アトキンス物理化学 10版 3C・1(a)&(b)の解答

アトキンス物理化学 3C・1(a)解答

標準反応ギブスエネルギーはアトキンス物理化学10版の3C・17式に書いてあるように$$\Delta _rG^{\circ}=\Delta _r H^{\circ}-T\Delta _r S^{\circ}$$であるから、

(a)

$$\Delta _rH^{\circ}=2\times (-484.5)-2\times (-166.19)=-636.62kJ/mol$$

$$\Delta _rG^{\circ}=-636.62-298.15\times (-386.1)\times 10^{-3}=-521.5kJ/mol$$

(b)

$$\Delta _rH^{\circ}=2\times (-100.37)-2\times (-127.07)=53.04kJ/mol$$

$$\Delta _rG^{\circ}=53.04-298.15\times 92.6\times 10^{-3}=25.43kJ/mol$$

(c)

$$\Delta _rH^{\circ}=-224.3kJ/mol$$

$$\Delta _rG^{\circ}=-224.3-298.15\times (-153.1)\times 10^{-3}=-178.7kJ/mol$$

アトキンス物理化学 3C・2(a)解答

(a)

$$Zn(s)+Cu^{2+}(aq)→Zn^{2+}(aq)+Cu(s)$$

$$\Delta_r H^{\circ}=-153.89+0-(64.77)=-218.66kJ/mol$$

$$\Delta_r G^{\circ}=-218.66-298.15\times (-20.98)\times 10^{-3}=-212.4kJ/mol$$

(b)

$$C_{12}H_{22}O_{11}(s)+12O_2(g)→12CO_2(g)+11H_2O(l)$$

$$\Delta_rH^{\circ}=11\times(-285.83)+12\times (-393.51)-(-2222)=-5644.25$$

$$\Delta _rG^{\circ}=-5644.25-298.15\times(511.67)\times 10^{-3}=5491kJ/mol$$

必要な知識

標準反応ギブスエネルギーはアトキンス物理化学10版の3C・17式に書いてあるように$$\Delta _rG^{\circ}=\Delta _r H^{\circ}-T\Delta _r S^{\circ}$$

この問題で使う値は3B・2(a)(b)で求めました。

以上。お疲れさまでした。

Fatrail #2 ★ラーメンスミス★

ラーメンスミスの看板

今回は、ラーメンスミスという味噌ラーメン屋さんを紹介したいとおもいます。

駐車場が二台分あります。結構小さめの一通の道に面しているので気を付けていった方がいいと思います。

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Fatrail #1 豚骨醤油ラーメンBIG

豚骨醬油ラーメンBIG 看板

今回紹介するグルメは、家系ラーメン「ラーメンBIG」さん。

場所

どちらの店舗も駐車場はないので公共交通機関や徒歩や自転車で行くしかないですね

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アトキンス物理化学 10版 3B・2(a)&(b)の解答

アトキンス物理化学 3B・2(a)解答

$$\Delta _r S^{\circ}=\sum _{生成物}vS_m^{\circ}-\sum_{反応物}vS_m^{\circ}$$

(a)

巻末資料より$$\Delta _rS^{\circ}=2\times 159.8-2\times 250.3-205.14=-386.1J/K*mol$$

(b)

$$\Delta _rS^{\circ}=2\times 107.1+223.07-2\times 96.2-152.23=92.6J/K*mol$$

(c)

$$\Delta _rS^{\circ}=146.0-76.02-223.07=-153.1J/K*mol$$

アトキンス物理化学 3B・2(b)解答

(a)

$$Zn(s)+Cu^{2+}(aq)→Zn^{2+}(aq)+Cu(s)$$

$$S=-112.1+33.15-(-99.6+41.63)=-20.98J/K*mol$$

(b)

$$C_{12}H_{22}O_{11}(s)+12O_2(g)→12CO_2(g)+11H_2O(l)$$

$$S=12\times 213.71+11\times69.91 -(360.2+12\times 205.138)=511.67J/K*mol$$

必要な知識

標準反応エントロピーは標準反応エンタルピーと同じように求めます。

$$\Delta _r S^{\circ}=\sum _{生成物}vS_m^{\circ}-\sum_{反応物}vS_m^{\circ}$$

アトキンス物理化学 10版 3B・1(a)&(b)の解答

アトキンス物理化学 3B・1(a)解答

残余エントロピーの求め方は$$S=RlnW$$で、Wは場合の数である。

(a)

$$S=8.3145\times ln3=9.13J/K$$

(b)

$$S=8.3145\times ln5=13.4J/K$$

(c)

$$S=8.3145\times ln6=14.9J/K$$

アトキンス物理化学 3B・1(b)解答

(i)n=1の時

(ii)

(iii)

(iv)

(v)

(vi)

アトキンス物理化学 10版 3A・12(a)&(b)の解答

アトキンス物理化学 3A・12(a)解答

定圧条件でのエントロピー変化は$$\Delta S=nC_{p,m}\frac{T_f}{T_i}$$

相転移のエントロピー変化は$$\Delta S=\frac{\Delta H}{T}$$

この二つを組み合わせて、今回の問題を解くと、

$$\Delta S=\frac{10}{18}\times(75.291\times ln\frac{273.15}{263.15}+22.00+75.291\times ln\frac{373.15}{273.15}$$$$+109.1+33.58\times ln\frac{388.15}{373.15})$$ $$=88.2J/K$$

