGm(T)=(-8.7153105+181.09T/K)J2mol-1 ?2C(s)+O2(g)=2CO(g); ?rGm(T)=(-2.2343105-175.41T/K)J2mol-1
试通过计算判断在1300K时，100kPa下，硅能否使CO还原为C？硅使CO还原的反应为：
Si(s)+2CO(g)=SiO2(s)+2C(s)
解：（1）-（2）=（3），则
??rGm(T)=(-6.4813105+356.5T/K)J2mol-1
?1300K时，?rGm(T)=(-6.4813105+356.531300)=-1.8473105（J2mol-1）<0，可以
6、将含水蒸气和氢气的体积分数分别为0.97和0.03的气体混合物加热到1000K，这个平衡气体混合物能否与镍反应生成氧化物？已知
?Ni(s)+0.5O2=NiO(s); ?rGm(1000K)=-146.11 kJ2mol-1 ?H2(g)+0.5O2(g)=H2O(g); ?rGm(1000K)=-191.08 kJ2mol-1
解：（1）-（2）得 Ni(s)+ H2O(g)= NiO(s)+ H2(g)
??rGm(1000K)=-146.11+191.08 =44.97（kJ2mol-1） ??rGm(1000K)=?rGm(1000K)+RTlnQ
=44970+8.314310003ln（0.03/0.97）=16.07（ kJ2mol-1） 反应不能正向进行。
7、已知反应 PbS(s)+1.5O2(g)=PbO(s,红)+SO2(g)，试计算在762K下的平衡常数，并证明此温度下反应可进行得很完全（可作近似计算）。
解：查表得 PbS(s) + 1.5O2(g) = PbO(s,红) + SO2(g)
??fHm(298K) -94.3 0 -218.99 -296.9 kJ2mol-1 ?Sm(298K) 91.2 205.02 67.8 248.53 J2K-12mol-1
??rHm(298K)= -296.9-218.99+94.3= -421.59（ kJ2mol-1）
??rSm(298K)= 248.53+67.8-91.2-1.53205.02= -82.4 (J2K-12mol-1) ??rGm(762K)= -421590+762382.4= -358801( J2mol-1)
lnK=358801/(8.3143762)=56.63 ； K=3.9531024 ；数值很大，应可进行得很完全。 （与书上答案不同）
??
8、通过计算说明磁铁矿（Fe3O4）和赤铁矿（Fe2O3）在25℃的空气中哪个更稳定？
?解：查表可知，磁铁矿（Fe3O4）和赤铁矿（Fe2O3）的?fGm(298K)分别为-1014.2和-740.99
kJ2mol-1
空气中，磁铁矿分解的反应为
Fe3O4=3Fe +2O2
?rGm(298K)=1014.2+8.3143298ln0.212= 1006.5（kJ2mol-1）
赤铁矿分解的反应为
Fe2O3=2Fe +1.5O2 ?rGm(298K)=740.99+8.3143298ln0.211.5= 735.2（kJ2mol-1）
显然，磁铁矿更难分解。（与书上答案不同）
??9、试用标准摩尔熵法计算25℃时制氢反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)的?rGm、K。 解：查表得 CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)
??fHm(298K) -110.54 -241.84 -393.5 0 kJ2mol-1 ?Sm(298K) 197.9 188.74 213.64 130.58 J2K-12mol-1
??rHm(298K)= -393.5+110.54+241.84= -41.12（ kJ2mol-1）
??rSm(298K)= 130.58+213.64-197.9-188.74= -42.42 (J2K-12mol-1) ??rGm(298K)= -41120+298342.42= -28479( J2mol-1)
lnK=28479/(8.3143298)=11.49 ； K=9.823104
???10、设上题的?rHm、?rSm与温度无关，计算200℃时的?rGm。和前题结果比较，那个温度更有利于CO的转化？工业上实际的温度在200-400℃，这是为什么？
?解：?rGm(298K)= -41120+473342.42= -21055( J2mol-1)；可见，从热力学上考虑低温有
??利于反应。
但从动力学上考虑，温度高有利于反应。
?11、试用标准生成吉布斯函数法求在25℃时反应3Fe(s)+2CO(g)=Fe3C(s)+CO2(g)的?rGm、
K?。
解：查表得 3Fe(s) + 2CO(g) = Fe3C(s) + CO2(g)
??fGm(298K) 0 -137.28 14.64 -394.38 kJ2mol-1 ??rGm(298K)= -394.38+14.64+23137.28= -105.21（kJ2mol-1）
lnK=105210/(8.3143298)=42.46 ； K=2.7731018
12、为除去氮气中的杂质氧气，将氮气在101325Pa下通过600℃的铜粉进行脱氧，反应为：2Cu(s)+0.5O2=Cu2O(s)，若气流缓慢通过可使反应达到平衡，求经过纯化后在氮气中残余氧
???的体积分数。已知298K的?fHm(Cu2O)=-166.5 kJ2mol-1, Sm(Cu2O)=93.7，Sm(Cu)=33.5, ?(O2)=205 J2K-12mol-1,反应的??BCp,m(B)=2.09 J2K-12mol-1并假定不随温度变化。 Sm????解：?rHm(298K)=-166.5 kJ2mol-1, ?rSm(298K)=93.7-2333.5-0.53205=-75.8
