在线文档经过高度压缩，下载原文更清晰。

淘豆网网友zbfc1172近日为您收集整理了关于物理化学第五版课后习题答案的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：51第五章化学平衡5-1.在某恒定的温度和压力下,取 n0﹦1mol 的 A
(g)进行如下化学反应:A
(g) B(g)若 0B ﹦ 0A ,试证明,当反应进度﹦0.5mol 时,系统的吉布斯函数 G 值为最小,这时 A,B间达到化学平衡。解: 设反应进度为变量A
(g) B(g)t﹦0 nA, 0﹦n 0 0 0﹦0t﹦t平 nA nB ﹦ BBnnB﹦B ,nA﹦n 0-nB﹦n 0-B ,n﹦nA+nB﹦n 0气体的组成为:yA﹦ Ann﹦ 00Bnn ﹦01n ,yB﹦ Bnn﹦0n各气体的分压为:pA﹦pyA﹦0(1 )pn ,pB﹦pyB﹦0pn各气体的化学势与的关系为: 0 00 00ln ln (1 )AA A Ap pRT RTp p n 0 00 00ln lnBB B Bp pRT RTp p n 由 G=nAA+nBB =(nA0A +nB0B )+ 00ln (1 )Apn RTp n + 00lnBpn RTp n=[n 0- 0A + 0B ]+n0 0lnpRTp+ 00( ) ln(1 )n RTn +0lnRTn因为 0B ﹦ 0A ,则 G=n0( 0A + 0lnpRTp)+ 00( ) ln(1 )n RTn +0lnRTn,0( ) lnT pGRTn 20,20( )( )T pn RTGn <0令,( ) 0T pG 011n ﹦0.5 此时系统的 G 值最小。525-2.已知四氧化二氮的分解反应 N2O4 (g) 2 NO2(g)在 298.15 K 时, 0r mG =4.75kJmol-1。试判断在此温度及下列条件下,反应进行的方向。(1) N2O4(100 kPa),NO2(1000 kPa);(2) N2O4(1000 kPa),NO2(100 kPa);(3) N2O4(300 kPa),NO2(200 kPa);解:由 Jp 进行判断0K =exp(-0r mGRT)=exp(-47500298.15R)=0.1472 Jp= 22 420NON Opp p(1) Jp=21000100 100=100 Jp> 0K 反应向左进行。或Δ rGm=16.1654 kJmol-1(2) Jp=21001000 100=0.1 Jp< 0K 反应向右进行。或Δ rGm=-0.9677 kJmol-1(3) Jp=2200300 100=1.3333 Jp> 0K 反应向左进行。或Δ rGm=5.4631 kJmol-15-3.一定条件下,Ag 与 H2S 可能发生下列反应: 2Ag (s) +H2S (g) Ag2S (s) +H2
(g)25℃,100 kPa 下,将 Ag 置于体积比为 10∶1的 H2
(g)与 H2S 
(g)混合气体中。
(1) Ag 是否会发生腐蚀而生成 Ag2S?
(2) 混合气体中 H2S 气体的体积分数为多少时,Ag 不会腐蚀生成 Ag2S?已知 25℃时,H2S 
(g)和 Ag2S (s)的标准生成吉布斯函数分别为-33.56 kJmol-1和-40.26kJmol-1。解:设反应体系中气相为理想气体,则Δ rGm= 0r mG +RTln 22HH Spp
(1) Δ rGm=(-40.26+33.56)+R 298.15 103 ln10=-6.7+5.708=-0.992kJmol-1Δ rGm<0,Ag 会发生腐蚀而生成 Ag2S。(2) 当Δ rGm>0 时,Ag 不会发生腐蚀而生成 Ag2S,因此ln 221 H SH Syy>(-0r mGRT)=6700298.15R=2.7029 221 H SH Syy>14.92292H Sy <0.0628535-4.已知同一温度,两反应方程及其标准平衡常数如下:CH4 
(g)+CO2 
(g) 2CO 
(g)+2H2
(g) 01KCH4 
(g)+H2O
(g) CO 
(g)+3H2
(g) 02K求下列反应的 0K : CH4 
(g)+2H2O 
(g) CO2
(g)+4H2
(g)解: 
(2)  2-
(1) =(3) 0K = 0 2 0 12 1( ) ( )K K 5-5.在一个抽空的恒容容器中引入***和二氧化硫,若它们之间没有发生反应,则在 375.3K 时的分压分别为 47.836 kPa 和 44.786 kPa。将容器保持在 375.3 K,经一定时间后,总压力减少至 86.096 kPa,且维持不变。求下列反应的 0K 。SO2Cl2(g) SO2
(g) +Cl2
(g)解:反应各组分物料衡算如下SO2Cl2
(g) SO2
(g) + Cl2
