物理化学习题复习资料.doc

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1、精品文档?物理化学?作业习题物理化学教研组解2021，7第一章 热力学第一定律与热化学1. 一隔板将一刚性决热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去左、右气体的压力到达平衡。假设以全部气体作为体系，那么U、Q、W为正？为负？或为零？解：2. 试证明1mol理想气体在衡压下升温1K时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R。证明：103kgm-3，现有1mol的水发生如下变化：(1) 在100oC，101.325kPa下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体；(2) 在0 oC、101.325kPa下变为冰。试求上述过程体系所作的体积功。解：(1) (2) 4. 假设一封闭

2、体系从某一始态变化到某一终态。(1) Q、W、QW、U是否已经完全确定。(2) 假设在绝热条件下，使体系从某一始态变化到某一终态，那么(1)中的各量是否已完全确定？为什么？解：(1) QW与U完全确定。(2) Q、W、QW及U均确定。5. 1mol理想气体从100oC、3 经过下述四个过程变为100oC、3：(1) 恒温可逆膨胀；(2) 向真空膨胀；(3) 恒外压为终态压力下膨胀；(4) 恒温下先以恒外压等于气体体积为3时的压力膨胀至0.05 m3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至3。求诸过程体系所做的体积功。解：(1) (2) (3) (4) 6. 在一个带有无重量无摩擦活塞的绝热圆筒内充入理

3、想气体，圆筒内壁上绕有电炉丝。通电时气体缓慢膨胀，设为等压过程。假设(1) 选理想气体为体系；(2) 选电阻丝和理想气体为体系。两过程的Q、H分别是等于、小于还是大于零？解：(1) (2) 7. 在373K和101.325kPa的条件下，1mol体积为3的液态水变为30200cm3。求此过程的H及U。解：8. 分别判断以下各过程中的Q、W、U及H为正为负还是为零?(1) 理想气体自由膨胀(2) 理想气体恒温可逆膨胀(3) 理想气体节流膨胀(4) 理想气体绝热对抗恒外压膨胀(5) 水蒸气通过蒸汽机对外做出一定量的功之后恢复原态，以水蒸气为体系(6) 水(101325Pa,273.15K)冰(10

4、1325Pa,273.15K)(7) 在充满氧的定容绝热反响器中，石墨剧烈燃烧，以反响器及其中所有物质为体系。解：(1) W0， Q0、UH0(2) W0， Q0、UH0(3) W0， Q0、UH0(4) W0， Q0、U0、H0， Q0、UH0(6) W0， Q0、U0(7) W=0， Q=0、U0、H09. H2(g)的Cp,m10-310-6T2)JK-1mol-1，现将1mol的H2(g)从300K升至1000K，试求：(1) 恒压升温吸收的热及H2的H；(2) 恒容升温吸收的热及H2的U。解：(1) = 2=14800J在0条件下，2dm3，求Q,W, U,H。1可逆膨胀；2对抗恒外

5、压101.325kPa膨胀。解：1W=1629J U=0,Q1629J(2)W=P外V=101325 H=U=0 Q=809.586J 11.(1)在0和506.6kPa下，1mol水全部蒸发为水蒸气，求此过程的Q、W、U、mol-1. (2)假设在373K、101.325kPa下的水向真空蒸发，变成同温同压的水蒸气，上述个量又如何？假设水蒸汽可视为理想气体。解：1相变在恒温恒压且非体积功为零下进行，故 HQP WP0VgV1 (2)该相变相真空进行为不可逆相变，Pe0，W0。因为2的始，终态同1所以H，U与1相同，即H=40.7KJ,U=37.6KJ,Q=37.6KJ.3，经过pT为1终态的

6、体积与温度2体系的U及H；3该过程体系所作的功。解：12U3/2136.5-273-1702J H=5/2136.5273-2837J(3)PT=B,P=B/T V=RT/P=RT2/B, Dv=2RT/BDt W2136.5-273-2270JV,MK-1mol-1，现将1mol的该理想气体于27、101.325kPa时受某恒外压恒温压缩至平衡态，再将此平衡态恒容升温至97，此时压力为1013.25kPa。求整个过程的Q,W, U及H。解： V2=V3=nRT3(97+273)10310-3m3 V1300/101325=2.462*10-2m3 PeP2=nRT2/V210-3821542

