天津大学 第五版 物理化学上册习题答案

导读:解:据题意画出如下方框图:??Sm[CH3OH(l),298K]Sm[CH3OH(g),298K]?127J?mol?1?K?1△S1≈0-1-1??-1-1△S2=?vapHm/T=(38.0×103/298.15)J〃mol·K=127.45J·mol·K△S3={8.314ln(16.59/100)}J〃mol·K=-14.94J·mol·K???Sm

天津大学 第五版 物理化学上册习题答案

解:据题意画出如下方框图:

??Sm[CH3OH(l),298K] Sm[CH3OH(g),298K] ?127J?mol?1?K?1△S1≈0

-1

-1

??

-1

-1

△S2=?vapHm/T=(38.0×103/298.15)J〃mol·K=127.45 J·mol·K △S3={8.314ln(16.59/100)} J〃mol·K=-14.94 J·mol·K

??

? Sm[CH3OH(g),298K]?Sm[CH3OH(l),298K]??S1??S2??S3

-1

-1

-1

-1

-1

?1

?(127?0?127.45-14.94)J?mol?K

-1?1

?239.51J?mol?K

?

25C

CO(g)?2H2(g)????CH3OH(g)

???

?rGm(298.15K)??rHm(298K)?298.15K??rSm(298.15K)

?{-200.7-(-110.52)-298.15?(239.51-2?130.68-197.67)?10-3}kJ?mol?1 ?-24.73kJ?mol?1

?lnK????rGm[298K]/(R?298.15K)?24.73?103/(8.314?298.15)?9.976

? K??2.15?104

5-21 在高温下水蒸气通过灼热的煤层,按下式生成水煤气:

C(石墨)?H2O(g)H2(g)?CO(g)

若在1000K及1200K时,Kθ分别为2.505及38.08,试计算此温度范围内平均反应热△rHm及在1100K

θ

时反应的标准平衡常数K。

?

?rHmK2解:ln??

RK1

?T2?T1?

??TT???21?

?

T2T1K238.08??1200?1000?1?1

?rHm?Rln????8.314ln?J?mol?135.8kJ?mol

T2?T12.505?K1?1200?1000

?H?1100?1000?

lnK?(1100K)?lnK?(1000K)?rm??

R?1100?1000?

135.8?103

?ln2.505?

8.314K?(1100K)?11.0

?1100?1000? ???2.403?1100?1000?

CO(g)?Cl2(g)

5-22 在100℃下,下列反应 COCl2(g)

?

的K??8.1?10?9,?rSm(1)100℃、总压为200kPa时COCl2的离(373K)?125.6J?mol?1?K?1。计算:

?解度;(2)100℃上述反应的?rHm;(3)总压为200kPa、COCl2离解度为0.1%时之温度,设

,?rCp,m?0。

解:(1)设COCl2的离解度为α

COCl2(g)

CO(g)?Cl2(g)

(1-α)mol αmol αmol

n总=(1+α)mol

p?2

K??

1??2p?

?

8.1?10

?9

?2??2 21??

??6.37?10-5

?

(2)?rGm??RTlnK??{?8.314?373.15ln(8.1?10?9)}J?mol?1?57.84kJ?mol?1

??? ?rHm??rGm?T?rSm

?{57.84?373.15?125.6?10}kJ?mol

?(3),?rCp,m?0,?rHm为常数

-3?1

?105kJ?mol

?1

pp?22K2?????

1??2p?p?

?

?10?6?2?101.325/100?2.0?10?6ln

?K2?K1

?

?rHm?

R

?11???T?T??

2??1

?1

?1

?

?1?K2R

?T2???ln???T?H?

Krm1??1

?446K

?18.3142.0?10?6???373.15?104.7?103ln8.1?10?9????K?

5-23 反应 2NaHCO3(s)NaCO3(s)?H2O(g)?CO2(g)

在不同温度时的平衡总压如下:

?

设反应的?rHm与温度无关。

?

求:(1)上述反应的?rHm;(2)lg(p/kPa)与T的函数关系式;

(3)NaHCO3(s)的分解温度。 p解:(1)题目给反应的K?????2p?

?

? ???

2

?

???rHm???2.303RT?C??

??

??rHm??rHm?

? lg(p/kPa)??(C??lg2p)??C

4.606RT4.606RT

?p

lgK?2lg??2p?

?

?

由题目给数据算出1/T及对应的lg(p/atm)列表如下:

以lg(p/kPa)对(K/T)

10作图:

2.52

lg(p/kPa)

1.510.50-0.5(K/T)×103

?

