物理化学课后习题答案Word下载.docx
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第二章
2.21mol水蒸气(H2O,g)在100℃,101.325kpa下全部凝结成液态水,求过程的功。
假设:
相对水蒸气的体积,液态水的体积可以忽略不计。
2.111mol某理想气体与27℃,101.325kpa的始态下,先受某恒定外压恒温压缩至平衡态,在恒容升温至97.0℃,250.00kpa。
求过程的W,Q,ΔU,ΔH。
已知气体的体积Cv,m=20.92J*mol-1*K-1。
2.15容积为0.1m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板,其两侧分别为0︒C,4mol的Ar(g)及150︒C,2mol的Cu(s)。
现将隔板撤掉,整个系统达到热平衡,求末态温度t及过程的
。
已知:
Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容
分别为
及
,且假设均不随温度而变。
图示如下
绝热壁与铜块紧密接触,且铜块的体积随温度的变化可忽略不计
则该过程可看作恒容过程,因此
假设气体可看作理想气体,
,则
2.25冰(H2O,S)在100kpa下的熔点为0℃,此条件下的摩尔熔化焓ΔfusHm=6.012KJ*mol-1*K-1。
已知在-10~0℃范围内过冷水(H2O,l)和冰的摩尔定压热容分别为Cpm(H2O,l)=76.28J*mol-1*K-1和Cpm(H2O,S)=37.20J*mol-1*K-1。
求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。
2.26已知水(H2O,l)在100︒C的摩尔蒸发焓
水和水蒸气在25~100℃间的平均摩尔定压热容分别为Cpm(H2O,l)=75.75J*mol-1*K-1和Cpm(H2O,g)=33.76J*mol-1*K-1。
求在25︒C时水的摩尔蒸发焓。
2.29应用附录中有关物资的热化学数据,计算25︒C时反应
的标准摩尔反应焓,要求:
(1)
应用25︒C的标准摩尔生成焓数据;
(2)
应用25︒C的标准摩尔燃烧焓数据。
解:
查表知
Compound
因此,由标准摩尔生成焓
由标准摩尔燃烧焓
2.31
已知25︒C甲酸甲脂(HCOOCH3,l)的标准摩尔燃烧焓
为
,甲酸(HCOOH,l)、甲醇(CH3OH,l)、水(H2O,l)及二氧化碳(CO2,g)的标准摩尔生成焓
、
应用这些数据求25︒C时下列反应的标准摩尔反应焓。
显然要求出甲酸甲脂(HCOOCH3,l)的标准摩尔生成焓
2.38某双原子理想气体1mol从始态350K,200kpa经过如下五个不同过程达到各自的平衡态,求各过程的功W。
(1)恒温可逆膨胀到50kpa;
(2)恒温反抗50kpa恒外压不可逆膨胀;
(3)恒温向真空膨胀到50kpa;
(4)绝热可逆膨胀到50kpa;
(5)绝热反抗50kpa恒外压不可逆膨胀。
第三章
3.9
始态为
,
的某双原子理想气体1mol,经下列不同途径变化到
的末态。
求各步骤及途径的
恒温可逆膨胀;
先恒容冷却至使压力降至100kPa,再恒压加热至
;
(3)
先绝热可逆膨胀到使压力降至100kPa,再恒压加热至
(1)对理想气体恒温可逆膨胀,∆U=0,因此
先计算恒容冷却至使压力降至100kPa,系统的温度T:
同理,先绝热可逆膨胀到使压力降至100kPa时系统的温度T:
根据理想气体绝热过程状态方程,
各热力学量计算如下
3.155mol单原子理想气体从始态300K,50kpa,先绝热可逆压缩至100kpa,再恒压冷却使体积小至85dm3。
求整个过程的W,Q,ΔU,ΔH及ΔS。
3.21绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板,隔板一侧为2mol的200K,50dm3的单原子理想气体A,另一侧为3mol的400K,100dm3的双原子理想气体B。
今将容器中的绝热隔板撤去,气体A与气体B混合达到平衡。
求过程的
过程图示如下
系统的末态温度T可求解如下
系统的熵变
注:
对理想气体,一种组分的存在不影响另外组分。
即A和B的末态体
积均为容器的体积。
3.22
绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板,隔板两侧均为N2(g)。
一侧容积50dm3,内有200K的N2(g)2mol;
