《简明物理化学》第二章答案(9页).doc

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1、-1.2.3. 简明物理化学第二章答案-第 46 页4. 2mol 298K，5dm3的He(g)，经过下列可逆变化：（1） 等温压缩到体积为原来的一半；（2） 再等容冷却到初始的压力。等温压缩 等容冷却求此过程的。已知20.8JK-1mol-1。解：体系变化过程可表示为 W=W1+W2=nRTln+0=28.314298ln0.5=-3435(J) Q=Q1+Q2=W1+U2=-3435+nT=-3435+n(298-298/2) =-3435+(-3716)=-7151(J) U=U1+U2=U2=-3716(J) S=S1+S2=nRln+=28.314ln0.5+21.58.314ln

2、0.5=-2818()5. 10mol理想气体从40冷却到20，同时体积从250dm3 变化到50dm3。已知该气体的=29.20JK-1mol-1，求。解：假设体系发生如下两个可逆变化过程 250dm3 等温 50dm3 等容 50dm3 40 S1 40 S2 20S=S1+S2=nRln+ =10Rln+10(29.20-8.314)ln =-147.6()6. 2mol某理想气体(=29.36 JK-1mol-1)在绝热条件下由273.2K,1.0MPa膨胀到203.6K，0.1MPa求该过程的。解：273.2K 绝热 203.6K1.0MPa 膨胀 0.1MPa=29.36 =29.

3、36-8.314=21.046 且Q=0U=221.046(203.6-273.2)=-2930(J) W=-U=2930(J)7. 有一带隔板的绝热恒容箱，在隔板两侧分别充以不同温度的H2和O2，且V1=V2(见图)，若将隔板抽去，试求算两种气体混合过程的（假设此两种气体均为理想气体）。 1mol O2 1mol H2 10,V1 20,V2 10,V1 20,V2解：先由能量衡算求终温。O2 与 H2均为双原子分子理想气体，故均有=5R/2，设终温为T,则 (293.2-T)=(T-283.2) T=288.2K 整个混合过程可分以下三个过程进行：恒容S1 S31mol,O2,283.2K

4、 1mol,O2,T 恒容S2 在恒温恒压下混合达状态1mol,H2,293.2K 1mol,H2,T当过程与进行后，容器两侧气体物质的量相同，温度与体积也相同，故压力也必然相同，即可进行过程。三步的熵变分别为：S1=0.3648. 100g、10的水与200g、40的水在绝热的条件下混合，求此过程的熵变。已知水的比热容为4.184JK-1g-1。解：绝热混合 Cm1(t-t1)=-Cm2(t-t2) t为混合后的温度 t-10=2(40-t) t=30=303.15K S=100+200 =1.40()9. 过冷CO2(l)在59时其蒸气压为465.96kPa，而同温度下CO2(s)的蒸气压

5、为439.30kPa。求在59、101.325kPa下，1mol过冷CO2(l)变成同温、同压的固态CO2(s)时过程的，设压力对液体与固体的影响可以忽略不计。已知过程中放热189.54Jg-1.解： CO2(l) CO2(s) 59, G -59, G5G1 CO2(l) CO2(s) -59,(l) -59,(s)G4G2G3 CO2(g) CO2(g) -59,(l) -59,(s)G10,G50 G2=G4=0 G=G3=nRTln=18.314214.2ln=-104.9J G=H-TS H=-189.5444=-8339.76J S=(H-G)/T=-38.510. 2molO2(

6、g)在正常沸点182.97时蒸发为101325Pa的气体，求此过程的。已知在正常沸点时O2(l)的6.820kJK-1。解：O2在，182.97时的饱和蒸气压为101.325Pa，该相变为等温可逆相变 Q=n 故S=Q/T=n/T=15111. 1mol水在100及标准压力下向真空蒸发变成100及标准压力的水蒸气，试计算此过程的，并与实际过程的热温熵相比较以判断此过程是否自发。解：S=108.98向真空膨胀，W=0, Q=U=H-=H-nRT=40.67-8.314373.2=37.567 Q/T=100.66 SQ/T, 所以此过程为不可逆过程12. 1molH2O(l)在100，10132

7、5Pa下变成同温同压下的H2O(g)，然后等温可逆膨胀到Pa，求整个过程的。已知水的蒸发焓40.67kJK-1.解：W1=V=()nRT=3.1kJW2=nRTln=8.314373.15ln=2.883kJ故W=W1+W2=5.983kJQ1=n=40.67kJQ2=W2=2.883kJ故Q=Q1+Q2=40.67+2.883=43.55kJ U1=Q1-W1=37.57kJU=U1=37.57kJH1=n=40.67kJH2=0故H=H1+H2=40.67kJS1=Q1/T=109 S2=nRln=8.3140.93=7.73故S=S1+S2=116.7313. 1mol0，101325P

