《简明物理化学》第二章答案_资格考试-教师资格考试.pdf

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1、优秀学习资料 欢迎下载 1.2mol 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。求此过程的QWUHS、和。已知),(,gHeCmp20.8JK-1mol-1。解：体系变化过程可表示为 W=W1+W2=nRTln12VV+0=28.314298ln0.5=-3435(J)Q=Q1+Q2=W1+U2=-3435+nmvC,T=-3435+nmvC,(298-298/2)=-3435+(-3716)=-7151(J)U=U1+U2=U2=-3716(J)S=S1+S2=nRln12VV+21,TTmvTdTnC=28.314l

2、n0.5+21.58.314ln0.5=-2818(1KJ)2.10mol 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mpC,=29.20JK-1mol-1，求S。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 20 S=S1+S2=nRln12VV+21,TTmvTdTnC =10Rln25050+10(29.20-8.314)ln4015.2732015.273 =-147.6(1KJ)3.2mol 某理想气体(mpC,=29.36 JK-1mol-1)在绝热条件下由 273.2K

3、,1.0MPa 膨胀到 203.6K，0.1MPa 求该过程的QWUHS、和。解：273.2K 绝热 203.6K 1.0MPa 膨胀 0.1MPa 等温压缩 等容冷却 优秀学习资料 欢迎下载 mpC,=29.3611molKJ mvC,=29.36-8.314=21.0461KJ 且 Q=0 U=21,TTmvdTnC=221.046(203.6-273.2)=-2930(J)W=-U=2930(J)4.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S（假设此两种气体均为理想气体）。解：先由能量衡算求终温。O

4、2 与 H2均为双原子分子理想气体，故均有mvC,=5R/2，设终温为 T,则 )(2,HCmv(293.2-T)=)(2,OCmv(T-283.2)T=288.2K 整个混合过程可分以下三个过程进行：1mol,O2,283.2K 1mol,O2,T 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=)(2,OCmv2.2832.288ln=2.2832.288ln314.8251KJ=0.3641KJ 5.100g、10的水与 200g、40的水在绝热的

5、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 0放吸QQ 1mol O2 1mol H2 10,V1 20,V2 恒容S1 恒容S2 S3 已知等温压缩等容冷却解体系变化过程可表示为理想气体从冷却到同时体积从变化到已知该气体的求解假设体系发生如下两个可逆变化过程等温等容某理想气体在绝热条件下由膨胀到求该过程的和解绝热膨胀优秀学习资料欢迎下载设此两种气体均为理想气体解先由能量衡算求终温与均为双原子分子理想气体故均有设终温为则整个混合过程可分以下三个过程进行恒容在恒温恒压下混合达状态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为解绝热混合放吸

6、优秀学习资料欢迎下载吸放为混合后的温度过冷在时其蒸气压为而同温度下的蒸气压为求在下过冷变成同温同压的固态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解在正常沸点时蒸发为的气优秀学习资料 欢迎下载 吸Q=-放Q C m1(t-t1)=-C m2(t-t2)t 为混合后的温度 21002001221mmtttt t-10=2(40-t)t=30=303.15K S=10015.28315.303lnpC+20015.31315.303lnpC =1.40(1KJ)6.过冷 CO2(l)在59时其蒸气压为 465.96kPa，而同温度下 CO2(s)的蒸气压为 439.30kPa。求在

7、59、101.325kPa 下，1mol 过冷 CO2(l)变成同温、同压的固态 CO2(s)时过程的S，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 189.54J g-1.解：CO2(l)CO2(s)59,p G -59,p CO2(l)CO2(s)-59,p(l)-59,p(s)CO2(g)CO2(g)-59,p(l)-59,p(s)G10,G50 G2=G4=0 G=G3=)()(splpVdp=nRTln)()(lpsp=18.314214.2ln96.46530.439=-104.9J G=H-TS H=-189.5444=-8339.76J S=(H-G)/T=2.214

