无机材料科学基础课后习题答案9

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1、1.碳酸钙的加热分解：g。试用一般热力学方稈求分解反应的及分解温度？答案：1123K提示：查表获得有关热力学数据，计算800-1400K间的△&；,再作g-了图，所对应的温度为即为分解温度。解：由《硅酸盐热力学》查得下列数据化合物△H生，298（千卡/摩尔）△G生，298（千卡/摩尔）abcCaCO3-288.45-269.7824.985.24X1（尸・6.20X105CaO-151.90-144.4011.671.08XIO'3■1.56X10’CO2-94.05-94.2610.552.16X10”204X10’•H298=E(AH*生，298)产物4(AH*生，298)反

2、应物=-151.90X103-94.05X103+288.45X103=42.5XIO3卡/摩尔AG298=EAG*生，298)产物-EAG生，298)反应物=-l.44.40X103-94.26X103+269.78X103=31.12XIO3卡/摩尔因为△沪11.67+10.55-24.98二2.76Ab=1.08X103+2.16X10'3-5.24X10_3=-2X1()3△c二1.56X105-2.04X105+6.20X10—2.6XIO5AH=AH298-Aa・298-l/2Ab(298)2+Ac(298)-=42500+2.76X298+1/2X2X1O'3X(2

3、98)2+2.6X105X(298)•匚44283.76积分常数匸(AG-298-AH.)(298)+Aaln298+1/2Ab•298+1/2Ac(298)'2=-44.17-15.72-0.298+1.46=-58.73因为当〉0时，CaC03不能口发分解，当ZG〈0时，CaC03口发分解，所以，AG'=0的温度为CaC03开始分解的温度由热力学方程△GT=AHc-AaTlnT-l/2AbT2-l/2ACT+IT令厶GT=()解得方程得T=1123K1.碳酸钙的加热分解：M；。试用热力学热函数法求分解反应的及分解温度？答案：1120K提示：查表获得有关热力学数据，计算800

4、-1400K间的△&；,再作g厂T图，解：用热力学势函数法求解根据自由焙变化公式AGT=AHo-AaTlnT-1/2ABT2-1/2ACT+IT计算出800〜1400K的ZGT值如下表所示T,K80090010001100120013001400AGT卡/摩尔12550.769019.765533.761995.76-1324.24-471-0.24-8054.24由以上数据作△GT?/FONT>T图当AGT=0时，T=1120为其分解温度1.试用热力学的方法从理论上分析4卩6的分解温度?答案：I055K提示：查表获得有关热力学数据，计算700-1200K间的△&：,再作~T图

5、，或作线性回归得一直线方程，并令△&；=(),求出对应的T值。所对应的温度为即为分解温度。2.氮化硅粉可用于制造性能极好的氮化硅陶瓷，由硅粉与氮气在I623K剧烈反应而生氮化硅粉，试计算硅粉氮化时的热效应？答案：-718681.28J吹3&個)+2N同亠―&“個)，计算旳叫查表可知化合物abcSi3N416.8323.60Si5.6640.79■1.04N2000△a=l6.83-3X5.664=0.162△b=（23.6-3X0.79）X10—0.02123Ac=3X1.04X105=3.12X105△HR.294・177.7X4.2二746.34千焦AH=AHR.298-29

6、8Aa-l/2X2982Ab+1/298Ac=-746340-298X（-0」62）-1/2X298/0.02123+3.12X105/298=-746187.39•H1623=AH+AaT+l/2AbT2-Ac/T=-746187.39-262.93+27961.28-192.24=-718681.28焦1.计算固体&C在2000K下是否具有显著的挥发？在2000K时，可能出现如下四种情况:SiC個）■&（气）+C（气）答案：按第种情况显著挥发提示：可采用热力学势函数法求得2000K时，各反应式的△G；利平衡常数K进行比较。2.&C是高温导体、金属陶瓷、磨料等不可缺少的原料，以

7、硅石和焦碳为原料制备碳化硅，反应方程:+3C-5JC+2C0。试用AG°=A/f*-ThS"的方法计算W及平衡常数，从理论上分析该反应在什么温度下才能进行？答案：AG*=495325.76丁加。厂'，K=1.55X,反应在2021K时可开始反应提示：由计算得知，＞0,此过程为吸热过程，故必须提高温度，至时，反应才能出现转折。