物理化学第三章习题和答案(4)

答：

CO(g) +2H2(g) = CH3OH (g) t=0 1 2 t=平衡 1-0.1 2-2×0.1 0.1 Σn= 2.8mol 此时Kn=

0.11.8 0.9

2

=0.0343

因为 ΔCp=0, 所以，ΔrHmΘ 不随温度变化 G2T2

G1T

11 H T2T1

24610

11

( 90650)

298.15773.15298.15

G2(773.15)773.15

ΔrG(773.15)=80602.1 Jmol-1

ΔrGmΘ= -RT ln KΘ, 80602.1= -8.314×773.15ln KΘ(773.15), KΘ(773.15)=3.583×10-6

KΘ= Kn[ P/(PΘΣnB)]Σ ν (B) = 0.0343 [ P/(PΘ×2.8)]-2= 3.583×10-6, P=274 PΘ

解法2：

由ΔrGΘ(298.15K)=-24610J mol -1, 根据ΔrGmΘ= -RT ln KΘ，求出KΘ（298.15）=20498.6 lnK

2

K1

rHR

m

11 ，求出 KΘ2= 3.583×10-6, T 1T2

同理根据

CO(g) +2H2(g) = CH3OH (g) t=0 1 2 t=平衡 1-0.1 2-2×0.1 0.1 Σn= 2.8mol 此时Kn=

Θ

0.11.8 0.9

2

=0.0343

K= Kn[ P/(PΘΣnB)]Σ ν (B) = 0.0343 [ P/(PΘ×2.8)]-2= 3.583×10-6, P=274 PΘ

§3-6 对化学反应平衡的讨论 练习

1 已知，反应 NADH ＋ H+ ＝ NAD ＋H2 ； rG

＋

m

（298.15K）＝－21.83 kJ mol1

－

＋

（1）求298.15K时，该反应的 rGm，K0.01p

，K

（2）[NADH]=1.5×10-2 mol dm-3, [ H+]= 3.0×10-5 mol dm-3 , [ NAD]=4.6×10-3 mol dm-3 , p(H2)=

。若活度因子均为1，采用两种不同的标准态规定分别计算上述反应的ΔrGm

＋

（NAD 和NADH是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的氧化态和还原态）

－－

[ (1) 18.12 kJ mol1 , 6.7×103 , 6.7×10- 4 (2) -33.3 kJ mol1 ] 2 298.15K时,系统中存在酶催化反应：

1-磷酸葡萄糖 ＝ 6-磷酸葡萄糖苷 rG 6-磷酸葡萄糖苷 ＝ 6-磷酸果糖 rG

mm

＝－7. 28 kJ mol1

－

＝2. 09 kJ mol1

－

若[1-磷酸葡萄糖]0 = 0.1 mol dm- 3 ,活度因子均为1，求平衡时1-磷酸葡萄糖、6-磷酸葡萄糖苷及 6-磷酸果糖的浓度。

[0.35×10-2 mol dm-3 , 6.75×10-2 mol dm-3,2.9×10-2 mol dm-3, ]

第三章 化学反应系统热力学

练 习 题

3-1 已知

计算25

答：Δ

r

Hm=Δ

f

Hm(CH3OH(g)) -Δ

f

Hm(CH3OH(l))

=-200.7- (-238.7)=38 kJ·mol–1 Δ

r

Sm= Sm(CH3OH (g)) -Sm(CH3OH(l))

=239.7-127.0=112.7 J·K-1·mol-1 ΔrGm=Δ

r

Hm-TΔ

θ

rθ

Sm=38-298.15×112.7×10=4.40 kJ·mol

θ

θ

-3–1

ΔrGm=-RTln K，K=0.169=P/ P，P=0.169 P=1.69×104Pa

[ 1.7×104Pa ]

3-2 已知反应C(石墨)+H2O(g)→CO(g)+H2(g) 的 rHm(298.15 K) =133 kJ mol-1，计算该反应在125℃时

的 rHm(398.15K)。假定各物质在25～125℃范围内的平均等压摩尔热容如下表：

解： rHm(398.15K)= rHm(298.15 K)+ ΔCp,mΔT=133+（33.51+28-29.11-8.64）×（398.15-298.15）×10-3=133+23.75×100×10-3=133+2.375=135.37kJ mol-1

[ 135 kJ mol-1]

3-3 已知下述单位反应：H2(g)+I2(s)===2HI(g)； rHm(291K)= 49.46 kJ mol-1。I2(s)在熔点386.6K熔化吸

热16.74kJ mol-1。I2(l)在沸点457.4K，p下吸热42.68kJ mol-1。I2(s)在291K-386.6K间平均热容为55.65 J K-1mol-1。I2(l)在386.6-457.4K间的平均热容为62.76 J K-1mol-1。求上述单位反应在473.15K的ΔrHm值。三种气体摩尔热容是：Cp,m［H2(g)］=29.08-0.00084T (JK-1mol-1)；?Cp,m［I2(g)］=35.56-0.00054T (J K-1mol-1)； Cp,m［HI(g)］ = 28.07-0.00021T (J K-1mol-1)?。

ΔrHmΘ(291K)

答： H2(g) + I2(s) = 2HI (g) 291K

ΔH2

I2(s), 386.6K

ΔH3

ΔH1

I2(l), 386.6K ΔH7

ΔH4

I2(l), 457.4K ΔH5

I2

ΔH6

ΔrHmΘ(473.15)

H2(g) + I2(g), 473.15K = 2HI(g), 473.15K

ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔrHmΘ(473.15K)= ΔrHmΘ(291K)+ ΔH7

其中：

473.15

ΔH1= ΔΔΔΔ

C

291

P,H2

dT 29.08×(473.15-291)-(1/2)×0.00084(473.152-2912)=5238.5J

H2= CPΔT=55.65(386.6-291)=5320.1J H3= ΔH(熔化)=16.74×103J

H4= CP,(I2(l))ΔT= 62.76(457.4-386.6)=4443.4J H5= ΔH(汽化)=42.68×103J

473.15

ΔH6=

C

457.4

P,(I2(g))

dT= 35.56(473.15-457.4)-0.00054×(1/2)(473.152-457.42)=556.1J

473.15

ΔH7=

22

=28.07(473.15-291)- (1/2) ×0.00021 (473.15-291)=5113J CdTP,(HI(g))

291

ΔrHmΘ(473.15K)= ΔrHmΘ(291K)+ ΔH7-(ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6)=49460+5113-(5238.5+5320.1+16740+4443.4+42680+556.1)=-20405.1J=-20.4kJ mol-1

[ -20.4 kJ mol-1 ]

3-4 已知CO和CH3OH(g)，25℃的标准摩尔生成焓 fHm分别为-110.52和 - 201.2 kJ mol-1; CO、H2、

CH3OH(l)，25℃的标准摩尔熵Sm分别为197.56、130.57、127.0 J K-1mol-1。又知25℃甲醇的饱和蒸气压为16582Pa，气化焓为38.0 kJ mol-1。蒸气可视为理想气体，求反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的

rGm(298.15K)及K(298.15K)。

答： Δ

r

Hm 1，Δ

r

Sm 1，Δ

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