8、)9.104(76.8339=-38.51KJ 7.2molO2(g)在正常沸点182.97时蒸发为 101325Pa 的气体，求此过程的S。已知在正常沸点时 O2(l)的mvapH6.820kJK-1。解：O2在p，182.97时的饱和蒸气压为 101.325Pa，该相变为等温可逆相变 Q=nmvapH 故S=Q/T=nmvapH/T=97.18215.27310820.623=1511KJ G1 G5 G2 G4 G3 已知等温压缩等容冷却解体系变化过程可表示为理想气体从冷却到同时体积从变化到已知该气体的求解假设体系发生如下两个可逆变化过程等温等容某理想气体在绝热条件下由膨胀到求该过程的和

9、解绝热膨胀优秀学习资料欢迎下载设此两种气体均为理想气体解先由能量衡算求终温与均为双原子分子理想气体故均有设终温为则整个混合过程可分以下三个过程进行恒容在恒温恒压下混合达状态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为解绝热混合放吸优秀学习资料欢迎下载吸放为混合后的温度过冷在时其蒸气压为而同温度下的蒸气压为求在下过冷变成同温同压的固态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解在正常沸点时蒸发为的气优秀学习资料 欢迎下载 8.1mol 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S，并与实际过程的热温熵相比较以判断此过程是否自

10、发。解：S=THmvap=2.3731067.403=108.9811molKJ 向真空膨胀，W=0,Q=U=H-)(pV=H-nRT=40.67310-8.314373.2=37.5671molkJ Q/T=2.373567.37=100.6611molKJ SQ/T,所以此过程为不可逆过程 9.1molH2O(l)在 100，101325Pa 下变成同温同压下的 H2O(g)，然后等温可逆膨胀到4104Pa，求整个过程的S。已知水的蒸发焓mvapH40.67kJK-1.解：W1=外pV=p(水OHMpnRT2)nRT=3.1kJ W2=nRTln21pp=8.314373.15ln4000

11、0101325=2.883kJ 故 W=W1+W2=5.983kJ Q1=nmvapH=40.67kJ Q2=W2=2.883kJ 故 Q=Q1+Q2=40.67+2.883=43.55kJ U1=Q1-W1=37.57kJ U=U1=37.57kJ H1=nmvapH=40.67kJ H2=0 故H=H1+H2=40.67kJ S1=Q1/T=15.3731067.403=1091KJ S2=nRln21pp=8.3140.93=7.731KJ 故S=S1+S2=116.731KJ 已知等温压缩等容冷却解体系变化过程可表示为理想气体从冷却到同时体积从变化到已知该气体的求解假设体系发生如下两个

12、可逆变化过程等温等容某理想气体在绝热条件下由膨胀到求该过程的和解绝热膨胀优秀学习资料欢迎下载设此两种气体均为理想气体解先由能量衡算求终温与均为双原子分子理想气体故均有设终温为则整个混合过程可分以下三个过程进行恒容在恒温恒压下混合达状态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为解绝热混合放吸优秀学习资料欢迎下载吸放为混合后的温度过冷在时其蒸气压为而同温度下的蒸气压为求在下过冷变成同温同压的固态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解在正常沸点时蒸发为的气优秀学习资料 欢迎下载 10.1mol0，101325Pa 的理想气体反抗恒定的外压力等温膨胀到压力等于

13、外压力，体积为原来的 10 倍，试计算此过程的QWUHSGF、和。解：W=-外pV=-外p(V2-V1)=-外p(10V1-V1)=-109pV1=-0.9RT=-0.9 8.314273.15=-2.04kJ Q=-W=2.04kJ U=H=0 S=nRln12VV=8.314ln10=19.141KJ G=H-TS=-5229J-5.23kJ F=U-TS=-5229J-5.23kJ 11.若5时，C5H6(s)的蒸气压为 2280Pa，-5 时 C6H6(l)凝固时mS35.65J K-1 mol-1，放热 9874Jmol-1，试求-5 时 C6H6(l)的饱和蒸气压为多少？解：C6H

14、6(l)C5H6(s)5,p -5,p C6H6(l)C6H6(s)-5,p(l)-5,p(s)C6H6(g)C6H6(g)-5,p(l)-5,p(s)G10,G50 G2=G4=0 G=G3 G=H-TS=-9874-268.2(-35.65)=-312.671molJ G3=)()(splpVdp=nRTln)()(lpsp=18.314268.2ln)(2280lp=-312.67)(lp2632Pa 12.在 298K 及 101325Pa 下有下列相变化：CaCO3(文石)CaCO3(方解石)G1 G5 G2 G4 G3 G 已知等温压缩等容冷却解体系变化过程可表示为理想气体从冷却到

