物理化学第三章习题和答案(2)

来源：网络收集时间：2026-09-24

导读： 3 已知298K时石墨和金刚石的标准摩尔燃烧焓分别为-393.511 kJmol-1 和 -395.407 kJ mol-1 ；标准摩尔 -1-1-1-1-3 熵分别为5.694 JKmol 和2.439 JKmol ；体积质量分别为2.260和3.520 g cm 。 O (1) 计算C(石墨)→C

3 已知298K时石墨和金刚石的标准摩尔燃烧焓分别为-393.511 kJmol-1 和 -395.407 kJ mol-1 ；标准摩尔

-1-1-1-1-3

熵分别为5.694 JKmol 和2.439 JKmol ；体积质量分别为2.260和3.520 g cm 。

(1) 计算C(石墨)→C(金刚石)的； rGm (298.15 K)  (2) 在25℃时需多大压力才能使上述转变成为可能(石墨和金刚石的压缩系数均可近似的视为零)。

答：(1) rGm=ΔrHmΘ - TΔrSmΘ

其中ΔrHmΘ= -ΣνBΔCHmΘ= ΔCHmΘ (石墨)- ΔCHmΘ (金刚石)=(- 393.511)-(-395.407)=1.896kJ mol-1 ΔrSmΘ =ΣνB SmΘ = (2.439-5.694)=-3.255 JK-1mol-1

ΘΘ-3-1O

rGm=ΔrHm - TΔrSm= 1.896-298.2×(-3.255)×10= 2.8666kJ mol >0，不能自发进行。注意单位统一 (2) 答：

ΔrGmΘ =ΔG1+ΔG2+ΔG3

ΔG1是等温变压过程，所以ΔG1=

石墨

ΔG2 是在压力P下，石墨可以转变为金刚石，产物和反应物的化学势刚好相等，ΔG2=0

ΔG3 是将压力P在变为PΘ 的金刚石，ΔG3=

石墨

金刚石

ΔrGmΘ =ΔG1+ΔG2+ΔG3=

-6

dP+0 + V金刚石dP= V石墨 (P-PΘ)+0 + V金刚石 (PΘ-P)

=（ V石墨- V金刚石）×10×(P-P)= [(12/2.260)-(12/3.520)] ×10-6×(P-101325)=2.866×103,

解之得到，P=1.508×109 Pa, 或根据dG=-sdT+VdP, 等温，

Gm G

V 即 Vm

P T P T

Gm rGm

Vm， rVm, 有Δ(ΔrGm)= P T P T

, ΔG(p)- ΔG(p)= rVdPrmrmm

dP, ΔrGm(p)=

dP+ΔrGm(pΘ), 要反应发生，有ΔrGm(p)<0，即 (P-PΘ) ( V(金刚石)-V(石

墨)

)+2866<0， (P-PΘ) [(12/3.520)-12/2.260)]×10-6 +2866<0, P>1.508×109 Pa

注意单位统一为立方米

[ (1) 2.87kJ mol-1 (2) p>1.5×109Pa ]

§3.4 化学反应平衡常数练习

1 在一定温度下，某气体反应的标准平衡常数设为K(T)，当气体混合物开始组成不同时，K(T)是否相同(对应同一计量方程)?平衡时其组成是否相同?

答：K(T)仅是温度的函数，温度一定K(T)的数值一定；当气体混合物开始组成不同时，K(T)是相同(对应同一计量方程)，但平衡时的组成不同。

2 写出下列理想气体间反应的K表示式，并确定298.15K时Kp和Kc之比值。 (1) C2H6(g ) = C2H4(g) + H2(g) (2) 2NO(g)+O2(g) = 2NO2(g) (3) NO2(g) + SO2(g) = SO3(g) + NO(g) (4) 3O2(g) = 2O3(g) 答：

(1) K

KPP

PCHPH 242 P

C2H6 1

(P)

nRTnRT

VC2H4VH2 nRT VC2H6

(CCH4RT)(CHRT

CC2H6RT

因为ΣνB=2-1=1,所以K×298.15=2.479kJ-1 mol (2) 同理 K(3) 同理

) P

= KC(RT)

