物化第五章例题.ppt

耦合反应的用途： 工业上目前电解食盐水制造NaOH的反应为： 2NaCl+2H2O→2 NaOH + H2（g）+Cl2（g） 有人提出改进方案，改造电解池的 结构使电解食盐水的总反应为： 2 NaCl+H2O+1/2O2（g）→2 NaOH+Cl2（g） 通过热力学计算，改进后的反应比未改进的反应理论上可节约电能57％。 5-14.已知下列两反应的K ?值如下： ??? FeO(s) + CO(g) == Fe(s) + CO2(g)???? K1? ??? Fe3O4(s) + CO(g) == FeO(s) + CO2(g)???? K2? T/K 873 973 K1? K2? 0.871 1.15 0.678 1.77 ?而且两反应的 ，试求： (1) 在什么温度下Fe(s) , FeO(s), Fe3O4(s), CO(g)及CO2(g)全部存在于平衡系统中； (2) 此温度下 解：(1) K1=p(CO2)/p(CO) ； K2=p(CO2)/p(CO)；由于?两反应的 ，所以两个反应的标准摩尔反应焓与温度无关。 由于全部物质存在于反应平衡系统中，由必然有K1? = K2? ，此时之温度就为所要求的温度。 ? ? ? ? 将数据代入上式，分别求得： C1=－2.58????????? D rHm,2 =－17691 J·mol-1 C2= 4.34??????????? D rHm,1=30455 J·mol-1? ? ? ? ? 在837 K时? = K1 = K2?? 故算出K1 或K2 (在837 K)，得 ???? =0.96???? ? ? ? ? 5-1.已知?fGm ?(CH3OH, l , 298 K)=－166.3 kJ·mol?1， ?fGm ?(HCHO, g , 298 K)=－133.0 kJ·mol?1 ，且CH3OH(l)在298 K时的饱和蒸气压力为16586.9 Pa，求反应CH3OH(g)==HCHO(g)+H2(g)，在298 K时K ? 。（p ? =100 kPa) CH3OH(l) p ? CH3OH(l) p * CH3OH(g) p * CH3OH(g) p ? HCHO(g)+H2(g) p ? 298 K ?rGm ?(1) K ? ?G1 ?G3 ?G2 ?rGm ?(2) 解： 则 ?rGm ?(1)= RT ln(p*/p ?)＋ ?rGm ?(2) 而 ?rGm ?(2)= ?fGm ?(HCHO, g , 298 K)－ ?fGm ?(CH3OH, l, 298 K) =53.4 kJ·mol?1 ?rGm ?(1)= RTln(p* / p ?)＋ ?rGm ?(2)=(53.4－4.45) kJ·mol?1 =48.9 kJ·mol?1 lnK ? =－ ?rGm ?(2 )/ (RT) =－19.74 则 K ? =2.68×10?9 求K ? 实为求 ?rGm ?(1) ，故 ?rGm ?(1) =?G1+?G2+?G3+ ?rGm ?(2) ?G3 ? 0 ?G2=0 ?G1= =RTln(p* / p ?) 5-2. 有人想用甲烷和苯蒸气的混合物来制取甲苯，反应 为： CH4(g) + C6H6(g) == C6H5CH3(g) + H2(g) 已知500 K 时CH4 , C6H6, C6H5CH3的?fGm ?分别为－33.68 kJ·mol?1, 161.92 kJ·mol?1 ，172.38 kJ·mol?1 。今使物质的量比为1：1的CH4与C6H6的混合物在500 K时通过适当的催化剂，试问 C6H5CH3的最高产率为多少？ 解：?r Gm ? =[172.38－(－33.68)－161.92] kJ·mol?1 = 44.14 kJ·mol?1 ln K ? =－ ?r Gm ? /RT =－10.62 K ? = 2.44×10?5 设开始时有1mol C