15、同时体积从变化到已知该气体的求解假设体系发生如下两个可逆变化过程等温等容某理想气体在绝热条件下由膨胀到求该过程的和解绝热膨胀优秀学习资料欢迎下载设此两种气体均为理想气体解先由能量衡算求终温与均为双原子分子理想气体故均有设终温为则整个混合过程可分以下三个过程进行恒容在恒温恒压下混合达状态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为解绝热混合放吸优秀学习资料欢迎下载吸放为混合后的温度过冷在时其蒸气压为而同温度下的蒸气压为求在下过冷变成同温同压的固态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解在正常沸点时蒸发为的气优秀学习资料 欢迎下载 已知此过程的mtrsG800

16、1molJ,mtrsV2.7513molcm。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,p 298K,p 文石 方解石 298K,p 298K,p 设 298K,压力p时，CaCO3(文石)CaCO3(方解石)这个反应以可逆方式进行，即 G2=0 mt r sG=G1+G 2+G3 =ppppppppdpVdpVdpVdpV2121 =ppdpVV)(21mtrsV)(pp =2.7510-6)101325(p800 p2.91108Pa 13.在3时，冰的蒸气压为 475.4Pa，过冷水的蒸气压为 489.2Pa，试求在-

17、3 时 1mol 过冷H2O 转变为冰的G。解：H2O(l)H2O(s)3,p G -3,p H2O(l)H2O(s)-3,p(l)-3,p(s)H2O(g)H2O(g)-3,p(l)-3,p(s)G10,G50 G2=G4=0 G=G3=)()(splpVdp=nRTln)()(lpsp=18.314270.2ln2.4894.475 =-64.27J G1 G5 G2 G4 G3 G1 G3 G 2 已知等温压缩等容冷却解体系变化过程可表示为理想气体从冷却到同时体积从变化到已知该气体的求解假设体系发生如下两个可逆变化过程等温等容某理想气体在绝热条件下由膨胀到求该过程的和解绝热膨胀优秀学习资

18、料欢迎下载设此两种气体均为理想气体解先由能量衡算求终温与均为双原子分子理想气体故均有设终温为则整个混合过程可分以下三个过程进行恒容在恒温恒压下混合达状态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为解绝热混合放吸优秀学习资料欢迎下载吸放为混合后的温度过冷在时其蒸气压为而同温度下的蒸气压为求在下过冷变成同温同压的固态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解在正常沸点时蒸发为的气优秀学习资料 欢迎下载 14已知 298.15K 下有关数据如下：物质 O2(g)(6126sOHC CO2(g)H2O(l)mfH/JK-1mol-1 0-1274.5 393.5 2

19、85.8 BS/JK-1mol-1 205.1 212.1 213.6 69.9 求在 298.15K 标准状态下，1mo l-右旋糖)(6126sOHC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p下进行，所以求化学反应的G最基本公式应为)(TGmr=)(THmr-T)(TSmr 本题求 298.15K、标准状态下 -右旋糖的氧化反应如下:)(6126sOHC+6)(2gO 6)(6)(22lOHgCO 故的计算式为 mrG（298.15K）的计算式为 mrG（298.15K）=mrH(298.15K)-298.15KmrS(298.15K)据题

20、给数据 mfH(298.15K)=)15.298(KHmfB =6mfH(H2O,l)+6mfH(CO2,g)-mfH(sOHC,6126)=6(-285.81molkJ)+6(-393.61molkJ)-(-1274.51molkJ)=-2801.3 kJ mol-1 mrS(298.15K)=)15.298(KSmB =6mS(H2O,l)+6mS(CO2,g)-mS(),(6126sOHC-6mS(O2,g)=258.311molKJ )15.298(KGr=mrH(298.15K)-298.15KmrS(298.15K)=-2801.31molkJ-298.15K258.310-31m

