O2等)所饱和,已变成多组分体系(T=273.15K ,P=101.3KPa)。
5在一定温度下的乙醇水溶液,能否应用克劳修斯-克拉贝龙方程式计算其饱和蒸汽压?为什么?
答:不能。因为克劳修斯-克拉贝龙方程式只适用于单组分体系固-液和气-液两相平衡时蒸汽压与温度的关系,而乙醇的水溶液为双组分体系。
6为什么提纯硝基苯时用水蒸气蒸馏,而提纯甘油时用减压蒸馏?水蒸气蒸馏和减压蒸馏适用什么物质?
答:因为硝基苯不溶于水,所以可用水蒸气蒸馏;而甘油与水完全互溶,只能用减压蒸馏。
水蒸气蒸馏只适用于与水完全不互溶的热稳定性差的物质的分离提纯,而减压蒸馏对与水完全互溶和不互溶的物质均适用。 三计算题
1利用教材附录七的有关数据计算下列反应 N2(g) + 3H2(g) = 2 NH3(g) 在298K,100KPa的ΔrH0m、ΔrS0m、ΔrG0m 。 解 N2(g) + 3H2(g) = 2 NH3(g) ΔfH0m 0 0 - 46.11 KJ/moL S0m 191.61 130.68 192.45 J/moLK
ΔrG0m 0 0 - 16.45 KJ/moL ΔrH0m = - 46.11×2 = - 92.22 KJ/moL
ΔrS0m =-1× 191.61 -3× 130.68+192.45×2 = -
198.75 J/moLK
ΔrG0m=ΔrH0m -T ΔrS0m = -92.22×103 + 298×198.75 = -33.99
KJ/moL
或 ΔrG0m = -16.45×2 = -33.9 KJ/moL < 0
∴该反应能自发正向进行。
2 250C时有溶液(1)a(Sn2+)=1.0, a(Pb2+)=1.0 ;(2)a(Sn2+)=1.0, a(Pb2+)=0.1 。问两种浓度条件下,反应自发的方向?其反应为 Pb + Sn2+ = Pb2+ + Sn
已知 E0(Pb/Pb)=-0.1263V E0(Sn/Sn)= -0.1364V 解 负极 Pb → Pb2+ +2e 正极 Sn4+ +2e → Sn2+
(1) E(Pb2+/Pb)=-0.1263 + 0.0592Log C(Pb2+) = 0.1263 + 0.0592Log 1.0 = 0.1263V
E(Sn2+/Sn)= -0.1364 + 0.0592Log C(Sn2+) = -0.1364 + 0.0592Log 1.0 = -0.1364V
E = E(Sn2+/Sn)- E(Pb2+/Pb = -0.1364-0.1263=-0.0101V< 0 ∴该反应不能自发正向进行,可自发逆向进行。
(2) E(Pb2+/Pb)=-0.1263 + 0.0592Log C(Pb2+) = - 0.1263 + 0.0592Log 0.1 = -0.1855V
E(Sn2+/Sn)= -0.1364 + 0.0592Log C(Sn2+) = -0.1364 + 0.0592Log 1.0 =-0.1364V
E = E(Sn2+/Sn)- E(Pb2+/Pb = -0.1364-(-0.1855)=0.0491V > 0 ∴该反应能自发正向进行。
3质量数为14的碳,常用作考古测定的同位数.其半衰期为5730年,今在某出土文物样品中测得C14的含量只有72%,求该样品距今有多少年?
解 ∵ K = Ln2/t1/2 = 0.693/5730 =1.209*10-4 年-1
∴ t = (1/K)Ln1/1-y
= 1/1.209*10-4Ln(1/1-0.72) =2715 年
答:该样品距今有2715年。
4假设空气中氧气和氮气的体积分数分别为21%和79%,求2.00Kg
空气在273K、101.3KPa下的体积。 解 M=∑YBMB=21%*32+79%*28=28.8g/moL
V=nRT/P=mRT/MP=2.00*103×8.314×273/28.8×101.3*103=1.56m3 答:2.00Kg空气在273K、101.3KPa下的体积为1.56 m3。
5求1moL水由263K恒压100KPa加热到393K时,所需吸收的热。
已知Cm,p,H2O(S)=36.5J/moL.K,Cm,p,H2O(l)= 75.3 J/moL.K。冰的摩尔熔化热为 6000 J/moL,水的摩尔蒸发热为 40.7 KJ/moL。
解:(1)由263K加热到273K为冰的恒压升温过程: QP1= n Cm,p,H2O(S)(T-T) ==1*36.5*(273-263) = 365 J (2)在273K由冰熔化为水的相变过程:
QP2 = nΔHm熔化 = 1*6000 = 6000J
(3)由273K升温到373K为水的恒压升温过程 QP3=n* Cm,p,H2O(L)(373-273) = 1*75.3 *100 = 7530 J (4)在373K蒸发为水蒸气的相变过程
QP4 =nΔrHm蒸发 = 1* 40.7 =40.7 KJ
(5)由373K升温到393K为水蒸气的恒压升温过程 QP5 =n Cm,p,H2O(g)(393-373) = 1*33.6*20 =672 J 整个过程的热为:
QP =0.365+6.00+7.50+40.70+0.672 = 65.23 KJ 6利用附录中的数据,计算反应
CO(g)+ 2H2(g) = CH3OH(l)
在298K时的标准摩尔反应焓,标准摩尔反应熵,标准摩尔反应吉布
斯函数。
已知 CO(g)+ 2H2(g) = CH3OH(l)
ΔfH0m -110.5 0 - 238.7 KJ/moL S0m 197.7 130.7 126.8 J/moLK ΔrG0m -137.2 0 -166.3 K/moL 解 ΔrH0m = -1×(-110.5) - 238.7= -128.2 KJ/moL
ΔrS0m =-1× 197.7 -2× 130.7+126.8×1 = -332.3
J/moLK
ΔrG0m=ΔrH0m - T ΔrS0m = -128.2×103 + 298×332.3 = -29.17
KJ/moL
或 ΔrG0m = -1×(-137.2) -166.3 = -29.1 KJ/moL < 0
∴该反应能自发正向进行。
7某1.0moL单原子理想气体由273K、100KPa、m3 恒温可逆膨胀到44.8×10-3 m3,再恒容压缩到100KPa,然后再恒压降温到273K,(1)请在P-V图上描述该变化过程;
(2)求整个过程的W、Q、ΔU、ΔH、ΔS、ΔG、ΔA 解:(2)该过程为恒温可逆过程
ΔU=ΔH = 0
W = Q = -nRTLnV2/V1 = -1*8.314*273Ln44.8×10-3/ 22.4×10-3 =
ΔS = nRLnV2/V1 = 1*8.314Ln44.8×10-3/ 22.4×10-3 = ΔG = ΔA = W =
8 在1000K时,反应 C(S) + 2H2(g) = CH4(g) 的 ΔrG0m