物理化学课后习题答案

1、CHOR 甜 r F盟 険第一章1.5两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡 内密封着标准状态下的空气。假设将其中的一个球加热到100 C，另一个球那么维持0C，忽略连接细管中气休休积，试求该容器内空气的压力解：由题给条件知，(1)系统物质总量恒定；(2)两球中压力维持相同。标准状态：因此，1.8如下图，一带隔板的容器中，两侧分别有同温、不同压的H与N， P(H 2)22=20kpa ，P(N )=10kpa,二者均可视为理想气休2试求两H 和 N 的分压力； 22H 和 N 的分体积。 2223NH 1dm233dmPN T 2PH T21保持容器内温度恒定,抽去隔板，且隔板本身的体积可

2、忽略不计， 种气体混合后的压力；2计算混合气体中3计算混合气体中第二章2.2 1mol 水蒸气H20,g 在 100 C,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。2.11 1mol 某理想气体与27C, 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 C, 250.00kpa求过程的 W,Q, U, H。气体的-1-1体积Cv,m=20.92J*mol *K 。20 7 J 叔0C 4 mol的 Ar(g) 及 150 C ， 2 mol 的 Cu(s) 。现将隔板 撤掉，整个系统到达热平衡，求

3、 Ar(g) 和 Cu(s) 的摩尔定压热容 分别为末态温度。 ： 及 过程的 t 及，且假设均不随温度而变。解：图示如下假设：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刑AcgHuAr ffV-4创=威6工XV*血.屯匕亠仏.g »M.gc畑2x2445x1304 «(207£6- f 3W)+ <24455广怙011.0叱从6眉m M肚谡少*誡6)£7畑扣1=牡 207&4X g姑-0)+2 夂34一4 券x(150- ?423)= 247WA,40 668 kJ-mol-1那么该过程可看作恒容过程，因此假设气休可看作理想

4、气休，2.25冰H20,S 在100kpa下的熔点 为0 C ,此条 件下 的摩 尔熔 化焓-1- 1fusHm=6.012KJ*mol *K。在-100 C范围内过冷水 H2O,l 和冰的摩尔 -1-1-1 定压热容分别 为 Cpm H 2O,l =76.28J*mol *K 和 Cpm H 2O,S =37.20J*mol - 1*K 。求在常压及-10 C下过冷水结 冰的摩尔凝固焓。2.26 在100 C的摩尔蒸发焓 O, l水H。水 和2*K 和 Cpm 水蒸气在=75.75J*mol Cpm H2O,l C 间的平均摩尔定压热容分别为 25100 -1-1-1-1 时水的摩尔蒸发焓。

5、 C *K H2O,g =33.76J*mol25 。求在2CE3OHCXHCOOCH3(iy 馮0 0q 崔 0C8chja * ra n udr13 船(CH'CH/A - 238.66 kJ W1已捡iJz 1Di/kT-md 1皿 0Hg>-7i«.51|HCOOCHjQ)-mxn亠TO.5 2S5 830DH. = «聲Wf 379 吟才 g 235.脚>= -4?31kJiol 12.29应用附录中有关物资的热化学数据，计算25 C 时反响 的标准摩尔反响焓，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

6、数据。 解：查表知Compound000因此，由标准摩尔生成焓由标准摩尔燃烧焓口船二諾we)*W - 刑，z G阪闻 4735 kJ 1。3：-773 5kJ mol"1/：-4X72kJ 歸 J-23S fi6H nwl4 -2S5S3H-3M5MW mol4HCOOKj)+ CE3OHf)= HOOCHJ+H)Af<RCOOCH 2C i)= 2H/)+ 2Wd (g)氏H； IHOOX Q与魁厨：(C®胡十2® H：冋0 J) -AifHCOOCa；)対出 tH8OCHM).2A 刿:偽厨+2 如 “I 甘：(hCOOCHjJ)-S J(6n5曲 *2