21、olkJ =-2878.31molkJ 298.15K 标准状态下 mrmrmrSHG,已知等温压缩等容冷却解体系变化过程可表示为理想气体从冷却到同时体积从变化到已知该气体的求解假设体系发生如下两个可逆变化过程等温等容某理想气体在绝热条件下由膨胀到求该过程的和解绝热膨胀优秀学习资料欢迎下载设此两种气体均为理想气体解先由能量衡算求终温与均为双原子分子理想气体故均有设终温为则整个混合过程可分以下三个过程进行恒容在恒温恒压下混合达状态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为解绝热混合放吸优秀学习资料欢迎下载吸放为混合后的温度过冷在时其蒸气压为而同温度下的蒸气压为求在下过冷变成同

22、温同压的固态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解在正常沸点时蒸发为的气优秀学习资料 欢迎下载 15 生物合成天冬酰胺的mrG为19.25kJmol-1，反应式为：天冬氨酸+4NHATP 天冬酰胺PPiAMP（无机焦磷酸）（0）已知此反应是由下面四步完成的：天冬氨酸ATP -天冬氨酰腺苷酸PPi (1)-天冬氨酰腺苷酸+4NH 天冬酰胺AMP (2)-天冬氨酰腺苷酸OH2 天冬氨酸AMP (3)ATPOH2 AMPPPi (4)已知反应(3)和(4)的mrG分别为41.84kJmol-1和33.47kJmol-1，求反应(2)的mrG值.解：反应方程式(1)+(2)(0)

23、mrG(1)+mrG(2)=mrG 又有反应方程式 2(1)+(2)+(3)-(4)=(0)2mrG(1)+mrG(2)+mrG(3)-mrG(4)=mrG mrG(1)+mrG(2)=-19.25 2mrG(1)+mrG(2)=-19.25-33.47+41.84 mrG(2)=-27.621molkJ 16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 6462J mol-1。试计算由型转化为型时的S。解：AgI()AgI()S=Q/T=mrH/T=6462/419.7=15.411molKJ 17试判断在 10及标准压力下，白锡和

24、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 mfH/(J mol-1)298,mS/(J K-1 mol-1)mpC,/(J K-1 mol-1)白锡 0 52.30 26.15 已知等温压缩等容冷却解体系变化过程可表示为理想气体从冷却到同时体积从变化到已知该气体的求解假设体系发生如下两个可逆变化过程等温等容某理想气体在绝热条件下由膨胀到求该过程的和解绝热膨胀优秀学习资料欢迎下载设此两种气体均为理想气体解先由能量衡算求终温与均为双原子分子理想气体故均有设终温为则整个混合过程可分以下三个过程进行恒容在恒温恒压下混合达状态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

25、力为解绝热混合放吸优秀学习资料欢迎下载吸放为混合后的温度过冷在时其蒸气压为而同温度下的蒸气压为求在下过冷变成同温同压的固态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解在正常沸点时蒸发为的气优秀学习资料 欢迎下载 灰锡 2197 44.76 25.73 解：Sn(白)Sn(灰)mrH(298.2K)=-21971molJ mrS(298.2K)=44.76-52.30=-7.45（11molKJ）mrH(283.2K)=mrH(298.2K)+2.2832.298,dTCmpr =-2197+(25.73-26.15)(283.2-298.2)=-2197+6.3=-2190.7

26、(1molJ)mrS(283.2K)=mrS(298.2K)+dTTCpr2.2832.298 =-7.45+(25.73-26.15)ln2.2982.283 =-7.43(11molKJ)mrG(283.2K)=mrH(283.2K)-TmrS(283.2K)=-2190.7-283.2(-7.43)=-86.5(1molJ)Sn(白)Sn(灰)的反应可自发进行 灰锡较白锡稳定 已知等温压缩等容冷却解体系变化过程可表示为理想气体从冷却到同时体积从变化到已知该气体的求解假设体系发生如下两个可逆变化过程等温等容某理想气体在绝热条件下由膨胀到求该过程的和解绝热膨胀优秀学习资料欢迎下载设此两种气体均为理想气体解先由能量衡算求终温与均为双原子分子理想气体故均有设终温为则整个混合过程可分以下三个过程进行恒容在恒温恒压下混合达状态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为解绝热混合放吸优秀学习资料欢迎下载吸放为混合后的温度过冷在时其蒸气压为而同温度下的蒸气压为求在下过冷变成同温同压的固态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解在正常沸点时蒸发为的气