物理化学课后答案第五版科学出版社董元彦主编.docx
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物理化学课后答案第五版科学出版社董元彦主编
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物理化学课后答案第五版科学出版社董元彦主编
第一章化学热力学基础
1-1气体体积功的计算式中,为什么要用环境的压力在什么情况下可用体系的压力
答:
在体系发生定压变化过程时,气体体积功的计算式中,
可用体系的压力代替。
1-2298K时,5mol的理想气体,在
(1)定温可逆膨胀为原体积的2倍;
(2)定压下加热到373K;(3)定容下加热到373K。
已知Cv,m=·mol-1·K-1。
计算三过程的Q、W、△U、△H和△S。
解
(1)△U=△H=0
(2)
W=△U–QP=-kJ
(3)
W=0
1-3容器内有理想气体,n=2mol,P=10P,T=300K。
求
(1)在空气中膨胀了1dm3,做功多少
(2)膨胀到容器内压力为lP,做了多少功(3)膨胀时外压总比气体的压力小dP,问容器内气体压力降到lP时,气体做多少功
解:
(1)此变化过程为恒外压的膨胀过程,且
(2)此变化过程为恒外压的膨胀过程,且
(3)
1-41mol理想气体在300K下,1dm3定温可逆地膨胀至10dm3,求此过程的Q、W、△U及△H。
解:
△U=△H=0
1-51molH2由始态25℃及P可逆绝热压缩至5dm-3,求
(1)最后温度;
(2)最后压力;(3)过程做功。
解:
(1)
(2)
(3)
1-640g氦在3P下从25℃加热到50℃,试求该过程的△H、△U、Q和W。
设氦是理想
气体。
(He的M=4g·mol-1)
解:
W=△U–QP=
1-7已知水在100℃时蒸发热为J·g-1,则100℃时蒸发30g水,过程的△U、△H、Q和W为多少(计算时可忽略液态水的体积)
解:
1-8
1-9298K时将1mol液态苯氧化为CO2和H2O(l),其定容热为-3267kJ·mol-1,求定压反应热为多少
解:
C6H6(l)+(g)→6CO2(g)+3H2O(l)
1-10
1-11300K时2mol理想气体由ldm-3可逆膨胀至10dm-3,计算此过程的嫡变。
解:
1-12.已知反应在298K时的有关数据如下
C2H4(g)+H2O(g)→C2H5OH(l)
△fHm/kJ·mol-1--
CP,m/J·K-1·mol-1
计算
(1)298K时反应的△rHm。
(2)反应物的温度为288K,产物的温度为348K时反应的△rHm。
解
(1)△rHm=-+-=-kJ·mol-1
(2)288KC2H4(g)+H2O(g)→C2H5OH(l)348K
↓△H1↓△H2↑△H3
298KC2H4(g)+H2O(g)→C2H5OH(l)298K
△rHm=△rHm(298K)+△H1+△H2+△H3
=-+[(+)×(298-288)+×(348-298)]×10-3
=-kJ·mol-1
1-13定容下,理想气体lmolN2由300K加热到600K,求过程的△S。
已知
解:
1-14若上题是在定压下进行,求过程的嫡变。
解:
1-15下,2mol甲醇在正常沸点时气化,求体系和环境的嫡变各为多少已知甲醇的气化热△Hm=·mol-1
解:
1-16绝热瓶中有373K的热水,因绝热瓶绝热稍差,有4000J的热量流人温度为298K的空气中,求
(1)绝热瓶的△S体;
(2)环境的△S环;(3)总熵变△S总。
解:
近似认为传热过程是可逆过程
△S总=△S体+△S环=·K-1
1-17在298K及标准压力下,用过量100%的空气燃烧1molCH4,若反应热完全用于加热产物,求燃烧所能达到的最高温度。
CH4O2CO2H2O(g)N2
△fHm/kJ·mol-1-0--
CP,m/J·K-1·mol-1
解;空气中n(O2)=4mol,n(N2)=n(O2)×(79%÷21%)=15mol
CH4(g)+2O2→CO2(g)+2H2O(g)
△rHm(298K)=2×+–=-kJ
反应后产物的含量为:
O2CO2H2O(g)N2
n/mol21215
-×103+(2×+15×++2×)(T-298)=0
T=1754K
1-18.在110℃、105Pa下使1molH2O(l)蒸发为水蒸气,计算这一过程体系和环境的熵变。
已知H2O(g)和H2O(l)的热容分别为J·K-1·g-1和J·K-1·g-1,在100℃、105Pa下H2O(l)的的汽化热为J·g-1。
解:
1molH2O(l,110℃,105Pa)----→1molH2O(g,110℃,105Pa)
↓H1,S1↑H3,S3
1molH2O(l,100℃,105Pa)----→1molH2O(g,100℃,105Pa)
H2,S2
=kJ
=J·K-1
1-201molidealgaswithCv,m=21J·K-1·mol-1,washeatedfrom300Kto600Kby
(1)reversibleisochoricprocess;
(2)reversibleisobaricprocess.Calculatethe△Useparately.
