物理化学习题答案

（水（水1214）习题习题9 9 计算计算lmollmol理想气体在下列四个过程中所作的体积功。已知始态体积理想气体在下列四个过程中所作的体积功。已知始态体积为为25dm25dm3 3，终态体积为，终态体积为lOOdmlOOdm3 3，始态及终态温度均为，始态及终态温度均为100100。(1)(1)向真空膨胀；向真空膨胀； (2)(2)在外压力恒定为气体终态的压力下膨胀；在外压力恒定为气体终态的压力下膨胀；(3)(3)先在外压力恒定为体积等于先在外压力恒定为体积等于50dm50dm3 3时的气体的平衡压力下膨胀，当膨胀时的气体的平衡压力下膨胀，当膨胀到到50dm50dm3 3( (此时温度仍为此时温度仍为100)100)以后，再在外压力等于以后，再在外压力等于lOOdmlOOdm3 3时气体的平衡压时气体的平衡压力下膨胀；力下膨胀； (4)(4)等温可逆膨胀。等温可逆膨胀。 试比较这四个过程的功，比较的结果说明了什么问题试比较这四个过程的功，比较的结果说明了什么问题? ?解解：（：（1）由于）由于p(外）外）= 0，W = 0； （2）由于）由于p(外）外）= P2 ， PV=nRT, P2 =nRT/V2 W =- P2(V2-V1)=-nRT(V2- V1)/V2=-18.314373.15(100-25)/100=-2327 (J) （3）W=W1+W2= =P2(V2-V1)- P3(V3-V2)=-3101 (J) （4）W= -nRTlnV2/V1=-4301 (J) 以上结果说明，虽然始终态相同，但所作的功不同，其中以等温可逆膨胀所以上结果说明，虽然始终态相同，但所作的功不同，其中以等温可逆膨胀所作的功最大。作的功最大。P17第一章第一章 热力学第一定律热力学第一定律习题习题23 P25 试求算试求算2mol 100、4104pa的水蒸气变成的水蒸气变成100及及p的水时，此过程的水时，此过程的的U和和H。设水蒸气为理想气体，液态水的体积可忽略不计。已知水的。设水蒸气为理想气体，液态水的体积可忽略不计。已知水的摩尔汽化热为摩尔汽化热为4067kJmol-1。解：上述过程可分为下面两个过程解：上述过程可分为下面两个过程100, 4104pa, H2O (g) 100, p , H2O (g) 100, p , H2O (l) 第一步是理想气体等温过程：第一步是理想气体等温过程： U1 = H1 = 0第二步是等温等压下可逆相变：第二步是等温等压下可逆相变： H2 = -n vap H m = - 81.34 kJ U2 = H2 p V = H2 + 2RT = - 75.14 kJ所以全过程的所以全过程的U和和H为：为： U = U1 + U2 = - 75.14 kJ H = H1 + H2 = - 81.34 kJ 习题习题39 P38 已知下列反应在已知下列反应在25时的热效应为：时的热效应为：（1）Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s) rHm=411.0kJmol1（2）H2(g)+S(s)+2O2(g)=H2SO4(l) rHm=800.8kJmol1（3）2Na(s)+ S(s) +2O2(g)= Na2SO4(s) rHm=1382.8kJmol1（4）1/2 H2(g)+1/2Cl2(g)= HCl(g) rHm=92.30kJmol1计算反应计算反应2 NaCl(s)+ H2SO4(l)= Na2SO4(s)+2HCl(g)在在25时的时的rHm和和rUm 。 解：解： 所求方程所求方程 =（3）+ （4） 2 （1） 2 （2） rHm= rHm（3）+ 2rHm（4） 2rHm（1） rHm（2） = 55.4 kJmol1 rUm=rHm nRT (g) = rHm 2RT = 50.4 kJmol1 习题习题41 P38 已知反应已知反应（1）C(金刚石金刚石)+ O2(g) = CO2(g) rHm（298K）=395.4kJmol1（2）C(石墨石墨)+ O2(g) = CO2(g) rHm（298K）=393.5kJmol1求求 C(石墨石墨) = C(金刚石金刚石) 的的 trsHm（298K）解：解： 所求方程所求方程 =（2）（）（1） trsHm=rHm（2）rHm（1） =393.5(395.4) = 1.9 kJmol1 习题习题43 P40 利用标准利用标准mol生成焓数据，计算下列反应的生成焓数据，计算下列反应的rHm (298.15K)。