《简明物理化学》第二章答案docxWord格式文档下载.docx
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Cp,m=29.20J?
K?
mol,求ΔS。
解:
假设体系发生如下两个可逆变化过程
250dm3
等温.
50dm3
等容
ΔS2
40C
>
ΔS1
20C
ΔS=ΔS什ΔS2=nRln+
T2
dT
nCv,mT
=10Rln竺+10×
(29.20-8.314)×
In^^
250273.15+40
=-147.6(J水JI)
-1-1
3.2mol某理想气体(Cp,m=29.36J?
mol)在绝热条件下由273.2K,1.0MPa膨胀到203.6K,
0.1MPa求该过程的Q、W、AU>
H和口厶S。
273.2K
绝热'
203.6K
A
1.0MPa
膨胀0.1MPa
Cp,m=29.36J^AJmo∖λ
1
∙∙∙Cv,m=29.36-8.314=21.046J∙K」
且Q=O
ΔU=TnCv,mdT=2×
21.046×
(203.6-273.2)=-2930(J)
W=-ΔU=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。
2,且V1=V2(见图),
若将隔板抽去,试求算两种气体混合过程的US(假设此两种气体均为理想气体)。
1molO2
10C,V1
1molH2
20C,V2
先由能量衡算求终温。
02与H2均为双原子分子理想气体,故均有Cv,m=5R∕2,设终温
为T,则
Cv,m(H2)(293.2-T)=Cv,m(O2)(T-283.2)
=T=288.2K
整个混合过程可分以下三个过程进行:
恒容δS1
1mol,O2,283.2K-①~Pr1mol,O2,T—δs3
恒容δS2在恒温恒压下混合达状态
1mol,H2,293.2K—1mol,H2,T—
当过程①与②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③。
三步的熵变分别为:
ΔSI=CVm(O2)ln2882=8.314ln2882J^KJ=0.364J*KJ
283.2283.2」
Q吸=-Q放
t为混合后的温度
C?
mi(t-tι)=-C?
m2(t-t2)
t-t1m2200——
-22=t-10=2(40-t)=t=30C=303.15K
t2-tmi100
=1.40(JK)
6.过冷CO2(l)在—59C时其蒸气压为465.96kPa,而同温度下CO2(s)的蒸气压为439.30kPa°
189.54J?
g-1.
求在—59C、101.325kPa下,1mol过冷CO2(∣)变成同温、同压的固态CO2(s)时过程的丄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
CO2(g)
-59C,P(S)
G4
∞2(g)-^G3
-59C,P(l)
ΔG1:
?
0,∆G5<
^0ΔG2=ΔG4=0
P(S)P(S)439.30
.∙.δG=ΔG3=VdP=nRTIn=1×
214.2In=-104.9J
'
p(∣)p(l)465.96
TΔG=ΔH-TΔSΔH=-189.54×
44=-8339.76J
7.2molO2(g)在正常沸点—182.97C时蒸发为101325Pa的气体,求此过程的AS。
已知在正常
沸点时O2(l)的AVaPHm=6.820kJ?
K。
。
2在Pr,—182.97C时的饱和蒸气压为101.325Pa,该相变为等温可逆相变
的S,并与实际过程的热温熵相比较以判断此过程是否自发。
向真空膨胀,W=O,Q=△U=△H-△(PV)=△H-nRT=40.67×
103-8.314×
373.2
=37.567kJpol
Q/T=37567=100.66J$」pol/
373.2
△S>
Q/T,所以此过程为不可逆过程
9.1molH2θ(l)在100C,101325Pa下变成同温同压下的H2O(g),然后等温可逆膨胀到
W2=nRTIn巴=8.314×
373.15×
ln101325=2.883kJ
P240000
故W=Wj+W2=5.983kJ
Q1=n-VaPHm=40.67kJ
Q2=W2=2.883kJ
故Q=Q什Q2=40.67+2.883=43.55kJ
△U1=Q1-W1=37.57kJ
△U=△U1=37.57kJ
△H1=n-VaPHm=40.67kJ
△H2=0
故△H=△H什△H2=40.67kJ
故△S=△S什△S2=116.73J/
来的10倍,试计算此过程的Q、W、厶U、厶H、厶S、.IG和厶F。
W=-P外ΔV=-P外(V2-V1)=-P外(10V1-V1)
11.若一5C时,C5H6(s)的蒸气压为2280Pa,-5C时CeHe(I)凝固时ASm=—35.65J?
mol
ΔG=ΔH-TΔS=-9874-2e8.2×
(-35.65)=-312.67J<
moI
P(S)P(S)2280
ΔG3=VdP=nRTIn=1×
268.2×
In=-312.67
讽)P(I)P(I)
=P(I)=2632Pa
12.在298K及101325Pa下有下列相变化:
CaC03(文石)→CaCO3(方解石)
施加多大压力方能使文石成为稳定相?
