浙大远程物理化学习题.docx
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浙大远程物理化学习题
浙大远程物理化学习题
第一章热力学第一定律 五、计算题 1.1mol理想气体在等压下升高1℃,求系统所做的功。
解:
p1V1=nRT1 p2V2=nRT2等压过程 W=PdV=nR(T2-T1)=1×R×1= 2.1mol单原子理想气体在298K时,分别按下列三种方式从膨胀到dm3:
自膨胀;等温可逆膨胀; 在恒定外压为终态压力下等温膨胀。
分别求上述三种过程的Q、W、ΔU和ΔH。
解:
自膨胀过程,W=?
pe(V2?
V1)=0?
(V2?
V1)=0 因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数,而理想气体自膨胀过程温度不变,所以:
ΔU=ΔH=f(T)=0Q?
?
U?
W?
0等温可逆膨胀; 解:
因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数,所以等温过程 ΔU=ΔH=0 W=-nRTln(v2/v1)=-(40/15)=-2430JQ=-w=2430J 在恒定外压为终态压力下等温膨胀。
ΔU=ΔH=0 P=nRT/V=(1××298)/(40/1000)=W=-×(40-15)=-Q=-w= 3.1mol水在100℃、下蒸发为水蒸气,吸热,求该过程的Q、W、△U和△H。
解:
因为在正常相变温度、压力下的相变为可逆相变过程,所以:
ΔH=Qp=Q= W=-Pe(Vg-Vl)=-PVg=-NRT=-1**373=-(因为Vg>>Vl)ΔU=Q+W== 4.已知时,NaCl(s)、H2SO4(l)、Na2SO4(s)和HCl(g)的标准摩尔生成焓分别为-411、-、-1383和-kJ·mol-1,求下列反应 2NaCl(s)+H2SO4(l)=Na2SO4(s)+2HCl(g)在时的△rHm。
解:
2NaCl(s)+H2SO4(l)=Na2SO4(s)+2HCl(g) △rHm=产物-反应物=-=/mol 5.已知在时的△rHm。
?
?
?
Zn(s)+?
O2(g)=ZnO(s) ?
△rHm=kJ·mol-1 ?
Hg(s)+?
O2(g)=HgO(s) △rHm=kJ·mol-1 求Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(s)的△rHm 解:
设Zn(s)+?
O2(g)=ZnO(s)为反应;Hg(s)+?
O2(g)=HgO(s)为反应;Zn(s)+HgO(s)=ZnO(s)+Hg(s)为反应因为反应-反应=反应 所以△rHm=△rHm-△rHm==/mol 第二章热力学第二定律 计算题 2、1mol甲苯在其沸点时蒸发为气,已知该温度下甲苯的汽化热为362kJ·kg-1,求该过程的Q、W、△H和△G。
解:
Q=362*= W=-P(Vg-VI)=-PVg=-RT=-*=-△H=Q=△G=0 5、计算下列等温反应的熵变:
2C+3H2→C2H6 已知25℃时C、H2和C2H6的标准摩尔熵分别为:
J·mol-1·K-1、J·mol-1·K-1和J·mol-1·K-1。
解:
ΔrSm=Sm θ θ ,C2H6,g ?
?
?
?
-3Sm θ ,H2g ,-2Sm θ ,C,s -1 -1 =**=-J·mol·K 6、有一大恒温槽,其温度为℃,室温为℃,经过相当时间后,有4184J的热因恒温槽绝热不良而传给室内空气,试求:
(1)恒温槽的熵变;
(2)空气的熵变;(3)试问此过程是否可逆。
解:
ΔS槽=-Q/T槽=-4184/=-J·K ΔS空=Q/T空=4184/=J·K -1 -1 因为ΔS总=ΔS槽+ΔS空=-+=J·K>0 所以不可逆。
7、在25℃和标准状态下,已知金刚石的标准摩尔生成焓为kJ·mol-1,金刚石和石墨的标准摩尔熵分别为J·mol-1·K-1和·mol-1·K-1,求石墨→金刚石的ΔrGm,并说明在此条件下,哪种晶型更加稳定?
解:
ΔrSm=S θθ θ ,金刚石,s θ θ -1 -S θ ,石墨sθ ,==-J·mol·K -1-1 ΔrGm=ΔrH-TΔrSm=*1000-*=2868J/mol=/mol石墨更稳定 8、在25℃和标准状态下,已知CaCO3(s)、CaO(s)和CO2(g)的标准摩尔生成焓分别为-kJ·mol-1、-·mol-1和-kJ·mol-1,标准摩尔熵分别为J·mol-1·K-1、J·mol-1·K-1和·mol-1·K-1,求:
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的ΔrGmθ。
解:
ΔrH=-+-=kJ·mol-1 ΔrSm=+=J·mol-1·K-1ΔrGm=ΔrH-TΔrSm θ θ θ θθ =*1000-*=130464J·mol-1=kJ·mol-1 第四章化学平衡 五、计算题 1.合成氨时所用的氢气和氮气的比例是3∶1,在673K、下,平衡混合物中氨的物质的量分数为,求N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)的标准平衡常数。
解:
N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)反应前1 3 0 a 3a 2a 反应后1-a 3-3a 2a2a/【++2a】= a=4-2a=3-3a= 1-a=N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) Kp=(XNH3)/[(XN2)(XH2)]=*/[*()]=*10*() K=Kp(p)=*10*()*()=*10 2.在25℃和标准状态下,已知CaCO3(s)、CaO(s)和CO2(g)的标准摩尔生成吉布斯能分别为-kJ·mol-1、-kJ·mol-1和-kJ·mol-1,求:
CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的ΔrGm。
解:
ΔrGm=ΔfG θ θ m,CaO(s) θ θ θ 2 -2 -2 2 -4 -2 -2 2 3 3 +ΔfG θ m,CO2(g) -ΔfG θ m,CaCO3(s) =-+=kJ·mol-1 3.已知25℃时下列反应的标准摩尔生成吉布斯能 2C2H2(g)+3H2O(g)=CH3COCH3(g)+CO2(g)+2H2(g)△fGm?
