物理化学第二、三章习题及答案ppt课件

热力学部分总结 主要计算公式 4 单纯PVT变化 U H的计算 5 理想气体绝热可逆过程方程 热力学部分总结 6 化学反应焓变计算公式 7 体积功定义式 1 自由膨胀过程 向真空膨胀 2 等容过程 P外 0 W 0 W P外 dV dV 0 W 0 3 等温可逆膨胀 4 理想气体绝热可逆体积功计算 热力学部分总结 8 熵的定义 热力学部分总结 不等式判别过程自发进行的方向 等式作为系统平衡的判据 热力学部分总结 9 S A G判据 10 G及 A的计算 热力学部分总结 恒T过程 非恒T 1 单纯PVT变化 恒T 2 3 化学反应的计算 热力学部分总结 11 克拉佩龙方程 在一定温度和压力下 任何纯物质达到两相平衡时 上式表示蒸气压随温度的变化率 热力学部分总结 可用来计算不同温度下的蒸气压或摩尔蒸发热 克 克方程 热力学第一定律习题 1 1mol某理想气体于27oC 101 325kPa的始态下 先受某恒定外压恒温压缩至平衡态 再恒容升温至97oC 250 00kPa 求过程的W Q U H 已知气体的Cv m 20 92Jmol 1K 1 解 过程图示如下 热力学第一定律习题 因为V2 V3 则p2 T2 p3 T3 p2 p3T2 T3 250 00 300 15 370 15kPa 202 72kPaW2 0 所以W W2 W1 2 497kJ 热力学第一定律习题 2 在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板 隔板的两侧分别为2mol 0 的单原子理想气体A及5mol 100 的双原子理想气体B 两气体的压力均为100kPa 活塞外的压力维持100kPa不变 今将容器内的绝热隔板撤去 使两种气体混合达到平衡态 求末态温度T及过程的W U 解 单原子理想气体A的 双原子理想气体B的 因活塞外的压力维持100kPa不变 过程绝热恒压 Q Qp H 0 于是有于是有22 5T 7895 875K得T 350 93K 热力学第一定律习题 3 已知水在100 101 325kPa下的摩尔蒸发焓 vapHm 40 668kJ mol 1 试分别计算下列两过程的Q W U及 H 水蒸汽可按理想气体处理 1 在100 101 325kPa条件下 1kg水蒸发为水蒸汽 2 在恒定100 的真空容器中 1kg水全部蒸发为水蒸汽 并且水蒸气的压力恰好为101 325kPa 热力学第一定律习题 4 5mol双原子理想气体从始态300K 200kPa 先恒温可逆膨胀到压力为50kPa 再绝热可逆压缩到末态压力200kPa 1 求末态温度T 2 求恒温可逆膨胀过程的W Q U和 H 3 求绝热可逆压缩过程的W Q U和 H 4 求整个过程过程的W Q U和 H 解 过程图示如下 要确定T3 只需对第二步应用可逆过程方程式 热力学第一定律习题 热力学第一定律习题 5 求在常压及 10 下过冷水结冰的摩尔凝固焓 已知冰 H2O s 在100kPa下的熔点为0 此条件下的摩尔熔化焓 fusHm 6 012kJ mol 1 在 10 0 的范围内过冷水 H2O l 和冰的摩尔定压热容分别为Cp m H2O l 76 28J mol 1 K 1和Cp m H2O s 37 20J mol 1 K 1 热力学第一定律习题 6 已知25 甲酸甲酯的标准燃烧焓 cH m HCOOCH3 l 为 979 5kJ mol 1 甲酸 HCOOH l 甲醇 CH3OH l 水 H2O l 及二氧化碳 CO2 g 的标准摩尔生成焓 fH m分别为 424 72kJ mol 1 238 66kJ mol 1 285 83kJ mol 1及 393 509kJ mol 1 应用这些数据求25 时下列反应的摩尔反应焓 HCOOH l CH3OH l HCOOCH3 l H2O l 热力学第一定律习题 7 计算下列反应的 H U 