物理化學(xué)課后習(xí)題第五章答案

1、第五章化學(xué)平衡在某恒定的溫度和壓力下，取n。1 mol的A(g)進(jìn)行如下化學(xué)反響假設(shè)，試證明，當(dāng)反響進(jìn)度1_| -時(shí)，系統(tǒng)的吉布斯函數(shù)G值為最 小，這時(shí)A, B間達(dá)化學(xué)平衡。證:以反響進(jìn)度E為變量。A(g) B(g)反響前 n AJJ = 1 mol= 0fft =0反響到A理BFA = 一 1， 1ny = wq nji=打廿十, n =+ b= n()氣體的組成為A- nK/n = 1-Ab = 1 一 ,a =各氣體的分壓力為PL pyb pa-況py =A(g)出)的化學(xué)勢(shì)卩與$的函數(shù)關(guān)系式為嚴(yán)A =限 + RT h】(pA&) 胡+ RT ln(l-?/nQ)p/pel嚴(yán)h =濾 +

2、 RT Ln(pMP)系統(tǒng)的G與F的函數(shù)關(guān)系式為G - fiAA+ 并EB二(聊0 - f)A + RT ln| (1 -| + E浦 *J?T lnKSoM因以=品故上式整理可得G =柚成 + 加 RT 1口( p/p&) +(ho - ORT ln(l- f/w0) + SRT ln(S訂4-RT o在一定T下上式中的皆為定值，故 二亠匸一 RT【1一左)十也込Trp 1 一壬/專(zhuān)0 如丿1一 /嗆0MT叫弋伽 So=RT In亠三o -* 可見(jiàn)當(dāng)(g ) = 1 時(shí)，即 F= no/2 = O,5 moi 時(shí))r/ =0當(dāng) 0 ?0.5 mol 時(shí)，(JGZ3)j“C0,函數(shù)下降； 當(dāng)

3、0.5 molfr0函數(shù)上升； 當(dāng)g=05mol時(shí)J0GZ)t= O函數(shù)G出現(xiàn)扱小值。一定條件下，Ag與HS可能發(fā)生以下反響：2Ag(s) + H 2S(g)Ag 2S(s) + H 2(g)25C, 100 kPa下將Ag置于體積比為10: 1的與F2S的混合氣體中(1) Ag是否會(huì)發(fā)生腐蝕而生成Ag2S?(2) 混合氣體中氣體的體積分?jǐn)?shù)為多少時(shí)，Ag不會(huì)腐蝕生成Ag2S？解:1設(shè)H和HS的起始量分別為10mol和1mol, S的解離度為a,那么2Ag(s) + H 2S(g)Ag 2S(s) + H 2(g)10rGmrGm RT 1 nJp( 40.26 33.56) 1038.314

4、298.15 ln10 J mol 1992.3 kJ mol 10所以，Ag會(huì)發(fā)生腐蝕。2設(shè)HS氣體的體積分?jǐn)?shù)為y，假設(shè)想要Ag不腐蝕，那么必須滿(mǎn)足rGmrGm RTl nJp 0即RTl nJp 6.7 103又有j JJ py得 y(H2S) 0.0628同一溫度，兩反響方程及其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)如下:CH4(g) + COa(g)= 2CO)+2Eafe)疋;CH4(g) + HaO(B)= CO 十 3H 証)求以下反響的上。CH= CO)+4H 血)解：所給反響=2 X (2) - (1)，因此 Gm = 2 ZrGm.2 AGem,RTInK2RTIn K2(RT In Ki )(心)

5、2在一個(gè)抽空的恒容容器中引入氯和二氧化硫，假設(shè)它們之間沒(méi)有發(fā)生反響，那么在375.3 K時(shí)的分壓分別為 47.836 kPa和44.786 kPa。將容器保持在375.3K,經(jīng)一定時(shí)間后，總壓力減少至 86.096 kPa,且維持不變。求以下反響的 K eso3a2fe)=so3fe)+a2fe)解：反響各組分物料衡算如下so.ci.y = SO 缶)+ Cl 屁)戸JsoJ丹ci?)以二乩紳丿+久血)-86 096=47.836 + 44.786 - 86.096 = 6.526 kPa因此，P久_ 1 (17836- 6.526)4536- 6.526_WO6.526在真空的容器中放入固態(tài)

