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第 2 题

解离气体循环。四氧化二氮与二氧化氮形成平衡混合物：NX2OX4(g)⇌2 NOX2(g)\ce{N2O4(g) <=> 2 NO2(g)}。将 1.00 mol NX2OX4\ce{N2O4} 置于体积固定为 24.44 dm3^3 的空容器中。298 K 时平衡压力为 1.190 bar；加热至 348 K 时平衡压力升至 1.886 bar。(a) 假设气体为理想气体，计算 298 K 时反应的 ΔG∘\Delta G^{\circ}。(b) 假设 ΔH∘\Delta H^{\circ} 和 ΔS∘\Delta S^{\circ} 不随温度显著变化，计算二者。NX2OX4\ce{N2O4} 的可逆解离可用于动力循环：在 3→43 \to 4 步骤中热混合气体经涡轮可逆绝热膨胀。(c) 假设 CV,mC_{V,m} 恒定且温度从 T3T_3 降到 T4T_4，写出 1 mol 惰性气体（空气）在可逆绝热膨胀 3→43 \to 4 中所做功的方程。
第 3/5 步：298 K时的吉布斯能
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ΔG298∘=−RTln⁡K298=−8.3145×298×ln⁡0.149=+4.72 kJ mol−1\Delta G^{\circ}_{298} = -RT\ln K_{298} = -8.3145 \times 298 \times \ln 0.149 = +4.72\ \text{kJ mol}^{-1}
分析

直接代入 ΔG∘=−RTln⁡K\Delta G^{\circ} = -RT\ln K 得 +4.72+4.72 kJ mol−1^{-1}；正号说明在此条件下 NX2OX4\ce{N2O4} 仅部分解离。