(g)0 p0(SO2) p0(Cl 2)px p0(SO2)-px p0(Cl 2) -pxp= p0(SO2)+p0(Cl 2) -px=86.096 px=44.786+47.836-86.096=6.526 kPap (Cl 2)=47.836-6.526=41.31 kPa p (SO2) =44.786-6.526=38.26 kPa0K = 2 22 20SO ClSO Clp pp p=41.31 38.266.526 100=2.42195-6.900℃,3 106Pa 下,使一定量摩尔比为 3∶1 的氢、氮混合气体通过铁催化剂来合成氨。反应达到平衡时,测得混合气体的体积相当于 273.15 K,101.325 kPa 的干燥气体(不含水蒸气)2.024dm3,其中氨气所占的体积分数为 2.056 10-3。求此温度下反应的 0K 。解: 2 2 33 1N N NHy y y 3231 1 2.056 104 4NHNyy =0.2495 2Hy =0.74850K = 0( )BB BBBpyp = 32 2220 3( )NHH Nypp y y=2 623100 2.056 10( )3000 0.7485 0.2495=4.489 10-85-7. PCl5 分解反应 PCl5(g) PCl3 (g) +Cl2(g)在 200 ℃时的 0K =0.312,计算:
(1)200℃,200 kPa 下 PCl5 的解离度。54
(2)摩尔比为 1:5 的 PCl5 与 Cl2 的混合物,在 200℃,101.325 kPa 下,求达到化学平衡时 PCl5 的解离度。解:
(1)设 200℃,200 kPa 下五***化磷的解离度为α,则PCl5
(g) PCl3 
(g) +Cl2
(g)1-ααα n =1+α0K = 0( ) BB BBBBpnp n =22200100 1=0.312221=0.156 21=7.4103 α=0.3674或 0K =20 21ppα=000KpKp=0.3120.312 2=0.3674(2)设混合物的物质的量为 n,五***化磷的解离度为α',则平衡时PCl5(g) PCl3 (g) +Cl2(g)1-α' α' 5+α' n =6+α'0K = 0( ) BB BBBBpnp n =101.325 (5 )100 (1 )(6 ) =0.3121.3079α'2+6.5395α'-1.8474=0α'=26.5395 6.5395 4 1.3079 1.84742 1.3079 =6.5395 7.24092 1.3079 =0.26795-8.在 994K,使纯氢气慢慢地通过过量的 CoO(s),则氧化物部分地被还原为 Co(s)。出来的平衡气体中氢的体积分数(H2)=0.025。在同一温度,若用 CO 还原 CoO(s),平衡后气体中一氧化碳的体积分数(CO)=0.0192。求等物质的量的 CO 和 H2O(g)的混合物,在 994K 下通过适当催化剂进行反应,其平衡转化率为多少?解:(1) CoO(s)+H2
(g) Co(s)+H2O 
(g) 01K = 0( ) BB BBBpyp =1 0.0250.025=39(2) CoO(s)+CO
(g) Co(s)+CO2
(g) 02K = 0( ) BB BBBpyp =1 0.01920.0192=51.08(3) CO
(g)+H2O
(g) CO2
(g)+H2
(g) 03K =0201KK=51.0839=1.315503K =22(1 )=1.31 α=0.53375-9。在真空的容器中放入固态的 NH4HS,于 25℃下分解为 NH3(g)与 H2S
(g),平衡时容器内的压力为 66.66 kPa。
(1) 当放入 NH4HS 时容器内已有 39.99 kPa 的 H2S
(g),求平衡时容器中的压力。
(2) 容器内原有 6.666 kPa 的 NH3
(g),问需加多大压力的 H2S,才能形成 NH4HS 固体?解:反应的化学计量式如下 NH4HS(s) NH3
(g) +H2S
(g)p p p=66.662=33.33 kPa由题给条件,25  C 下 0K =( 0pp)2=(33.33100)2=0.1111
(1) NH4HS(s) NH3
(g) +H2S
(g)2H Sp 39.99+ 2H Sp0K = 2 20 2( 39.99)H S H Sp pp =0.1111 22H Sp +39.99 2H Sp -1111=02H Sp =18.874 kPa p=2 2H Sp +39.99=77.738 kPa
(2) NH3(g )+H2S(g) NH4HS(s)当 Jp=20 26.666H Spp <
10.1111能形成 NH4HS 固体2H Sp >11116.666=166.67 kPa5-
10.25℃,200 kPa 下,将 4 mol 的纯 A
(g)放入带活塞的密闭容器中,达到如下化学平衡A
(g) 2B
(g)。已知平衡时,nA﹦1.697mol,nB﹦4.606mol。
(1) 求该温度下反应的 0K 和 0r mG ;
(2) 若总压为 50 kPa,求平衡时 A,B 的物质的量。解:
(1) 0K =20BB ABnpp n n=2200 4.606100 (4.606 1.697) 1.697 =3.96690r mG ﹦-R 298.15 ln3.9669﹦-3.416 kJmol-156
