3.25°C 时电池Pt, H2 (g, p )½KOH (1.00 mol·dm-3)½Ni(OH)2 (s), Ni (s)的电动势为0.108V。
(1) 写出上述电池的电极反应及电池反应。
(2) 氢和氧在相同溶液中所构成的电池在氧和氢分压分别为标准压力p 时的电动势为1.229V, 氢和氧在KOH溶液中所构成电池的反应为H2(g) + 1/2 O2(g) = H2O(l)。写出KOH溶液中氢与氧电极的电极反应,并计算氧电极在25°C 时的标准电极电势(设电池中所有物质的活度系数与逸度系数为1)
(3) 计算25°C 时下列反应 Ni(OH)2(s) = Ni(s) + 1/2 O2(g) + H2O(l)的平衡常数K ,并判断25°C 时上述反应能否在干燥空气中自动进行?(干燥空气中氧分压为0.21p )。(F = 96500 C/mol)
2.在298K下,下列反应的D rHm 依次为:
C8H18(g)+25/2 O2(g) ® 8CO2(g)+9H2O(l) D1Hm = -5512.4 kJ·mol-1
C (石墨) + O2(g) ® CO2(g) D2Hm = -393.5 kJ·mol-1
H2(g) + 1/2 O2(g) ® H2O(l) D3Hm = -285.8 KJ·mol-1
正辛烷、氢气和石墨的标准熵分别为:463.7, 130.6, 5.694 J·K-1·mol-1。设正辛烷和氢气为理想气体,问:
(1) 298K下,由单质生成1mol 正辛烷的反应的平衡常数Kp ,给出计算过程。
(2) 增加压力,对提高正辛烷的产率是否有利?为什么?
(3) 升高温度对提高产率是否有利?为什么?
(4) 若在298K及101.325kPa下进行,平衡气相混合物中正辛烷的摩尔分数能否达到0.1?
(5) 若希望正辛烷在平衡气相混合物中的摩尔分数达到0.5, 则在298K时,需要多大的压力才行?给出计算过程。
1.已知原电池H2(g)½NaOH(aq)½HgO(s), Hg(l)在298.15 K下的标准电动势e = 0.9260 V, 反应H2(g)+1/2O2(g) = H2O(l)的D rGm (298.15K) = -237.2 kJ·mol-1
物质 |
Hg
(l) |
HgO
(s) |
O2
(g) |
Sm (298.15K)/J·mol-1·K-1 |
77.1 |
73.2 |
205.0 |
(1) 写出上述原电池的电池反应与电极反应(半反应)
(2)
|
(3) 设反应的焓变与熵变不随温度而变,求HgO(s)在空气中的起始分解温度。
9.利用问题8中对于反应C+O2=2CO所给数据和下列数据
Ti + O2 = TiO2 DH = -912 kJ·mol-1
S (Ti) = 30 J·mol-1·K-1 S (TiO2) = 50.5 J·mol-1·K-1
估计反应TiO2 + 2C = Ti + 2CO的温度(以K为单位)
10. 计算下列两个反应DH 、DG 298和DS ,并讨论用焦炭还原炼制金属铝的可能性。
2Al2O3(S)+3C(s) == 4Al(s)+3CO2(g)
Al2O3(S)+3CO(s) == 2Al(s)+3CO2(g)
(B)
8.利用298K时的下列数据,估计在1atm下,Fe2O3能用碳来还原的温度。
2C + O2 = 2CO DH = -221kJ·mol-1
2Fe + 3/2O2 = Fe2O3 DH = -820kJ·mol-1
S (C) = 5.5J·mol-1·K-1 S (O2) = 205J·mol-1·K-1
S (Fe2O3) = 180J·mol-1·K-1 S (Fe) = 27J·mol-1·K-1
S (CO) = 198J·mol-1·K-1
7.已知:
CH4(g) O2(g) CO2(g) H2O(l)
DfHm -74.82 - -392.9 -285.5 (kJ·mol-1)
S 186.01 205.0 213.6 16.75 (J·mol-1·K-1)
试求下面反应的标准自由能的变化DG 298
CH4(g) + 2O2(g) ® CO2(g) + 2H2O(l)
6.已知反应(1)、(2)的DG 298分别为D1 G =-142.0kJ·mol-1,D2G = -113.6kJ·mol-1
(1) 16H+ + 2MnO4- + 10Cl- ® 5Cl2(g) + 2Mn2+ + 8H2O(l)
(2) Cl2(g) + 2Fe2+ ® 2Fe3+ + 2Cl-
试求下面反应的DG
8H+ + MnO4- + 5Fe2+ ® 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O(l)
5.预言下列从左到右的过程,熵是增加的还是减少的?
(1) H2O(s) ® H2O(l) (2) C(s) + 2H2(g) ® CH4(g)
(3) 2CO2(g) ® 2CO(g) + O2 (g) (4) N2 (g ,1atm) ® N2(g,2atm)
(5) CaCO3(s) + 2H+(aq) ® Ca2+(aq) + CO2(g) + H2O(l)
(6) NaCl(s) ® Na+(aq) + Cl- (aq)
4.已知某温度下,下列反应的焓变化:
(1) 3H2(g) + N2(g) ® 2NH3(g) DH = -92.4kJ·mol-1
(2) 2H2(g) + O2(g) ® 2H2O(g) DH = -483.7kJ·mol-1
计算:反应4NH3(g) + 3O2(g) ® 2N2(g) + 6H2O(g)的焓变化。说明在此温度下,此正反应是吸热还是放热的。
3. 已知下列热化学方程式
Fe2O3(s) + 3CO(g) ® 2Fe(s) + 3CO2(g) D 1H = -27.59kJ×mol-1
3Fe2O3(s) + CO(g) ® 2Fe3O4(s) + CO2(g) D2H = -58.52kJ×mol-1
Fe3O4(s) + CO(g) ® 3FeO(s) + CO2(g) D 3H = +38.04kJ×mol-1
计算下列反应的DH
FeO(s) + CO(g) ® Fe (s) + CO2(g)
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