第六章计算题

计算题：1.理想气体反应2A(g)=B(g)已知：298K时ABfHm/kJ.mol-135.010.0Sm/J.K-1.mol-1250300Cp,m/J.K-1.mol-138.076.0(1)当体系中xA=0.50时，310K，p下判断反应进行的方向(2)欲使反应与(1)方向相反方向进行,T，xA不变，压力至少应为多少p？p，xA不变，温度至少应为多少K？T，p不变，xA至少为多大？2.已知反应CaCO3(s,方解石)CaCO3(s,文石)，25℃时rGm=1393J.mol-1,又知方解石在25℃和101325Pa压力时，密度分别为2.710和2.994g.cm-3，计算25℃时，至少需多大压力才能使方解石转化为文石(单位：kPa)。3.谷氨酰胺水解反应在298K时达成平衡：CONH2(CH2)2CHN3+COO-+H2O=NH4++COO-(CH2)2CHNH3+COO-(谷氨酸)，测得混合物中含有0.9210-3mol.dm-3的谷氨酰胺和0.98mol.dm-3的谷氨酸，试求平衡常数KC；若相应物质的量浓度cB和活度系数(B)分别是0.94和0.54，水的活度系数是0.97，试求平衡常数Ka。4.把一个容积为1.0547dm3的石英器抽空，并导入一氧化氮，直到压力在297.0K时达24.14kPa为止，将一氧化氮在容器中冻结，然后再引入0.7040g的溴，并使温度升高到达323.7K,当达到平衡时，压力为30.82kPa，求在323.7K时反应2NOBr(g)=2NO(g)+Br2(g)的平衡常数Kp。(容器的热膨胀略去不计，单位：kPa)5.已知298K下列反应：(1)CO2(g)+2NH3(g)=H2O(g)+CO(NH2)2(s)rGm(1)=1908J.mol-1(2)H2O(g)=H2(g)+1/2O2(g)rGm(2)=228597J.mol-1(3)C(石墨)+O2(g)=CO2(g)rGm(3)=-394384J.mol-1(4)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)rGm(4)=-32434J.mol-1试求：(1)尿素CO(NH2)2(s)的标准生成吉布斯自由能fGm(单位：J·mol-1)(2)由单质生成尿素反应的平衡常数Kp(×1034)6.取相同体积的CO和H2O进行反应，试计算在1000K此反应达平衡时混合物的组成[即n(CO):n(H2O):n(CO2):n(H2)应为多少？]。已知在1000K时，1molH2燃烧反应的平衡常数为lnKp1=-20.113，1molCO燃烧反应的平衡常数为lnKp2=-20.40。7.已知反应：H2(g,p,25℃)+1/2O2(g,p,25℃)H2O(g,p,25℃)其rGm=－228.59kJ.mol-1,H2O(l)在25℃的标准生成吉布斯自由能rGm=－237.19kJ.mol-1，求水在25℃时饱和蒸气压，可将水蒸气视为理想气体．(单位：Pa)8.在25℃时，将1mol乙酸同1mol乙醇混合，达平衡后，用标准碱溶液滴定，滴定结果证明，已有0.667mol乙酸按下式反应生成乙酸乙酯：CH3COOH(l)+C2H5OH(l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l)试求用物质的量分数标示的平衡常数。在25℃时，当0.500mol乙醇被加到1.000mol乙酸中时，达到平衡后将有多少酯生成？(单位：mol)9.已知反应1/2N2(g)+3/2H2(g)=NH3(g)在500℃低压下的平衡常数Kp=3.7510-5(kPa)-1，试计算在500℃、300P压力下，原料气组成为：氢:氮=3:1时的平衡组成(%)，与实验值(NH3的体积分数为26.44%)比较(求出相对误差)，已知Kr=0.773。10.甲烷转化反应CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)在900K下的平衡常数Kp=128102(kPa)2，若取等物质的量的甲烷与水蒸气反应，问900K及P压力下达平衡时的物系组成(求出x(CH4),x(H2O),x(O),x(H2))。11.PCl5的分解反应PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g)，在523.2K、101.325kPa下反应达平衡后，测得平衡混合物的密度为2.695kg.m-3,试计算：(1)PCl5(g)的解离度(2)该反应的Kp(3)该反应的rGm(单位：kJ·mol-1)12.试问在1500K的标准状态下，下述反应在高炉内能否进行(求rGm(1500K))？Fe2O3(s)+3CO(g)=2Fe(s)+3CO2(g)已知fGm(Fe2O3)=(-811696+255.2T)J.mol-1fGm(CO)=(-116315-83.89T)J.mol-1fGm(CO2)=-395388J.mol-113.已知25℃时各物质的标准生成吉布斯自由能入下：CO2(g)NH3(g)H2O(l)CO(NH2)2fGm/kJ.mol-1-394.38-16.64-237.19-203.84计算在25℃下，溶液中生成尿素的反应的热力学平衡常数。CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(aq)+H2O(l)对尿素，选m=1mol.Kg-1且符合亨利定律的假想态为标准态。14.计算稀溶液中酶催化反应的rGm(T=298K)：(单位：kJ·mol-1)甘油醛(-3-P)二羟丙酮(-P)已知甘油醛(-3-P)(G-3-P)溶液的浓度是0.05mol.dm-3,当加入丙糖磷酸异构酶之后，G-3-P的浓度是0.002mol.dm-3。15.已知25℃热力学数据如下：乙苯(g)苯乙烯(g)氢(g)水蒸气(g)fGm/J.mol-11305742138020-228597试计算乙苯脱氢和乙苯氧化脱氢在25℃时的标准平衡常数Kp(×1025)。