物化答案-妈妈再也不想担心我的学习了.docx

1.将298K，p下的1dm3的O2(理想气体)绝热不可逆压缩到5p，消耗功502J，求终态的T2、S2及H、G。已知：Sm（O2，298K）= 205.14 JK-1mol-1题解氧气的物质的量为由热力学第一定律，U = Q + W；系统绝热，Q = 0，U = WU = nCV，m（T2T1）= 0.4mol 2.5R（T2298K）=502J解得T2 = 896.4KS2 = S + S1= 7.4 JK-1+205.14JK-1mol-10.40mol = 89.46 JK-1DH = nCp，m（T2T1）= 0.4mol3.5R（698.4298）K = 6965.1JDG =H （TS）= H （T2S2T1S1）=6965.1J（896.4K89.46 JK-1298K0.4mol05.14JK-1mol-1）=48.77kJ剖析本题考察的知识点为计算理想气体的单纯pVT变化的状态函数变，有两点需注意：（1）题中已知条件给出氧气在298K时的标准摩尔熵，可利用该数据计算其始态熵，再结合过程的熵变计算终态熵；（2）计算G时，需利用（TS），它代表的含义是（T2S2T1S1），而不应理解为T（S2S1），因为本题属变温过程2.3将1 mol O2由298.15 K，的压强下经恒温可逆压缩增至压强为607950 Pa的末态，试求、体，及隔。如改为恒外压 (607950 Pa)压缩至同一末态，上述各热力学量又为多少?（答案： Q = -4.44 kJ，H =U = 0，W =G =A = 4.44 kJ，S = 14.9 JK-1，S隔= 0， Q = -12.4，W = 12.4 kJ，S隔= 26.67 JK-1，其余同）解：(1) 将O2视为理想气体，因是恒温可逆压缩，故=0 =-T= - Qr = 4.44 kJ=-T= - Qr = 4.44 kJ体= Qr / T= （-4441）298.15= -14.9 JK-1外= -Qr / T = 4441298.15= 14.9 JK-1隔= 体+外= 0(2) 因恒外压压缩，则外= -Q/T=12394298.15 = 41.57 JK-1隔=体+外= （-14.9） + 41.57 = 26.67 J，及均与(1)同。41 mol理想气体从同一始态( 298.15 K，506625 Pa )分别经历下列过程达到相同末态(298.15 K，)：(1) 绝热可逆膨胀然后恒压可逆膨胀；(2) 恒压可逆膨胀然后经恒容到达末态。试分别计算此二过程的、及。已知此气体的恒压摩尔热容12.47 Jmol-1-1。（答案：U =H =0，S = 13.4 JK-1，G = -3995 J）解：两过程的始末态相同，故其DU，DH，DS及DG均相同，计算时选任一过程皆可： 因恒温，故： DU = DH = 0 而 所以：DG = DH - TDS = -3995 J5在298.15 K及506625 Pa下，1 dm3的氧气经绝热可逆膨胀至，试计算该过程的、及。已知氧的(298 K)205 Jmol-1K-1，(O2,g)29.1Jmol-1-1，并可将氧视为理想气体。（答案：U = -466 J， H = -652 J，A = 3831 J，G = 3645 J，S = 0）解：(1) 先求出氧气的量n及终态的温度T2：n=PV/(RT)=506625110-3/(8.314298.15)=0.204 molr=Cp,m/Cv,m=7/5T2=T1(P1/P2)(1-r)/r=298.15(506625/101325)(-2/7)=188.24 K(2) 求，：=nCv,m(T2-T1)=0.204(29.1-R)(188.24-298.15)= - 466 J= nCp,m(T2-T1)=0.20429.1(188.24-298.15) = -652 J绝热可逆，所以：=Qr/T=0(3) 求，=-=-S=-=-S给出的氧的熵值是298.15K，Pq的熵值（），而本题的始态是298.15 K及506625 Pa，故应把给出的摩尔熵变为本题始态的摩尔熵（Sm）。因： Sm - = RTln(P1/P2)=8.314ln(101325/506625)= -13.4 Jmol-1K-1故本题始、终态的熵值 S= S2=S1=0.204(205-13.4) = 39.1 JK-1所以：= -466-39.1(188.24-298.15) = 3831 J= -652-39.1(188.24-298.15) = 3645 J6苯的正常沸点为353 K，此时(C6H6，353)30.77 kJmol-1。