另一侧容积为75dm3,内有500K的N2(g)4mol;
N2(g)可认为理想气体。
今将容器中的绝热隔板撤去,使系统达到平衡态。
同上题,末态温度T确定如下
经过第一步变化,两部分的体积和为
即,除了隔板外,状态2与末态相同,因此
注意21与22题的比较。
3.29已知苯(C6H6)的正常沸点为80.1︒C,ΔvapHm=30.878KJ*mol-1。
液体苯的摩尔定压热容Cp,m=142.7J*mol-1*K-1。
今将40.53kpa,80.1︒C的苯蒸气1mol,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︒C.求整个过程的W,Q,ΔU,ΔH及ΔS。
3.36
已知在101.325kPa下,水的沸点为100︒C,其比蒸发焓
已知液态水和水蒸气在100~120︒C范围内的平均比定压热容分别
为
今有101.325kPa下120︒C的1kg过热水变成同样温度、压力下的水蒸气。
设计可逆途径,并按可逆途径分别求过程的
设计可逆途径如下
3.40
化学反应如下:
利用附录中各物质的
数据,求上述反应在25︒C时的
数据,计算上述反应在25︒C时的
25︒C,若始态CH4(g)和H2(g)的分压均为150kPa,末态CO(g)和H2(g)的分压均为50kPa,求反应的
(1)
(2)
(3)设立以下途径
3.48
已知水在77︒C是的饱和蒸气压为41.891kPa。
水在101.325kPa下的正常沸点为100︒C。
求
(1)下面表示水的蒸气压与温度关系的方程式中的A和B值。
(2)在此温度范围内水的摩尔蒸发焓。
(3)在多大压力下水的沸点为105︒C。
(1)将两个点带入方程得
(2)根据Clausius-Clapeyron方程
(3)
第四章
4.3
在25C,1kg水(A)中溶有醋酸(B),当醋酸的质量摩尔浓度bB介于
和
之间时,溶液的总体积
求:
把水(A)和醋酸(B)的偏摩尔体积分别表示成bB的函数关系。
时水和醋酸的偏摩尔体积。
根据定义
当
时
4.5
80C是纯苯的蒸气压为100kPa,纯甲苯的蒸气压为38.7kPa。
两液体可形成理想液态混合物。
若有苯-甲苯的气-液平衡混合物,80C时气相中苯的摩尔分数
,求液相的组成。
根据Raoult定律
4.7
20C下HCl溶于苯中达平衡,气相中HCl的分压为101.325kPa时,溶液中HCl的摩尔分数为0.0425。
已知20C时苯的饱和蒸气压为10.0kPa,若20C时HCl和苯蒸气总压为101.325kPa,求100g笨中溶解多少克HCl。
设HCl在苯中的溶解符合Henry定律
4.21
在100g苯中加入13.76g联苯(C6H5C6H5),所形成溶液的沸点为82.4C。
已知纯苯的沸点为80.1C。
求:
(1)苯的沸点升高系数;
(2)苯的摩尔蒸发焓。
4.24
现有蔗糖(C12H22O11)溶于水形成某一浓度的稀溶液,其凝固点为-0.200C,计算此溶液在25C时的蒸气压。
已知水的
,纯水在25C时的蒸气压为
首先计算蔗糖的质量摩尔浓度
由4.6知,质量摩尔浓度和摩尔分数有以下关系
假设溶剂服从Raoult定律,则此溶液在25C时的蒸气压
4.27
人的血液(可视为水溶液)在101.325kPa下于-0.56C凝固。
血液在37C时的渗透压;
在同温度下,1dm3蔗糖(C12H22O11)水溶液中需含有多少克蔗糖才能与血液有相同的渗透压。
根据已知条件
稀水溶液条件下
,因此
稀水溶液时,渗透压与溶质的性质无关,
第五章
5.9
在真空的容器中放入固态的NH4HS,于25︒C下分解为NH3(g)与H2S(g),平衡时容器内的压力为66.66kPa。
当放入NH4HS时容器内已有39.99kPa的H2S(g),求平衡时容器中的压力。
容器内原有6.666kPa的NH3(g),问需加多大压力的H2S,才能形成NH4HS
反应的化学计量式如下
由题给条件,25︒C下
5.11一直下列数据(298.15K):
物质
C(石墨)
H2(g)
N2(g)
O2(g)
CO(NH2)2(s)
5.740
130.68
191.6
205.14
104.6
-393.51
-285.83
-631.66
NH3(g)
CO2(g)
H2O(g)
-16.5
-394.36
-228.57
求298.15K下CO(NH2)2的标准摩尔生成吉布斯函数,以及下列反应的。
CO2(g)+2NH3(g)=H2O(g)+CO(NH2)2(s)
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