题目
已知在298.15K时有下列数据:-|||-CO2(g) NH3(g) H2O(g) CO (NH2)2(s)-|||-(Delta )_(1)(H)_(m)/kJcdot mo(l)^-1 -393.51 -46.19 -241.83 . -333.19-|||-_(m)^circled ( )(int )_(n)^-1cdot (K)^-1cdot mo(l)^-1 213.64 192.51 188.72 104.60-|||-求298.15K下,反应 (O)_(2)(g)+2N(H)_(3)(g)leftharpoons (H)_(2)O(g)+CO(N(H)_(2))_(2)(s) 的 Delta x(G)_(m) 及-|||-反应平衡常数Ke。

题目解答
答案

解析
本题考查化学反应的焓变、熵变、吉布斯自由能变以及反应平衡常数的计算。解题思路如下:
- 首先根据给定的各物质的标准摩尔生成焓$\Delta_{f}H_{m}^{\theta}$计算反应的标准摩尔焓变$\Delta_{r}H_{m}^{\theta}$。
- 接着根据各物质的标准摩尔熵$S_{m}^{\theta}$计算反应的标准摩尔熵变$\Delta_{r}S_{m}^{\theta}$。
- 然后利用公式$\Delta_{r}G_{m}^{\theta}=\Delta_{r}H_{m}^{\theta}-T\Delta_{r}S_{m}^{\theta}$计算反应的标准摩尔吉布斯自由能变$\Delta_{r}G_{m}^{\theta}$。
- 最后根据公式$\Delta_{r}G_{m}^{\theta}=-RT\ln K^{\theta}$计算反应平衡常数$K^{\theta}$。
下面进行详细计算:
- 计算反应的标准摩尔焓变$\Delta_{r}H_{m}^{\theta}$:
根据公式$\Delta_{r}H_{m}^{\theta}=\sum_{i} \nu_{i} \Delta_{f}H_{m}^{\theta}(产物) - \sum_{j} \nu_{j} \Delta_{f}H_{m}^{\theta}(反应物)$,可得:
$\Delta_{r}H_{m}^{\theta}=\Delta_{f}H_{m}^{\theta}(H_{2}O,g) + \Delta_{f}H_{m}^{\theta}(CO(NH_{2})_{2},s) - \Delta_{f}H_{m}^{\theta}(CO_{2},g) - 2\Delta_{f}H_{m}^{\theta}(NH_{3},g)$
$=-241.83 - 333.19 - (-393.51) - 2\times(-46.19)$
$=-89.13\ kJ\cdot mol^{-1}$ - 计算反应的标准摩尔熵变$\Delta_{r}S_{m}^{\theta}$:
根据公式$\Delta_{r}S_{m}^{\theta}=\sum_{i} \nu_{i} S_{m}^{\theta}(产物) - \sum_{j} \nu_{j} S_{m}^{\theta}(反应物)$,可得:
$\Delta_{r}S_{m}^{\theta}=S_{m}^{\theta}(H_{2}O,g) + S_{m}^{\theta}(CO(NH_{2})_{2},s) - S_{m}^{\theta}(CO_{2},g) - 2S_{m}^{\theta}(NH_{3},g)$
$=188.72 + 104.60 - 213.64 - 2\times192.51$
$=-305.34\ J\cdot K^{-1}\cdot mol^{-1}$ - 计算反应的标准摩尔吉布斯自由能变$\Delta_{r}G_{m}^{\theta}$:
根据公式$\Delta_{r}G_{m}^{\theta}=\Delta_{r}H_{m}^{\theta}-T\Delta_{r}S_{m}^{\theta}$,可得:
$\Delta_{r}G_{m}^{\theta}=-89.13\times10^{3} - 298.15\times(-305.34)$
$=1907\ J\cdot mol^{-1}$ - 计算反应平衡常数$K^{\theta}$:
根据公式$\Delta_{r}G_{m}^{\theta}=-RT\ln K^{\theta}$,可得:
$\ln K^{\theta}=-\frac{\Delta_{r}G_{m}^{\theta}}{RT}=-\frac{1907}{8.314\times298.15}$
$K^{\theta}=0.463$