(1)Cl2(g)+2KI(s)=2KCl(s)+I2(s)(2)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)(3)SO2(g)+1/2O2(g)+ H2O(l)=H2SO4(l)(4)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)(5) CaO(s)+3C(石墨石墨)=CaC2(s)+ CO(g)(6)Fe2O3(s)+CO(g)=CO2(g)+ 2FeO(s)(7)2H2S(s)+ SO2(g)=3S(s)+ 2H2O(g)(8) Fe2O3(s)+ 3C(石墨石墨)=4Fe(s)+3CO2(g)解：解：rHm (298.15K) =i f Hi(, 298.15K) (1) Cl2(g)+2KI(s)=2KCl(s)+I2(s) fHm(298) kJmol1 0 -327.65 -435.89 0 rHm (298.15K) =2(-435.89)-2(-327.65)=-216.5 kJmol1 (2) CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) fHm(298) kJmol1 110.52 -241.83 -393.51 0 rHm (298.15K) =-41.16 kJmol1 (3) SO2(g)+1/2O2(g)+ H2O(l)=H2SO4(l) fHm(298) kJmol1 296.90 0 -285.84 -800.8 rHm (298.15K) =-218.06 kJmol1 (4) CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) fHm(298) kJmol1 -1206.87 -635.5 -393.51 rHm (298.15K) =177.86 kJmol1 (5) CaO(s)+3C(石墨)=CaC2(s)+ CO(g) fHm(298) kJmol1 -635.5 0 -62.76 110.52 rHm (298.15K) =462.22 kJmol1(6) Fe2O3(s)+CO(g)=CO2(g)+ 2 FeO(s) fHm(298) kJmol1 -822.2 110.52 -393.51 -266.5 rHm (298.15K) =6.2 kJmol1(7) 2H2S(s)+ SO2(g)=3S(s)+ 2H2O(g) fHm(298) kJmol1 -20.15 -296.9 0 -241.83 rHm (298.15K) =-146.46 kJmol1(8) 2Fe2O3(s)+ 3C(石墨)=4Fe(s)+3CO2(g) fHm(298) kJmol1 -822.2 0 0 -393.51 rHm (298.15K) =463.9 kJmol1 习题习题45 P42 已知已知C2H5OH（l）在）在25时的燃烧热时的燃烧热为为-1367 kJmol1，试用，试用CO2(g)和和H2O（l）在）在25时的生时的生成热，计算成热，计算C2H5OH（l）在）在25时的生成热。时的生成热。解：查表得解：查表得fHm(CO2，g) = - 393.514 kJmol1， fHm(H2O，l ) = -285.84 kJmol1 C2H5OH（l）+3O2(g)=2 CO2(g)+3 H2O（l）cHm(C2H5OH，l) = 2fHm(CO2 g )+3fHm(H2O，l ) fHm(C2H5OH，l )fHm(C2H5OH，l) = 2fHm(CO2 g )+3fHm(H2O，l ) cHm(C2H5OH，l) = 277.6 kJmol1习题习题49 P46 试计算在试计算在25及标准压力下，及标准压力下，1mol液态水蒸液态水蒸发成水蒸气的气化热。已知发成水蒸气的气化热。已知100及标准压力下液态水的气及标准压力下液态水的气化热为化热为2259Jg-1，在此温度区间内，水和水蒸气的平均定压，在此温度区间内，水和水蒸气的平均定压摩尔热容分别为摩尔热容分别为75.3及及33.2JK-1mol-1。解：解：evpHm(298K)= evpHm(373K)+298373Cp,m(水水)dT +373298Cp,m(水汽水汽)dT = 225918 + 75.37533.275 Jmol1 = 43.8 kJmol1P61解解: 等温等压下不同理想气体混合等温等压下不同理想气体混合:S = SA + SB = -nA R T ln (VA/V) / T + - nBRT ln(VB/V) / T = - R (nAlnXA+ nBlnXB) = 2 R ln2 = 11.52 (J.K-1)因为因为 Q/T=0所以所以 S 0 过程自发进行过程自发进行第二章第二章 热力学第二定律热力学第二定律P63P770HU 解：解：2212211(1)PnRTnRTWP VVPnRTPPP环（）635102.5 8.314 400()8.31 105 10JJ38.31 10QWJ 35.76 10AUT ST SJ 35.76 10GAJ 5111625 10ln2.5 8.314ln.14.4 .10PSnRJ KJ KP P79= - 5290J第三章第三章 化学势化学势 P93 P93 P98 P98 = P101 P104 第四章第四章 化学平衡化学平衡 P115 P119 P126 P129 P134 P138 第五章第五章 相平衡相平衡 P147 P150 第七章第七章 电化学电化学 P225 P234 P248 P275第八章第八章 表面化学与胶体化学表面化学与胶体化学 P291 P291 291 习题习题18 P306 P306 P31721 P32024 P340 第九章第九章 化学动力学基本原理化学动力学基本原理 P340 P356