在298.15K 及p θ下,过冷水蒸气变为同温同压下的水,求此过程的⊿G 。
已知298.15K 时水的饱和蒸气压为3167Pa 。
解:⊿G=⊿G 1+⊿G 2+⊿G 3=J85901013253167ln15.298314.81ln021122112-=⨯⨯⨯==≈++⎰⎰⎰p p g p p l p p g p p nRT dp V dpV dp V或J23.8588)3167101325(110018.01013253167ln15.298314.81)(ln032112211221-=-⨯++⨯⨯⨯=-+=∆+=++-⎰⎰⎰p p l l g p p l p p g p p V p p nRT P V dp V dp V dp V在298.15K 及p θ下,过冷水蒸气变为同温同压下的水,求此过程的⊿G 。
已知298.15K 时水的饱和蒸气压为3167Pa 。
1.已知反应C(石墨)+CO 2(g)=2CO(g)r m G θ∆(1000K) =-3.4 k J ·mol -1,计算(1) 1000K 时该反应的平衡常数。
(2)当p (CO)=200kPa, p (CO 2)=800kPa 时,判断该反应方向。
解:(1)410775.11000314.8303.24.3)1000(lg -⨯=⨯⨯--=K K θK θ=1.00(2)方法一2.303lg r m G RT Kθθ∆=-∵⊿r G m(1000K)<0,∴反应正向自发进行方法二Q=(200/100)2/(800/100)=4/8=0.5Kθ=1.00∵Q<Kθ∴反应正向自发进行某抗菌素在人体内的代谢反应为一级反应,若服药后每24小时药物代谢一半,而药物代谢20%则必须补充该药,问第二次服药时间?解:t1/2=0.693/kk=0.693/24=0.028875(小时)-1ln(C0/CA)=ktt=7.73(小时)Zn-Hg(含Zn10%)∣ZnSO4·7H2O(s)饱和溶液‖Hg2SO4(s)(饱和溶液)∣Hg(l)。
Eθ=1.4328-1.19×10-3(T-288)-7.0×10-6(T-288)2,(аE/аT)P=-1.19×10-3-2×7.0×10-6(T-288)(1)写出电极反应和电池反应。
(2)求300K时电池反应的Δr Gmθ、ΔrSmθ、ΔrHmθ以及QR。
(3)若将电池两极短路,求电池反应的热效应。
解:(1)电极反应:正极:Hg2SO4(s)+2e=2Hg(l)+SO42-负极:Zn(Hg)=Zn2++2e电池反应:Zn(Hg)+Hg2SO4(s)=2Hg(l)+Zn2++SO42-(2)T=300K时:Eθ=1.4328-1.19×(300-288)-7.0×10-6(300-288)2=1.4175(V)Δr Gmθ=-z EθF=-2×1. 4175×96500=-273.58(KJ/mol)(аE/аT)P=-1.19×10-3-2×7.0×10-6(300-288)=-1.358×10-3(V/K)Δr S mθ=z F(аE/аT)P=2×96500×(-1.358×10-3)=-262.1(J/K·mol)Δr H mθ=Δr G mθ+TΔr S mθ=-273.58×103+300×(-262.1)=-352.21(KJ/mol)Q R =TΔrSmθ=300×(-262.1) =-78.628(KJ/mol)(3)Δr Hm=-z EθF+Q’=Q’Q’=ΔrHm=-352.21(KJ/mol)常压下,水的表面张力σ(N·m-1)与温度t(℃)的关系可表示为σ=7.6×10-2-1.6×10-4t,若在27℃时,保持水的总体积不变,试求可逆地扩大3cm2表面积时,体系的W、Q、ΔS和ΔG、ΔH解:(аσ/аT)P=-1.6×10-4W=-σdA=-(7.6×10-2-1.6×10-4×27)×3×10-4=-21.5×10-6(J)ΔG=σdA=21.5×10-6(J)ΔS=-(аσ/аT)P dA=1.6×10-4×3×10-4=4.8×10-8(J/K)ΔH=[σ-T(аσ/аT)P] dA=[7.6×10-2-1.6×10-4×27-300×(-1.6×-4)]×3×10-4=36×10-6(J)Q=TΔS=300×4.8×-8=14.4×10-6(J)473K时研究O2在催化剂上的吸附作用,当气态O2的平衡压力为0.1及1MPa时,测得每克催化剂吸附O2的量分别为1.25及2.1cm3(标准状态)。
设吸附作用服从兰格缪尔吸附等温式,计算当O2的吸附量为饱和吸附量的一半时,相应的O2的平衡压力。