（J2K-12mol-1）
?rHm(873K)= ?rHm(298K)+
（J2mol-1）
???8732982.09dT= -166500+2.093(873-298)=-165298
?rSm(873K)= （J2K-12mol-1）
???rSm(298K)+
?2.09?298TdT=-75.8+2.093ln(873/298)=-73.55
873? ?rGm(873K)=-165298+873373.55=-101089 （J2mol-1）
lnK=101089/(8.3143873)=13.93 ； K=1.1193106=(101325/p)0.5
p=8.093310-8 (pa) ; φ(O2)= 8.093310-8 /101325=8.0310-13
?13、已知反应H2(g)+0.5O2(g)=H2O(g)的?rGm(298K)=-228.6 kJ2mol-1，又知
?(H2O,l,298K)= -237 kJ2mol-1，求水在25℃时的饱和蒸气压（可将水蒸气视为理想气?fGm?体）。
解：H2O(l)= H2O(g)
??rGm(298K)=-228.6+237=8.4 （kJ2mol-1）
lnK=-8400/(8.3143298)=-3.39 ； K=0.03369= p/101325 ；p =3414(pa)
?14、已知反应 Fe2O3(s)+3CO(g)====2Fe(s)+3CO2(g)的K如下：
t/℃ 100 250 1000 K? 1100 100 0.0721
?在1120℃时反应2CO2=2CO+O2的K=1.4310-12，今将Fe2O3(s)置于1120℃的容器内，问容器内氧的分压应该维持多大才可防止Fe2O3还原成铁？ 解：根据 lgK=A/T+B 得 Log100=A/523+B Log0.0721=A/1273+B 解得 A=2789，B=-3.333
1120℃时，logK=2789/1394-3.333，K=0.0467
(1)32+(2)33=2 Fe2O3(s)=4Fe(s)+3O2(g)，其K=0.046723(1.4310-12)3=5.98310-39 若不使反应进行，必须J?((100℃时的K是错误的)
15、设物质A按下列反应分解成B和C：3A=B+C，A、B、C均为理想气体。在压力为101325Pa，温度为300K时测得有40%解离，在等压下将温度升高10K，结果A解离41%，试求反应焓变。
解：设开始时A物质的量为1mol
3A = B + C
平衡时各物质的mol数为 1-0.4 0.4/3 0.4/3 总mol数为2.6/3
平衡时各物质的分压为
?θ??????p3?K=5.98310-39 ，解得p≤1.84310-8(Pa) )?θp1.8?0.4?0.4?p p p 2.62.62.60.42)??2.6=0.07851 K1??0.07133 ；同理求得K2
1.83()2.6?0.07851?rHm11?ln?(?) ，解得?rHm=7415（ J2mol-1） 0.071338.314300310((与书上答案稍有差别)
?16、已知 ZnO(s)+CO(g)=Zn(s)+CO2(g)为用蒸汽法炼锌的主要反应，并知反应的?rGm(T)为：
??rGm(T)={199.853
103+7.322T/[Kln(T/K)]+5.90
3
10-3(T/K)2-27.195
3
10-7(T/K)3-179.8T/K}J2mol-1 求（1）1600K时的平衡常数；
（2）如压力保持在101325Pa的条件下进行上述反应，求平衡时气体的组成。
?解：（1）?rGm(T)=199.853103+7.32231600/ln1600+5.90310-33(1600)2-27.195310-73(1600)3-179.8
31600 = -82277（J2mol-1）
lnK=82277/(8.31431600)=6.185 ； K=485.47
??p(CO2)/p?θ
（2）K=?=485.47 ；解得 p(CO2)=0.9979（p） ?[p?p(CO2)]/p?（与书上答案不同）
17、425℃时，HI的离解度（达平衡时分解的百分数）是0.213，（1）问该温度下HI离解反应的平衡常数为多少？（2）2.00mol碘和3.00mol氢在此温度下反应，生成多少HI？ 解：（1）设开始时HI物质的量为1mol
2HI = H2 + I2
平衡时各物质的mol数为 2-0.426 0.213 0.213 总mol数为2
平衡时各物质摩尔分数浓度为
1.5740.2130.213 2220.2132)?2K?Kx??0.0183
1.5742()2(（2） 2HI = H2 + I2
平衡时各物质的mol数为 2x 3-x 2-x 总mol数为5
平衡时各物质摩尔分数浓度为
2x3-x2-x 5553-x2?x)()5 ；解得 2x=3.6(mol) Kx?0.0183?52x()25(（书上答案为1.8mol似乎不对）
18、银可能受到H2S(g)的腐蚀而发生下面的反应：H2S(g)+2Ag(s)=Ag2S(s)+H2(g)，在25℃及101325Pa下，将Ag放在等体积的氢和硫化氢组成的混合气体中，问（1）是否可能发生腐蚀而生成硫化银？（2）在混合气体中硫化氢的体积分数低于多少才不致发生腐蚀？已知25℃时Ag2S(s)和H2S(g)的标准摩尔生成吉布斯函数分别为-40.25和-32.90 kJ2mol-1。
?解：?rGm(298K)=-40.25+32.90= -7.35 （kJ2mol-1）
??（1）?rGm(298K)=?rGm(298K)+RTlnJ=?rGm(298K)=-7.35 （kJ2mol-1） ；
θ
可以腐蚀。
（2）设硫化氢的体积分数为x，则
?rGm(298K)=-7350+8.31432983ln
解得x=0.049=4.9%
1?x>0 x
19、已知下列热力学数据 金刚石 石墨