16.求反应Cr2O3(s)+3C(石墨)=2Cr(s)+3CO(g)的rGm与T的关系。假定该气体的rHm不随温度而变。若体系内CO的平衡分压为101.325kPa，求此时的温度(K)。设该气体为理想气体。已知298K时的数据如下：fHm/kJ.mol-1Sm/J.K-1.mol-1Cr2O3(s)-1128.481.17C(石墨)05.690Cr(s)023.77CO(g)-110.5197.917.在298.15K时，有0.01kg的N2O4(g),压力为202.65kPa，现把它全转化成NO2(g),压力为30.40kPa，求过程中的rG。已知298K时，NO2(g)和N2O4(g)的fGm分别为51.84和98.29kJ.mol-1。18.计算1200℃时，固态FeO上氧的平衡压力(单位：×10-7Pa)，反应FeO(s)=Fe(s)+1/2O2(g)在25℃时的rHm=268.82kJ.mol-1,且已知:FeOFeO2Sm(298K)/J.K-1.mol-158.7927.15205.03CP,m/J.K-1.mol-157.7037.6633.6819.在448-688K的温度区间内，用分光光度法研究了下面的气相反应：I2+环戊烯2HI+环戊二烯得到Kp与温度的关系为：lnKp=17.39-(51034/4.575)(1/T)(1)计算在573K时，反应的rGm(J·mol-1)、rSm(J·K-1·mol-1)、rHm(J·mol-1)。(2)若开始时用等量I2和环戊烯混合，温度为573K，起始总压为101.325kPa，试求平衡后I2的分压(kPa)。(3)若起始压力为101.325kPa，试求平衡后I2的分压(kPa)。20.液态Br2在331.4K时沸腾，Br2(l)在282.5K时的蒸气压为13.33kPa，计算298.2KBr2(g)的标准生成吉布斯自由能(kJ·mol-1)。21.在50℃、66661Pa下，球形瓶中充以N2O4后，其质量为71.981g；将球形瓶抽空后，其质量为71.27g。若在25℃，瓶中充满水，质量为555.9g(以上数据均作空气浮力校正)，已知25℃时，水的密度为0.9970g.cm-3,试求：(1)球形瓶中气体(设为理想气体)的物质的量(×10-3mol-1)。(2)气体的总量与原N2O4的量之比。(3)设物质的量的增加是由于N2O4发生解离，试计算N2O4的解离度(%)。(4)若瓶中总压为66661Pa，求瓶中N2O4和NO2的分压(单位：Pa)。(5)求50℃、66661Pa压力下，上述反应的rGm(J·mol-1)。22.反应3CuCl(g)=Cu3Cl3(g)的rGm=-528857-52.34TlgT+438.1T.J.mol-1,试求：(1)2000K时反应的rHm(J·mol-1)和rSm(J·K-1·mol-1)。(2)在2000K、P压力下，平衡混合物中三聚物的物质的量分数等于多少？已知rHm与温度有关。23.计算甲醇反应CO2+2H2=CH3OH(g)在1000K时的平衡常数Kp(×10-8)。已知下列数据：-{[Gm(T)-Um(OK)]/T}/J.K-1.mol-1fUm(OK)/kJ.mol-1(T=1000K时)CO204.054-113.813H2136.9840CH3OH(g)257.651-190.24624.正氢和仲氢平衡：O-H2=P-H2，求在高温时，正氢和仲氢各占多少(%)？温度降低，平衡将如何移动？已知rHm=－1.4kJ·mol-1。25.环己烷和甲基环戊烷之间有异构化作用，C6H12(l)=C5H9CH3(l)，其平衡常数与温度间有如下的关系：lnKa=4.814-(17120J.K-1)/RT试求298K时异构化反应的熵变(J·K-1·mol-1)。26.已知反应：2Cu(s)+1/2O2(g)=Cu2O(s)的rGm=-169103-7.12TlnT+123.4T求算反应在298K时的标准反应热(kJ·mol-1)及标准熵变(J·K-1·mol-1)。27.已知反应(CH3)2CHOH(g)=(CH3)2CO(g)+H2(g)的Cp,m=16.72J.K.mol-1,在457.4K时，Kp=0.36,在298.15K时的rHm=61.5kJ.mol-1。(1)写出lnKp=f(T)的函数关系式(2)求500K时的Kp值28.从NH3制备HNO3的工业方法中，一个主要反应是空气的混合物通过高温下的Pt催化剂，按下式发生反应：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2O(g)已知298K时的数据如下：NH3(g)H2O(g)NO(g)O2(g)fHm/kJ.mol-1-46.49-241.890.370fGm/kJ.mol-1-16.63-228.5986.890试求1073K时的平衡常数(×1053)，假定rHm不随温度而改变。29.已知298K时，乙苯和苯乙烯的fGm值分别为130.57和213.8kJ.mol-1,fHm值分别为29.79和146.9kJ.mol-1,试计算已苯脱氢反应在600℃和101.325kPa压力下的平衡常数Kp值，反应式为：C6H5C2H5(g)C6H5CHCH2(g)+H2(g)设在25-600℃范围内反应焓变为常数。30.已知N2O4和NO2的混合物，在15℃、101.325kPa压力下，其密度为3.62g.dm-3；在75℃、101.325kPa压力下，其密度为1.84g.dm-3，求反应N2O4(g)=NO2(g)的rHm(J·mol-1)和rSm(J·K-1·mol-1)(设反应的Cp=0)。31.CO在CuCl的铜氨溶液中溶解度随温度升高而降低。当从0℃加热到70℃时，溶解度降低69.53倍。当将此溶液从0℃加热到30℃时，试确定溶解度的相对降低值，并与实验值10.9比较。