题目
试判断下列反应:N2 (g) + 3 H2 (g) ® 2 NH 3 (g) (1) 在298.15K,标准态下能否自发进行? (2) 计算298.15K时该反应的平衡常数Kθ值。 (3) 欲使上述反应在标准状态下自发地逆向进行,计算所需的最低温度。 已知: N2 H2 NH3 △fHmθ(kJ·mol-1) 0 0 -46.11 Sθ (J×mol-1·K-1) 191.5 130.59 192.3
试判断下列反应:N2 (g) + 3 H2 (g) ® 2 NH 3 (g) (1) 在298.15K,标准态下能否自发进行? (2) 计算298.15K时该反应的平衡常数Kθ值。 (3) 欲使上述反应在标准状态下自发地逆向进行,计算所需的最低温度。 已知: N2 H2 NH3 △fHmθ(kJ·mol-1) 0 0 -46.11 Sθ (J×mol-1·K-1) 191.5 130.59 192.3
题目解答
答案
(1)△rGmθ=-32.96kJ/mol,正向 (2)Kθ=603000 (3)464K
解析
步骤 1:计算反应的标准吉布斯自由能变化(△rGmθ)
根据公式:△rGmθ = △rHmθ - T△rSmθ
其中,△rHmθ = 2△fHmθ(NH3) - [△fHmθ(N2) + 3△fHmθ(H2)]
△rSmθ = 2Sθ(NH3) - [Sθ(N2) + 3Sθ(H2)]
代入已知数据,计算得到△rHmθ和△rSmθ,再计算△rGmθ。
步骤 2:判断反应在298.15K,标准态下能否自发进行
如果△rGmθ < 0,则反应自发进行;如果△rGmθ > 0,则反应非自发进行。
步骤 3:计算298.15K时该反应的平衡常数Kθ值
根据公式:△rGmθ = -RTlnKθ,其中R为气体常数,T为温度,Kθ为平衡常数。
步骤 4:计算使反应在标准状态下自发地逆向进行所需的最低温度
根据公式:△rGmθ = △rHmθ - T△rSmθ,当△rGmθ = 0时,求解T。
根据公式:△rGmθ = △rHmθ - T△rSmθ
其中,△rHmθ = 2△fHmθ(NH3) - [△fHmθ(N2) + 3△fHmθ(H2)]
△rSmθ = 2Sθ(NH3) - [Sθ(N2) + 3Sθ(H2)]
代入已知数据,计算得到△rHmθ和△rSmθ,再计算△rGmθ。
步骤 2:判断反应在298.15K,标准态下能否自发进行
如果△rGmθ < 0,则反应自发进行;如果△rGmθ > 0,则反应非自发进行。
步骤 3:计算298.15K时该反应的平衡常数Kθ值
根据公式:△rGmθ = -RTlnKθ,其中R为气体常数,T为温度,Kθ为平衡常数。
步骤 4:计算使反应在标准状态下自发地逆向进行所需的最低温度
根据公式:△rGmθ = △rHmθ - T△rSmθ,当△rGmθ = 0时,求解T。