物理化学习题及答案学习教案.pptx

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1、会计学1物理化学习题物理化学习题(xt)及答案及答案第一页，共68页。，4.单纯单纯PVT变化变化 U、H的计算的计算，5.理想气体绝热可逆过程方程理想气体绝热可逆过程方程热力学部分热力学部分热力学部分热力学部分(b fen)(b fen)总结总结总结总结第1页/共68页第二页，共68页。，6.化学反应焓变计算公式：化学反应焓变计算公式：7.体积体积(tj)功定义功定义式式1）自由自由(zyu)膨胀过程向真空膨胀膨胀过程向真空膨胀2）等容过程等容过程(guchng)P外外=0=0，W=0 W=P外dV dV=0，W=0=03）等温可逆膨胀等温可逆膨胀4）理想气体绝热可逆体积功计算）理想气体绝热

2、可逆体积功计算热力学部分热力学部分热力学部分热力学部分 总结总结总结总结第2页/共68页第三页，共68页。8.8.熵的定义熵的定义熵的定义熵的定义(dngy)(dngy)热力学部分热力学部分(b fen)总结总结pVT 变化相变化化学变化变温过程等温气体膨胀、压缩恒压变温恒容变温可逆相变不可逆相变系系统统熵熵变变的的计计算算第3页/共68页第四页，共68页。判据判据适适 用用 范范 围围自发过程方向自发过程方向S孤立系统中任何过程孤立系统中任何过程S增大，增大，S0,dS0A封闭系统，封闭系统，T、V、W0的过程的过程A减小，减小，A0,dA0G封闭系统，封闭系统，T、P、W0的的过程过程G减

3、小，减小，G0,dG0不等式判别过程自发进行的方向；等式作为系统不等式判别过程自发进行的方向；等式作为系统(xtng)平衡的判据平衡的判据 热力学部分热力学部分(b fen)总结总结 9.S 9.S、A A、G G 判据判据判据判据(pn j)(pn j)第4页/共68页第五页，共68页。10.G 及及 A 的计算的计算(j sun)热力学部分热力学部分(b fen)总结总结恒恒T过程过程(guchng)非恒非恒T1）单纯）单纯 PVT 变化变化恒恒T2）第5页/共68页第六页，共68页。3）化学反应）化学反应(huxu fnyng)的的 计算计算热力学部分热力学部分(b fen)总结总结第6

4、页/共68页第七页，共68页。11.11.11.11.克拉克拉克拉克拉(kl)(kl)(kl)(kl)佩龙方程佩龙方程佩龙方程佩龙方程 在一定温度和压力下，任何纯物质达到两相平衡时，上式表示(biosh)蒸气压随温度的变化率。热力学部分热力学部分(b fen)总结总结可用来计算不同温度下的蒸气压或摩尔蒸发热。克-克方程第7页/共68页第八页，共68页。热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律(dngl(dngl)习题习题习题习题1、1 mol 某理想气体于某理想气体于27oC，101.325 kPa 的始态下，先受某恒定的始态下，先受某恒定外压恒温压缩外压恒温压缩(y su)至

5、平衡态，再恒容升温至至平衡态，再恒容升温至97oC，250.00 kPa。求过程的。求过程的W，Q,U，H。已知气体的。已知气体的Cv,m=20.92 J mol-1K-1解：过程解：过程(guchng)图示如下：图示如下：n=1 molT1=300.15KP1=101.32 KPaV1n=1 molT3=370.15KP3=250.00 KPaV3=V2n=1 molT2=300.15KP2V2 第8页/共68页第九页，共68页。热力学第一热力学第一热力学第一热力学第一(dy)(dy)定律定律定律定律 习题习题习题习题因为因为(yn wi)V2=V3，则，则p2/T2=p3/T3，p2=p3

6、T2/T3=250.00300.15/370.15 kPa=202.72 kPaW2=0n=1 molT1=300.15KP1=101.32 KPaV1n=1 molT3=370.15KP3=250.00 KPaV3=V2n=1 molT2=300.15KP2V2 所以所以(suy)W=W2+W1=2.497 kJ，第9页/共68页第十页，共68页。热力学第一热力学第一(dy)定定律律 习题习题2、在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板，隔板的两侧分别为2mol，0的单原子(yunz)理想气体A及5mol，100的双原子(yunz)理想气体B，两气体的压力均为100 kPa。活塞外的压力维持 10

