物理化學(xué)第03章化學(xué)平衡熱力學(xué)原理-資料下載頁
2025-06-07 20:32本頁面
【正文】 P’H2= P’I2P’NH3=P’HI+2P’H2Kp1=109= P’NH3P’HIKp2=(P’H2)1/2(P’I2)1/2/ P’HI=Kp1Kp2= P’NH3P’HI=109Kp1= P’NH3(P’NH32 P’H2)=109(P’NH3)22P’NH3P’HI=109(P’NH3)22P’NH3109’109=0(P’NH3)=0P’NH3=P’H2=109P總= P’NH3+P’HI+P’I2+P’H2=2 P’NH3=2=106189Pa29．一個可能大規(guī)模制H２的方法，是使CH４和H２O的混合氣體通過熱的催化床。設(shè)用H２O和CH４CH的摩爾比為5∶1的混合氣，Ｔ＝873 K，ｐ＝ kPa，若只有下列反應(yīng)發(fā)生：① CH４(ｇ)＋ H２O (ｇ)==== CO(ｇ)＋3H2(ｇ)＝4 435 Jmol1② CO(ｇ)＋ H２O (ｇ)==== CO２(ｇ)＋Ｈ２(ｇ)＝－6 633 Jmol1求放出干的平衡氣體(即除去H２O氣后的氣體)的組成。（答案：CH4：%，CO：%，H2：%，CO2：%）解：兩個氣體反應(yīng)同時平衡(1)CH４(ｇ)＋ H２O (ｇ)==== CO(ｇ)＋3H2(ｇ)(2) CO(ｇ)＋ H２O (ｇ)==== CO２(ｇ)＋Ｈ２(ｇ)RTlnKp1o=4435lnKp1o=4435/(873)=，Kp1o=lnKp2o=6633//(873)=，Kp2o=設(shè)開始時有5mol H２O和1mol CH４，兩平衡反應(yīng)進(jìn)度為和，則nCH４=1nH2O=5nCO=nH2=3+nCO2=∑ni=6+2Kp1o=Ky(P/Po) ∑νβ∵ P= Po ∴ Kp1o=Ky(3+)3()/[(1)(5)(6+2)2]=(3+)/[()(5)]=用嘗試法解得：==干氣總物質(zhì)的量：n干=(6+2)(5)=∴ yCH４=(1)/=%yCO=()/=%yH2=(3+)/=%yCO2=/=%30．鐵和水蒸氣按下式反應(yīng)達(dá)到平衡：Fe(ｓ)＋H２O (ｇ)==== FeO(ｓ)＋H2(ｇ) 在Ｔ１＝1 298 K，ｐ１＝ kPa平衡時，ｐ(H２)＝ kPa，ｐ(H２O)＝ kPa；而在Ｔ2＝1 173 K，ｐ２＝ kPa平衡時， ｐ(H２)＝ kPa，ｐ(H２O)＝ kPa。已知純水蒸氣在1 000 10－５%，求1 000 K時反應(yīng)2 FeO (ｓ)====2Fe(ｓ)＋O2(ｇ)的平衡氧壓。（答案：1015 Pa）解：此題涉及的化學(xué)反應(yīng)有：(1) Fe(ｓ)＋H２O (ｇ)=== FeO(ｓ)＋H2(ｇ)(2) 2H２O (ｇ)=== 2H2(ｇ)+ O2(ｇ)(2)2(1)=(3) FeO (ｓ)====2Fe(ｓ)＋O2(ｇ)在1000K時，=2RTln Kp3o=RTln Kp2o+2RTln Kp1oKp3o= Kp2o/ [Kp1o]2已知 2H２O (ｇ)=== 2H2(ｇ)+ O2(ｇ)反應(yīng)前 1 0 0平衡時 1α α α/2 ∑ni=1+α/2 Kp2o=Ky(P/Po) ∑νβ= KyP/Po=α3/[2(1α)2(1+α/2)]=(107)3/[2()2(12107)]=1019為求1000K時Kp1o，利用已知條件T1’=1290K Kp1’=T2=1173K Kp1’’=ln(Kp1’o/ Kp1’’o)=(1/T11/T2)/R= RT1T2/( T1T2)ln(Kp1’o/ Kp1’’o)令T3=1000K為Kp1o，則 ln(Kp1’o/ Kp1’’o)=( /R)(1/T11/T2)=[(T2 T3)RT1T2ln(Kp1’o/ Kp1’’o)]/[ RT2T3( T1T2)]lnKp1o=ln Kp1’’o+[( T3 T2)/( T1T2)]ln(Kp1’o/ Kp1’’o)=+[(10001173)/(12981173)]/ln()=+=∴ Kp1o=Kp3o= Kp2o/( Kp1o)2=1019/1020Kp3o=PO2/PoPO2= PoKp3o=1015Pa31．已知平衡體系CO２(ｇ)＋C(ｓ）==== 2CO(ｇ)，在Ｔ＝1 073 K時，總壓強(qiáng)為260 405 kPa，含CO２ %；Ｔ＝1 473 K時， kPa，含CO２ %。