298K时,正辛烷C8H18(g)的标准摩尔燃烧焓是–5512.4 kJ·mol–1 ,CO2(g)和液态水的标准生成焓分别为–393.5和–285.8 kJ·mol–1 ;正辛烷,氢气和石墨的标准摩尔熵分别为463.71,130.59和5.69 J·K–1·mol–1。(1)试求算298K时正辛烷生成反应的。(2)增加压力对提高正辛烷的产率是否有利?为什么?(3)升高温度对提高其产率是否有利?为什么?(4)若在298K及标准压力下进行此反应,达到平衡时正辛烷的摩尔分数能否达到0.1?若希望正辛烷的摩尔分数达0.5,试求算298K时需要多大压力才行?

步骤 1：计算正辛烷生成反应的标准摩尔焓变（DrHΘm）
正辛烷生成反应为：8C(s) + 9H2(g) → C8H18(g)
根据题中条件，可以求出此反应的标准摩尔焓变（DrHΘm）：
DrHΘm = [8×(–393.5) + 9×(–285.8) –5512.4] kJ·mol–1
= –207.8 kJ·mol–1
步骤 2：计算正辛烷生成反应的标准摩尔熵变（DrSΘm）
根据题中条件，可以求出此反应的标准摩尔熵变（DrSΘm）：
DrSΘm = [463.71 – 9×(130.59) – 8×5.69] J·K–1·mol–1
= – 757.12 J·K–1·mol–1
步骤 3：计算正辛烷生成反应的标准摩尔吉布斯自由能变（DrGΘm）
根据标准摩尔焓变和标准摩尔熵变，可以求出此反应的标准摩尔吉布斯自由能变（DrGΘm）：
DrGΘm = DrHΘm –TDrSΘm = –207.8 kJ·mol–1 – 298 K × (–757.12 J·K–1·mol–1)
= 17.8 kJ·mol–1
步骤 4：计算正辛烷生成反应的平衡常数（KΘ）
根据标准摩尔吉布斯自由能变，可以求出此反应的平衡常数（KΘ）：
lnKΘ = – DrGΘm /RT
KΘ= 0.000754
步骤 5：分析增加压力对正辛烷产率的影响
对于正辛烷的生成反应，∑VE< 0，压力增大，有利于正辛烷的生成。
步骤 6：分析升高温度对正辛烷产率的影响
根据$\dfrac {d\ln {K}^{\theta }}{dT}=\dfrac {{\Delta }_{r}{H}_{m}^{\theta }}{R{T}^{2}}$，因为${H}_{1}{H}_{m}^{\theta }$ m< 0，所以升高温度不利于正辛烷的生成。
步骤 7：计算在298K及标准压力下正辛烷的摩尔分数能否达到0.1
若 yC8H18= 0.1 、yH2 = 0.9 、p = pΘ
Jp = (yC8H18 p/pΘ) /( yH2 p/pΘ )9= 0.258 > 0.000754
所以正辛烷的摩尔分数达不到0.1
步骤 8：计算若希望正辛烷的摩尔分数达0.5，298K时需要多大压力
若 yC8H18= 0.5 yH2= 0.5
KΘ = (p/pΘ )–8 ´ yC8H18 /( yH2)9 = (p/pΘ )–8/(0.5) 8= 0.000754
p =491.3 kPa