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    物理化学第一、二章习题+答案(5页).doc

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    物理化学第一、二章习题+答案(5页).doc

    -物理化学第一、二章习题+答案-第 5 页第一章     气 体1   两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结,泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到100,另一个球则维持0,忽略连接细管中气体。解:由题给条件知,(1)系统物质总量恒定;(2)两球中压力维持相同。2 一密闭刚性容器中充满了空气,并有少量的水。但容器于300 K条件下大平衡时,容器内压力为101.325 kPa。若把该容器移至373.15 K的沸水中,试求容器中到达新的平衡时应有的压力。设容器中始终有水存在,且可忽略水的任何体积变化。300 K时水的饱和蒸气压为3.567 kPa。解:将气相看作理想气体,在300 K时空气的分压为       由于体积不变(忽略水的任何体积变化),373.15 K时空气的分压为       由于容器中始终有水存在,在373.15 K时,水的饱和蒸气压为101.325 kPa,系统中水蒸气的分压为101.325 kPa,所以系统的总压 (121.595 + 101.325)KPa 222.92KPa恒压恒容1 mol 理想气体P1=202.65 KPa V1=10 dm3T1=?1 mol 理想气体P3=2026.5 KPaV3=1 dm3T3=?1 mol 理想气体P2=2026.5 KPa V2=10dm3T2=?第二章 热力学第一定律1. 1mol理想气体经如下变化过程到末态,求整个过程的W、Q、U、H             .解:恒容升温过程:W1= 0 J恒压压缩过程:W2= -P外(V3-V1) = -2026.5×103×(1-10)×10-3=18.24 kJT3=T1,   根据热力学第一定律            2. 在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。隔板靠活塞一侧为2 mol,0 °C的单原子理想气体A,压力与恒定的环境压力相 等;隔板的另一侧为6 mol,100 °C的双原子理想气体B,其体积恒定。今将绝热隔板的绝热层去掉使之变成导热板,求系统达平衡时的T及过程的。        解:过程图示如下              显然,在过程中A为恒压,而B为恒容,因此              同上题,先求功              同样,由于汽缸绝热,根据热力学第一定律3. 1mol 理想气体从300K,100kPa下等压加热到600K,求此过程的Q、W、DU、DH。已知此理想气体Cp,m=30.0 J·K-1·mol-1。解:Wp(V2-V1) = nR(T1-T2) =1×8.314×(300-600)= -2494.2J DU= nCV,m (T2-T1) =1×(30.00-8.314)×(600-300)= 6506J DH= nCp,m (T2-T1) =1×30.00×(600-300) = 9000J Qp= DH =9000J 4. 5 mol双原子气体从始态300 K,200 kPa,先恒温可逆膨胀到压力为50 kPa,在绝热可逆压缩到末态压力200 kPa。求末态温度T及整个过程的及。 解:过程图示如下              要确定,只需对第二步应用绝热状态方程                     ,对双原子气体              因此              由于理想气体的U和H只是温度的函数,              整个过程由于第二步为绝热,计算热是方便的。而第一步为恒温可逆5. 1 mol某理想气体于27,101.325KPa的始态下,先受某恒定外压恒温压缩至平衡态,再恒容升温至97.0,250.00KPa。求整个过程的 。已知气体的CV,m-1.K-1 . 解:1 mol 理想气体P2=?V2=V3T2=274 mol 理想气体P3=250KPaV3=?T3=971mol 理想气体P1=101.325KPa V1=?T1=27         对有理想气体和只是温度的函数     该途径只涉及恒压和恒容过程,W2=0 J根据热力学第一定律6. 一水平放置的绝热恒容的圆筒中装有无摩擦的绝热理想活塞,活塞左、右两侧分别为50 dm3的单原子理想气体A和50 dm3的双原子理想气体B。两气体均为0,100 kPa。A气体内部有一体积和热容均可忽略的电热丝。现在经过通电极其缓慢加热左侧气体A,使推动活塞压缩右侧气体B到最终压力增至200 kPa。 求:  (1)气体B的末态温度 TB          (2)气体B得到的功WB;              (3)气体A的末态温度TA (4)气体A从电热丝得到的热QA。解:  由于加热缓慢,B可看作经历了一个绝热可逆过程,B为双原子理想气体,=7/5 设初始温度为T,初始压力为P功用热力学第一定律求解              气体A的末态温度可用理想气体状态方程直接求解,                     将A与B的看作整体,W = 0,因此7. 1mol 300 K、1 MPa的单原子理想气体,绝热恒外压膨胀到压力为0.2 MPa的末态,计算整个过程的Q、W、U、H。解:绝热恒外压膨胀,Q=0 J,W=U8. 1 mol 100的水置于带活塞的汽缸中,恒定外压在101325Pa,加热使水转变为100的水蒸汽,过程吸热40.64kJ。若水蒸汽可视为理想气体,水的体积相对水蒸气而言可忽略。计算整个过程的Q、W、U、H。解:100,101.325kPa 下水转变为水蒸气为可逆相变 Q = 40.64 kJ 9. 已知100,101325Pa的恒温恒压下,1 mol水过程吸热40.64kJ。试求1 mol水100,101325Pa 转变为同样温度,压力为40.53kPa的水蒸气,求过程的U、H 。水蒸汽可视为理想气体,水的体积相对水蒸气而言可忽略。解:设计如图所示的另一条途径计算状态函数变化量U,H1 mol H2O(l)P=101.325 KPa T=1001 mol H2O(g)P=101.325 KPa T=100恒T         U,H          1 mol H2O(g)P=101.325 KPa T=100恒T、恒P可逆相变恒T膨胀U2,H2U1,H1 恒T、恒P可逆相变过程,H1=Q1 = 40.64 kJ 水蒸气可视为理想气体,则恒温膨胀过程U2=H2 =010. 100 kPa下,冰(H2O, s)的熔点为0 °C。在此条件下冰的摩尔融化 热。已知在-10 °C 0 °C范围内过冷水(H2O, l)和冰的摩尔定压热容分别为 和。求在常压及-10 °C下过冷水结冰的摩尔凝固焓。     解:过程图示如下              平衡相变点,因此11.   应用附录中有关物质在25 °C的标准摩尔生成焓的数据,计算下列反应在25 °C时的及。       (1)       (2)       (3)    解:查表知  NH3(g)NO(g)H2O(g)H2O(l)-46.1190.25-241.818-285.830  NO2(g)HNO3(l)Fe2O3(s)CO(g)33.18-174.10-824.2-110.525              (1)              (2)              (3)12 应用附录中有关物质的热化学数据,计算 25 °C时反应          的标准摩尔反应焓,要求:(1)    应用25 °C的标准摩尔生成焓数据;已知(2)    应用25 °C的标准摩尔燃烧焓数据。解: 查表知Compound000因 此,由标准摩尔生成焓由标 准摩尔燃烧焓13.     已知25 °C甲酸甲脂(HCOOCH3, l)的标准摩尔燃烧焓为,甲酸(HCOOH, l)、甲醇(CH3OH, l)、水(H2O, l)及二氧化碳(CO2, g)的标准摩尔生成焓分别为、及-1。应用这些数据求25 °C时下列反应的标准摩尔反应焓。  解:显然要求出甲酸甲脂(HCOOCH3, l)的标准摩尔生成焓

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