7、0kPa不变。今将容器内的绝热隔板撤去，使两种气体混合达到平衡态。求末态温度T及过程的W，U。第10页/共68页第十一页，共68页。解：单原子理想气体解：单原子理想气体A A的的 ，双原子理想气体，双原子理想气体B B的的 ，因活塞外的压力维持因活塞外的压力维持(wich)100kPa(wich)100kPa不变，过程绝不变，过程绝热恒压，热恒压，Q=Qp=H=0Q=Qp=H=0，于是有，于是有于是有于是有 22.5T=7895.875K 22.5T=7895.875K 得得 T=350.93K T=350.93K 第11页/共68页第十二页，共68页。第12页/共68页第十三页，共68页。热

8、力学第一定律热力学第一定律(dngl)习题习题3、已知水在、已知水在100，101.325 kPa下的摩尔蒸下的摩尔蒸发焓发焓vapHm=40.668 kJmol-1，试分别计，试分别计算下列两过程算下列两过程(guchng)的的Q，W，U及及H。水蒸汽可按理想气体处理。水蒸汽可按理想气体处理。（1）在）在100，101.325 kPa条件下，条件下，1kg水蒸水蒸发为水蒸汽；发为水蒸汽；（2）在恒定）在恒定100的真空容器中，的真空容器中，1kg水全部水全部蒸发为水蒸汽，并且水蒸气的压力恰好为蒸发为水蒸汽，并且水蒸气的压力恰好为101.325 kPa第13页/共68页第十四页，共68页。第1

9、4页/共68页第十五页，共68页。第15页/共68页第十六页，共68页。第16页/共68页第十七页，共68页。热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律(dngl(dngl)习题习题习题习题4、5 mol双原子理想气体从始态双原子理想气体从始态300 K，200 kPa，先恒温可逆膨，先恒温可逆膨胀胀(png zhng)到压力为到压力为50 kPa，再绝热可逆压缩到末态压力，再绝热可逆压缩到末态压力200 kPa。（1）求末态温度）求末态温度T；（2）求恒温可逆膨胀）求恒温可逆膨胀(png zhng)过程的过程的W，Q，U和和H；（3）求绝热可逆压缩过程的）求绝热可逆压缩过程的W

10、，Q，U和和H；（4）求整个过程过程的）求整个过程过程的W，Q，U和和H；解：过程解：过程(guchng)图示如下：图示如下：n=5 molT1=300P1=200 KPan=5 molT3P3=200 KPan=5 molT2=300KP2=50 KPa要确定T3，只需对第二步应用可逆过程方程式。第17页/共68页第十八页，共68页。热力学第一热力学第一热力学第一热力学第一(dy)(dy)定律定律定律定律 习题习题习题习题n=5 molT1=300P1=200 KPan=5 molT3P3=200 KPan=5 molT2=300KP2=50 KPa第18页/共68页第十九页，共68页。热力

11、学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律(dngl(dngl)习习习习题题题题n=5 molT1=300P1=200 KPan=5 molT3P3=200 KPan=5 molT2=300KP2=50 KPa第19页/共68页第二十页，共68页。5 5、求在常压及、求在常压及10 10 下过冷水结冰的摩尔凝固焓。已知冰下过冷水结冰的摩尔凝固焓。已知冰(H2O,s)(H2O,s)在在100 kPa100 kPa下的熔点为下的熔点为0 0，此条件下的摩尔熔化焓，此条件下的摩尔熔化焓 fusHm fusHm6.012 kJmol-16.012 kJmol-1；在；在10100 0的范围内

12、过冷水的范围内过冷水(H2O,l)(H2O,l)和和冰的摩尔定压热容冰的摩尔定压热容(r rn)(r rn)分别为分别为Cp,m(H2O,l)=76.28 Jmol-1K-1Cp,m(H2O,l)=76.28 Jmol-1K-1和和Cp,m(H2O,s)=37.20 Jmol-1K-1Cp,m(H2O,s)=37.20 Jmol-1K-1。热力学第一热力学第一热力学第一热力学第一(dy)(dy)定律定律定律定律 习题习题习题习题第20页/共68页第二十一页，共68页。第21页/共68页第二十二页，共68页。6已知已知25甲酸甲酸(ji sun)甲酯的标准燃烧焓甲酯的标准燃烧焓cHm（HCOOC

