Question

（16分）将NaHCO₃固体放入真空容器中发生下列反应

2NaHCO₃(s)= Na₂CO₃(s)+ H₂O(g)+ CO₂(g)

已知298K时有下列数据：

物质	NaHCO3 (s)   Na2CO3(s)     H2O(g)     CO2(g)
	-947.7       - 1130.9       -241.8      -393.5
	102.1        136.6         188.7       213.6

7-1  求298K时平衡体系的总压力；

7-2  体系的温度为多高时，平衡压力为101.3kPa；

7-3  298K的大气中，H₂O(g) 与CO₂(g)的分压分别为3167Pa与30.4Pa，将纯NaHCO₃固体放入大气中让其发生上述分解反应。

（1）问此时该分解反应的比大还是小？为什么？

（2）用Q_P与比较说明NaHCO₃固体迅速分解还是稳定存在？

（3）用吉布斯自由能判据说明NaHCO₃固体迅速分解还是稳定存在？ [视H₂O(g) 与CO₂(g)为理想气体]

Answer 1

7-1  = ++－2×

        = －1130.9 －241.8 －393.5+2×947.7＝129.2 kJ.mol^-1

 = ++－2×

        = 136.6 +188.7 + 213.6 －2×102.2 ＝334.7 J.K^-1.mol^-1

 = －＝129.2×10³－298×334.7

        = 29460 J.mol^-1 = 29.46 kJ.mol^-1

设平衡时的总压为P，则

 = 6.854×10^-6

   P = 530 Pa                                              （4分）

7-2  平衡压力为101.3 kPa时的

 根据等压方程式

则  

 T = 373.1 K                                               （2分）

7-3  （1）298K的大气中该分解反应的比大。因为H₂O(g) 与CO₂(g)皆由标准状态分别变为分压3167Pa和30.4Pa，为等温膨胀过程熵值均增大，而NaHCO₃ (s) 和Na₂CO₃(s)的熵值不变，所以比大。                          （2分）

（2）

所以NaHCO₃固体不分解而稳定存在。                         （2分）

（3） = 29460

           = 776.8 J.mol^-1 ＞0

    所以NaHCO₃固体不分解而稳定存在。                          （2分）