1、13第四章习题参考解答6.已知（1） C(s) + O2 (g) = CO2(g) rHm (1) =-393.5kJmol-1(2) H2(g) + 1/2O2(g) = H2O(l) rHm (2) = -285.9 kJ.mol-1(3) CH(g) + 2 O (g) = CO(g) + 2HO(l) rHm (3) = -890.0kJ.mol-1试求反应 C(s) + 2H2(g) = CH4(g) 的 rHm 。 . 解：（1）+ 2(2)=（3）rHm = rHm (1)+2rHm (2)- rHm (3)= -393.5 + 2（-285.9）-（-890.0）= -75.3
2、 kJ.mol -17. 阿波罗登月火箭用 N2H4(l)作为燃料，用 N2O4(g)作氧化剂，燃烧后产生 N2(g)和H2O(l)， 写出配平的化学方程式，并计算 N2H4(l)燃烧反应的 rHm (298.15K)。解： 2N 2H4(l) + N2O4(g) = 3N2(g) + 4H2O(l)查表得各物质的 rHm 为 fHm ( N2H4,1) = 50.63kJmol-1fHm ( N2O4) = 9.16kJmol-1fHm ( H2O ,1) =-285.84kJmol-1rHm = 4fHm ( H2O) - 2fHm ( N2H4)- fHm ( N2O4) = 4(-28
3、5.84) - 250.63 - 9.16 = -1253.8 kJ.mol-18预言下列过程体系的 S 符号：(1) 水变成水蒸汽； （2） 气体等温膨胀；（3）苯与甲苯相溶； （4） 盐从过饱和水溶液中结晶出来；（5）渗透。解：(1)S0；(2) S0；(3)S0； (4)S0；(5)S 09利用附录的数据，判断下列反应在标准态下能否自发进行。(1) Ca(OH)2(s) + CO2(g) = CaCO3(s) + H2O(l)(2) 略解：由附录得 Ca(OH)2(s), CO2(g), CaCO3(s), H2O(l)的 fGm 分别为-896.69， -394.36，-1128.8，
4、 -237.13kJ.mol-1 rGm = -1128.8 + (-237.13) -(-896.69 -394.36) kJ.mol-1 =-74.88 kJ.mol-1在标准态下 rGm= rGm 0 反应逆向进行的倾向性很大。该想法不能实现。11. 蔗糖在新陈代谢过程中所发生的总反应可写成：C12H22O11 (s) + 12 O2(g) = 12 CO2 + 11 H2O(l)假定有 25%的反应热转化为有用功，试计算体重为 65kg 的人登上 3000 米高的山，须消耗多少蔗糖？（已知 fHm (C12H 22O11)= -2222kJ.mol-1 ） 解：CO 2 和 H2O(l
5、)的 fHm 分别为-393.5kJmol -1 和-285.84kJmol -1rHm = 11fHm ( H2O) + 12fHm ( CO2)- fHm ( C12H 22O11) = 11(-285.84) + 12(-393.5) - (-2222) = -5644.2 kJ.mol-1有 25%的反应热转化为有用功,每摩尔蔗糖可做的功 W =-5644.225% =-1411 kJ。体重为 65kg 的人登上 3000 米高的山，须作功为W =mgh= 65kg3000m9.8m.s-2=1911kJ须消耗蔗糖量 n = 1911/1411=1.354mol m = nM =1.3
6、54mol34210-3kg.mol-1= 463g12. 已知反应 (a) S(s) + H2(g) = H2S(g) K a = 1.010-3(b) S(s) + O2(g) = SO2 (g) K b = 5.0106计算下列反应 SO2(g) + H2(g) = H2S(g) + O2(g) 的 K 值。解：（a）-（b）得所求的反应。所以有K = Ka / Kb = 1.010 3 / 5.0 10 6 = 2.010-1013. 有反应 PCl5 (g) = PCl3(g) + Cl2(g) (1) 计算在 298.15K 时该反应的 rGm (298.15K)和 K 的值各是多
7、大。(2) 近似计算在 800K 时该反应的 K 。解： 查表得：PCl 5 的 fGm = -305 kJ.mol-1 fHm = -375 kJ.mol-1PCl3 的 fGm = -268 kJ.mol-1 fHm = -287 kJ.mol-1 (1) rGm =-268-(-305)= 37 kJ.mol-1 K =exp(- rGm /RT) = exp(-37000 / 8.314 298.15) = 3.3 10-7(2) rHm =-287-(-375) = 88 kJ.mol-1 27603.815.29(314.801(ln212 TRrK2 =1.56 1031514.
