物理化学第三章习题和答案(3)

来源：网络收集时间：2026-09-24

导读： 3-6 对化学反应平衡的讨论练习 1 已知，反应 NADH ＋ H+ ＝ NAD ＋H2 ； rG ＋ m （298.15K）＝－21.83 kJ mol1 －＋（1）求298.15K时，该反应的 rGm，K0.01p ，K （2）[NADH]=1.510-2 mol dm-3, [ H+]= 3.010-5

§3-6 对化学反应平衡的讨论练习

1 已知，反应 NADH ＋ H+ ＝ NAD ＋H2 ； rG

＋

（298.15K）＝－21.83 kJ mol1

－

＋

（1）求298.15K时，该反应的 rGm，K0.01p

，K

（2）[NADH]=1.5×10-2 mol dm-3, [ H+]= 3.0×10-5 mol dm-3 , [ NAD]=4.6×10-3 mol dm-3 , p(H2)=

。若活度因子均为1，采用两种不同的标准态规定分别计算上述反应的ΔrGm

＋

（NAD 和NADH是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸的氧化态和还原态）

－－

[ (1) 18.12 kJ mol1 , 6.7×103 , 6.7×10- 4 (2) -33.3 kJ mol1 ] 2 298.15K时,系统中存在酶催化反应：

1-磷酸葡萄糖＝ 6-磷酸葡萄糖苷 rG 6-磷酸葡萄糖苷＝ 6-磷酸果糖 rG

＝－7. 28 kJ mol1

－

＝2. 09 kJ mol1

－

若[1-磷酸葡萄糖]0 = 0.1 mol dm- 3 ,活度因子均为1，求平衡时1-磷酸葡萄糖、6-磷酸葡萄糖苷及 6-磷酸果糖的浓度。

[0.35×10-2 mol dm-3 , 6.75×10-2 mol dm-3,2.9×10-2 mol dm-3, ]

第三章化学反应系统热力学

练习题

3-1 已知

计算25

答：Δ

Hm=Δ

Hm(CH3OH(g)) -Δ

Hm(CH3OH(l))

=-200.7- (-238.7)=38 kJ·mol–1 Δ

Sm= Sm(CH3OH (g)) -Sm(CH3OH(l))

=239.7-127.0=112.7 J·K-1·mol-1 ΔrGm=Δ

Hm-TΔ

rθ

Sm=38-298.15×112.7×10=4.40 kJ·mol

-3–1

ΔrGm=-RTln K，K=0.169=P/ P，P=0.169 P=1.69×104Pa

[ 1.7×104Pa ]

3-2 已知反应C(石墨)+H2O(g)→CO(g)+H2(g) 的 rHm(298.15 K) =133 kJ mol-1，计算该反应在125℃时

的 rHm(398.15K)。假定各物质在25～125℃范围内的平均等压摩尔热容如下表：

解： rHm(398.15K)= rHm(298.15 K)+ ΔCp,mΔT=133+（33.51+28-29.11-8.64）×（398.15-298.15）×10-3=133+23.75×100×10-3=133+2.375=135.37kJ mol-1

[ 135 kJ mol-1]

3-3 已知下述单位反应：H2(g)+I2(s)===2HI(g)； rHm(291K)= 49.46 kJ mol-1。I2(s)在熔点386.6K熔化吸

热16.74kJ mol-1。I2(l)在沸点457.4K，p下吸热42.68kJ mol-1。I2(s)在291K-386.6K间平均热容为55.65 J K-1mol-1。I2(l)在386.6-457.4K间的平均热容为62.76 J K-1mol-1。求上述单位反应在473.15K的ΔrHm值。三种气体摩尔热容是：Cp,m［H2(g)］=29.08-0.00084T (JK-1mol-1)；Cp,m［I2(g)］=35.56-0.00054T (J K-1mol-1)； Cp,m［HI(g)］ = 28.07-0.00021T (J K-1mol-1)。

ΔrHmΘ(291K)

答： H2(g) + I2(s) = 2HI (g) 291K

ΔH2

I2(s), 386.6K

ΔH3

ΔH1

I2(l), 386.6K ΔH7

ΔH4

I2(l), 457.4K ΔH5

ΔH6

ΔrHmΘ(473.15)

H2(g) + I2(g), 473.15K = 2HI(g), 473.15K

ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔrHmΘ(473.15K)= ΔrHmΘ(291K)+ ΔH7