解:Γ=Γ∞[bp/(1+bp)]Γ1/Γ2=[bp1/(1+bp1)]/ [bp2/(1+bp2)]=p1(1+bp2)/p2(1+bp2)得:b=12.2MPa-1Γ/Γ∞=[bp/(1+bp)]当:Γ/Γ∞=1/2 时p=1/b=0.082(MPa)=82(KPa)27℃,1013.25Kpa,0.5mol理想气体X与0.5mol理想气体Y混合,请计算体系的⊿H、⊿U、⊿S、⊿A、⊿G。
解:⊿H=0;⊿U=0;⊿S=-R∑nB lnXB=8.314×0.693=5.762(J·K-1);⊿A=⊿U-T⊿S=RT∑nB lnXB=-1728.5(J);⊿G=⊿H-T⊿S=RT∑nB lnXB=-1728.5(J);1mol理想气体在27℃,1013.25Kpa经等温自由膨胀后体积增大为原来的10倍,请计算该体系的Q;W;⊿H;⊿U;⊿F;⊿G;⊿S体系;⊿S环境;⊿S总;并说明该过程是否为可逆过程。
解W=0;Q=-W=0;⊿H=0;⊿U=0;⊿F=Wmax=-8.314×300×2.303=-5744.1 (J);⊿G=nRTln(P2/P1)=-8.314×300×2.303=-5744.1 (J);⊿S体系= nRln(V2/V1)=8.314×2.303=19.15(J·K-1);⊿S环境=-Q/T=0 (J·K-1);⊿S总=⊿S体系+⊿S环境=19.15 (J·K-1);不可逆过程在298.15K及标准压力PØ时,设下列反应的燃烧热为下列数值:(1)C(石墨,PØ)+O2(g,PØ)=CO2(g,PØ)⊿cHØm1=-400 kJ/mol (2)2H2(g,PØ)+O2(g,PØ)=2H2O(l,PØ)⊿cHØm2=-300 kJ/mol (3)2C3H6(g,PØ)+9O2(g,PØ)=6H2O(l,PØ)+6CO2(g,PØ)⊿cHØm3=-2200 kJ/mol 请计算3C(石墨,PØ)+3H2(g,PØ)=C3H6(g,PØ)的反应热⊿rHØm解⊿rHØm=⊿fHØm=-∑νB⊿cHØm⊿rHØm=3×⊿cHØm1+3×⊿cHØm2-1×⊿cHØm3⊿rHØm=3×⊿cHØm1+3×⊿cHغm2-1×⊿cHØm3⊿rHØm=3×(-400)+3×(-300)-(-2200)=100 kJ/mol200℃时测定氧在某催化剂上的吸附作用,当平衡压力为100KPa 和1000KPa 时,每克催化剂吸附氧的量分别为2.5cm 3和4.2cm 3(已换算成标准状态)。
若吸附服从兰格缪尔吸附等温式,求(1)氧的饱和吸附量;(2)吸附系数b 。
解:氧在催化剂上的吸附服从兰格缪尔吸附等温式,则 ① 11002.5110010004.211000mm mbp bpb b b b Γ=Γ+⨯=Γ+⨯⨯=Γ+⨯两式联解得3m 4.54cm Γ= ②两式联解得b =1.22×10-2KPa -1已知下列数据:电极 E Ø(298K) /V(∂E Ø/∂T)P /(V·K -1)Cu ++e→Cu0.52 0.002 Cu(NH 3)2++e→Cu +2NH 3-0.110.003请计算反应2NH 3+Cu +→Cu(NH 3)2+的⊿r G Øm ,⊿r S Øm 和⊿r H Øm 解:电池Cu ︱Cu(NH 3)2+‖Cu +︱Cu 的电池反应为:2NH 3+Cu +→Cu(NH 3)2+ E Ø=E Ø(Cu +/Cu)-E Ø(Cu (NH 3)2+/Cu) =0.52+0.11=0.63V ⊿rG Øm =-F E Ø=-96500×0.63=-60800J ·mol -1(∂E Ø/∂T)P =[∂E Ø(Cu +/Cu)/∂T]P -[∂E Ø (Cu (NH 3)2+/Cu)/∂T]P =0.002-0.003=-0.001(V ·K -1) ⊿rS Øm =ZF (∂E Ø/∂T)P =96500×(-0.001) =-96.5 J ·K -1·mol -1⊿rH Øm =⊿rG Øm +T ⊿rS Øm =-60800+298×(-96.5) =-89600J ·mol -1在373K 和外压为100kPa 时,液态水的蒸发热⊿vap H θm =40kJ•mol -1,请计算1mol 液态水完全蒸发为水蒸气(看成理想气体)时的W ,Q ,⊿U ,⊿H ;解: Q =40kJ ⊿H =Qp =40kJW =-p ⊿V =-nRT =-8.314*373=-3.1 kJ ⊿U =Q +W =40-3.1=36.9 kJ实验室有一大恒温槽(例如是油浴)的温度为400K ,室温为300K 。