8、a的理想气体反抗恒定的外压力等温膨胀到压力等于外压力，体积为原来的10倍，试计算此过程的。解：W=-V=-(V2-V1)=-(10V1-V1)=-V1=-0.9RT=-0.98.314273.15=-2.04kJ Q=-W=2.04kJU=H=0 S=nRln=8.314ln10=19.14G=H-TS=-5229J-5.23kJF=U-TS=-5229J-5.23kJ14. 若5时，C5H6(s)的蒸气压为2280Pa，-5时C6H6(l)凝固时35.65JK-1mol-1，放热9874Jmol-1，试求-5时C6H6(l)的饱和蒸气压为多少？G解： C6H6(l) C5H6(s) 5, -

9、5,G5G1 C6H6(l) C6H6(s) -5,(l) -5,(s)G4G2G3 C6H6(g) C6H6(g) -5,(l) -5,(s)G10,G50 G2=G4=0 G=G3G=H-TS=-9874-268.2(-35.65)=-312.67G3=nRTln=18.314268.2ln=-312.672632Pa15. 在298K 及101325Pa下有下列相变化：CaCO3(文石) CaCO3(方解石)已知此过程的800, 2.75。试求在298K时最少需施加多大压力方能使文石成为稳定相？解： CaCO3(文石) CaCO3(方解石) 298K, 298K,G3G1G 2 文石 方

10、解石 298K, 298K, 设298K,压力时，CaCO3(文石) CaCO3(方解石) 这个反应以可逆方式进行，即 G2=0 =G1+G 2+G3 =2.7510-68002.91108Pa16. 在3时，冰的蒸气压为475.4Pa，过冷水的蒸气压为489.2Pa，试求在-3时1mol过冷H2O转变为冰的。解： H2O(l) H2O(s) 3, G -3,G5G1 H2O(l) H2O(s) -3,(l) -3,(s)G4G2G3 H2O(g) H2O(g) -3,(l) -3,(s)G10,G50 G2=G4=0 G=G3=nRTln=18.314270.2ln =-64.27J14已知

11、298.15K下有关数据如下：物质O2(g)CO2(g)H2O(l)/JK-1mol-10-1274.5393.5285.8/JK-1mol-1205.1212.1213.669.9求在298.15K标准状态下，1mo l-右旋糖与氧反应的标准摩尔吉布斯自由能。 解：因为化学反应一般是在恒T、恒V下或者在恒T、恒下进行，所以求化学反应的最基本公式应为 =-T本题求298.15K、标准状态下-右旋糖的氧化反应如下:298.15K标准状态下 +6 6故的计算式为（298.15K）的计算式为（298.15K）=(298.15K)-298.15K(298.15K)据题给数据 (298.15K)= =6

12、(H2O,l)+6(CO2,g)- () =6(-285.8)+6(-393.6)-(-1274.5) =-2801.3 kJmol-1 (298.15K)= =6(H2O,l)+6(CO2,g)-(-6(O2,g) =258.3 =(298.15K)-298.15K(298.15K) =-2801.3-298.15K258.310-3 =-2878.315 生物合成天冬酰胺的为19.25kJmol-1，反应式为：天冬氨酸+ 天冬酰胺（无机焦磷酸） （0）已知此反应是由下面四步完成的： 天冬氨酸 -天冬氨酰腺苷酸 (1) -天冬氨酰腺苷酸+ 天冬酰胺 (2) -天冬氨酰腺苷酸 天冬氨酸 (3)

13、 (4)已知反应(3)和(4)的分别为41.84kJmol-1和33.47kJmol-1，求反应(2)的值.解： 反应方程式(1)+(2)(0) (1)+(2)= 又有反应方程式2(1)+(2)+(3)-(4)=(0) 2(1)+(2)+(3)-(4)= (1)+(2)=-19.25 2(1)+(2)=-19.25-33.47+41.84(2)=-27.6216固体碘化银AgI有和两种晶型，这两种晶型的平衡转化温度为146.5，由型转化为型时，转化热等于6462Jmol-1。试计算由型转化为型时的。解： AgI() AgI() S=Q/T=/T=6462/419.7=15.417试判断在10及

14、标准压力下，白锡和灰锡哪一种晶形稳定。已知在25及标准压力下有下列数据：物质/(Jmol-1)/(JK-1mol-1)/(JK-1mol-1)白锡052.3026.15灰锡219744.7625.73解： Sn(白) Sn(灰) (298.2K)=-2197(298.2K)=44.76-52.30=-7.45（）(283.2K)=(298.2K)+ =-2197+(25.73-26.15)(283.2-298.2) =-2197+6.3=-2190.7()(283.2K)=(298.2K)+ =-7.45+(25.73-26.15)ln =-7.43()(283.2K)=(283.2K)-T(283.2K) =-2190.7-283.2(-7.43) =-86.5() Sn(白) Sn(灰) 的反应可自发进行 灰锡较白锡稳定