物理化学上册第五版天津大学出版社第五章化学平衡习题答案
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物理化学上册第五版天津大学出版社第五章化学平衡习题答案
5-1 在某恒定的温度和压力下，取mol n 10=的A （g ）进行如下反应：
)()(g B g A =
若θ
θμμA B =，
试证明，当反应进度mol 5.0=ξ时，系统的吉布斯函数G 值
为最小，这时A ，B 间达到化学平衡。
证明：
)()(g B g A =
设开始时，A 的物质的量为0,A n ，B 的物质的量为0,B n ，而反应过程中A 、B 的物质的量分别为A n 与B n ，此时系统的吉布斯函数为
ξμμd dG B B )(-=
设反应从A 开始时mol n A 10=，当反应进度mol 5.0=ξ时，
mol 5.0n n B A ==，mol n
B
B
1=∑，p 5.0p p B A ==及θ
θμμA B =代入上式得
)}ln ln (){( )}ln ()ln ({)(=-+-=+-+=-=ξμμξνμνμξμμθ
θ
θθd p RT p RT d p RT p RT d dG A B A B A A B B B B
或 0,=⎪⎪⎭⎫
⎝⎛∂∂-=p
T G A ξ 这就证明了若θ
θμμA B =，
反应进度mol 5.0=ξ时，系统的吉布斯函数G 值
为最小，此时0,=⎪⎪⎭⎫
⎝⎛∂∂-=p
T G A ξ，A ，B 间达到化学平衡。 5-2 已知四氧化二氮的分解反应
)
(42g O N )(22g NO
在298.15K 时，θ
m
r
G ∆
175.4-⋅=mol kJ 。试判断在此温度及下列条件下，反
应进行的自发方向：（1）
)
1000( ),100(242kPa NO kPa O N ；（2）
)100( ),1000(242kPa NO kPa O N ；
（3）)200( ),300(242kPa NO kPa O N 。 解：1454
.0K ,9283.1)15.298314.8/(1075.4/ln 3=-=⨯⨯-=∆-=θθ
θ
RT G K m r
（1）100100/100)100/1000(/)/(2
2422===θθp p p p J O N NO p ， ,θK J p >反应向左； （2）1.0100
/1000)100/100(/)/(22422===
θθp p p p J O N NO p ， ,θK J p <反应向右； （3）333.1100
/300)100/200(/)/(22422===
θ
θp p p p J O N NO p
， ,θK J p >反应向左。
5-3 1000K 时，反应)(2)(2g H s C +)(4g CH 的1193797-⋅=∆mol J G m r θ
。现
有与碳反应的气体，其中含有ϕ（CH 4）=0.10，ϕ（H 2）=0.80，ϕ（N 2）=0.10。试问：（1）T=1000K ，p=100kPa 时，m r G ∆等于多少，甲烷能否形成？（2）在T=1000K 下，压力需增加到若干，上述合成甲烷的反应才能进行？
解：先求反应的标准平衡常数
097
.0K ),1000314.8/(19397/ln =⨯-=∆-=θθ
θRT G K m r
（1）1563.0)
100/8.0100(100
/1.0100)
/(/2
2
24=⨯⨯=
=
θ
θp p p p J H CH p
，
J
K J RT G p m r 3963)}097.0/1563.0ln(10003145.8{)/ln(=⨯==∆θ＞0（ θK J p >），
反应向左，甲烷不能形成。
（2）只有θK J p ≤时，才能形成甲烷：
,097.0)
100/8.0(100/1.02
≤⨯⨯kPa p kPa
p 解得 p≥161.1kPa
5-4 已知同一温度，两反应方程及标准平衡阐述如下：
)((2g O H C +石墨）)()(2g H g CO + θ
1K )
(2(2g O H C +石墨）)(2)(22g H g CO + θ
2K
求下列反应的θK 。
)
()(2g O H g CO +)()(22g H g CO +
解：已知如下三个反应： （1） )
((2g O H C +石墨）)()(2g H g CO + θ
1K （2）)(2(2g O H C +石墨）
)(2)(22g H g CO + θ
2K
（3） )()(2g O H g CO +)()(22g H g CO + θK
显然 （3）= （2）-（1） 因而有
θ
θθ1
,2,3,m r m r m r G G G ∆-∆=∆ 故得 θK =θ
2K /θ1K
5-5 已知同一温度，两反应方程及标准平衡阐述如下：
)
()(24g CO g CH +)(2)(22g H g CO +
θ
1
K
)
()(24g O H g CH +)(3)(2g H g CO +
θ2
K 求下列反应的θK 。
)
(2)(24g O H g CH +)(4)(22g H g CO +
解：已知如下三个反应： （1） )()(24g CO g CH +)(2)(22g H g CO + θ
1K （2） )()(24g O H g CH +)(3)(2g H g CO + θ
2K
（3） )
()(24g O H g CH +)(3)(2g H g CO + θK
显然 （3）= 2×（2）-（1）
因而有 θθθ1
,2,3,2m r m r m r G G G ∆-∆=∆ 故得 θK =（θ2K ）2/θ1K 5-6 在一个抽空的容器中引入氯和二氧化硫，若它们之间没有