13热力学(29页134题)(6)

1970-01-01 08:00

度小于石墨的密度,低压有利

(4)能溶于有机试剂的是C60,原因是C60是分子晶体

(5)在死火山口常能发现金刚石,因为火山口温度高,岩浆喷射时压强大,地壳中的石墨随岩浆喷出时易转化成金刚石;某些星际空间温度高,同时大气层稀薄,即压强低,有利于C60的生成。 89 C

90 不一定。有可能吸热,当反应产物的混乱程度比反应物的混乱度大时(ΔrS>0)。在近

乎可逆条件下进行的电化学反应常为吸热反应。 91 水合钙离子的半径大。

设离子半径为r,电导率为ρ,电量为Q,溶液浓度为c,并设一个常数K。根据题意:电导率与离子半径成反比,与离子电荷的平方成正比,与溶液浓度成正比,我们可以列式为:ρ=(K·Q2·c)/r。

公式变形,得:r=(K·Q2·c)/ρ。

++

在相同的浓度下,K相等,c相等,有:Q(K)/Q(Ca2)=1/2

++++

r(K)/r(Ca2)=1/4×ρ(Ca2)/ρ(K)

++

我们取相同浓度时,由K和Ca2的电导率数值,即可得到两离子的半径比率,共取三组,得到K个数值,取平均数即得两者的半径比。 经查阅资料,可知离子浓度与电导率关系如下图:

++

浓度 K电导率 Ca电导率 ρ(Ca2)/ρ(K) 0.4 0.04 0.13 3.25 0.6 0.06 0.19 3.17 0.8 0.08 0.25 3.13

++

ρ(Ca2)/ρ(K)的平均值为3.18。

++++

r(K)/r(Ca2)=1/4×ρ(Ca2)/ρ(K)=1/4×3.18=0.796≈0.8=4︰5 92 ΔG=0,ΔS=ΔH/T=21.99J/mol·K 93 在开口烧杯进行时热效应为Qp,在密封容器中进行时热效应为Qv,后者因不做膨胀功,

故放热多,多出的部分为ΔnRT=3814J

94 定压下吸热且无非体积功,因此吸收的热量等于蒸发焓。因为蒸气和液体达平衡,故

ΔG=0

95 ΔG0=-RTlnK=+308kJ/mol ΔS0=(ΔH0-ΔG0)/T=80J/mol·K 96 △H298?=22.5kcal/mol

97 两个△G?的值不相等。第一个△G?是指所有反应物和产物均为1mol/L的标准态,

第二个△G?是指所有反应物和产物均为1atm的标准态。 98 在任何平衡体系中均有△G=0

△G?=-2.30RTIogK=-2.30(8.31J/K)(300K)(1.0)=-5.73kJ

2+

第 26 页 共 29 页

99 平衡时△G=0,△G?值越大,反应越不可能自发地进行,平衡常数也就越小。 100 △G?=-5.79kcal 101 K=1.0 102

?C?=0.679 ?A?103 查表18.21中的生成培值可得上述反应的烙变为4.Ikcal,同理查表18.5可得摘变值为

一0.60cal/K,则△G?=△H?-△S?=14.3kcal 因为计算所得的Gibbs自由能变化值为正,此反应不能发生。

104 H2(g)+1/2O2(g)→H2O(l) △G?f=-56.7kcal/mol

105 (1)K=4 (2)△G?=-3.44Kj (3)0.90mol 注意:酷的物质的量大于(1)

中平衡时酯的物质的量(0.90>2/3),这是因为增加了反应物——醇的浓度。进一步增加醇的浓度会有更多的酯产生,但其不可能超过1mol,因为此时酸的转化率已是100%。

在实际生产中,所选过量物质取决于经济效益。如果醇比酸和酯便宜,则加入过量的醇以使酸已使有较高的转化率。相反,如果醇比酸贵,则加入过量的酸以使醇有较高的转化率。 106 (1)K=45.9

(2)△G?=-5.80mol/L

(3)对平衡位置没有影响。增加体积会使各气体的分压降低,但因为方程式两边气体的物质的量相等,则其不会使平衡发生移动。 (4)平衡将向左移动。 107 △E?=63.8kJ 108 K=3×1086 109 T=467K

110 H2的摩尔百分含量=17%

111 P(CO2)=1.6×1023

112 因为△G值为正,则反应不能自发地进行,而其逆反应能自发地进行。 113 K=10140

114 K=1.3×1022 115 K=1.3×1083

116 △G?=12380cal

因为△G?为正值,则NO2分解反应的△G?为负值,所NO2的分解反应能自发地进行。

??

117 △G=73.8kcal 因为合成反应的△G为正值,则NO的分解反应能自发地进行。 118 (1)△G?=+4.79Kj(2)因为△G?>0,所以反应不能正向进行,但其逆反应能进

行。

119 (1)△G?=-RTlnKp Kp=6.87

(2)△G?=4.78kJ Kp=0.146由(1)和(3)的结果可以看出,当反应物的系数为一半时△G也为原值的一半,而K等于原值的平方根。 (3)△G?=-2.39kJ Kp=2.62 120 T=1167K=894℃

121 K=1.75 △G?=-1.38kJ

122 (1)K=0.041 (2)△G?=+13.9kJ 123 Kp=134 △G?=-12.2kJ

124 (1)-△G?=2.30RtlogK=-△H?+△S? 2.30logK=-△H?/RT+△S?/R

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(2)△H?=-22kcal 125 (1)-155kJ/mol