而反應(yīng)2CO２==== 2CO＋O２，在1173K的＝10－１６；固體碳在1173K的燃燒熱＝－392kJmol－１。試計算后一反應(yīng)的及。（答案： kJmol1， Jmol1K1）解：(1) CO２(ｇ)＋C(石墨)===2CO(ｇ)Kp1o1073= Kp/Po=(260405)2/(260405101325)=Kp1o1473= KyP/Po=233948/(101325)=Ln()= (1/10731/1473)/=[()10731473/(14731073)]ln()= Jmol1此值亦可用于1173K，即(1) CO２(ｇ)＋C(石墨)===2CO(ｇ) = Jmol1(2) C(石墨) ＋O２(ｇ)==== CO２(ｇ) =392000 Jmol1(1)(2)=(3) 2CO２(ｇ)==== 2CO(ｇ)+ O２(ｇ)=+392000= Jmol1反應(yīng)(3)的1173計算如下1173=RTln Kp3o1173=1173ln(1016)=357113 Jmol1=T=(/T)=()/1173= Jmol1K132．在1 500 K下ZnO(ｓ）和ZnS(ｓ）與H２S，H２O，H２氣氛反應(yīng)達(dá)平衡［平衡后ｐ(H2O)＝50 663 Pa，ｐ(H２)＝4 266 Pa］，試計算在此氣氛中，O２，H２S，S２和Zn的平衡分壓。已知： 2H２＋O２==== 2H２O(ｇ） ＝(－499 200＋) Jmol－１2Zn(ｇ）＋O２==== 2ZnO(ｓ） ＝(－921 740＋) Jmol－１2H２＋S２(ｇ）==== 2 H２S (ｇ）＝(－180 300＋) Jmol－１2Zn (ｇ)＋S２(ｇ)==== 2ZnS (ｓ) ＝(－733 870＋) Jmol－１（答案：P(O2) = 105，P(H2S) =7893，P(S2) =，P(Zn) = Pa）解：該體系的獨(dú)立化學(xué)反應(yīng)數(shù)為：R=NM=84=4取下列四個獨(dú)立反應(yīng)：(1) 2H２＋O２==== 2H２O(ｇ)(2) 2Zn(ｇ)＋O２==== 2ZnO(ｓ)(3) 2H２＋S２(ｇ)==== 2 H２S (ｇ)(4) 2Zn (ｇ)＋S２(ｇ)==== 2ZnS (ｓ)ln Kp1o=/RT=(－499 200＋1500)/(1500)=Kp1o=1011Kp1o= KpPo ∑νβ= PH2O2Po/( PH22PO2)PO2= PH2O2Po/( PH22Kp1o)=506632101325/(426621011)=105將PO2代入Kp2o，求PZnln Kp2o=(－921 740＋1500)/(1500)=Kp2o=1011PZn2PO2Po 3=1011PZn= Pa將PZn代入Kp4o，求PS2ln Kp4o=(－733 870＋1500)/(1500)=Kp4o=647350PZn2PS21Po 3= Kp4oPS2=以PH2和PS2代Kp3o，求PH2SlnKp3o=(－180 300＋1500)/(1500)=Kp3o=Kp3o= PH2S2Po/( PH22PS2)PH2S=[42662]1/2=240Pa33．在1 223 K、101325 kPa下，與固態(tài)純—Fe和FeO(ｓ）平衡的氣體混合物含64%H2和36% H２O；在相同的壓強(qiáng)和溫度下，與Fe —Ni合金(81% Fe，摩爾分?jǐn)?shù))和純FeO(ｓ）平衡的氣體含59% 和41% H２O。求固態(tài)合金中Fe的活度及活度系數(shù)，并計算1 223 K時反應(yīng) Fe —Ni (合金)＋ H２O (ｇ)==== FeO (ｓ)＋H２(ｇ)的。（答案：αFe= ，γFe= ，△rGmO = 5850 Jmol1）解：FeO(s)＋ H２ (ｇ)==== Fe (ｓ)＋H２O(ｇ)Kao= Kpo=Ky(P/Po)∑νβ= Ky’=FeO(s)＋ H２ (ｇ)==== Fe (合金中)＋H２O(ｇ)Kao=aFeyH2O/yH2=aFe=γFe= aFe/xFe=Fe —Ni (合金)＋ H２O (ｇ)==== FeO (ｓ)＋H２(ｇ)=RTlnK’ao= RTln(1/Kao)= RTlnKao==5850 Jmol1
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