新大学化学化学资料4 题解示例

第三部分 题解示例

例题1-7 在标准状态下298.15K 时，下述反应能否自发进行?在什么温度下能自发进行?

CaCO 3(s) = CaO(s) + CO 2(g)

解： 化学反应式 CaCO 3(s) = CaO(s) + CO 2(g) /kJ·mol -1 -1206.92 -635.09 -393.51 /J·mol -1·K -1 92.9 39.75 213.74 /kJ·mol -1 -1128.79 -604.03 -394.36

（1）△r G m = =ΣB νB = [{(-604.03)+(-394.36)}-(-1128.79)]kJ·mol -1 = 130.40kJ·mol -1

∵ △r G m >0

∴在298.15K 时标准状态下，此反应正向非自发。 （2） =ΣB νB = 178.32kJ·mol -1

=ΣB νB = 160.59J·mol -1·K -1 =0.16kJ·mol -1·k -1

依题意，在标准状态下有，

△r G m = = - T <0 时反应自发进行 根据 = -T

有 =T ∴T = 178.32/0.16 = 1114.5K

答：CaCO 3可在1114.5K(841.35℃)以上分解。

习题P 43-23 对于反应2SO 2(g)+O 2(g) = 2SO 3(g) 问：

（1）25℃和标准状态下，反应向什么方向进行?

（2）在此温度时，P (SO 3) =1.0×105 Pa ，P (SO 2) =0.25×105 Pa ，P (O 2) =0.25×105 Pa ，此三种气体混合时，反应向什么方向进行？

解：反应式 2SO 2(g) + O 2(g) = 2SO 3(g) / kJ·mol -1 -300.194 0 -371.06

Δf H m ,B S m,

Δf G m,B Δr G m Δf G m,B

Δr H m

Δf H m ,B

Δr S m

S m,

Δr G m Δr H m Δr S m

Δr G m (T ) Δr H m Δr S m

Δr H m

Δr S m

Δf G m,B

（1） =ΣB νB =-141.732 kJ·mol -1

∵ <0，

∴在标准态、25℃时，反应正向自发。 （2）解法1：△r G m = +2.303RT lg ΠB (P B /P )ν

B B

B B ν

)/(p p ∏=p ⋅⨯⨯3

525)

1025.0()101( △r G m =-131.43kJ·mol -1 ∵△r G m <0

∴反应向正方向自发进行。

解法2: lg =RT

303.2=24.827

=6.72×1024

B p p ν)/(B B ∏=64

B B ν)/(p p B ∏<

∴反应向正方向自发进行。

答：两种情况下，反应皆向正方向自发进行。

习题P 43-28 对于气相反应 A+B →C

测定其反应速率的实验数据如表：

求： ①此反应的反应级数；

②反应速率常数和反应速率方程。

解：①对于反应

A+B →C 其速率方程为： υ()()B A n

m

c kc ⋅=

当()()==B B 21c c 0.400mol·dm -3时，

()()()()m

21m 2m 1A A A A ⎭⎬⎫⎩⎨⎧==c c c c 21υυ 即 m

⎭

⎬⎫

⎩⎨⎧=⨯⨯--25.05.0105.1100.633 m=2

同理：()()n

⎭

⎬⎫

⎩⎨⎧===⨯⨯-8.04.0100.3105.1332B B n 3n

2c c υυ n=1

所以该反应的反应级数为 m+n=3

C （A ）/mol .dm -3 C （B ）/mol ·dm -3 v/mol .dm -3·s -1

0．500 0．400 6．0×10-3

0．250 0．400 1．5×10-3

0．250 0．800 3．0×10-3 Δr G m Δf G m,B

Δr G m Δr G m

k

-Δr G m k

k

② 根据上述结果，此反应的速率方程为 ()()B A c kc ⋅=2υ 所以：

()()

B A c c k ⋅=

2υ

代入第一组数据，

可得：

12623

2

3133s mol dm 106.0dm

0.4mol )dm (0.5mol s dm mol 106.0--------⋅⋅⨯=⋅⨯⋅⋅⋅⨯=

k

答：此反应为3级；反应速率常数为0.06dm 6·mol -2·s -1；

速率方程式是：υ=0.06 dm 6·mol -2·s -1·c 2(A) ·c(B)。

习题P 43-29 碳酸镁按下式分解MgCO 3(s) =MgO(s) +CO 2(g)

求：①此反应在298.15K 时的 , , ; ②在标准态400K 时反应的 (400K),据此判断在此条件下碳酸镁能否自发分解； ③计算400K 时上述系统中的()2eq

CO p ;

④已知空气中含CO 2 0.03%,据此判断400K 时碳酸镁能否分解?

解: 分解反应： MgCO 3(s) = MgO(s) + CO 2(g) /kJ·mol -1 -1095.8 -601.7 -393.509

/J·mol -1·K -1 65.7 26.94 213.74

/kJ·

mol -1 -1012.1 -569.43 -394.359

（1）==B m,f B B m r ΔΣΔH νH 100.59kJ·

mol -1 B m,B B m r ΣΔS νS ==174.98J·mol -1·K -1=0.175kJ·mol -1·K -1 ==B m,f B B m r ΔΣΔG νG 48.31kJ·mol -1

（2）()m r m r m r ΔΔ400ΚΔS T H G -=

=（100.59-400×0.175）kJ·mol -1 =30.59kJ·mol -1

∵在标准条件下 >0

∴在400K 时不能自发分解 （3） 对于此反应，eq

p K =（CO 2）/p

而 =-=RT G K 2.303(T)Δlg m r

994.3400314.8303.21059.303

-=⨯⨯⨯-

∴ 4

1001.1-⨯=K

即 eq

p (CO 2)=1.01×10-4×105Pa=10.1 Pa

Δr G m

Δr S m

Δr H m

Δr G m

Δf H m ,B

S m,

Δf G m,B

Δr G m