(2)-116kJ/mol

+--

(3)不能 该热效应是拆散BaO晶格吸能、Ba2水合释能、O2与水反应生成OH释能以及水合释能的代数和。 (4)不能 理

126 (1)Mn2O7>MnO2>MnO (2)MnO>Mn3O4>Mn2O3>MnO2

(3)因为Mn2为3d5半充满稳定结构

Φ---

(4)①分解:ΔrSm=73J·mol1·K1 ΔrHmΦ=385.1kJ·mol1 T=5275K

Φ---

②H2还原:ΔrSm=28.7J·mol1·K1 ΔrHmΦ=137kJ·mol1 T=4774K

Φ---

③C还原:ΔrSm=162.3J·mol1·K1 ΔrHmΦ=274.6kJ·mol1 T=1692K ①②温度太高,③可行

(5)能配制 其反应速度极慢 存放会生成沉淀 4MnO4+2H2O=4MnO2↓+3O2

↑+4OH

127 (1)△H=-47.05kJ/mol (2)△H=8.95kJ/mol

128 (1)Mg3N2+6HCl=3MgCl2+2NH3 NH3+HCl=NH4Cl Mg+2HCl=MgCl2+H2↑

(2)-478.4kJ/mol

129 (1)在1700K时CuO分解反应的ΔG等于0,则当温度大于此值时CuO不稳定,也

即能够被炽热的空气所还原。

(2)在温度约为2050K时能发生反应:2C+O2=2CO和2MgO=2Mg+O2,所以其产物为CO和Mg(C+O2→CO2在更高的温度下进行)。

??

130 (1)△rH=148.24kJ/mo1 △rU=136.82kJ/mol

(2)Q=△H=-9.665×104kJ W=2.771×104kJ △U=6.894×104kJ

131 0.287(O2足量) 0.375(O2不足量) 热量的散失和水蒸气的存在可以忽略

132 (1)将8×式(2)+9×式(3)-式(1)得 8C(石墨)+9H2(g)→C8H18(g) ?rHm?=8?2Hm?

--

+9?3Hm?-?1Hm? =-207.8kJ·mol–1 ?rSm?=??BSm?(B)=-757.252J·K1·mol1

?rGm?=?rHm?-T×?rSm?=17.861kJ·mol–1 Kp?=exp(-?rGm?/RT)=7.36×104

(2)Kx=Kp?(p/p?)??,??=-8 当压力不高时,Kp?为常数,Kx随总压的增加而增大,故有利于正辛烷的生成。

(3)?rHm?<0,Kp?随温度升高而减小, 升高温度不利于正辛烷的生成。

(4)若x(C8H18)=0.1,则Qp=[p(C8H18)/p?]/[p(H2)/p?]9=0.258Kp?=7.36×104 故x(C8H18)不能达到0.1

--

(5)若使x(C8H18)=0.5, Kp?=Kx(p/p?)8=7.36×104 求得p=499kPa

--

133 (1)电极反应(-)H2(g)+2OH=2H2O(l)+2e 电极反应(+)HgO(s)+H2O+2e

--

=OH+Hg(l) 电池反应 H2(g)+HgO(s)=H2O(l)+Hg(l)

--

(2)△rGm?=nFE?=-2×96500 C·mol1×0.926V=-178.7×103J·mol1 H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △rGm?(2)=-237.2kJ/mol H2(g)+HgO(s)=H2O(l)+Hg(l) △????rGm(1)=-178.7kJ/mol HgO(s)=Hg(l)+1/2O2(g) △rGm(3)=△rGm(1)-△rGm(2)=+58.46kJ/mol lnKp?=-(△G?/RT)=-(58.46X103J/mol)/[(8.314J/mol·K)×

-111/2

(298.15K)]=-23.60 Kp?=5.632×10 Kp?=[p(O2)/p?] p(O2)=(Kp?)2Xp?=

3.17×1021×101.3kPa △H?=△G?+T△S?=58.46×103kJ/mol+298.15K×

--

106.7Jmol1K1=+90.28kJ/mol (3)HgO(s) 稳定存在,p(O2)≤0.21×101.3kPa ln(K2?/K1?)=ln(p21/2/p11/2)=1/2ln(p2/p1)

--

=△H?/R(1/T1–1/T2) 1/T2=1/T1-{[Rln(p2/p1)]/2△H?}=1/298.15K -[8.314Jmol1K

--1

ln(0.21/3.17×10–21)]/2×90278Jmol1=0.00125K1 T2=797.6 K

第 28 页 共 29 页

134 (1)二氧化硫生成亚硫酸铵和硫酸铵的反应如下:

SO2(g)+2NH3(g)+H2O(g)=(NH4)2SO3(s) (1) SO2(g)+2NH3(g)+H2O(g)+1/2O2=(NH4)2SO4(s) (2) (2)反应(1):ΔrHm?=-254.83kJ/mol、ΔrHm?=-581.73J/mol·K, ΔrGm?=-49.442kJ/mol Kp?=2.057×107 反应(2):ΔrHm?=-550.40kJ/mol、ΔSrHm?=-704.805J/mol·K,

44??

ΔrGm=-301.498kJ/mol Kp=3.948×10 (3)(A)50% (B)100%

(4)二氧化硫按生成硫酸铵的反应进行的理论脱硫率比按生成亚硫酸铵的反应进行的脱硫率高得多。为促使反应向生成硫酸钦方向进行,可以采用的方法主要为:①因为2种脱硫反应均为放热反应,适当降低脱硫反应的温度有利于提高脱硫率。②生成硫酸铵反应的脱硫率高得多,为了促使反应向生成硫酸铵的方向进行,可以适当增加反应体系中氧气的浓度,即增加氧的分压。

第 29 页 共 29 页


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