13、H3，l）为）为979.5 kJmol-1，甲酸，甲酸(ji sun)(HCOOH，l)、甲、甲醇醇(CH3OH，l)、水、水(H2O，l)及二氧化碳及二氧化碳（CO2，g)的标准摩尔生成焓的标准摩尔生成焓f Hm分别分别为为424.72 kJmol-1，238.66 kJmol-1，285.83 kJmol-1及及393.509 kJmol-1，应用这些数据求应用这些数据求25时下列反应的摩尔反时下列反应的摩尔反应焓。应焓。HCOOH(l)+CH3OH(l)HCOOCH3(l+H2O(l)热力学第一热力学第一热力学第一热力学第一(dy)(dy)定律定律定律定律 习题习题习题习题第22页/共6

14、8页第二十三页，共68页。第23页/共68页第二十四页，共68页。第24页/共68页第二十五页，共68页。7 7计算计算(j sun)(j sun)下列反应的下列反应的H-UH-U（各反应条件均为（各反应条件均为298 K298 K和和100 kPa100 kPa）C12H22O11(C12H22O11(蔗糖蔗糖)完全燃烧；完全燃烧；(2)C10H8(2)C10H8(萘，萘，s)s)完全氧化为苯二甲酸完全氧化为苯二甲酸C6H4(COOH)2(s)C6H4(COOH)2(s)。热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律(dngl(dngl)习题习题习题习题第25页/共68页第二十六

15、页，共68页。第26页/共68页第二十七页，共68页。第27页/共68页第二十八页，共68页。8、将2 mol H2(g)置于带活塞的气缸中，若活塞上的外压力很缓慢地减小，使H2(g)在25 时从15 dm3等温膨胀到50 dm3，试求在过程的Q，W，U，H。假设(jish)H2(g)服从理想气体行为。热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律(dngl(dngl)习习习习题题题题第28页/共68页第二十九页，共68页。第29页/共68页第三十页，共68页。9、1 mol N2(g)，在298 K和100 kPa压力(yl)下，经可逆绝热压缩到5 dm3。试计算：（设气体为理想气

16、体）(1)N2(g)的最后温度；(2)N2(g)的最后压力(yl)；(3)需做多少功。热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律(dngl(dngl)习习习习题题题题第30页/共68页第三十一页，共68页。第31页/共68页第三十二页，共68页。第三章习题第三章习题热力学第二热力学第二(d r)定定律律第32页/共68页第三十三页，共68页。1.卡诺热机(rj)在T1=795K的高温热源和T2=300K的低温热源间工作，求：（1）热机(rj)的效率；（2）当从高温热源吸热Q1=250 kJ时，系统对环境作的功-W及向低温热源放出的 Q2。第33页/共68页第三十四页，共68页。第

17、34页/共68页第三十五页，共68页。2.始态为T1=300K，p1=200kPa 的某双原子气体 1 mol，经下列(xili)不同途径变化到T2=300K，p2=100 kPa的末态。求各步骤及途径的Q，S。（1）恒温可逆膨胀：（2）先恒容泠却至使压力降至100kPa，再恒压加热至T2；（3）先绝热可逆膨胀到使压力降至100kPa，再恒压加热至T2；第35页/共68页第三十六页，共68页。第36页/共68页第三十七页，共68页。第37页/共68页第三十八页，共68页。第38页/共68页第三十九页，共68页。第39页/共68页第四十页，共68页。3.某双原子(yunz)理想气体从T1=300

18、K，p1=100 kPa，V1=100 dm3 的始态，经不同过程变化到下述状态，求各过程的S。（1）T2=600K，V2=50 dm3；（2）T2=600K，p2=50 kPa；（3）p2=150 kPa，V2=200 dm3；第40页/共68页第四十一页，共68页。第41页/共68页第四十二页，共68页。第42页/共68页第四十三页，共68页。4.4 mol 单原子(yunz)理想气体从始态750 K，150 kPa，先恒容冷却使压力降至 50 kPa，再恒温可逆压缩至 100 kPa。求整个过程的Q，W，U，H，S。第43页/共68页第四十四页，共68页。第44页/共68页第四十五页，共