アトキンス物理化学10版の3A-1のデータを使うといいと思います。

アトキンス物理化学 3A・12(b)解答

定圧条件でのエントロピー変化は$$\Delta S=nC_{p,m}\frac{T_f}{T_i}$$

相転移のエントロピー変化は$$\Delta S=\frac{\Delta H}{T}$$

この二つを組み合わせて、今回の問題を解くと、

$$\Delta S=\frac{15}{18}\times(75.291\times ln\frac{273.15}{261.15}+22.00+75.291\times ln\frac{373.15}{273.15}$$$$+109.1+33.58\times ln\frac{378.15}{373.15})$$ $$=132J/K$$

アトキンス物理化学10版の3A-1のデータを使うといいと思います。

必要な知識

定圧条件でのエントロピー変化は$$\Delta S=nC_{p,m}\frac{T_f}{T_i}$$

相転移のエントロピー変化は$$\Delta S=\frac{\Delta H}{T}$$

以上、お疲れ様でした。

アトキンス物理化学 10版 3A・11(a)&(b)の解答

アトキンス物理化学 3A・11(a)解答

アトキンス物理化学10版の相転移の分野に書いていることによると、相転移においては$$\Delta_{trs}S=\frac{\Delta_{trs}H}{T_{trs}}$$の関係式が与えられる。

よって、クロロホルムの蒸発エントロピーは$$\Delta_{trs}S=\frac{29.4\times 10^3}{334.88}=87.8J/K$$

相転移では二層の間は平衡関係にあるので、可逆的であるから、$$\Delta_{tot}S=0$$

$$\Delta_{外界}S=-87.8J/K$$

アトキンス物理化学 3A・11(b)解答

アトキンス物理化学10版の相転移の分野に書いていることによると、相転移においては$$\Delta_{trs}S=\frac{\Delta_{trs}H}{T_{trs}}$$の関係式が与えられる。

よって、クロロホルムの蒸発エントロピーは$$\Delta_{trs}S=\frac{35.27\times 10^3}{337.1}=105J/K$$

相転移では二層の間は平衡関係にあるので、可逆的であるから、$$\Delta_{tot}S=0$$

$$\Delta_{外界}S=-105J/K$$

必要な知識

相転移の場合、一般的に定圧なので$$q=\Delta H$$であるので

$$\Delta S=\frac{\Delta H}{T}$$である。

また、相転移の境界面は可逆反応であるから、全体のエントロピー変化は0である。

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アトキンス物理化学 10版 3A・9(a)&(b)の解答

アトキンス物理化学 3A・9(a)解答

この銅ブロックの熱容量Cは$$C=1\times 10^3\times 0.385=385J/K$$

二つのブロックの質量が等しいので最終温度は25℃のなることが分かるので

$$低温側のブロックのエントロピー変化は\Delta S=385\times ln\frac{298}{273}=33.7J/K$$

$$高温側のブロックのエントロピー変化は\Delta S=385\times ln\frac{298}{323}=-31.0J/K$$

$$\Delta S_{tot}=33.7-31.0=2.7J/K$$

アトキンス物理化学 3A・9(b)解答

この鉄ブロックの熱容量Cは$$C=10\times 10^3\times 0.449=4490J/K$$

二つのブロックの質量が等しいので最終温度は62.5℃のなることが分かるので

$$低温側のブロックのエントロピー変化は\Delta S=4490\times ln\frac{335.5}{298}=532J/K$$

$$高温側のブロックのエントロピー変化は\Delta S=4490\times ln\frac{335.5}{398}=-767J/K$$

$$\Delta S_{tot}=532-767=-2.4\times 10^2J/K$$

必要な知識

エントロピー変化は$$dS=\frac{dq}{T}=\frac{C\times dT}{t}$$ $$\Delta S=Cln\frac{T_f}{T_i}$$

以上、お疲れさまでした。

アトキンス物理化学 10版 3A・8(a)&(b)の解答

アトキンス物理化学 3A・8(a)解答

複合過程でのエントロピー変化は自由な経路を考えて、等温過程と定圧過程の二つの過程を組み合わせたものとすると、

$$\Delta S=nRln\frac{V_f}{V_i}+nC{p,m}\times ln\frac{T_f}{T_i}$$

等温過程ではPV=nRTより

$$\frac{V_f}{V_i}=\frac{P_i}{P_f}$$

$$=-3\times 8.314\times ln\frac{5}{1}+3\times\frac{5}{2}\times 8.314\times ln\frac{398}{298}$$ $$=(-40.14-18.04)=-22.1J/K$$

アトキンス物理化学 3A・8(b)解答

複合過程でのエントロピー変化は自由な経路を考えて、等温過程と定圧過程の二つの過程を組み合わせたものとすると、

$$\Delta S=nRln\frac{V_f}{V_i}+nC{p,m}\times ln\frac{T_f}{T_i}$$

等温過程ではPV=nRTより

$$\frac{V_f}{V_i}=\frac{P_i}{P_f}$$

$$=-2\times 8.314\times ln\frac{7}{1.5}+2\times\frac{7}{2}\times 8.314\times ln\frac{408}{298}$$ $$=(-25.61+18.28)=-7.33J/K$$

必要な知識

完全気体の等温膨張でのエントロピー変化は$$\Delta S=nRln\frac{V_f}{V_i}$$

温度によるエントロピー変化は$$\Delta S=\int_{T_i}^{T_f}\frac{C_pdT}{T}$$

例題3A・2を参考にすれば理解が深まると思います。

以上、お疲れさまでした。