6、的 NH4HS，于25E下分解為NH3(g)與H2S(g)，平衡時(shí)容器內(nèi)的壓力為66.66 kPa1 當(dāng)放入NH4HS時(shí)容器內(nèi)已有39.99 kPa的H2S(g),求平衡時(shí)容器中的 壓力。2 容器內(nèi)原有6.666 kPa的NH3(g),問(wèn)需加多大壓力的H2S,才能形成 NH4HS解：反響的化學(xué)計(jì)量式如下KH.HSb)二二二 NH3(g)+H2S)25VNH4HS(s)=Nlb(g) H2S(g)上述反響達(dá)平衡時(shí)，由于分解反響所產(chǎn)生氣體總壓力= 66.66 kPa, /)e = lOOkPa滬闢=城產(chǎn)戶(hù)=3333 kPa*Tt V 定?(I) NH4HS(s)-NH3(g)+ H2S(g)反響前

7、過(guò)量Po(H2S)-39.99kpa平衙時(shí)Pp+ pb蘭(hill 09三 + 加)=例3 + 39.99 kPa)-(護(hù) (100 kPa)2/)f +39.99 kPaX 內(nèi)一(kill 09X 104(kPa)2 =0角十-39.99 kF包+(甜.9*+4X0.1M 09冥1)1總1山缸_ 岸 g73 系統(tǒng)的平衡總壓p =/o + 2/1 = (39.99 + 2xi8.873)kPa= 77.735 kPa(2) NH,HS(s)NH3(g) + H2S(g) p(NHj) p(H2S) p(NH3) = 6.666 kPa.當(dāng)反響的7pKe時(shí)反響才能逆向進(jìn)行，生成NHiHS(認(rèn) 6

8、.666 kPaX p(H2S)/(100 kPa)2Ke = 0Jll 09拭H卅)09x(100 kPR6,666 kPa=166.65 kPa即通人的H2S(k)氣休的壓力/(H?S)166.65 kPa才能有NHSCs)生成。5.11以下數(shù)據(jù)298.15K：物質(zhì)C(石鼻)Nj(K)OjCg)CXKNHjfs)Sj/J-md15.740130.6819K620534104.6-393.5(-2S5.0300-631.66NHj9HjO(g)0曲加-16,5-34.36-228*57求298 JS K下CO(NHJ3(s)的標(biāo)準(zhǔn)皐爾生成吉祈斯雷數(shù)鳥(niǎo)瓷衛(wèi)及以下反響的K JCO3(k + 2N

9、H1r)HaO(g) + CONH2)15)1解： C -O2 N2 2H2 CO(NH 2)221 rHm 393.51002 ( 285.83)( 631.66)kJ mol333.51kJ mol 1 f H mCO(NH 2)21 1 rSm 104.6 -(5.74+205.14+191.6+ 2 130.68) J K 1 mol21 1456.67 J K 1 mol 11 rGmrHm T rSm 333.51-298.15 ( 0.45667)kJ mol197.35kJ mol 1fGmCO(NH 2)2CO 2(g) 2NH3 H 2O CO(NH2)2(s)rGm 19

10、7.35 (-228.57)-2 ( 16.5) -(-394.36 kJ mol1.44kJ mol 1ln KrGm 1.44 10000.58 RT8.314 298.15K =0.56 分別為5.13 25時(shí)，AgCI(s),水溶液中 Ag+ , Cl-的-1W.TO9 KJ-mor77J07 kb mol1 和-131.228 小皿1一仁求25V T AgCHCs)在水溶液中的標(biāo)準(zhǔn)溶度積Ke及溶解度解：AgCKJ = Ag+ +CI-(77.107- 131,228+ 109. TBQJkJ-rnol1=55,668 kJ *mol1lnKe =二皿二二莎箕85 RT 83145X298.151AgCl(s)在水溶液中的標(biāo)準(zhǔn)溶度積Ke = l.768X10lKe= TT 謂嚴(yán)心IT 皤巧吟=(涉W Bb25f時(shí)AgCl(s)在水溶液中溶解度A = (Ke)l/2Xie = L33X10-5iwbkg1M CH$COOH=r 十 CHsCOCTb -1 mo