题目
已知反应(Ni(s) + 4CO(g) = Ni(CO)_4(g)),当温度为323K和503K时,测得其标准平衡常数分别为3.89 times 10^4和1.92 times 10^-5。(1) 计算该反应的mathrm(D)_r G_m^ominus(323(K));(2) 计算mathrm(D)_r H_m^ominus和mathrm(D)_r S_m^ominus;(3) 在标准状态下,确定反应达到平衡的温度是多少?
已知反应$\text{Ni(s) + 4CO(g) = Ni(CO)_4(g)}$,当温度为323K和503K时,测得其标准平衡常数分别为$3.89 \times 10^4$和$1.92 \times 10^{-5}$。 (1) 计算该反应的$\mathrm{D}_r G_m^\ominus(323\text{K})$; (2) 计算$\mathrm{D}_r H_m^\ominus$和$\mathrm{D}_r S_m^\ominus$; (3) 在标准状态下,确定反应达到平衡的温度是多少?
题目解答
答案
1. 根据 $ \Delta_r G_m^{\circ} = -RT \ln K $,得:
\[ \Delta_r G_m^{\circ} = -8.314 \times 323 \times 10.568 \approx -28.4\,\text{kJ/mol} \]
2. 根据范特霍夫方程:
\[ \ln \left( \frac{K_2}{K_1} \right) = \frac{\Delta_r H_m^{\circ}}{R} \left( \frac{1}{T_1} - \frac{1}{T_2} \right) \]
解得:
\[ \Delta_r H_m^{\circ} \approx -161\,\text{kJ/mol} \]
\[ \Delta_r S_m^{\circ} = \frac{-132.6}{323} \approx -410\,\text{J/(mol·K)} \]
3. 当 $ K = 1 $ 时:
\[ T = \frac{\Delta_r H_m^{\circ}}{\Delta_r S_m^{\circ}} = \frac{161}{0.410} \approx 393\,\text{K} \]
最终结果:
1. $ \Delta_r G_m^{\circ} (323\,\text{K}) \approx -28.4\,\text{kJ/mol} $;
2. $ \Delta_r H_m^{\circ} \approx -161\,\text{kJ/mol} $,$ \Delta_r S_m^{\circ} \approx -410\,\text{J/(mol·K)} $;
3. 平衡温度 $ T \approx 393\,\text{K} $。