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物理化学 习题答案 习题9计算lmol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25dm3 终态体积为lOOdm3 始态及终态温度均为100 1 向真空膨胀 2 在外压力恒定为气体终态的压力下膨胀 3 先在外压力恒定为体积等于50dm3时的气体的平衡压力下膨胀 当膨胀到50dm3 此时温度仍为100 以后 再在外压力等于lOOdm3时气体的平衡压力下膨胀 4 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 解 1 由于p 外 0 W 0 2 由于p 外 P2 PV nRT P2 nRT V2W P2 V2 V1 nRT V2 V1 V2 1 8 314 373 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作的功最大 P17 第一章热力学第一定律 习题23P25试求算2mol100 4 104pa的水蒸气变成100 及p 的水时 此过程的 U和 H 设水蒸气为理想气体 液态水的体积可忽略不计 已知水的摩尔汽化热为40 67kJ mol 1 解 上述过程可分为下面两个过程100 4 104pa H2O g 100 p H2O g 100 p H2O l 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 H2 n vapH m 81 34kJ U2 H2 p V H2 2RT 75 14kJ所以全过程的 U和 H为 U U1 U2 75 14kJ H H1 H2 81 34kJ 习题39P38已知下列反应在25 时的热效应为 1 Na s 1 2Cl2 g NaCl s rHm 411 0kJ mol 1 2 H2 g S s 2O2 g H2SO4 l rHm 800 8kJ mol 1 3 2Na s S s 2O2 g Na2SO4 s rHm 1382 8kJ mol 1 4 1 2H2 g 1 2Cl2 g HCl g rHm 92 30kJ mol 1计算反应2NaCl s H2SO4 l Na2SO4 s 2HCl g 在25 时的 rHm 和 rUm 解 所求方程 3 4 2 1 2 2 rHm rHm 3 2 rHm 4 2 rHm 1 rHm 2 55 4kJ mol 1 rUm rHm nRT g rHm 2RT 50 4kJ mol 1 习题41P38已知反应 1 C 金刚石 O2 g CO2 g rHm 298K 395 4kJ mol 1 2 C 石墨 O2 g CO2 g rHm 298K 393 5kJ mol 1求C 石墨 C 金刚石 的 trsHm 298K 解 所求方程 2 1 trsHm rHm 2 rHm 1 393 5 395 4 1 9kJ mol 1 习题43P40利用标准mol生成焓数据 计算下列反应的 rH m 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 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 4Fe s 3CO2 g 解 rH m 298 15K i fH i 298 15K 1 Cl2 g 2KI s 2KCl s I2 s fHm 298 kJ mol 10 327 65 435 890 rH m 298 15K 2 435 89 2 327 65 216 5kJ mol 1 2 CO g H2O g CO2 g H2 g fHm 298 kJ mol 1 110 52 241 83 393 510 rH m 298 15K 41 16kJ mol 1 3 SO2 g 1 2O2 g H2O l H2SO4 l fHm 298 kJ mol 1 296 900 285 84 800 8 rH m 298 15K 218 06kJ mol 1 4 CaCO3 s CaO s CO2 g fHm 298 kJ mol 1 1206 87 635 5 393 51 rH m 298 15K 177 86kJ mol 1 5 CaO s 3C 石墨 CaC2 s CO g fHm 298 kJ mol 1 635 50 62 76 110 52 rH m 298 15K 462 22kJ mol 1 6 Fe2O3 s CO g CO2 g 2FeO s fHm 298 kJ mol 1 822 2 110 52 393 51 266 5 rH m 298 15K 6 2kJ mol 1 7 2H2S s SO2 g 3S s 2H2O g fHm 298 kJ mol 1 20 15 296 90 241 83 rH m 298 15K 146 46kJ mol 1 8 2Fe2O3 s 3C 石墨 4Fe s 3CO2 g fHm 298 kJ mol 1 822 200 393 51 rH m 298 15K 463 9kJ mol 1 习题45P42已知C2H5OH l 在25 时的燃烧热为 1367kJ mol 1 试用CO2 g 和H2O l 在25 时的生成热 计算C2H5OH l 在25 时的生成热 解 查表得 fHm CO2 g 393 514kJ mol 1 fHm H2O l 285 84kJ mol 1C2H5OH l 3O2 g 2CO2 g 3H2O l cHm C2H5OH l 2 fHm CO2g 3 fHm H2O l fH m C2H5OH l fHm C2H5OH l 2 fHm CO2g 3 fHm H2O l cH m C2H5OH l 277 6kJ mol 1 习题49P46试计算在25 及标准压力下 1mol液态水蒸发成水蒸气的气化热 已知100 及标准压力下液态水的气化热为2259J g 1 在此温度区间内 水和水蒸气的平均定压摩尔热容分别为75 3及33 2J K 1 mol 1 解 evpHm 298K evpHm 373K 298373 Cp m 水 dT 373298 Cp m 水汽 dT 2259 18 75 3 75 33 2 75 J mol 1 43 8kJ mol 1 P61 解 等温等压下不同理想气体混合 S SA SB nARTln VA V T nBRTln VB V T R nAlnXA nBlnXB 2Rln2 11 52 J K 1 因为Q T 0所以 S 0过程自发进行 第二章热力学第二定律 P63 P77 解 P79 5290J 第三章化学势 P93 P93 P98 P98 P101 P104 第四章化学平衡 P115 P119 P126 P129 P134 P138 第五章相平