第二章 物理化学习题及答案.doc

习题1. 1 mol H2 于 298.2K 时、由 101.3 kPa 等温可逆压缩到608.0 kPa，求Q、W、U、H、S。2. 5mol理想气体，在300K时，分别经历下列两个过程由10L膨胀到100L。（1）等温可逆膨胀；（2）等温向真空膨胀，分别求两过程的S系统和S孤立。3. 10g 0 的冰加到50g 40水中，设热量没有其他损失，求上述过程的S为多少？已知冰的熔化热mH333.5Jg-1，水的比热为Cp4.184 Jg-1K-1。4. 在298 K、100 kPa下，1mol过冷水蒸汽变为298 K、100 kPa的液态水，求此过程的S。已知298K水的饱和蒸气压为3.1674 kPa,汽化热为2217 kJkg-1。5. 画出理想气体系统从同一始态A出发的下列各线。（1）等温可逆膨胀 （2）绝热可逆膨胀 （3）绝热不可逆膨胀（4）等温可逆压缩 （5）绝热可逆压缩 （6）绝热不可逆压缩6. 1 mol 0、0.2 MPa的理想气体沿着p/V常数的可逆途径到达压力为0.4 MPa的终态。已知CV，m 5R/2，求过程的Q、W、U、H、S。7. 2 mol单原子理想气体始态为273 K、100 kPa，分别经历下列可逆变化：（1）恒温下压力加倍；（2）恒压下体积加倍；（3）绝热可逆膨胀至压力减少1倍；（4）绝热不可逆反抗恒外压50 kPa膨胀至平衡。试计算上述各过程的Q、W、U、H、S、F、G。已知273 K、100 kPa下该气体的S100 JK-1mol-1。8. 体积为 25 dm3的 2 mol 理想气体从 300 K 加热到 600 K，其体积为 100 dm3，求 S。已知 Cv，m19.373.3910-3 JK1mol1。9. 指出下列各过程中，Q、W、U、H、S、F、G等热力学函数哪些为零，哪些绝对值相等。（1）实际气体绝热可逆膨胀。（2）理想气体真空膨胀。（3）理想气体绝热节流膨胀。（4）理想气体等温可逆膨胀。（5）水在273.15 K，p下凝结成冰。（6）氢气和氧气在绝热钢瓶中发生反应生成水。10. 已知下列反应在298.2 K时的标准摩尔反应焓为：（1） （2） （3） 且O2（g），Fe(s)，Fe2O3(s)的分别为205.0、27.15、90.0 JK-1mol-1。问,298.2 K下的空气（其中O2含量为20%）能否将Fe(s)氧化为Fe2O3(s)？11. ,298.2 K下，Zn 和CuSO4溶液的置换反应在可逆电池中进行，作电功200 kJ，放热6 kJ。如设反应前后该系统体积不变，求U、H、S、F、G。12. 某溶液中化学反应，若在等温等压（,298.2 K）下进行，放热4104 J，若使该反应通过可逆电池来完成，则吸热4000 J。试求：（1）该化学反应的S。（2）当该反应自发进行（即不作电功）时，求环境的熵变和总熵变。（3）该系统可能作的最大功。13. ,298.2 K下，金刚石的摩尔燃烧焓为395.3 kJmol-1，摩尔熵为2.42 JK-1mol-1。石墨的摩尔燃烧焓为393.4 kJmol-1，摩尔熵为5.69 JK-1mol-1。（1）求,298.2 K下，石墨变为金刚石的。（2）金刚石和石墨的密度分别为3510 kgm-3和2260 kgm-3，并设温度不随压力而变化，则298.2 K下，若使石墨变为金刚石，至少需要多大压力？14. 试计算2 mol 的过冷苯（液态）在，268.2 K时凝固过程的G。（已知268.2 K时固态苯和液态苯的饱和蒸气压分别为2280 Pa和2675 Pa）15. 273.2 K，3的氧气10 L，反抗恒外压进行绝热不可逆膨胀，求该过程的Q、W、U、H、S、F、G。（O2在298 K时的规定熵为205JK-1mol-1）16. 下列偏微分哪些是偏摩尔量？哪些是化学势？（1） （2） （3）（4） （5） （6）（7） （8）17. 在293.15 K时，乙醚的蒸气压为58.95 kPa，今在 0.10 kg乙醚中溶入某非挥发性有机物质0.01 kg，乙醚的蒸气压降低到56.79 kPa，试求该有机物的摩尔质量。18. 对范德华气体，证明19. 证明理想气体，20. 某实际气体的状态方程为，式中a为大于零的常数，求。21. 有一个水和乙醇形成的溶液，水的物质的量分数为0.4，乙醇的偏摩尔体积为57.5 cm3mol-1，溶液的密度为0.8494 kgL-1，求此溶液中水的偏摩尔体积。习题答案1. 解： 2. 解：（1） 此为可逆平衡过程。 （2）向真空膨胀为不可逆过程，此过程始终态与（1）相同，则， 此为自发不可逆过程。3. 解： （1）根据热力学第一定律，求成终态温度T。 10333.5104.184（T-0）=504.184(40-T) T=20.05 =293 K (2) 分别求成熵变： 由此例可知，将温度不同的物体放在一起，高温物体会将热自发地传给低温物体，直至达到平衡，其原因就在于此绝热系统的混合熵大于零。4. 解：设计可逆过程如下：整个过程为等温变化过程，则： 5.pV(1)(2)(3)(4)(5)(6)各线如图所示，线（1）和线（4）为同一条可微线；线（2）和线（5）为同一条可微线；线（3）和线（6）为虚线，同在线（2）（5）的右侧，表示无论是绝热压缩或膨胀，只要是不可逆变化，熵值都将增加。6. 解： 7. 解： （1）恒温下压力加倍， （2）恒压下体积加倍， 当，。 （3）绝热可逆膨胀至压力减少1倍， 得：T2207 K（4）绝热不可逆反抗恒外压50 kPa膨胀至平衡，即： 8. 解：9. （1）QRS0，WU（2）QWUH0（3）U0、H0（4）QWR、UH0、GFWR（5）QpH、FWR、G0（6）QVU010. 解： 反应 （4）可由题目中得到，所以同理，得 所以 故可以氧化。11. 解： 12. 解：（1）（2）（3）13. 解： 298 K下，（1） （2） 若使，则14. 解：需要设计可逆过程如下图G3C6H6(g) 268K, 2675 PaC6H6(g) 268K, 2280PaG2G4C6H6(l) 268K, pC6H6(l) 268K, 2675 PaC6H6(s) 268K, 2280PaC6H6(s) 268K, pGG1G5由于Vl、Vs体积差别小，可以忽略；压力差也可以忽略。所以 途径（2）和（4）都是等温等压可逆相变，所以15. ，16. 偏摩尔量：（1）、（2）、（6） 化学势：（2）、（4）、（5）、（8