??rHm1.5?(1.0)由图可见,直线的斜率为 m=??103??3.333?103 4.606RK2.82?2.97

?

? ?rHm??4.606RmK?{4.606?8.314?(?3.333?103)}J?mol?1 ?128kJ?mol?1 ?

??rHm?3333(2) lg(p/kPa)??C??C 4.606RTT/K

取图中的T、p值代入上式,可以算出:C=10.899; 故 lg(p/kPa)??3333?10.899

T/K(3)p=101.325kPa时对应的T称为NaHCO3(s)的分解温度

lg(101.325/kPa)?

?3333

?10.899 ? T?374K T/K

5-24 在454~475K温度范围内,反应

2C2H5OH(g)CH3COOC2H5(g)?2H2(g) 的标准平衡常数Kθ与T的关系式如下: lgK???2100?4.67

T/K

??

已知473K时乙醇的?fHm??235.34kJ?mol?1。求乙酸乙酯的?fHm(473K)。

?

解:题目给反应的?rHm在454~475K温度范围内与T无关

????rHm/2.303RK??2100; ?rHm?2100?2.303?8.314J?mol?1?40.202kJ?mol?1

???

?rHm??fHm(CH5COOC2H5)?2?fHm(C2H5OH)

? ?fHm(CH5COOC2H5)?{40.202?2(?235.34)}kJ?mol??430.5kJ?mol

??1?1

5-25 已知下列数据 物质 CO(g) H2(g) CH3OH(g)

?

?fHm(298K)

kJ?mol?1

?

Sm(298K)J?mol?1?K?1

K)= a +b(T/K)+c(T/K) Cp,m/(J〃mol·

36

a b×10 c×10

26.537 26.88 18.40

7.6831 4.347 101.56

-1.172 -0.3265 -28.68

-1-12

-110.52 0 -200.7 197.67 130.68 239.8

求反应CO(g)?2H2(g)CH3OH(g)的lgK与T的函数关系式及300℃时的K。

θθ

解:根据题目给的数据,计算如下:

?

?rHm?(?200.7?110.52)kJ?mol?1??90.18kJ?mol?1

?1

?rSm?(239.8?197.67?2?130.68)?10kJ?mol?K

??3?1

??0.219kJ?mol?K

?1?1

????rGm??rHm?298.15K?rSm?{?90.18?298.15?(?0.219)}kJ?mol?1

??24.885kJ?mol?1

??lnK298???rGm/(RT)?24885/(8.314?298.15)?10.039

△a=(18.40-26.537-226.88)J·mol·K=-61.897 J·mol·K

-3-1-1-3-1-1

△b=(101.56-7.6831-2×4.347)×10 J·mol·K=85.183×10 J·mol·K

-6-1-1-6-1-1

△c=(-28.68+1.172+2×0.3265) ×10 J·mol·K=-26.855×10 J·mol·K ?rHm??H0??aT?

11

?bT2??cT3 23

-1-1-1-1

?

将?rHm(298K)、△a、△b及△c值带土上式后可得

?rHm??75274.3J?mol?1??aT?

11

?bT2??cT3 23

将此式代入下式中 dlnK???rHmdT RT2积分可得

?

lnK??lnK298?

75274.3?11??a

(lnT?ln298.15)????

8.314?T298.15K?R ?b?c2

?(T?298.15K)?[T?(298.15K)2]

2R6R

?

将lnK298、R、△a、△b及△c值代入上式,并换成常用对数,整理后可得

lgK??

3932

?7.445lg(T/K)?2.225?10?3(T/K)?0.2338?10?6(T/K)2?8.94 T/K

当T=573.15K时由上式可得 lgK?=-3.5376 所以 K=2.90×10

5-26 反应3CuCl(g)

θ

-4

?

与T的关系如下 Cu3Cl3(g)的?rGm

?

?rGm/(J?mol?1)??528858?52.34(T/K)lg(T/K)?438.2(T/K)

??求:(1)2000K时此反应的?rHm、?rSm;

(2)此反应在2000K、101.325kPa下平衡混合物中Cu3Cl3的摩尔分数。

??解:(1)(??rGm/?T)p???rSm?{?52.34lg(T/K)

?52.34(T/K)dlg(T/K)/d(T/K)?438.2}J?mol?1?K?1 ? (T/K)dlg(T/K)/d(T/K)?dlg(T/K)/dln(T/K)?1/2.303

五星文库wxphp.com包含总结汇报、专业文献、外语学习、考试资料、行业论文、办公文档、IT计算机、人文社科、教程攻略、旅游景点以及天津大学 第五版 物理化学上册习题答案等内容。

本文共23页1<<1617181920212223