物理化学习题解答.docx

习题 p335~342 物理化学习题解答(五) 1、Ag2O(s)分解的反应方程为 Ag2O(s)==2Ag(s)+ 1/2O(g)，当用 Ag2O(s)进行分解达平衡时，系统的组分数、自由度和可能平衡共存的最大相数各为多少？ 解：f+Ф=C+2 S=3，R=1，R/=0，C=S-R-R/=2，Ф=3，f=C+2-Ф=1 2、指出如下各系统的组分数、相数和自由度各为多少？ NH4Cl(s)在抽空容器中，部分分解为 NH3(g)，HCl(g)达平衡； NH4Cl(s)在含有一定量 NH3(g)的容器中，部分分解为 NH3(g)，HCl(g)达平衡； NH4HS(s)与任意量的 NH3(g)和 H2S(g)混合，达分解平衡。 在 900K 时，C(s)与 CO(g)，CO2(g)，O2(g)达平衡。解： NH4Cl(s)==NH3(g)+HCl(g) (1) S=3，R=1，R/=1，C=S-R-R/=1，Ф=2，f=C+2-Ф=1 (2) S=3，R=1，R/=0，C=S-R-R/=2，Ф=2，f=C+2-Ф=2 (3) S=3，R=1，R/=0，C=S-R-R/=2，Ф=2，f=C+2-Ф=2 (4) S=4，R=2，R/=0，C=S-R-R/=2，Ф=2，f=C+1-Ф=1 3、在制水煤气的过程中，有五种物质： C(s)，CO(g)，CO2(g)，O2(g)和 H2O(g) 建立如下三个平衡，试求该系统的独立组分数。 C(s) + H2O(g) == H2(g) + CO(g) (1) CO2(g) + H2(g) == H2O(g) + CO(g) (2) CO2(g) + C(s) == 2CO(g) (3) 解：S=5，R=2，R/=0，C=S-R-R/=3，Ф=2，f=C+2-Ф=3 4 、已知， Na2CO3(s) 和 H2O(l) 可以生成如下三种水合物： Na2CO3.H2O(s) ， Na2CO3.7H2O(s)和 Na2CO3.10H2O(s)，试求 在大气压下，与水溶液和冰平衡共存的水合盐的最大值； 在 298K 时，与水蒸气平衡共存的水合盐的最大值。 解：(1) S=5，R=3，R/=0，C=S-R-R/=2，f=C+2-Ф=0，Ф=4，n=2 (2) S=5，R=3，R/=0，C=S-R-R/=2，f=C+2-Ф=0，Ф=4，n=3 5、在不同的温度下，测得 Ag2O(s)分解时氧气的分压如下： T/K 401 417 443 463 486 p(O2)/kPa 10 20 51 101 203 试问： 分别于 413K 和 423K 时，在空气中加热银粉，是否有 Ag2O(s)生成？ 如何才能使 Ag2O(s)加热到 443K 时而不分解？ 解：(1) Ag2O(s)==2Ag(s)+ 1/2O(g) 在空气中，p(O2)=101.325×21%=21.28kPa 在 413K 时，p(O2)大于其平衡分压，平衡向左移动，故有 Ag2O(s)生成； 在 423K 时，p(O2) 小于其平衡分压，平衡向右移动，故无 Ag2O(s)生成。 (2)为了使 Ag2O(s)加热到 443K 时不分解，必须增大 p(O2)51kPa(即充氧)。 6、通常在大气压力为 101.3kPa 时，水的沸点为 373K，而在海拔很高的高原上， 当大气压力降为 66.9kPa 时，这时水的沸点为多少？已知水的标准摩尔汽化焓为 40.67kJ.mol-1，并设其与温度无关。 解：由 Clausius-Clapeyron 方程式可知，dlnp/dT=△ H /RT2 vap m vaplnp1/p2=-△ Hm/R(1/T1-1/T2)，ln(101.3/66.9)= -40.67×103/8.314(1/373-1/T2) vap (1/373-1/T2)= -8.314×ln(101.3/66.9) /40.67×103= -8.48×10-5 T2=361.6K 7、某种溜冰鞋下面冰刀与冰的接触面为：长 7.62cm，宽 2.45×10-3cm。若某运动员的体重为 60kg。已知冰的摩尔熔化焓为 6.01kJ.mol-1，冰的正常熔点为 273K， 冰和水的密度分别为 920 和 1000kg.m-3。试求 运动员施加于冰面的总压力； 在该压力下冰的熔点。 解：(1) p=F/S=mg/S=60×9.8/(7.62×10-2×2.45×10-5)=3.15×108Pa (2)由 Clapeyron 方程式可知，dp/dT=△ H /T△ V fus m fus m fusfusm(p2-p1)= △ Hm/△ V ln(T2/T1) fus fus m (3.15×1011-1.013×105)=6.01×10