7、kPa W1=PeV2-V1=82154210-310-2 W2=0 W=W1+W2 H=20.92+8.314 Q=103=105Pa时发生一变化过程，体积增大一倍，Q=1674J. H=2092J。1计算终态的温度、压力和此过程的W、U。2假设该气体经恒温和恒容两步可逆过程到达上述终态，试计算Q,W, U,H。解：1HNcP,mT2-T1得 T2= P2= UnCV,M(T2-T1373.8273.21255J W=Q-U=1674-1255=419J (2)因始终态与1相同，所以状态函数得改变值与1相同，即U1255J, H=2092J.ln21574J 第二步恒容可逆过程：W=0,所以

8、 W=W1+W2=1574J Q=U+W=2829J0和101.325kPa时经绝热可逆膨胀至50.65kPa，求该过程的W和U。解：双原子理想气体 CV,M CP,M CP,M/ CV,M1.4 TrP1-r常数 T2=T1()273=224K W=Q-U=1674-1255=2829J16某理想气体的CP,MK-1mol-1，起始状态为P1=303.99KPa，V13，T13。1终态的温度与压力。2该过程的H及U。解：1= P2 T2=298226K(2)n 28.88.314226-298-260J 226-298-365J3O2105Pa经绝热可逆膨胀到30dm3，试计算此过程的Q,W

9、, H及U。假设O2可视为理想气体解：双原子理想气体，CV,M CP,M CP,M/ CV,M P2 因为绝热，Q=0 W= UW= 103J 对于理想气体，CP/Cv= 那么H103J18.证明 pCpP()p证： CP= H=U+PV CP=p+P()p pCPP()p P-CV=-V证：对H微分得dHpdT+dP H=U+PV V=V+V()V V+V()p=p+()V V=CV, p=CP CV+VV=CP+V CP-CV=-V的-1的量热计温度上升了，求正庚烷在25燃烧的H.解： C7H16(l)+11O2g=7CO2g+8H2Ol M=100 H=QP=QV+nRT=NcVT+ng

10、RT100+(7-11)29821.试求以下反响在298K、101.325KPa时的恒压热效应。12H2Sg+SO2g=2H2Og+3S斜方 QV (2)2C(石墨)+O2g=2CO g QV3H2(g)Cl2g2HClg QV-184KJ解：1QP10-20-3(2) QP1032-1(3) QP=-1841032-2298-184KJ22.某反响体系，起始时含10molH2和20molO2，在反响进行时t时刻，生成了mol和H2O。请计算下述反响方程式的反响进度：解：1(2) =4/2=2mol3mol23以下反响在298K的时热效应。1Nas1/2Cl2gNaCls rHm-411KJ

11、(2)H2(g)Ss2O2gH2SO4(l) rHm (3)2NasS(s)2O2(g)NaSO4s rHm-1383KJ41/2H2g+1/2Cl2g=HClg rHm求反响2NaClsH2SO4(l)NaSO4(S)+2HClg在298K时的rHm和rUm.解：根据赫斯定律，反响 rHm=-1383+(-92.3)2-(-411)2+-811.3-1 rUm=rHm-Nrt103-21C6H6COOHl+O2g=7CO2g+3H2O(l) rHm-3230KJ2CsO2(g)CO2g rHm=-394KJ (3)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) rHm=-286KJ求C6H6CO

12、OHl的标准生成热。解：7C(s)3H2gO2gC6H6COOHg 该反响27331-386KJmol-125.以下反响298K时的热效应：1C(金刚石)O2(g)CO2g rHm(2)C石墨O2gCO2grHm求C(石墨)=C金刚石在298K时的rHm0。解：fHm-126.试分别由生成焓和燃烧焓计算以下反响： 3C2H2(g)C6H6lrHm和rUm.解：rHm49-3227-632KJmol-1 rHm3-13003268632KJmol-1rUm=-632103-3-127KCls298.15K时的溶解过程： KClsK+(aq，)Cl-aq， rHm-1Claq，-1-1，求K+aq

13、，的摩尔生成焓。解：K+aq，的rHm0-1228在298K时H2O-1，在25至100的温度范围内H2g、O2(g)及H2Ol的CP,M-1mol-1 JK-1mol-1 JK-1mol-1。求100时H2Ol的标准摩尔生成焓。解：fH0m373K=fHm298K+ -12(g)3H2(g)2NH3g在298K时的rHm0-1，求此反响在398K时的rHm0。：CP,M(N210-310-7T2JK-1mol-1CP,M(H210-3T+10-7T2JK-1mol-1CP,M(NH3,g)10-3T10-7T2JK-1mol-1解：CP10 -310 -9T2 rHm0398=rHm0298