8、 已知反应 1/2Cl2(g) + 1/2H2(g) = HCl(g) 在 298.15K 时，K = 4.971016，rHm (298.15K) = -92.3 kJ.mol-1，求 500K 时的 K (500K)。解： )1(ln212TRHKmr)501.98(34.097.4l6解之得： K (500K) = 1.47101017. 设反应 aA + bB C 在恒温下，当 cA 恒定时，若将 cB 增大为原来的二倍，测得其反应速率亦增大为原来的二倍；当 cB 恒定时，若将 cA 增大为原来的二倍，测得其反应速率增大为原来的四倍。试写出此反应的速率方程式。解：设速率方程为 = k
9、cA cB (1)当 cA 恒定时 2 = k cA (2cB) (2)当 cB 恒定时 4 = k (2cA) (cB) (3)(2) / (1) 得 =1，(3) / (1) 得 = 2此反应的速率方程为 = k cA2cB18. 对下列反应 C2H5Cl (g) C 2H4(g) + HCl(g)已知其活化能 Ea=246.9kJ.mol-1，700K 时的速率常数 k1=5.910-5s-1，求 800K 时的速率常数 k2 是多少？解： )1(ln212TRka)8017(34.86909.5l15sk2=200.9 k1 =1.1910-2s-119. 已知在 967K 时，N 2
10、O(g)的分解反应N2O(g) N 2(g) + 1/2 O2(g)在无催化剂时的活化能为 244.8 kJ.mol-1，而在 Au 作催化剂时的活化能为 121.3 kJ.mol-1。问：在金作催化剂时反应速率增加为原来的多少倍？ 解：由阿累尼乌斯公式： RTEaAek/ 6362.1597314.8/)2013(/)(/12 09412, eekRTEa1620. 在 301K 时，鲜牛奶大约在 4h 后变酸。但在 278K 时，鲜牛奶在 48h 后才变酸。假定反应速率与牛奶变酸时间成反比，求牛奶变酸的活化能。解：根据动力学结论，同一反应当达到相同变化时，速率常数与所需时间成反比。即k2
11、/ k1 = t1/ t2 )1(ln2TREta 111221 kJ.mol675J.ol)278301(4ln.8l ta21. 写出下列反应的标准平衡常数 K 的表达式：(1) NH3(g) = 3/2H2(g) + 1/2N2(g)(2) BaCO3(s) = BaO(s) + CO2(g)(3) Fe3O4(s) + 4H2(g) = 3Fe(s) + 4H2O(g)解：(1) )g(H3)(N1)g(H)/(/322 2/1N/ppK(2) gCO)sBa)s(aCO23K = p(CO2)/p(3) )(H4(Fe(H4FeO)/221722. 若将 1.00 mol SO2(g
12、)和 1.00 mol O2(g)的混合物，在 600和 100kPa 下缓慢通过V2O5 催化剂，使生成 SO3(g)。当达到平衡后总压仍为 100kPa，测得混合物中剩余的 O2 为0.615mol。试计算标准平衡常数 K (873K)。解： 2SO2 (g) + O2 (g) = 2SO3(g) 初始： 1.00 mol 1.00 mol 0变化量： 2（1-0.615） 1-0.615 2（1-0.615）平衡时： 0.23 mol 0.615mol 0.77mol n = 1.615mol平衡时分压：(0.23/1.615) p (0.615/1.615) p (0.77/1.615
13、) p 5.29)61./5.0()6./30(7)/()/( 2O2SO23 pK23. 已知 MgCO3(s)的 fHm (298.15K) =-1111.88kJ.mol-1，S m (298.15K)=65.6J.K-1mol-1， fGm (298.15K) =-1028.28kJ.mol-1。求反应 MgCO3(s) = MgO(s) + CO2(g)：(1) 在 298K，100kPa 下的 rHm (298.15K)， rSm (298.15K)， rGm (298.15K)；(2) 在 1123K，100kPa 下的 rGm (1123K)和 K (1123K)；(3) 在
14、100kPa 压力下( 即 p(CO2)=100kPa)进行分解的最低温度。解： 查 298K 时 MgO(s)的 fHm =-601.83kJ.mol-1, Sm = 27J.K-1.mol-1 fGm =-569.55kJ.mol-1CO2(s)的 fHm =-393.51kJ.mol-1, Sm = 213.7J.K-1.mol-1 fGm =- 394.36kJ.mol-1(1) rHm （298K）= - 601.83 -393.51 -(-1111.88) = 116.54 kJ.mol -1rSm （298K）= 27 + 213.7 - 65.6 = 175.1 J.K -1.
15、mol-1rGm （298K ）= -569.55 394.36 -(-1028.28) = 64.42 kJ.mol-1(2) rGm （1123K）= rHm （298K ）- T rSm （298K） = 116540 1123 175.1 = -80097J.mol-1K (1123K)=exp(-rGm /RT) = exp(80097/8.314 1123) = 5.32 103(3) 在 100kPa 压力下, Jp = p (CO2) / p =1, K J p = 1rGm （T）= rHm （298K）- T rSm （298K）0T rHm （298K）/ rSm （298K ）= 116540 / 175.1 = 665.6K