7、01 词+-37&J7BU- gL亠盅 ®W；&K：OOCH J+匕卅：(EQ»甘:IpCOOHJ)-379.17S-2833+238.66+434 -1.(28kJ cu严C甲酸甲脂HCOOCH 25,231 的标 准摩尔燃烧焓为 3OH,丨、水HO,丨及二氧、 甲醇，甲酸 2 3HCOOH, 1CH化碳CO, g 的标准摩尔生成焓分别为、25 。应用这些数据求 及、C 时以下反响的标准摩尔反响焓。解：显然要求出甲酸甲脂 ( HCOOCH,l )的标准摩 尔生成焓 3-2.38 某双原子理想气体 1mol 从始态 350K ，200kpa 经过如下五个不同

8、过程到达 各自的平衡态，求各过程的功 W 。(1) 恒温可逆膨胀到 50kpa ；(2) 恒温对抗 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) 绝热对抗 50kpa 恒外压不可逆膨胀。第三章3.9始态为，的某双原子理想气休 1 mol，经以下不同的末态。求各步骤及途径的。，途径变化到(1) 恒温可逆膨胀；(2) 先恒容冷却至使压力降至 100 kPa，再恒压加热至；¥Pi= 18 314x300 =1729 kJICOtS =鱼=i= 51«W IT*T XQ殆和¥师50-列0)3H8kJ*A

9、SjxjiCti = -14-1 U.K-1"5lxc*.i*2ic(i(»-t5-4 3e5kjAS, 孕二袒mi K0 = 0( + 2=7483)11AS您十妙，久7$：r K4(3 )先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa再恒压加热至 解：(1)对理想气休恒温可逆膨胀，U = 0 ,因此 2先计算恒容冷却至使压力降至 100 kPa ，系 统的温度 T: 3同理，先绝热可逆膨胀到使压力降至 100 kPa 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ea = Wfa =«C,/B(ri -r)= yX(300-26 l= 1.36

10、8kJ.ki - 1763J K*1* a r 2 246156BkJt ffxi?ai«5 763J KJAS3.15 5mol单原子理想气休从始态300K , 50kpa ,先绝热可逆压缩至100kpa，再3及U, H。求整个过程的 W,Q, 85dm 恒压冷却 使休积小至。S33.21绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板，隔板一侧为 2 mol 的 200 K , 50 dm3的双原子理想气休100 dm 的 400 K ,3 mol A的单原子理想气休，另一侧为B今将容器中的绝热隔板撤去，气休混合到达平衡。 求过程的A与气休B。解：过程图示如下注帥» 200林虚卜400

11、. mwK2x駅崗+2*&於凶aH辺發A、u - + vjCvli ThfZSn d Jrn3005040GICO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 N(g) 。一侧容积 50 233 内有 500 K 的 N(g) 4 mol ；的 75 dm,(g) 2 mol ；另一侧容积为 dm ，内有 2 2N200 K:T.：1< -?'£" 1 过"輯OKg *勿2+斗ftfiT MjT n s*

12、 mp w= lJ3.Q2kPir 125 v akt&“岭iPTgjs'r* = 一卅N(g)可认为理想气体。今将容器中的绝热隔板撤去，使系统到达平衡态。求过2程的 解：过程图示如下同上题，末态温度 T确定如下经过第一步变化，两局部的休积和为即，除了隔板外，状态2与末态相同，因此U丁豪 |jA. 1d+ X&F 'h * fl、Cjr . IE jb + fi、£ 3，1254flA3x75二北 In + 2£fa -+10Jtk +ln2003m5050C= 1073 J K-1注意21与22题的比拟-1。液休苯的摩 vapHm=30.8

13、78KJ*mol 80.1 C， 苯(3.29 C6H6 )的正常沸点为-1-1，1 mol的苯蒸气40.53kpa，80.1 C。今将尔定压热容Cp,m=142.7J*mol *K先恒温可逆压缩至 60C.101.325kpa,并凝结成液态苯，再在恒压下将其冷却至U, W,Q,求整个过程的及H。S*百 kJ4.224W ks-1 K-12033U KJhS AG3.36在101.325 kPa 下，水的沸点为100 C , 其比蒸发焓。液态水和水蒸气在 100120 C范围内的平 均比定压热容分别为101.325。今有及过热水变成同样温度、压力下的水蒸气。设计可逆途径，1 kg的120 kP