RT =KC

KPP

RT =KC

，

KP K C

(RT) B， KP/KC=RT=8.413

KPP

=KC(RT)

，

KP K C

(RT) B= (RT)-1=0.4 kJ-1mol

KP K C

(RT) B=(RT)0=1

(4) 同理

KP K C

(RT) B=(RT)-1=0.4 kJ-1mol

[ (1)2.48kJ mol-1(2)0.4 kJ-1mol (3)1 (4) 0.4 kJ-1mol ]

3 721.15K时HI(g)离解成H2(g)和I2(g)的离解度为0.22，试计算离解反应HI(g)==0.5H2(g)+0.5I2(g)的Kp ,Kc、Kx和K(理想气体间反应)。

答： K

KPP

， KP K P

，K

KPP

=KC(RT)

因为Σν(B)=0, 所以， KΘ=KP=KC=Kx

HI → (1/2)H2+(1/2)I2

开始 1

离解度 α (1/2) α (1/2) α

平衡时 1-α (1/2) α (1/2) α n(总)= 1-α +(1/2) α+ (1/2) α=1

因为KΘ=KP=KC=Kx 以Kx计算

(1/2) n

总

1/2

（1/2） n总

1/2

1/2）{（ 0.22

1/2

}n总

1 n 总

n总

=0.11/0.78=0.141

[ 0.14 ]

§3-5 各种因素对化学反应平衡的影响练习

1 理想气体反应，真实气体反应，有纯液体或纯固体参加的理想气体反应，K

是否都只是温度的函数?

答：对指定的化学反应，K只是温度的函数

2 标准平衡常数改变时，平衡是否必定移动?平衡移动时，标准平衡常数是否一定改变?

答：标准平衡常数改变时，平衡必定移动；平衡移动时，标准平衡常数不一定改变，如等温下的改变压力，改变组成等。

3 乙醇气相脱水制备乙烯，其反应是C2H6OH(g)=C2H4(g)+H2O(g)，298.15K时各物质的有关热力学数据如下：

(1)计算298.15K下的 fGm和K。

(2)根据ΔG=ΔH-TΔS，讨论升温为什么对生成乙烯有利。

答：(1) ΔrHmΘ=ΣνBΔfHmΘ= (-241.85)+52.285-(-235.31)=45.725 kJmol-1 ΔrSmΘ=ΣνB SmΘ= 188.7+219.5-282=126.2 Jmol-1 K-1

ΔrGmΘ =ΔrHmΘ-TΔrSmΘ= 45.725-298.15×126.2×10-3=8.098 kJmol-1 ΔrGmΘ =-RTlnKΘ, KΘ=0.0380

(2) 由计算可知，反应ΔrHmΘ>0，吸热反应，温度升高对吸热反应有利；因为ΔrSmΘ>0，温度升高，TΔΘ

rSm增大，所以温度升高，对反应有利。

[ 8.12 kJ mol-1 , 0.0378 ]

4 反应SO2(g)+0.5O2(g)===SO3(g)的 rGm(T)= (-94600+89.6T ) J mol-1，问欲使含6%的SO2、12%的O2的混合物气体，在p下SO2转化率达90%，反应的温度应为多少?

答：

SO2(g) +(1/2)O2(g) = SO3(g)

T=0 时 6% 12%

转化率为90%时 6%（1-0.9）12%-(1/2) 6%×0.9 6%×0.9 ΣnB=2.55×6%

ν (B)–

KΘ= Kn[ P/(PΘΣnB)]Σ = Kn[ PΘ/(PΘΣnB)] (6% 0.9) (1/2)

[1/(2.55 6%)] 1/2

[(6% (1 0.9)) (12% (1/2) 6% 0.9)

0.91/2

(6% 2.55) 1/2

(1 0.9) [2 6% (1/2) 6% 0.9]

(1/2)

= =

91/21/2

(6%) (2.55) 1/21/2

1 (6%)(2 (1/2) 0.9) 91.55

1/2

2.55 1/2

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