程兰征版物理化学习题解答3.doc

第三章 化学平衡1、 气相反应：2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g)在1000K时的平衡常数=3.54103，求该反应的(1000K)和(1000K)。解：第一问能做，第二问不能做（不知道系统总压）。解答略。2、氧化钴(CoO)能被氢或CO还原为Co，在721、101325Pa时，以H2还原，测得平衡气相中H2的体积分数=0.025；以CO还原，测得平衡气相中CO的体积分数=0.0192。求此温度下反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) 的平衡常数。解：CoO(s) + H2(g) = Co(s) + H2O (1) 0.025 (1-0.025) CoO(s) + CO(g) = Co(s) + CO2 (2) 0.0192 (1-0.0192) (2)-(1)= CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ，所以=51/39=1.313、计算加热纯Ag2O开始分解的温度和分解温度。（1）在101325Pa的纯氧中；（2）在101325Pa且=0.21的空气中。已知反应2Ag2O(s)=4Ag(s)+O2(g)的=(58576-122T/K)Jmol-1。解：分解温度即标态下分解的温度。令=(58576-122T/K)480K开始分解温度即非标态下分解的温度。令=(58576-122T/K)+8.314Tln0.21434K4、已知Ag2O及ZnO在温度1000K时的分解压分别为240及15.7kPa。问在此温度下（1）哪一种氧化物容易分解？（2）若把纯Zn及纯Ag置于大气中是否都易被氧化？（3）若把纯Zn、Ag、ZnO、Ag2O放在一起，反应如何进行？（4）反应ZnO(s)+2Ag(s)=Zn(s)+Ag2O(s)的=242.09kJmol-1，问增加温度时，有利于那种氧化物的分解？解：（1）氧化银易分解；（2）银不易被氧化；（3）Zn + Ag2O = Ag + ZnO；（4）ZnO5、已知下列反应的-T关系为：Si(s)+O2(g)=SiO2(s); =(-8.715105+181.09T/K)Jmol-12C(s)+O2(g)=2CO(g); =(-2.234105-175.41T/K)Jmol-1试通过计算判断在1300K时，100kPa下，硅能否使CO还原为C？硅使CO还原的反应为：Si(s)+2CO(g)=SiO2(s)+2C(s)解：（1）-（2）=（3），则=(-6.481105+356.5T/K)Jmol-11300K时，=(-6.481105+356.51300)=-1.847105Jmol-10解得x=0.049=4.9%19、已知下列热力学数据 金刚石 石墨(298K)/ kJmol-1 -395.3 -393.4(298K)/ JK-1mol-1 2.43 5.69密度/kgdm-3 3.513 2.260求（1）在298K时，由石墨转化为金刚石的标准摩尔反应吉布斯函数。（2）根据热力学计算说明单凭加热得不到金刚石，而加压则可以的道理（假定密度和熵不遂温度和压力变化）。（3）298K时石墨转化为金刚石的平衡压力。解：（1）= -393.5+395.3= -1.9（ kJmol-1）= 2.43-5.69= -3.26 (JK-1mol-1)= 1900+2983.26= 2871( Jmol-1) = -1.89610-6（m3mol-1）（2）=-恒压下两边对T求导，得=3.26可见，随温度升高增大，即单凭加热不会转变。恒温下两边对p求导，得=-1.89610-6可见，随压力升高减小，压力足够大时变为负值，可以转变。 （3）对上式进行积分令 (p)=2871-1.89610-6 (p-p)0解得 p=1.51109(Pa)20、（1）某铁矿含钛，以TiO2形式存在，试求用碳直接还原TiO2的最低温度。若高炉内的温度为1700，TiO2能否被还原？ （2）若钛矿为FeTiO3(s)，试求用碳直接还原的最低温度。在上述高炉中FeTiO3(s)能否被还原？已知 Ti(s)+1.5O2(g)+Fe(s)=FeTiO3(s)的(T)=(-12.37105+219T/K) Jmol-1 Fe(s)=Fe(l)的(T)=(1.55104-8.5T/K) Jmol-1 C(s)+O2(g)=CO2(g) 的(T)=(-3.935105+2.93T/K) Jmol-1（查表计算而得）解：（1）查表得 TiO2(s) + C(s) = Ti(s) + CO2(g) -912.11 0 0 -393.50 kJmol-1 50.25 5.69 30.29 213.64 JK-1mol-1= -393.5+912.11= 518.61（ kJmol-1）= 213.64+30.29-5.69-50.25= 188 (JK-1mol-1)令= 518610-188T2759(K)，1700，TiO2不能被还原(2) 2FeTiO3(s)+3C(s)=2Fe(l)+2Ti(s)