物理化学试题 - 下载本文

13、已知反应H2(g)+0.5O2(g)=H2O(g)的

(298K)=-228.6 kJ2mol-1,又知

(H2O,l,298K)= -237 kJ2mol-1,求水在25℃时的饱和蒸气压(可将水蒸气视为理想气体)。 解:H2O(l)= H2O(g)

=-228.6+237=8.4 kJ2mol-1

ln

=-8400/(8.3143298)=-3.39 ; =0.03369= p/101325 ;p =3414(pa)

14、已知反应 Fe2O3(s)+3CO(g)====2Fe(s)+3CO2(g)的

t/℃ 100 250 1000

如下:

1100 100 0.0721

在1120℃时反应2CO2=2CO+O2的

=1.4310-12,今将Fe2O3(s)置于1120℃的容器内,问

容器内氧的分压应该维持多大才可防止Fe2O3还原成铁?

解:此题的关键是求出反应:2Fe2O3 = 4Fe + 3O2 的 K?即可.可以用反应相加减的方法由另外的反应得到。而反应的△H可由所给数据利用Vant Hoff公式求出。

15、设物质A按下列反应分解成B和C:3A=B+C,A、B、C均为理想气体。在压力为101325Pa,温度为300K时测得有40%解离,在等压下将温度升高10K,结果A解离41%,试求反应焓变。

解:设开始时A物质的量为1mol 3A = B + C

平衡时各物质的mol数为 1-0.4 0.4/3 0.4/3 总mol数为2.6/3

平衡时各物质的分压为

;同理求得=0.07851

,解得

与书上答案稍有差别。

=7415( J2mol-1)

16、已知 ZnO(s)+CO(g)=Zn(s)+CO2(g)为用蒸汽法炼锌的主要反应,并知反应的为:

={199.853

103+7.322T/K

2[ln(T/K)]+5.903

10-3(T/K)2-27.195

3

10-7(T/K)3-179.8T/K}J2mol-1 求(1)1600K时的平衡常数;

(2)如压力保持在101325Pa的条件下进行上述反应,求平衡时气体的组成。

解:(1)

=199.853103+7.322316002ln1600+5.90310-33(1600)2-27.195310-73

(1600)3-179.831600 = 2566.8 J2mol-1

= 0.825

(2)

== 0.825;解得 p(CO) = 55.55kPa

θ

17、425℃时,HI的离解度(达平衡时分解的百分数)是0.213,(1)问该温度下HI离解反应的平衡常数为多少?(2)2.00mol碘和3.00mol氢在此温度下反应,生成多少HI?

18、银可能受到H2S(g)的腐蚀而发生下面的反应:H2S(g)+2Ag(s)=Ag2S(s)+H2(g),在25℃及101325Pa下,将Ag放在等体积的氢和硫化氢组成的混合气体中,问(1)是否可能发生腐蚀而生成硫化银?(2)在混合气体中硫化氢的体积分数低于多少才不致发生腐蚀?已知25℃时Ag2S(s)和H2S(g)的标准摩尔生成吉布斯函数分别为-40.25和-32.90 kJ2mol-1。

解:

=-40.25+32.90= -7.35 kJ2mol-1

(1)=+RTlnQ=

=-7.35 kJ2mol-1 ;可以腐蚀。

(2)设硫化氢的体积分数为x,则

=-7350+8.31432983ln

解得x=0.049=4.9%

19、已知下列热力学数据 金刚石 石墨

>0

(298K)/ kJ2mol-1 -395.3 -393.4

(298K)/ J2K-12mol-1 2.43 5.69 密度ρ/kg2dm-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( kJ2mol-1)

= 2.43-5.69= -3.26 (J2K-12mol-1)

= 1900+29833.26= 2871( J2mol-1)

= -1.896310-6(m32mol-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

=-1.896310-6

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

(p)=2871-1.896310-6 (p-p)<0

θ

解得 p=1.513109(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)=(-12.373105+219T/K) J2mol-1

Fe(s)=Fe(l)的

(T)=(1.553104-8.5T/K) J2mol-1

答:(1)T=1976K>1973K不能;(2)T=1873K<1973K能。