解:
CaCOy文石)CaCθ3(方解石)
>
298K,Pr298K,Pr
ΔG1%G3
文石△G2二方解石
298K,P298K,P
HtrGm=ΔG什△G2+ΔG3
=(VI-V2)JpfP=ArSVm(P-PT)
13•在—3C时,冰的蒸气压为
=2.75×
10-6×
(P—101325)=800p=2.91×
108Pa
475.4Pa,过冷水的蒸气压为489.2Pa,试求在-3C时1mol过冷
H2O转变为冰的AG。
=-64.27J
14.已知298.15K下有关数据如下:
物质
02(g)
C6H12θ6(s)
H20(l)
.∖fHm/J?
mol-1
o
-1274.5
—393.5
—285.8
-1I-1
Sb/J?
205.1
212.1
213.6
69.9
求在298.15K标准状态下,1moIα右旋糖CgHizOg(S)与氧反应的标准摩尔吉布斯自由能。
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∙*Gm(T)-τHm(T)-T∙*Sm(T)
本题求298.15K、标准状态下O-右旋糖的氧化反应如下:
298.15K标准状态下
C6H12θ6(S)+602(g>
6Cθ2(g)+6H20
(1)
故的计算式为LrGm^rHm^rSm
ArGm(298.15K)的计算式为
TGm(298.15K)=THm(298.15K)-298.15K×
.:
rSm(298.15K)
据题给数据
•:
fHm(298.15K)='
:
BfHrm(298.15K)
=6.*Hm(H2O,l)+6∙,fHrm(C02,g)-SHtm(C6H12θ6,s)
=6×
(-285.8kJmol'
)+6×
(-393.6kJ<
molj)-(-1274.5kJ⅜molJ)
-1
=-2801.3kJ?
TSm(298.15K)=V■BSm(298.15K)
=6Sm(H20,l)+6Sm(CO2,g)-Srm((C6H12O6,s)-6Sm(O2,g)
=258.3J水'
Mol'
ArGr(298.15K)=.vHm(298.15K)-298.15K×
■=rSm(298.15K)
13
=-2801.3kJmol*-298.15K×
258.3×
10-kJ^mol
=-2878.3kJmolA
15.生物合成天冬酰胺的.∖rGm为一19.25kJ?
mol-1,反应式为:
天冬氨酸+NH4ATP天冬酰胺∙AMPPPi(无机焦磷酸)(0)
已知此反应是由下面四步完成的:
天冬氨酸ATPβ天冬氨酰腺苷酸PPi
(1)
β天冬氨酰腺苷酸+NH4天冬酰胺AMP
(2)
β-天冬氨酰腺苷酸H2O天冬氨酸AMP(3)
ATPH2OAMPPPi(4)
已知反应⑶和⑷的ArGm分别为—41.84kJ?
mol-1和—33.47kJ?
mol-1,求反应⑵的乙Gm值.解:
反应方程式
(1)+
(2)=(O)
ArGm
(1)+ArGm
(2)=ArGm
又有反应方程式2×
(1)+
(2)+(3)-(4)=(0)
•••2∙:
rGm
(1)+*Gm
(2)+∙:
rGm(3)-.:
rGm(4)=-VGm
*Grm
(1)+*Gm
(2)=-19.25
2]Gm
(1)+rGrm
(2)=-19∙25-33∙47+41∙84
—rGm
(2)=-27.62kJ^mol
16•固体碘化银AgI有α和β两种晶型,这两种晶型的平衡转化温度为1465C,由α型转化
为β型时,转化热等于6462J7mol-1。
试计算由α型转化为β型时的USO
AgI(α)*AgI(β)
ΔS=Q∕T=∙τHm∕T=6462∕419.7=15.4J水'
和ol'
17.试判断在10C及标准压力下,白锡和灰锡哪一种晶形稳定。
已知在25C及标准压力下有下列数据:
=fHm/(J?
mol-1)
Sm,298/(J?
11
Cp,m/(J?
K-?
mo「)
白锡
52.30
26.15
灰锡
-2197
44.76
25.73
Sn^)—>
Sn^)
.:
rHm(298.2K)=-2197J^olJ
TSm(298∙2K)=44∙76-52∙30=-7∙45(JZJ^olJ)
rr283.2
ΔrHm(283.2K)=⅛Hm(298.2K)+^98∕rCp,mdT=-2197+(25.73-26∙15)×
(283.2-298.2)
1=-2197+6.3=-2190.7(J4mol)
283∙2[.rCp
rSm(283.2K)=.rSm(298.2K)+dT
<
298.2T
283.2=-7.45+(25.73-26.15)×
In
298.2
=-7.43(JKmol)
γGm(283.2K)=THrm(283.2K)-T■√Sm(283.2K)=-2190.7-283.2×
(-7.43)=-86.5(J^olJ)
∙∙∙Sn^)Sn^)的反应可自发进行
•••灰锡较白锡稳定
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