物理化學(復旦大學藥學院)第三章習題答案.doc

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第三章習題解答 H2O(g) po H2O(l) po DG DG3 DG2 DG1 H2O(g) 3166 Pa H2O(l) 3166 Pa T=298K 1. 先求H2O(g)H2O(l)的相變熱： DG2=0 DG3=Vl(po-3166) DG=DG1+DG2+DG3=–8557 J DrGom(l)= DrGom(g)+DG=–228.57–8.557 =–237.13 kJ 2. 反應 C(s)+2H2(g)=CH4(g) DrGom=19290 Jmol-1 摩爾分數(shù) 0.8 0.1 (1) T=1000K時， Qop>Kop 反應不會正向進行。 (2) 設壓力為p，當時，即p>1.59po時，反應才能進行。 3. SO2Cl2(g) + SO2(g) Cl2(g) 反應前壓力(kPa) 44.786 47.836 平衡時壓力(kPa) x 44.786-x 47.836-x p總=x+(44.786-x)+( 47.836-x)=86.096 kPa x=6.526 kPa 4. H2(g) + I2(g) 2HI(g) 開始(mol) 7.94 5.3 平衡(mol) x Dn=0 x=9.478 mol (另一根x=19.30舍去) 5. A(g) + B(g) AB(g) 開始(mol) 1 1 平衡(mol) 1-0.4 1-0.4 0.4 n總=1.6 mol p=0.06206po=6206 Pa 6. A(g) B(g) 平衡壓力 10po po DrGom=–RTlnKop=5708 J DrGm(1)= DrGom–RTlnQop(1) 反應不會自發(fā)進行。 DrGm(2)= DrGom–RTlnQop(2) 反應自發(fā)進行。 7. N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 開始(mol) 1 3 平衡(mol) x n總=4-x (1) 當總壓p=10 po, a=3.85%時，x=0.1483mol , 代入上式得 Kop=1.6410–4 (2) 當 a=5%時，x=0.1905mol，Kx=0.02911 p=13.323 po =1332 kPa CH3OH(l) po CH3OH(g) po DG DG3 DG2 DG1 CH3OH(l) 16343Pa CH3OH(g) 16343Pa T=298K 8. DG2=0 DG總＝4490 J DG總=DfG om(g) -DfGom(l) 即4.49=–161.96 -DfGom(l) DfGom(l)=–166.45 kJmol-1 9. 先計算丁二酸（m=1 molkg）的DfGom： DfGom(m=1)= DfGom(s)+DG1+DG2=–748099+0+=–747268 Jmol-1 一級電離 C4H6O4(m=1)C4H5O4-(m=1) + H+(m=1) DfGom(kJmol-1) –747.268 –723.037 0 DrGom=24.23 kJmol-1 10. NH4HS(s) NH3(g) + H2S(g) 平衡(kPa) (1) 原有H2S，平衡 p 39.99+p 解得 p=18.87 kPa p總=2p+39.99=77.73 kPa (2) 形成固體的條件：Qp>Kop 設H2S(g)的壓力為p p>166.6 kPa 11. A(g) + B(g) C(g) + D(g) (1) 平衡時(mol) 1/3 1/3 2/3 2/3 (2) 設C為x mol 1-x 2-x x x (3) 設生成C為x mol 1-x 1-x 0.5+x x (4) 設C減少x mol x x 1-x 2-x 由(1) Dn=0 由(2) 3x2-12x+8=0 x=0.845 mol 由(3) 3x2-8.5x+4=0 x=0.596mol C總量=1.096 mol 由(4) 3x2+3x-2=0 x=0.457 mol C的量=1-x=0.543 mol 12. 設開始為1 mol，解離度為 a PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 平衡時(mol) 1-a a a n總=1+a 當a=0.5，n總=1.5 mol，p=po時，代入上式，可得平衡常數(shù) (1) 降低總壓p，使體積增加1倍，計算 a 的改變： 可得壓力 ，代入： 得 a =0.618 解離度增加 (2) 通入N2，使體積增加1倍，p=po，計算 a 的改變： 可得氣體摩爾 n總=n2=3 mol 得 a =0.618 解離度增加 (3) 通入N2，使壓力p增加1倍，V1=V2，計算 a 的改變： 可得氣體摩爾 n總=n2=3 mol 得 a =0.50 解離度不變 (4) 通入Cl2，使壓力p增加1倍，計算 a 的改變： 如(3)計算n總=3 mol，設Cl2的加入量x mol，計算Cl2總量： PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 1-a a a+x n總=1+a+x=3 nCl2=a+x=2 mol 得 a =0.20 解離度減少 13. (1) DrGom=–RTlnKop=Jmol–1 kJmol–1 Jk–1mol–1 (2) T=573K時， I2 + 環(huán)戊烯 2HI + 環(huán)戊二烯 開始 0.5po 0.5po 平衡 p p 2(0.5po-p) (0.5po-p) 解此三次方程，p=34.50 kPa (3) 同理，起始壓力為10po時， 解得p=418.20 kPa 14．先計算反應前： ，， (1) 610K時，xH2O=0.02 nH2O=0.49290.02=0.009859 mol CO2(g) + H2S(g) COS(g) + H2O(g) 平衡時(mol) 0.09014 0.3830 0.009859 0.009859 Dn=0 (2) DrGom(610K)=–RTlnKop=29.78 kJmol–1 (3) 620K時，xH2O=0.03 nH2O=0.49290.03=0.01479 mol CO2(g) + H2S(g) COS(g) + H2O(g) 平衡時(mol) 0.08521 0.3781 0.01479 0.01479 Dn=0 解得 DrHom=276.9 kJmol–1 15. (1) j FeO(s)+H2(g)=Fe(s)+H2O(g) k H2O(g)=H2(g)+0.5O2(g) l=j+k FeO(s)=Fe(s)+ 0.5O2(g) Kop(3)= Kop(1) Kop(2)=4.96710-7 解得分解壓 pO2=2.4810-11 kPa (2) j FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) Kop(1)=？ k CO2(g)=CO(g)+0.5O2(g) l=j+k FeO(s)=Fe(s)+ 0.5O2(g) Kop(3)= Kop(1) Kop(2)=4.96710-7 得Kp(1)=0.42 計算CO的用量： FeO(s)+CO(g)=Fe(s)+CO2(g) 起始(mol) x 0 平衡(mol) x-1 1 x=3.38 mol CH3OH(l) Som=126.8，po CH3OH (g) po DS DS3 DS2 DS1 CH3OH (l) 16.59 kPa CH3OH (g) 16.59 kPa T=298K 16. 先計算CH3OH(g)的Som(g)： DS10 DS=DS1+DS2+DS3=112.51 JK–1mol–1 Som(g)= Som(l)+DS=239.3 JK–1mol–1 計算反應的熱力學函數(shù)和平衡常數(shù)： CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) DfHom(Jmol-1) -110.525 0 -200.67 DrHom=–90.145 kJmol–1 Som(JK-1mol-1) 197.674 130.684 239.3 DrSom= -219.74 JK–1mol–1 DrGom=DrHom–TDrSom=–90.145–298.15(–219.74)10-3=–24.63 kJmol–1 17. CH3COOH(l) + C2H5OH(l) = CH3COOC2H4(l) + H2O(l) DfGom/kJmol-1 –389.9 –168.49 –332.55 –237.129 DrGom = S(nDfGom)產物–S(nDfGom)反應物 = (-332.55–237.129)–(–389.9–168.49) = –11.289 kJmol-1 18． Kp,2=4.30510-6 Pa-1