(2) A(g) 2B
(g)n0-x 2x n =n0+x0K =20BB ABnpp n n=250 4100 (4 )(4 )xx x =3.9669 x=16 3.96692 3.9669=3.2615 molnA=0.7385 mol nB=6.5229 mol5-11.已知下列数据(298.15K):物质 C(石墨) H2(g) N2
(g) O2
(g) CO(NH2)2(s)0mS /Jmol-1K-15.740 130.68 191.6 205.14 104.60c mH /kJmol-1-393.51 -285.83 0 0 -631.66物质 NH3
(g) CO2
(g) H2O
(g)0f mG /kJmol-1-16.5 -394.36 -228.57求 298.15 K 下 CO(NH2)2(s)的标准摩尔生成吉布斯函数 0f mG ,以及下列反应的 0K 。CO2 
(g)+2NH3
(g) H2O
(g)+CO(NH2)2(s)解: CO(NH2)2(s)的生成反应为:C(石墨)+N2
(g)+2H2
(g)+12O2
(g) CO(NH2)2(s)0f mH = 0c mH 
(C)+2 0c mH (H2)- 0c mH [CO(NH2)2]=-393.51-2 285.83+631.66=-333.51 kJmol-10r mS = 0mS [CO(NH2)2] - 0mS 
(C) - 0mS (N2)-2 0mS (H2)-120mS (O2)=104.6-5.740-191.6-2 130.68-12 205.14=-456.67 Jmol-1K-10f mG [CO(NH2)2] =-333.51+298.15 456.67 10-3=-197.35 kJmol-10r mG =-197.35-228.57+394.36+2 16.5=1.44 kJmol-10K =31.44 10exp( )298.15R=0.55945-12. 已知 298.15K,CO(g)和 CH3OH
(g)的 0f mH 分别为-1
10.52 及-200.7 kJmol-1,CO
(g)、H2
(g)、CH3OH(l)的 0mS 分别为 197.6
7、130.68 及 127JK-1mol-1。又知 298.15K 甲57醇的饱和蒸气压为 16.59kPa, vap mH =38.0 kJmol-1,蒸气可视为理想气体。求 298.15K时,下列反应的 0r mG 及 0K 。CO
(g)+2 H2
(g) CH3OH
(g)解: 0r mH =-200.7+1
10.52=-90.18 kJmol-1CO
(g)+2 H2
(g) CH3OH(g, 0p )CH3OH(l, 0p ) CH3OH(l, p) CH3OH(g , p)0r mS =127-197.67-2 130.68+338.0 10298.15+Rln16.59100=-332.03+127.45-14.94=-219.52 JK-1mol-1或 0mS ( CH3OH, g)=127+127.45-14.94=239.51 JK-1mol-10r mS =239.51-197.67-2 130.68=-219.52 JK-1mol-10r mG =-90.18-298.15 (-219.51)  10-3=-90.18+65.45=-24.73 kJmol-10K =exp(-324.73 10298.15R )=exp(9.9765) =2.15 1045-13.已知 25℃时 AgCl(s),水溶液中 Ag+,Cl-的 0f mG 分别为-109.789kJmol-1,77.107kJmol-1和-131.22kJmol-1。求 25℃下 AgCl(s)在水溶液中的标准溶度积 0K 及溶解度 s。解: AgCl(s) Ag++Cl- 0r mG =77.107-131.22+109.789=55.676 kJmol-10K =exp(-55676298.15 R)=exp(-22.4607) =1.76 10-10s= 0M K = 106143.3212 1001.76 1010 =0.19 mg/100g5-14.体积为 1dm3的抽空密闭容器中放有 0.03458 molN4O2(g),发生如下分解反应:N4O2
(g) 2 NO2
(g)5850℃时分解反应的平衡总压为 130.0kPa。已知 25℃时 N4O2
(g)和 NO2
(g)的 0f mH 分别为9.16kJmol-1和 33.18kJmol-1。设反应的 0,r p mC ≈0。
(1) 计算 50℃时 N4O2
(g)的解离度及分解反应的 0K ;
(2) 计算 100℃时反应的 0K 。解:
(1) N4O2
(g) 2 NO2