现将353 K、下的1 mol液态苯向真空恒温蒸发为同温同压下的苯蒸气(可视为理想气体)，试计算：(1) 此过程中苯吸收的热和所做的功；(2) (C6H6)及；(3) 在298.15K时苯的饱和蒸气压。（答案：Q= 0，W= 27835J， 87.81 Jmol-1K-1，0， 14722.53 Pa）解：(1) 因是恒温向真空膨胀 W=0，又因 T1=T2，P1=P2， =30770 Jmol-1Q=- P(Vg-V1)- PVg=-nRT=30770-8.314353=27835.16 J (2) (3) 因温度变化很小，故可视为常数。 ln(P2/P1) = /R(T2-T1)/(T2T1)=(30770/8.314)(298.15-353/(298.15353)=-1.9291所以：P2/P1=0.1453P2 =0.1453101325=14722.53Pa7.8试计算263.15 K及的压强下，1 mol水凝结成冰时，冰和水的饱和蒸气压之比。已知冰及水的摩尔恒压热容分别为 37.65 Jmol-1K-1及75.31 Jmol-1K-1；在273.15 K时冰的熔化热为6 025 Jmol-1。（答案：0.906）解：现设计如下的五步可逆过程来代替原过程：(图中Ps及Pl分别为冰和水的饱和蒸气压)H2O(g)263.15 K, PlH2O(l)263.15 K, PqH2O(l)263.15 K, Pl12H2O(s)263.15 K, Ps4DG, DSH2O(s)263.15 K, Pq53H2O(g)263.15 K, Ps解题思路：为求得Ps和Pl的比值，过程3是关键。 当水蒸气当作理想气体时，过程3的热力学量中只有DS或DG与有关。计算DS较简单。 S=S1+S2+S3+S4+S5因压强不大，对凝聚相的影响可以忽略，故：S1=0，S5=0；而：S3=Rln(P1/Ps)；S2=；S4=-所以：S2+S4=-= -又因：C p,m =Cp,m(l)- Cp,m(s)则：(263K)=(273 K)+S2+S4= -5648.5/263.15= -21.47 JK-1 S =S2+S3+S4= -21.47+Rln(Pl/Ps)为了求得原过程的S，还需设计另外的循环： H2O(l)263.15 K, PqH2O(s)273.15 K, PqIIIIIH2O(s)263.15 K, Pq DSH2O(l)273.15 K, PqI可见： S= SI+SII+SIII = 75.31ln(273.15/263.15)-6025/273.15+37.65ln(263.15/273.15) = -20.65JK-1所以有：-20.65= -21.47+Rln(Pl/Ps) Rln(Pl/Ps)=0.82 故 Pl/Ps=0.90613有一绝热筒，其中被一块导热良好的金属板隔开A，2 mol B，2 mol 400 K 400 K1013250 Pa 1013250 Pa为A及B两室(如右图)。每室均装有温度为400 K、压强为1013250 Pa的单原子理想气体。现使B室的气体在恒外压下(外101325 Pa)绝热膨胀至压强为101325 Pa。试计算在A、B室内气体达到平衡后两室气体在此过程中的、及。已知该气体始态的熵为130 Jmol-1-1。(计算时忽略圆筒及金属板温度变化的影响)。解：(1) 此过程为绝热不可逆过程，Q=0。B室膨胀时对外作功，不对外传热，但B室与A室时刻处于热平衡。设末态的温度为T2，B室始态体积为V1，B室末态体积为V2；已知nA=nB=2 mol，Cv,m=3R/2。 