(kJ·mol-1) - - -计算25℃时的标准平衡常数K?
。
解:
ΔrGm=ΔfG θ θ m,CO2(g) +ΔfG θ m,CH3COCH3(g) -2ΔfG θ m,C2H2(g)-3ΔfG θ m,H2O(g) =-+**2 =- ΔrGm=-RTlnK lnK=*1000//298=K=*10 4.已知时下列反应的△rHm?
=-kJ·mol-1和各组分的标准摩尔生成吉布斯能C2H4(g)+H2O(g)=C2H5OH(g)△fGm?
(kJ·mol-1) - -分别计算和500K时的标准平衡常数K?
。
解:
(1)因为△rGm=-+=-kJ·mol △rGm=-RTlnK lnK△rGm/=-*10/= 所以K=
(2)ln=【△rHm*(1/T1-1/T2)】/R lnk2/=-*1000*(1//500)/ ?
?
?
= ?
3 ?
?
?
-1 ?
49 ?
θ ?
lnk2/k1= K2= 5.已知Ag2CO3在时的分解反应 Ag2CO3=Ag2O+CO2的△rGm?
=kJ·mol-1,求:
标准平衡常数; 解:
△rGm=-RTlnK=-**lnK=12890 lnK=-K=*10 ?
-3 ?
?
?
?
若大气中含%的CO2,时Ag2CO3在大气中能否自动分解?
解:
能自动分解 第五章相平衡 五、计算题 1.已知水的气化热为△H=·mol-1,求p=时水的沸点。
解:
lnP2/P1=△H(T2-T1)/RT1T2 P1=TI=100+273=373KP2=△H=·mol-1 ln(/)=40670*(T2-373)/(*373*T2)T2=℃ 2.乙酰乙酸乙酯是重要的化学试剂,它的蒸气压方程为Lnp=-5960/T+B 此试剂在正常沸点181℃时部分分解,但在70℃是稳定的。
用减压蒸馏法提纯时,压力应减低到多少?
并求该试剂的摩尔气化热。
解:
1)已知正常沸点181℃时的压力是,代入方程 lnP1=+B =+B B= 已知稳定温度70℃代入方程lnP2=+B lnp2=+ lnp2=P=1454pa2)-△vapHm/R=5960 -△vapHm=5960*=/mol3. 如图所示,当T=t1时,8molA与2molB组成的二组分固-液平衡系统的物系点为O点,液相点M所对应的液相组成为B(l)x=,固相为纯A,求此时平衡共存两相的量。
解:
根据杠杆规则:
ns/nl=/=3/2 于ns+nl=8mol+2mol=10mol 所以ns=6molnl=4mol 4.以下是对硝基氯苯和邻硝基氯苯在常压下的固——液平衡相图。
分别说明图中四块区域哪些相组成。
A区:
液相 B区:
液相+固相邻硝基氯苯C区:
液相+固相对硝基氯苯 D区:
固相邻硝基氯苯+固相对硝基氯苯 当70g对硝基氯苯和30g邻硝基氯苯高温熔化后再冷却至℃时,每个相的重量多少?
解:
根据杠杆规则:
ns/nl=/=/30ns=*[/]= nl=*[30/]= 第六章电化学 五、计算题 1.时,·dm-3KCl水溶液的电导率为·m-1,将此溶液充满电导池,测得其电阻为Ω。
若将该电导池改充以·dm-3的K2SO4溶液,测得其电阻为376Ω,试计算:
该电导池的电导池常数; 解:
因为G=1/R,G=R*A/l所以l/A=kR=*= -1 ·dm-3的K2SO4溶液的电导率; K2=l/R2A=1/376*=·m ·dm-3的K2SO4溶液的摩尔电导率。
解:
因为∧m=KVm=k/c 所以∧m=k/c=*10/*10=·m·mol -2 3 2 -1 -1 2.25℃时分别测得饱和AgCl水溶液和纯水的电导率为×10-4S·m-1和×10-4S·m-1,已知∞+Agm,λ=×10-4S·m2·mol-1,∞?
Clm,λ=×10-4S·m2·mol-1,求AgCl的溶度积Ksp?
。
解:
已知λ λ ∞ mAg+ =*10s·mmol -4 2 -1 -42-1 ∞mcl+=*10s·mmol ∞m ∧m=λ=*10=*10s·mmol -4 -2 -2 -3 -4-22-1 根据C=〔k(溶液)-k〕/λm(AgCl)=〔()*10〕/*10=*10mol·m
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