物理化学课后习题第五章答案

1、第五章化学平衡在某恒定的温度和压力下，取n。1 mol的A(g)进行如下化学反响假设，试证明，当反响进度1_| -时，系统的吉布斯函数G值为最 小，这时A, B间达化学平衡。证:以反响进度E为变量。A(g) B(g)反响前 n AJJ = 1 mol= 0fft =0反响到A理BFA = 一 1， 1ny = wq nji=打廿十, n =+ b= n()气体的组成为A- nK/n = 1-Ab = 1 一 ,a =各气体的分压力为PL pyb pa-况py =A(g)出)的化学势卩与$的函数关系式为严A =限 + RT h】(pA&) 胡+ RT ln(l-?/nQ)p/pel严h =濾 +

2、 RT Ln(pMP)系统的G与F的函数关系式为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下上式中的皆为定值，故 二亠匸一 RT【1一左)十也込Trp 1 一壬/專0 如丿1一 /呛0MT叫弋伽 So=RT In亠三o -* 可见当(g ) = 1 时，即 F= no/2 = O,5 moi 时)r/ =0当 0 ?0.5 mol 时，(JGZ3)j“C0,函数下降； 当

3、0.5 molfr0函数上升； 当g=05mol时J0GZ)t= O函数G出现扱小值。一定条件下，Ag与HS可能发生以下反响：2Ag(s) + H 2S(g)Ag 2S(s) + H 2(g)25C, 100 kPa下将Ag置于体积比为10: 1的与F2S的混合气体中(1) Ag是否会发生腐蚀而生成Ag2S?(2) 混合气体中气体的体积分数为多少时，Ag不会腐蚀生成Ag2S？解:1设H和HS的起始量分别为10mol和1mol, S的解离度为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会发生腐蚀。2设HS气体的体积分数为y，假设想要Ag不腐蚀，那么必须满足rGmrGm RTl nJp 0即RTl nJp 6.7 103又有j JJ py得 y(H2S) 0.0628同一温度，两反响方程及其标准平衡常数如下:CH4(g) + COa(g)= 2CO)+2Eafe)疋;CH4(g) + HaO(B)= CO 十 3H 証)求以下反响的上。CH= CO)+4H 血)解：所给反响=2 X (2) - (1)，因此 Gm = 2 ZrGm.2 AGem,RTInK2RTIn K2(RT In Ki )(心)

5、2在一个抽空的恒容容器中引入氯和二氧化硫，假设它们之间没有发生反响，那么在375.3 K时的分压分别为 47.836 kPa和44.786 kPa。将容器保持在375.3K,经一定时间后，总压力减少至 86.096 kPa,且维持不变。求以下反响的 K eso3a2fe)=so3fe)+a2fe)解：反响各组分物料衡算如下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态

6、的 NH4HS，于25E下分解为NH3(g)与H2S(g)，平衡时容器内的压力为66.66 kPa1 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解：反响的化学计量式如下KH.HSb)二二二 NH3(g)+H2S)25VNH4HS(s)=Nlb(g) H2S(g)上述反响达平衡时，由于分解反响所产生气体总压力= 66.66 kPa, /)e = lOOkPa沪闢=城产户=3333 kPa*Tt V 定?(I) NH4HS(s)-NH3(g)+ H2S(g)反响前

7、过量Po(H2S)-39.99kpa平衙时Pp+ pb兰(hill 09三 + 加)=例3 + 39.99 kPa)-(护 (100 kPa)2/)f +39.99 kPaX 內一(kill 09X 104(kPa)2 =0角十-39.99 kF包+(甜.9*+4X0.1M 09冥1)1总1山缸_ 岸 g73 系统的平衡总压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.当反响的7pKe时反响才能逆向进行，生成NHiHS(认 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)气休的压力/(H?S)166.65 kPa才能有NHSCs)生成。5.11以下数据298.15K：物质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)的标准皐尔生成吉祈斯雷数鸟瓷卫及以下反响的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 分别为5.13 25时，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)在水溶液中的标准溶度积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)在水溶液中的标准溶度积Ke = l.768X10lKe= TT 谓严心IT 皤巧吟=(涉W Bb25f时AgCl(s)在水溶液中溶解度A = (Ke)l/2Xie = L33X10-5iwbkg1M CH$COOH=r 十 CHsCOCTb -1 mo