(g)n0(1-) 2n0 n =n0(1+)n =130 1323.15R=0.04839 mol =0.39940K = 22 22 2 2 2 200 0 2 2 0 2 204 4 130 4 0.3996(1 ) (1 ) 100 (1 0.3996 )NOB N OBn np p pp n n p n p =0.98692 4002 2 0.3996 130(1 ) 1 0.3996N On ppn =55.80kPa4 200(1 ) (1 0.3996) 130(1 ) 1 0.3996N On ppn =74.21kPa0K = 22 420NON Opp p=274.2155.80 100=0.9869(2) 0r mH =2 33.18-9.16=57.2 kJmol-1020157200 1 1ln ( )323.15 373.15KK R =2.852802K =17.3358 0.9869=17.115-15.已知 25℃时的下列数据物质 Ag2O(s) CO2(g) Ag2CO3(s)0f mH /kJmol-1-31.05 -393.509 -505.80mS /Jmol-1K-1121.3 213.74 167.4求 110℃时 Ag2CO3(s)的分解压。设 0,r p mC ≈0。解: Ag2CO3(s) Ag2O(s)+CO2(g)0r mH =-31.05-393.509+505.8=81.241 kJmol-1590r mS =121.3+213.74-167.4=167.64 Jmol-1K-10r mG (383.15K)=81.241-383.15 167.64 10-3=17.01 kJmol-10K =exp(17010383.15 R)=exp(-5.3397) =4.7972 10-32COp = 0 0p K =0.480 kPa5-16.在 100℃下,下列反应的 0K =8.1 10-9, 0r mS =125.6JK-1mol-1。
计算:COCl2
(g) CO 
(g) +Cl2
(g)(1) 100℃,总压为 200kPa 时 COCl2 的解离度;
(2) 100℃下上述反应的 0r mH ;
(3) 总压为 200kPa,解离度为 0.1%时的温度。设Δ Cp,m=0。解:
(1) COCl2
(g) CO 
(g) +Cl2
(g)1- Σ n=1+0K = 0( ) BB BBBBpnp n =22200100 (1 )=8.1 10-9=000KpKp=998.1 108.1 10 2 =6.364 10-5(2) 0r mG =-RTln 0K =-R 373.15 ln8.1 10-9=57.80 kJmol-10r mH = 0r mG +T 0r mS =57.80+373.15 125.6 10-3=104.67 kJmol-1
(3) 0K =22200 0.001100 (1 0.001 )=2 10-6968.1 10ln2 10=3104.67 10 1 1( )373.15R T1T=2.2423 10-3T=445.97 K5-17.在 500~1000K 温度范围内,反应 A(g)+B(s) 2C
(g)的标准平衡常数 0K 与温度 T的关系为 0 7100ln 6.875/KT K 。已知原料中只有反应物 A
(g)和过量的 B(s)。
(1) 计算 800K 时反应的 0K ;若反应系统的平衡压力为 200 kPa,计算产物 C
(g)的平衡分压;60
(2) 计算 800K 时反应的 0r mH 和 0r mS 。解:
(1) 0 7100ln 6.875800K =-2 0K =0.13530K =20( )CCpp p p2 0 0 0 00C Cp K p p K p p 0 0 0 0 2 0 0( ) 42CK p K p K p pp 213.53 13.53 4 200 13.532 =45.69 kPa(2) 0r mH =7100R=59.03 kJmol-1 0r mS =6.875R=57.16 Jmol-1K-15-18.反应 2NaHCO3(s) Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2
(g)在不同温度时的平衡总压如下:t/℃ 30 50 70 90 100 110p/kPa 0.827 3.999 15.90 55.23 97.47 167.0设反应的 0r mH 与温度无关。求:
(1) 上述反应的 0r mH ;
(2) lg(p/kPa)与 T 的函数关系式;
(3) NaHCO3 的分解温度。解:
(1) 0K = 20( )2pp0ln2r mHp BRT T/K 303.15 323.15 343.15 363.15 373.15 383.15lnp -0.1900 1.3860 2.7663 4.0115 4.5795 5.11800r mH =7706.4 2 R=128.14kJmol-1(2)3346.24lg 
10.956pT 
(3)3326.24
10.956 lg101.325T 分解=371.64Klnp ~T -1关系曲线lnp = -7706.4T-1+ 25.231R2= 1-101234560.0024 0.0029 0.0034T -1lnp 
播放器加载中，请稍候...