Question

（16分）將NaHCO₃固體放入真空容器中發(fā)生下列反應

2NaHCO₃(s)= Na₂CO₃(s)+ H₂O(g)+ CO₂(g)

已知298K時有下列數(shù)據(jù)：

物質	NaHCO3 (s)   Na2CO3(s)     H2O(g)     CO2(g)
	-947.7       - 1130.9       -241.8      -393.5
	102.1        136.6         188.7       213.6

7-1  求298K時平衡體系的總壓力；

7-2  體系的溫度為多高時，平衡壓力為101.3kPa；

7-3  298K的大氣中，H₂O(g) 與CO₂(g)的分壓分別為3167Pa與30.4Pa，將純NaHCO₃固體放入大氣中讓其發(fā)生上述分解反應。

（1）問此時該分解反應的比大還是小？為什么？

（2）用Q_P與比較說明NaHCO₃固體迅速分解還是穩(wěn)定存在？

（3）用吉布斯自由能判據(jù)說明NaHCO₃固體迅速分解還是穩(wěn)定存在？ [視H₂O(g) 與CO₂(g)為理想氣體]

Answer 1

7-1  = ++－2×

        = －1130.9 －241.8 －393.5+2×947.7＝129.2 kJ.mol^-1

 = ++－2×

        = 136.6 +188.7 + 213.6 －2×102.2 ＝334.7 J.K^-1.mol^-1

 = －＝129.2×10³－298×334.7

        = 29460 J.mol^-1 = 29.46 kJ.mol^-1

設平衡時的總壓為P，則

 = 6.854×10^-6

   P = 530 Pa                                              （4分）

7-2  平衡壓力為101.3 kPa時的

 根據(jù)等壓方程式

則  

 T = 373.1 K                                               （2分）

7-3  （1）298K的大氣中該分解反應的比大。因為H₂O(g) 與CO₂(g)皆由標準狀態(tài)分別變?yōu)榉謮?167Pa和30.4Pa，為等溫膨脹過程熵值均增大，而NaHCO₃ (s) 和Na₂CO₃(s)的熵值不變，所以比大。                          （2分）

（2）

所以NaHCO₃固體不分解而穩(wěn)定存在。                         （2分）

（3） = 29460

           = 776.8 J.mol^-1 ＞0

    所以NaHCO₃固體不分解而穩(wěn)定存在。                          （2分）