物理化学第五版课后习题答案

第五章 化学平衡5－1．在某恒定的温度和压力下，取n0﹦1mol 的 A(g)进行如下化学反应：A(g) B(g) 若0B ﹦0A ，试证明，当反应进度﹦0.5mol 时，系统的吉布斯函数G 值为最小，这时A，B间达到化学平衡。解：设反应进度为变量A(g) B(g) t﹦0 nA, 0﹦n 0 0 0﹦0 t﹦t 平nAnB﹦BBnnB﹦B ，nA﹦n 0－nB﹦n 0－B ，n﹦nA＋nB﹦n 0气体的组成为： yA ﹦Ann﹦00Bnn﹦01n，yB﹦Bnn﹦0n各气体的分压为： pA﹦pyA ﹦0(1)pn，pB﹦pyB﹦0pn各气体的化学势与的关系为：00000lnln(1)AAAAppRTRTppn00000lnlnBBBBppRTRTppn由 G＝nAA＋nBB ＝(nA0A ＋nB0B )＋00ln(1)Apn RTpn＋00lnBpn RTpn＝[n 0－0A ＋0B ]＋n00ln pRTp＋00()ln(1)nRTn＋0lnRTn因为0B ﹦0A ，则 G＝n0(0A ＋0lnpRTp)＋00()ln(1)nRTn＋0lnRTn,0()lnT pGRTn20,20()()T pn RTGn＜0 令,()0T pG011n﹦0.5 此时系统的 G 值最小。52 5－2．已知四氧化二氮的分解反应N2O4 (g) 2 NO2(g) 在 298.15 K 时，0rmG ＝4.75kJ· mol－1。试判断在此温度及下列条件下，反应进行的方向。(1) N2O4(100 kPa)，NO2(1000 kPa); (2) N2O4(1000 kPa)，NO2(100 kPa); (3) N2O4(300 kPa)，NO2(200 kPa); 解：由 Jp进行判断0K＝exp(－0rmGRT)＝exp(－47500298.15R)＝0.1472 Jp＝22420NON Oppp(1) Jp＝21000100100＝100 Jp＞0K反应向左进行。或 Δ rGm＝16.1654 kJ· mol－1(2) Jp＝21001000100＝0.1 Jp＜0K反应向右进行。或 Δ rGm＝－ 0.9677 kJ· mol－1(3) Jp＝2200300 100＝1.3333 Jp＞0K反应向左进行。或 Δ rGm＝5.4631 kJ· mol－15－3．一定条件下， Ag 与 H2S可能发生下列反应： 2Ag (s) ＋H2S (g) Ag2S (s) ＋H2(g) 25℃,100 kPa下，将 Ag 置于体积比为 10∶1 的 H2(g)与 H2S (g)混合气体中。 (1) Ag 是否会发生腐蚀而生成Ag2S？ (2) 混合气体中 H2S气体的体积分数为多少时，Ag不会腐蚀生成 Ag2S？已知 25℃时， H2S (g)和 Ag2S (s)的标准生成吉布斯函数分别为－33.56 kJ· mol－1 和－40.26 kJ· mol－1。解：设反应体系中气相为理想气体，则Δ rGm＝0rmG ＋RTln22HH Spp(1) Δ rGm＝(－40.26＋33.56)＋R×298.15×103×ln10＝－6.7＋5.708＝－ 0.992kJ· mol－1Δ rGm＜0，Ag 会发生腐蚀而生成Ag2S。(2) 当Δ rGm＞0 时， Ag不会发生腐蚀而生成Ag2S，因此ln221H...