14、+-130.下述反响的热效应：H2(g)I2(S)=2HIg rHm0mol -1且I2(S) -1 。I2(l)mol -1。I2(S)和I2(l)的CP,M -1mol-1 -1mol-1， H2(g)、 I2(S)及HIg的CP,MrHm0。解：rHm0(473K)rHm0291K+n CP,M，HIT-n CP,M,H2T-(CP,lsT1CP,llT2CP,lgT3rHm，I2+VHm，I2)*103+-1 第二章 热力学第二定律. 1.L理想气在3000K时压力为1519kPa，经等温膨胀最后体积变到10dm3，计算该过程的Wmax、H、U及S。解：2. 1molH2在27oC从体

15、积为1dm3向真空膨胀至体积为10 dm3，求体系的熵变。假设使该H2在27oC从1 dm3经恒温可逆膨胀至10 dm3其熵变又是多少？由此得出怎样的结论？解：真空膨胀体系的熵变为：恒温可逆膨胀过程的的熵变为：dm3 70oC水与0.1 dm3 30oC水混合，求熵变。解：设混合后温度为toCoCoC的锡250g，落在10oC1kg水中，略去水的蒸发，求到达平衡时此过程的熵变。解：oC oC和101.325kPa向真空蒸发，变成100 oC和101.325kPa的水蒸气，试计算此过程的，并判断此过程是否自发。解：1mol 1mol100oC 100oC (l) (g) 0该过程自发进行。oC和

16、101.325kPa下，1mol水凝结成这一过程的和，并判断此过程是否为自发过程。-10oC -10oC101.325kPa 1mol 1mol(l) (s) 0oC 0oC 1mol 1mol(l) (s) 解：该过程可以自发进行。7.有一物系如下图，将隔板抽去，求平衡后。 1mol氧气 1mol氢气 10oC，V 20oC,V解：设混合后温度为toCoC的室内有一冰箱，冰箱内的温度为0oC。试问欲使1kg解：可逆热机效率最大ooC，经过相当时间后，有4184J的热因恒温绝热不良而传给室内空气，试求：（1） 恒温槽的熵变;（2） 空气的熵变；（3） 试问此过程是否可逆。解：该过程自发进行。1

17、0.1mol甲苯在其沸点383.2K时蒸发为气，求该过程的Q,W,该温度下甲苯的汽化热为362。 1mol 1mol 甲苯l 甲苯s 解： 于298.2K时：(1)由101.3kPa等温可逆压缩到608.0kPa，求Q,W,;(2)假设自始至终用608.0 kPa的外压，等温压缩到终态，求上述各热力学量的变化。解：(1)(2)WV=608Q=W=-12396J相同。12. 25o求Q,W,。25 o。设氧为双原子理想气体，解：绝热可逆过程，Q=0,oC,1Mpa,的单原子理想气体，绝热膨胀至0.1 Mpa，计算Q,W,。(a)；(b)(c)。单原子分子理想气体，解：(a) 的绝热过程为可逆过程

18、。(b)是不可逆过程(c)Q=0,W=0, oC，101.325kPa下，1mol过冷水蒸气变为25 oC，101.325kPa的液态水，求此过程的及。25 oC水的饱和蒸气压为3.1674kPa,汽化热为2217。上述过程能否自发进行？解：1mol 1mol25 oC 25 oC101.325kPa 水g 水l 1mol 1mol25 oC 25 oC3.1674 kPa 3.1674 kPa 水g 水l何者为零？(1) 理想气体卡诺循环。(2) 氢气和氧气在绝热钢瓶中发生反响。(3) 非理想气体的绝热节流膨胀。(4) 液态水在373.15K和101.325kPa下蒸发为气体。(5) 理想气

19、体的绝热节流膨胀。(6) 理想气体向真空自由膨胀。(7) 理想气体绝热可逆膨胀。(8) 理想气体等温可逆膨胀。解：(1)均为零(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)16某溶液中化学反响，假设在等温等压298.15K,101.325kPa下进行，放热假设使该反响通过可逆电池来完成，那么吸热4000J。试计算：(1) 该化学反响的。(2) 当该反响自发进行即不作电功时，求环境的熵变及总熵变。(3) 该体系可能作的最大功。解：(1)(2)(3)17-5 oC时，固态苯的蒸气压为17.1mmHg，过冷苯蒸气压为2.64kPa，设苯蒸气为理想气体，求-5oC、1mol过冷苯凝固为固态苯的。解：1mo