19、68页。5.绝热恒容容器中有一绝热隔板，隔板一侧为 2 mol 的200 K，50dm3的单原子理想气体(qt)A，另一侧为 3 mol的400K，100 dm3的双原子理想气体(qt)B。今将容器中绝热隔板抽去，气体(qt)A与气体(qt)B混合达到平衡态。求过程的S。第45页/共68页第四十六页，共68页。第46页/共68页第四十七页，共68页。6.将装有0.1mol乙醚(C2H5)2O(l)的微小玻璃放入的小玻璃瓶放入容积为10dm3的恒容密闭的真空容器中，并在35.51的恒温槽中恒温。35.51为在101.325kPa下乙醚的沸点。已知在此条件下乙醚的摩尔蒸发(zhngf)焓vapHm

20、=25.104kJmol-1。今将小瓶打破，乙醚蒸发(zhngf)至平衡态。求：（1）乙醚蒸气的压力；（2）过程的Q，U，H及S。第47页/共68页第四十八页，共68页。（2）画出如下(rxi)框图第48页/共68页第四十九页，共68页。第49页/共68页第五十页，共68页。7.已知苯（C6H6）在101.325kPa下于80.1 沸腾，vapHm=30.878 kJmol-1。液体苯的摩尔(m r)定压热容Cp，m=142.7 Jmol-1K-1。今将40.53 Kpa，80.1 的苯蒸气 1 mol，先恒温可逆压缩至101.325kPa，并凝结成液态苯，再在恒压下将其冷却至60。求整个过程

21、的Q，W，U，H及S。第50页/共68页第五十一页，共68页。第51页/共68页第五十二页，共68页。8.已知25时液态水的标准摩尔(m r)生成吉布斯函数为-237.129 kJmol-1。水在25时的饱和蒸气压p=3.1663 kPa。求25时水蒸气的标准摩尔(m r)生成吉布斯函数。第52页/共68页第五十三页，共68页。第53页/共68页第五十四页，共68页。9.100的恒温槽中有一带活塞的导热圆筒，筒中 为2 mol N2（g）及装于小玻璃瓶中的 3 mol H2O（l）。环境的压力即系统的压力维持 120 kPa 不变。今小玻璃瓶打碎，液态水蒸发至平衡态。求过程的Q，W，U，H，S

22、，A及G。已知：水在100时的饱和(boh)蒸气压为ps=101.325 kPa，在此条件下水的摩尔蒸发焓vapHm=40.668 kJmol-1。第54页/共68页第五十五页，共68页。解：本题虽然系统的压力为120kPa，大于水在100时的饱和蒸气压，但因有N2（g）存在，在气相中水蒸气的分压小于其饱和蒸气压时，水即可蒸发(zhngf)。本题的水量较多，水是全部蒸发(zhngf)，还是部分蒸发(zhngf)，我们先计算为好。第55页/共68页第五十六页，共68页。第56页/共68页第五十七页，共68页。10.已知100水的饱和蒸气压为101.325 kPa，在此条件下水(xi shu)的摩

23、尔蒸发焓vapHm=40.668 kJmol-1。在置于100恒温槽中的容积为100 dm3 的密闭容器中，有压力 120kPa的过饱和蒸气。此状态为亚稳态。今过饱和蒸气失稳，部分凝结成液态水达到热力学稳定的平衡态。求过程的Q，U，H，S，A及G。第57页/共68页第五十八页，共68页。第58页/共68页第五十九页，共68页。第59页/共68页第六十页，共68页。11.已知水在77时的饱和蒸气压为48.891 kPa。水在101.325 kPa下的正常沸点为100。求（1）下面表示(biosh)水的蒸气压与温度关系的方程式中A和B值；（2）在此温度范围(fnwi)内水的摩尔蒸发焓；（3）在多大压力下水的沸点为105。第60页/共68页第六十一页，共68页。第61页/共68页第六十二页，共68页。12.求证(qizhng)：（1）；（2）对理想气体(l xin q t)。第62页/共68页第六十三页，共68页。第63页/共68页第六十四页，共68页。第64页/共68页第六十五页，共68页。13、求证(qizhng)：第65页/共68页第六十六页，共68页。第66页/共68页第六十七页，共68页。第67页/共68页第六十八页，共68页。