其中：

473.15

ΔH1= ΔΔΔΔ

291

P,H2

dT 29.08×(473.15-291)-(1/2)×0.00084(473.152-2912)=5238.5J

H2= CPΔT=55.65(386.6-291)=5320.1J H3= ΔH(熔化)=16.74×103J

H4= CP,(I2(l))ΔT= 62.76(457.4-386.6)=4443.4J H5= ΔH(汽化)=42.68×103J

473.15

ΔH6=

457.4

P,(I2(g))

dT= 35.56(473.15-457.4)-0.00054×(1/2)(473.152-457.42)=556.1J

473.15

ΔH7=

=28.07(473.15-291)- (1/2) ×0.00021 (473.15-291)=5113J CdTP,(HI(g))

291

ΔrHmΘ(473.15K)= ΔrHmΘ(291K)+ ΔH7-(ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6)=49460+5113-(5238.5+5320.1+16740+4443.4+42680+556.1)=-20405.1J=-20.4kJ mol-1

[ -20.4 kJ mol-1 ]

3-4 已知CO和CH3OH(g)，25℃的标准摩尔生成焓 fHm分别为-110.52和 - 201.2 kJ mol-1; CO、H2、

CH3OH(l)，25℃的标准摩尔熵Sm分别为197.56、130.57、127.0 J K-1mol-1。又知25℃甲醇的饱和蒸气压为16582Pa，气化焓为38.0 kJ mol-1。蒸气可视为理想气体，求反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的

rGm(298.15K)及K(298.15K)。

答： Δ

Hm 1，Δ

Sm 1，Δ

Gm 1

CO(g) + 2H2(g) ———→ CH3OH (g) Pθ

ΔrHm 2，ΔrSmrGm 2 Δ

，ΔrGm 3

3θ

ΔrHm 1=ΔfHm(CH3OH(g)) -ΔfHm(CO(g))=-201.2-(-110.52)=-90.68 kJ·mol–1

ΔrSm 2= Sm(CH3OH (l)) -Sm(CO(g))-2Sm( H2(g))=127.0-2×130.57-197.56 =-331.7 J·K-1·mol-1

–1

ΔrHm 1=ΔrHm 2+ΔvapHm，ΔrHm 2= -90.68-38= -128.68 kJ·mol

-3–1

ΔrGm 2 =ΔrHm 2-TΔrSm 2 =-128.68-298.15×(-331.7)×10= -29.78 kJ·mol

ΔrGm 3 = - RTln Kθ = -RTln(P/ Pθ)

= -8.314×298.15ln(16582/100000) = 4.454 kJ·mol–1

ΔrGm 1 =ΔrGm 2 +ΔrGm 3 =-29.78 + 4.454 = -25.33 kJ·mol–1

ΔrGm 1 = - RTln Kθ，-25.33×103 = -8.314×298.15ln Kθ Kθ= 2.74×104

方法2：

-1 rHm(298.15K)=-201.2-(-110.52)= -90.68 kJ mol,

CH3OH(l)→CH3OH(g)(25℃, 16582Pa)→CH3OH(g)(25℃, 10000Pa)

Sm[ CH3OH(g)]= 127.0+38.0×103/298+Rln(16.582/100)=239.4 J K-1mol-1,

rSm=239.4-(197.56+2×130.57)=-219.3 J K-1mol-1 ,

-14 rGm(298.15K)= rHm-T rSm=-25.3kJ mol, K(298.15K)= 2.7×10

[ -25.3kJ mol-1 2.7×104 ]

3-5 已知 fGm(H2O,l,298.15K) = - 237.19 kJmol-1，25℃时水的饱和蒸气压p* (H2O)=3.167kPa，若H2O(g)

可视为理想气体，求 fGm (H2O,g,298.15K)。

答： ① ② ③ 1mol H2O(l, 25℃,PΘ) →1mol H2O(l, 25℃, 3.167kPa) →1mol H2O(g, 25℃, 3.167kPa) →1mol H2O(g, 25℃, 100kPa)

①是凝聚相的等温变压过程，由于压力对凝聚相自由能的影响可以忽略不计，可认为ΔGm=0 r

②是等温可逆相变过程ΔrGm=0 ③是理想气体的等温变压过程ΔΔΔ

–1

Gm（③） =RTln(P2/P1)= RTln(Pθ/P) = 8.314×

298.15×10-3×ln(100/3.167) = 8.558 kJ·mol–1

Gm(H2O(g),PΘ)- Δ

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