20、l 1mol-5 oC -5 oC101.325kPa 苯l 苯s 1mol 1mol-5 oC -5 oC2.64 kPa 2.28 kPa苯l 苯s 1mol 1mol-5 oC -5 oC2.64 kPa 2.28 kPa苯g 苯g18计算以下恒温反响的熵变化：2C石墨+3gg25 o；。解：2C石墨+3gg19计算以下恒温反响298K的：25 oC时的解：由附表查得：2025 oC、101.325kPa时，金刚石与石墨的规定熵分别为和；其标准燃烧热分别为和。计算在此条件下，石墨金刚石的值，并说明此时哪种晶体较为稳定。解：21试由20题的结果，求算需增大到多大压力才能使石墨变成金刚石？在

21、25 oC时石墨和金刚石的密度分别为和。解：设25 oC，压力为p时，石墨和金刚石正好能平衡共存，那么22101325Pa压力下，斜方硫和单斜硫的转换温度为368K，今在273 K时，S斜方 S单斜的在273373K之间硫的摩尔等压热容分别为试求a转换温度368K时的；b273K时转换反响的解：oC、101.3KPa恒温恒压汽化为水蒸气，并继续升温降压为200oC、50.66KPa，求整个过程的G。设水蒸气为理想气。CP,H2Og10-3TJK-1mol-1，S0H2Og JK-1mol-1解：1mol 1mol 1mol100 oC 100 oC 200oC101.3KPa G1 101.3

22、KPa G2 H2Ol H2Og H2Og S G1=0 S3=K-1S3730=7.628+ S2980 JK-1S473 JK-1G2=H2-G=G1+G224.计算下述化学反响在101.325KPa下，温度分别为298.15K及398.15K时的熵变各是多少？设在该温度区间内各CP,M值是与T值无关的常数。 C2H2g，P0+2H2g，P0=C2H6g，P0：Sm0JK-1mol-1 CP,MJK-1mol-1解：rS0K-1rS0=rS0+K-125.反响COg+H2Og=C2Og+H2g，自热力学数据表查出反响中各物质fHm0，Sm0，及CP,MfHm0，fSm0和fGm0。解：各物

23、质热力学数据如下表：数据COgH2OgCO2gH2gHJKmol-10SJK-1mol-1aJK-1mol-1b103JK-1mol-1c106JK-1mol-1rH298-1rS298K-1mol-1rG298103Kmol-1K-1mol-110-3JK-2mol-110-6JK-3mol-1rH1000Kmol-1rS1000K-1mol-1rG1000Kmol-126.指出以下式子中哪个是偏摩尔量，哪个是化学势？ 解：偏摩尔量： 化学势：27.对遵从范德华气体方程P+v-b=nRT的实际气体。证明：证明：Du=TdS-PdV 由dA= -SdT-pdV=T 1 得=P+v-b=nRT两

24、边对T微分v-b=nR将上式代入1那么28.对理想气体，试证明：证明：由麦克斯韦关系得：，理想气体：PV=nRT 所以 那么29.试导出亥姆霍兹能A的吉布斯-亥姆霍兹公式，即：证明： 1 由1得： 所以30.有一个水和乙醇形成的溶液，水的物质的量分数为0.4，乙醇的偏摩尔体积为3mol-1-1，求此溶液中水的偏摩尔体积。VH2O=3mol-1oC，n摩尔NaCl溶于1000g水中，形成溶液体积V和n之间关系可表示如下： Vcm32试计算1mNaCl溶液中H2O及NaCl的偏摩尔体积。解：VNaCl=16.625+ =3 VH20=332.比拟以下六种状态水的化学势：a100oC，101.3KP

25、a，液态； b100oC，101.3KPa，气态；c100oC，202.6KPa，液态； d100oC，202.6KPa，气态；e101oC，101.3KPa，液态； f101oC，101.3KPa，气态；试问：1与谁大？ 2与谁大？ 3与谁大？ 4与谁大？ 5与谁大？解：= - oC时，溶液1的组成为1NH38H2O，其中NH3的蒸汽压为80mmHg；溶液2组成为1NH32H2O，其中NH3的蒸汽压为27mmHg，试求：1从大量溶液1中转移1mol NH3至大量溶液2中，G=？2将压力为1个大气压的1mol NH3g溶解在大量溶液中，G=？解：1G=nRTln2第三章 化学平衡1298.15

26、K时，反响的水的饱和蒸气压为3.1663Kpa,水的 密度为997Kg.m解： 2.1000K时，反响CH解：3.在一个抽空的容器中引入氯气和二氧化硫，假设它们之间没有发生反响，那么在375.3K时分压分别为47.836Kpa和44.786Kpa。将容器保持在375.3K，经一段时间后，压力变为常数，且等于86.096Kpa。求反响解： 开始 44.786 47.836 0平衡47.786-X 47.836-X X平衡时 假设P=4.445时，反响：,使之发生反响，计算平衡时生产的HI的量。 解： 开始 7.94mol 5.3mol 0平衡 7.94- n 5.3-n 2n 平衡时：n=2n=