U = W= -P外(V2-V1) nACv,m(T2-400) + nBCv,m(T2-400) =-P外nBR(T2/P2-T1/P1)4(3R/2)(T2-400)= -10132528.314(T2/101325-400/1013250)得：T2=310 K(2) 求DH，DS， DG：A室是恒容降温： DHA= nACp,mDT=2(5R/2)(310-400) = -3741J DSA = nACv,mln(T2/T1) = 2(3R/2)ln(310/400) = -6.4 JK-1 DGA= DHA- D(TS)A = DHA- (T2SA2-T1SA1) = -3741 310(260-6.4)- 400260 = 21643 J B室的压强，温度及体积均变化：DHB= nBCp,mDT=2(5R/2)(310-400) = -3741JDSB = nBCp,mln(T2/T1) +nBRln(P1/P2)= 2(5R/2)ln(310/400) +2Rln(1013250/101325)= 27.7 JK-1DGB= DHB- D(TS)B = DHB- (T2SB2-T1SB1) = -3741 310(260+27.7) - 400260 = 11072 J 整个体系：DH=DHA+DHB= -7482 JDS =DSA +DSB = 21.3 JK-1DG=DGA+DGB= 32715 J = 32.7 kJ14293.15 K时，质量分数为60 %的甲醇水溶液的密度是0.894 6 kgdm-3，在此溶液中水的偏摩尔体积为1.6810-2dm3mol-1。求甲醇的偏摩尔体积。（答案： 3.97710 2 dm3mol -1）解： M H2O =18.01510-3 kgmol-1； M CH3OH = 32.04210-3 kgmol-1以1kg溶液计算：n H2O=（1-0.6）/（18.01510-3）= 22.204 moln CH3OH = 0.6/（32.04210-3）= 18.725 moln（总）= n H2O+ n CH3OH = 40.929 molx H2O = 18.725/40.929 = 0.4575溶液体积：V = W/= 1/0.8946 =1.1178 dm3Vm =1.1170/40.929 = 0.02731 dm3mol-1（甲醇）=（Vm- x H2O, H2O）/ x CH3OH=（0.02731-0.54250.0168）/0.4575= 0.03977dm3mol-115 在298.15 K， NaCl水溶液的体积V与NaCl的质量摩尔浓度m的关系式如下： （1.001 40.016 621.7710-33/21.210-42）dm3。试计算1 molkg-1 的NaCl溶液中NaCl和H2O的偏摩尔体积。（答案：1.951510 2，1.802210 2 dm3mol -1）解： M H2O=18.01510-3 kgmol-1按含1kg水的NaCl溶液计算，则n2=mn1= n H2O=1/（18.01510-3）=55.501 mol=（）Tn=0.016622.65510-3m1/22.410-4m =0.019515 dm3mol 1 V=n1n2 =（v- n2）/n1 =（1.00140.016621.7710-3+1.210-40.019515）/55.509 =0.018022 dm3mol 116973.15 时，溶液的摩尔混合焓如下：0.10.20.30.40.50.60.70.80.9/(Jmol-1)7531326172819582054200017741377787试计算合金在973.15 K，= 0.6时，和的偏摩尔混合热。（答案：2012 Jmol-1）解： 以XZn为横坐标，mixHm为纵坐标作图，在XZn=0.6处作切线，得到两截距分别为1207Jmol-1和3125 Jmol-1，分别为和的偏摩尔焓（热），则在XZn=0.6时，和的偏摩尔混合热为：H=12700.63125(10.6)= 2012 Jmol-117在1653K下，CrTi合金的摩尔混合吉布斯自由能与摩尔分数的数据如下：0.090.190.270.370.470.620.780.89/(Jmol-1)3 3935 3265 9916 5656 9046 8285 9294 058试计算在1653K下0.47的液体合金中铬和钛的偏摩尔混合自由能。（答案：6897 Jmol-1）解：以为横坐标，mixGm为纵坐标作图，在为0.47处做切线，得两截距分别为 -5830和-8100 Jmol-1，即分别为Ti和Cr的偏摩尔自由能，则在0.47处Ti和Cr的偏摩尔混合自由能为：G =-5830（1-0.47）+（-8100）0.47= -6897（Jmol-1）18 298 K时K2SO4在水溶液中的偏摩尔体积由下式表示：=(0.032280+0.018221/22.2210-5) dm3mo