各反应条件均为298K和100kPa C12H22O11 蔗糖 完全燃烧 2 C10H8 萘 s 完全氧化为苯二甲酸C6H4 COOH 2 s 热力学第一定律习题 8 将2molH2 g 置于带活塞的气缸中 若活塞上的外压力很缓慢地减小 使H2 g 在25 时从15dm3等温膨胀到50dm3 试求在过程的Q W U H 假设H2 g 服从理想气体行为 热力学第一定律习题 9 1molN2 g 在298K和100kPa压力下 经可逆绝热压缩到5dm3 试计算 设气体为理想气体 1 N2 g 的最后温度 2 N2 g 的最后压力 3 需做多少功 热力学第一定律习题 第三章习题热力学第二定律 1 卡诺热机在T1 795K的高温热源和T2 300K的低温热源间工作 求 1 热机的效率 2 当从高温热源吸热Q1 250kJ时 系统对环境作的功 W及向低温热源放出的 Q2 2 始态为T1 300K p1 200kPa的某双原子气体1mol 经下列不同途径变化到T2 300K p2 100kPa的末态 求各步骤及途径的Q S 1 恒温可逆膨胀 2 先恒容泠却至使压力降至100kPa 再恒压加热至T2 3 先绝热可逆膨胀到使压力降至100kPa 再恒压加热至T2 3 某双原子理想气体从T1 300K p1 100kPa V1 100dm3的始态 经不同过程变化到下述状态 求各过程的 S 1 T2 600K V2 50dm3 2 T2 600K p2 50kPa 3 p2 150kPa V2 200dm3 4 4mol单原子理想气体从始态750K 150kPa 先恒容冷却使压力降至50kPa 再恒温可逆压缩至100kPa 求整个过程的Q W U H S 5 绝热恒容容器中有一绝热隔板 隔板一侧为2mol的200K 50dm3的单原子理想气体A 另一侧为3mol的400K 100dm3的双原子理想气体B 今将容器中绝热隔板抽去 气体A与气体B混合达到平衡态 求过程的 S 6 将装有0 1mol乙醚 C2H5 2O l 的微小玻璃放入的小玻璃瓶放入容积为10dm3的恒容密闭的真空容器中 并在35 51 的恒温槽中恒温 35 51 为在101 325kPa下乙醚的沸点 已知在此条件下乙醚的摩尔蒸发焓 vapHm 25 104kJ mol 1 今将小瓶打破 乙醚蒸发至平衡态 求 1 乙醚蒸气的压力 2 过程的Q U H及 S 2 画出如下框图 7 已知苯 C6H6 在101 325kPa下于80 1 沸腾 vapHm 30 878kJ mol 1 液体苯的摩尔定压热容Cp m 142 7J mol 1 K 1 今将40 53Kpa 80 1 的苯蒸气1mol 先恒温可逆压缩至101 325kPa 并凝结成液态苯 再在恒压下将其冷却至60 求整个过程的Q W U H及 S 8 已知25 时液态水的标准摩尔生成吉布斯函数为 237 129kJ mol 1 水在25 时的饱和蒸气压p 3 1663kPa 求25 时水蒸气的标准摩尔生成吉布斯函数 9 100 的恒温槽中有一带活塞的导热圆筒 筒中为2molN2 g 及装于小玻璃瓶中的3molH2O l 环境的压力即系统的压力维持120kPa不变 今小玻璃瓶打碎 液态水蒸发至平衡态 求过程的Q W U H S A及 G 已知 水在100 时的饱和蒸气压为ps 101 325kPa 在此条件下水的摩尔蒸发焓 vapHm 40 668kJ mol 1 解 本题虽然系统的压力为120kPa 大于水在100 时的饱和蒸气压 但因有N2 g 存在 在气相中水蒸气的分压小于其饱和蒸气压时 水即可蒸发 本题的水量较多 水是全部蒸发 还是部分蒸发 我们先计算为好 10 已知100 水的饱和蒸气压为101 325kPa 在此条件下水的摩尔蒸发焓 vapHm 40 668kJ mol 1 在置于100 恒温槽中的容积为100dm3的密闭容器中 有压力120kPa的过饱和蒸气 此状态为亚稳态 今过饱和蒸气失