27、25.27,反响：的欲使等摩尔的A 和B有40%变成AB，需多大总压力？ 解： Ag+Bg=ABg 开始 1 mol 1mol 0mol解得：P=6.289Kpa=6289Pa6.298.15k时，反响：A=B，在A 和B的分压分别为1013250P和101325Pa时到达平衡，计算。当A和B的分压分别为202650Pa及A和B的分压分别为10132500Pah和506625Pa时反响的 解： Ag=B(g) 平衡时1013250Pa 101325Pa=7.合成氨时所用的氢和氮的比例为3：1，在637K、1013.25kPa压力下，平衡混合物中氨的摩尔百分数为3.85% 。（1） 求N2 (g

28、)+ 3 H2 (g) = 2 NH3 (g) 的.（2） 在此温度时，假设要到达50%氮，总压力为多少？解：1N2 (g) + 3 H2 (g) = 2 NH3 (g) 开始 1mol 3mol 0平衡 1-n 3-3n 2n 平衡混合物中NH3的摩尔百分数：平衡时： (2) 开始 1mol 3mol 0 平衡 1-n 3=3n 2n 平衡混合物中NH3的摩尔百分数：平衡时：为.试求甲醇液的标准生成自由能假定气体为理想气体，且的蒸气压为。解：9. 25时丁二酸C4H6O4,从热力学数据表中得知，C4H6O4s、C4H5O4-1m=1和H+(m=1)的标准生成吉布斯能，试求25时丁二酸在水溶液

29、中的第一电离常数。解： (c=1)= C4H5O4-1(c=1) + H+(c=1) ，于25下分解为，平衡时容器内的压力为。1当放入时容器中已有的，问需加多大压力的，才能形成固体？解：1 平衡 Kp=p(p+39.99)=1109(2)假设使反响向形成方向进行，那么即11.现有理想气体间反响A (g) +B(g)=C(g)+D(g)开始时,A与B均为1mol,25下，反响到达平衡时，A与B各为0.3333mol.(1) 求反响的(2) 开始时，A 为1mol ，B 为2mol (3)(4) 开始时， C为1mol ，D为2mol 分别求反响达平衡时C的物质的量 解：A (g) +B(g)C(

30、g)+D(g)开始 1 mol 1mol 0 0平衡 0.3333 0.3333 0.6667 06667K(2) A (g) +B(g)C(g)+D(g)开始 1mol 1 mol 0.5mol 0平衡 1- n 2 -n n n (3) A (g) +B(g)C(g)+D(g)开始 1mol 1 mol 0.5mol 0平衡 1- n 1 -n 0.5+ n n =平衡时:n (3) A (g) +B(g)C(g)+D(g)开始 1mol 2 mol 0 0平衡 1- n 2 -n n n 平衡时n12.设在某一温度下，有一定量的PCL在标准压力P下的体积为1dm,在该情况下PCL的 离解

31、度设为50%，用计算说明在以下几种情况中，PCL的离解度是增大还是减小。（1） 使气体的总压力减低，直到体积增大到2dm（2） 通入氮气，使体积增大到 2dm（3） 通入氮气，使压力增大到202.65Kpa,而体积仍为1dm 4 通入氯气，使压力增大到202.65Kpa,而体积仍为1 dm解：1PCL= PCL+CL 1mol 0.5mol 0.5mol; 1- PV=NRT V1=1dm3 V2=2dm3代人上式，得：=0.62=62% 增大2Kp=Kn()1=pv=nRT即=V1=1dm3 V2=2dm3 T1=T2代入上式，得：=0.62=62% 增大3Kp=Kn0. 5()=pv=nRT即=V1=1dm3 V2=1dm3 T1=T2代入上式，得：=0.5=50% 不变4PCl5(g) = PCl3(g)+ Cl2(g)1mol 0 00.5mol 0.5mol 0.5mol n总1- +n n总=1+nP1V1=n总RT1 P2V2= n总RT2P1=101.325Kpa P2=202.65Kpa T1=T2V1=1dm3 V2=1dm3 n总 n总=3molT不 变 Kp不 变Kp=Knpv=nRT- V1=V2即0.5=n总=1+n +n=2 代入上式，得：0.5=解得：=0.