14、a下C。并按可逆途径分别求过程的及解：设计可逆途径如下M 士屮-f-b*； -笃) 士丄卜吟©*；-珀)+翩7= l*(2 US3-24)x20*H225T4 3211«kJA-ATj + AT'j + AJ3393 15373.15373. IS= 3«3kJ KJWm A/f - T&S t159V5= -119.77 kJM：3.40 化学反响如下：( 1 ) 利用附录中各物质的数据，求上述反响在25 C 时的；( 2 )利用附录中各物质的数据，计算上述反响在25 C 时的；(3) 25 C,假设始态 CH(g)和H (g)的分压均为 150

15、 kPa ，末态 CO(g) 和 H(g) 242的分压均为 50 kPa ，求反响的。解：( 1)気-迟內笙闾=2-1B6.2WI-256712J nwl-1 K-1H =-2x| Id 525 +393.509+74 St-347 269 kJ md 4 R4牛0；=片丹；-7歸 157 26SxlOJ - 29B. 15x256 712-17073LJ tod-*(3),2x137 8+594.35950.72-no.743kJ m*!-1)设立以下途径3 (血屣如 fJth 3 -#1b色Fxi m I 150 -7421Jmoi4 K4Affi "片他 3-%肚型=-4J?

16、k Png处= -23513Jn»i-1 K4g S； d声；+ AS - f 2V 7t2+ 67421+：? 05B工沁505 J弼丄E*&乩"： -247 2S9U md"1(4 = fc-7?t5；=舸郎9订-29£ 门 k凉-161 85 kJ h>jPlg(p/?a)=-Jl/r+541.8913.48水在77C是的饱和蒸气压为kPa。水在 101.325 kPa 下的正常沸点为100C。求(1) 下面表示水的蒸气压与温度关系的方程式中(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解：(1)将两个

17、点带入方程得电 1- +比电 flQl. 325M101)- +350 15$7115A2n3A3l J-10.&I555ST鼻召=ZmM = 2 貝费 J? y 217133 = 4 U17tT n>d 1唱血)- ' W" +1QB4555; p «l24.MlkPaPS 15OUmd kg-1 25axd kg-1F/mJ-100253S+，皿曲仏kg町+和妙虹仏b片Clausius -Clapeyron方程 2 根据 3第四章4.3 ，当醋酸的质量摩尔浓度 在 25 A 中溶有醋 酸 B 水， C1 kg bB和介于 之间时，溶液的总体积。求：

18、的偏摩尔体积分别表示成把水1 B和醋酸 A 的函数关系。 bB 2 时水和醋酸的偏摩尔体积。解：根据定义KL/T购刖 ka1)F； - 51.832 +01758 )wAwol'1* 力 lOQA/ia.4152需第b毗皿-(ujms/罰比甘P； =8.om-l (XXZij/inol b)*b' 圖儿齐二仪 破 +也27晦注卜1?. md二卸 比 * 18 06«1 - 0 0025*1 P 卜11'卯机 7 >18.0625 an*二棋於園申卜俅)+卜朕如帝知 朋弘京蕈)_ ,也？0叶38 丁° h闖十昴帝訂匚偵* 10Q+Ql3e0x(J

19、87-W)=0 M2帝 ¥ )=1-X)=OW8当时4.5 80 C 是纯苯的蒸气压为 100 kPa，纯甲苯的 蒸气压为38.7 kPa。两液体可形成理想液态混合 物。假设有苯-甲苯的气-液平衡混合物，80 C时 气相中苯的 摩尔分数，求液相的组成解：根据 Raoult 定律4.7 20 C 下 HCl 溶于苯中达平衡，气相中 HCl 的分压为 101.325 kPa 时，溶液中HCl 的摩尔分数为 0.0425 。 20 C 时苯的饱 和蒸气压为 10.0 kPa ， 假设 20 C 时 HCl 和苯 蒸气总压为 101.325 kPa ，求 100 g 笨中溶解多 少克 HCl 。 解：设 HCl 在苯中的溶解符合 Henry 定律10L32325工側=叩为或吟肚曲镒 JtRCl * vMut»' l*xc卅氐1“跑网旳卜 嗣叫