解:
(1)由题知
△U=nCv,m△T=1×21×(600-300)=6300(J)
(2)对由于U只是温度的函数,
所以△U2=△U1=6300(J)
1-19
1-21Calculatetheheatofvaporizationof1molliquidwaterat20℃,.△vapHm(water)=kJ·mol-1,Cp,m(water)=J·K-1·mol-1,Cp,m(watervapor)=J·K-1·mol-1at100℃,.
解:
1molH2O(l,20℃,105Pa)----→1molH2O(g,20℃,105Pa)
↓H1,↑H3,
1molH2O(l,100℃,105Pa)----→1molH2O(g,100℃,105Pa)
H2
△H=△H1+△H2+△H3=nCp,m(l)△T+n△vap+nCp,m(g)△T
=1××(100-20)×10-3+1×+1××(20-100)×10-3
=kJ
第二章自由能、化学势和溶液
2-1判断下列过程的Q、W、△U、△H、△S、△G值的正负。
(1)理想气体自由膨胀。
(2)两种理想气体在绝热箱中混合。
解:
过程
Q
W
△U
△H
△S
△G
(1)
0
0
0
0
>0
<0
(2)
0
0
0
0
>0
<0
2-2说明下列各式的适用条件。
(1)△G=△H一T△S;
(2)dG=一SdT+Vdp
(3)-△G=-W
答:
公式
(1):
封闭体系的定温过程
公式
(2):
不做其它功、均相、纯组分(或组成不变的多组分)的封闭体系
公式(3):
封闭体系、定温、定压的可逆过程。
2-3298K时,1mol理想气体从体积10dm3膨胀到20dm3,计算
(1)定温可逆膨胀;
(2)向真空膨胀两种情况下的△G
解:
(1)
(2)△G=-J
2-4某蛋白质由天然折叠态变到张开状态的变性过程的焓变△H和熵变△S分别为
·mol-1和753J·K-1·mol-1,计算
(1)298K时蛋白变性过程的△G;
(2)发生变性过程的最低温度。
解:
将△H和△S近似看作与温度无关
(1)
(2)
2-5298K,P下,1mol铅与乙酸铜在原电池内反应可得电功,吸热,
计算△U、△H、△S和△G
解:
△G=W=-△S=Q/T=/298=726J/K
△U=Q+W=-+=-kJ
△H=△G+T△S=-kJ
2-6
2-7
2-8广义化学势式中哪几项不是偏摩尔量
答:
、、不是偏摩尔量
2-9由molA和molB组成的二组分溶液的体积为425cm-3,已知VB,m为
250.0cm-3·mol-1,求VA,m。
解:
2-10298K及P下,将1mol液态苯加人到的苯和甲苯构成的量很大的溶液中,求该过程的△G。
解:
设苯用A表示,甲苯用B表示。
混合过程示意图如下:
+△G
混合前混合后
混合过程
2-11308K时,丙酮的饱和蒸气压为×104Pa,今测得x氯仿=的氯仿一丙酮溶液蒸气中丙酮蒸气的分压为×104Pa,问此溶液是否为理想溶液
解:
若为理想溶液,必符合Raoult定律,则有
由于,因此此溶液不是理想溶液。
2-12由A和B组成的近似理想溶液,在B的摩尔分数为,温度为时,溶液的蒸气总压为101325Pa。
已知纯A在该温度下的饱和蒸气压为,计算相同温度时B的摩尔分数为的溶液上方:
(1)A的蒸气分压;
(2)B的蒸气分压。
解:
溶液1xB,1=xA,1=溶液2xB,2=xA,2=
(1)
(2)溶液1
溶液2
2-13在100g苯中加人13.76gC6H5-C6H5(联苯)构成的稀溶液,其沸点由苯的正常沸点上升到。
求
(1)苯的摩尔沸点升高常数,
(2)苯的摩尔蒸发热。
解:
用A表示苯,B表示联苯
(1)
(2)因为
所以
2-14
(1)若A、B两种物质在、两相中达平衡,下列哪种关系式代表这种情况
①②③
(2)若A在、两相中达平衡,而B正由相向相迁移,下列关系式是否正确
答:
(1)②③
(2)正确的是,不正确的是
2-15
(1)同种理想气体分别处于298K、110kPa及310K、110kPa,写出气体两种状态的化学势表达式,并判断两种状态的化学势和标准化学势是否相等。
(2)写出同温同压下纯苯和苯一甲苯理想溶液中组分苯的化学势,并判断苯的两种状态的*、是否相等。
(3)写出在T、P下达渗透平衡的纯溶剂与稀溶液中溶剂的化学势公式,比较两者的标准态化学势*、化学势是否相等。
答:
(1)
两种状态的化学势和标准化学势都不相等。
(2)纯苯
理想溶液中苯
两者化学势不相等,标准态化学势*相等。
(3)达到渗透平衡时,半透膜两边溶剂的化学势相等,即
对纯溶剂
对稀溶液中的溶剂
因此,两者的*不相等、化学势相等
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- 物理化学 课后 答案 第五 科学出版社 董元彦 主编