万洪文《物理化学》教材习题解答

1第一篇化学热力学第一章热力学基本定律1101KGC6H6L在，沸点35335K下蒸发，已知C6H63080KJMOL1。试计算此过程Q，W，U和H值。解等温等压相变。N/MOL100/78,HQN395KJ,WNRT377KJ,UQW357KJ12设一礼堂的体积是1000M3，室温是290K，气压为，今欲将温度升至300K，需吸P收热量多少若将空气视为理想气体，并已知其CP,M为2929JK1MOL1。解理想气体等压升温（N变）。QNCP,MT1000/8314290CP,MT12107J132MOL单原子理想气体，由600K，10MPA对抗恒外压绝热膨胀到。计算该过程的Q、W、U和H。CP,M25R解理想气体绝热不可逆膨胀Q0。UW，即NCV,MT2T1P2V2V1,因V2NRT2/P2,V1NRT1/P1，求出T2384K。UWNCV,MT2T1539KJ，HNCP,MT2T1898KJ14在29815K，61013KPA压力下，1MOL单原子理想气体进行绝热膨胀，最后压力为，若为；1可逆膨胀2对抗恒外压膨胀，求上述二绝热膨胀过程的气体的最终温P度；气体对外界所作的功；气体的热力学能变化及焓变。已知CP,M25R。解1绝热可逆膨胀5/3,过程方程P11T1P21T2,T21456K,UWNCV,MT2T119KJ,HNCP,MT2T1317KJ2对抗恒外压膨胀,利用UW，即NCV,MT2T1P2V2V1，求出T21988K。同理，UW124KJ，H207KJ。151MOL水在100，下变成同温同压下的水蒸气视水蒸气为理想气体，然后等温P可逆膨胀到，计算全过程的U，H。已知HMH2O,37315K,4067KJGLPMOL1。解过程为等温等压可逆相变理想气体等温可逆膨胀，对后一步U，H均为零。HHM4067KJ，UHPV3757KJ16某高压容器中含有未知气体，可能是氮气或氩气。在29K时取出一样品，从5DM3绝2热可逆膨胀到6DM3，温度下降21K。能否判断容器中是何种气体若设单原子气体的CV,M15R，双原子气体的CV,M25R解绝热可逆膨胀T2277K,过程方程T1V11T2V21,求出7/5,容器中是N2171MOL单原子理想气体CV,M15R，温度为273K，体积为224DM3，经由A途径变化到温度为546K、体积仍为224DM3；再经由B途径变化到温度为546K、体积为448DM3；最后经由C途径使系统回到其初态。试求出1各状态下的气体压力；2系统经由各途径时的Q，W，U，H值；3该循环过程的Q,W，U，H。解A途径等容升温，B途径等温膨胀，C途径等压降温。1P1P,P22P,P3P2理想气体UNCV,MT,HNCP,MTA途径,W0,QU,所以Q,W,U,H分别等于340KJ,0,340KJ,567KJB途径,UH0,QW,所以Q,W,U,H分别等于315KJ,315KJ,0,0C途径,WPV,QUW,所以Q,W,U,H分别等于567KJ,227KJ,340KJ,567KJ3循环过程UH0,QW340315567088KJ182MOL某双原子分子理想气体,始态为20265KPA,112DM3,经PT常数的可逆过程,压缩到终态为40520KPA求终态的体积V2温度T2及W,U,HCP,M35R解P1T1P2T2,T11365K求出T2683K,V228DM3,UNCV,MT284KJ,HNCP,MT397KJ,W2NRDT,W2NRT227KJ192MOL,10133KPA,373K的液态水放入一小球中,小球放入373K恒温真空箱中。打破小球,刚好使H2OL蒸发为10133KPA,373K的H2OG视H2OG为理想气体求此过程的Q,W,U,H若此蒸发过程在常压下进行,则Q,W,U,H的值各为多少已知水的蒸发热在373K,10133KPA时为4066KJMOL1。解10133KPA,373KH2OLH2OG1等温等压可逆相变,HQNHM813KJ,WNRT62KJ,UQW751KJ2向真空蒸发W0,初、终态相同H813KJ，,U751KJ，QU751KJ110将373K,50650PA的水蒸气0300M3等温恒外压压缩到101325KPA此时仍全为水气,后继续在101325KPA恒温压缩到体积为300DM3时为止,此时有一部分水蒸气凝聚成水试计算此过程的Q,U,H假设凝聚成水的体积忽略不计,水蒸气可视为理想气体,水的气化热为2259JG1。3解此过程可以看作N49MOL理想气体等温压缩N392MOL水蒸气等温等压可逆相变。WPVNRT27KJ,QPVNHM174KJ,理想气体等温压缩U,H为零，相变过程HNHM159KJ,UHPVHNRT147KJ111试以T为纵坐标，S为横坐标，画出卡诺循环的TS图，并证明线条所围的面积就是系统吸的热和数值上等于对环境作的功。1121MOL单原子理想气体,可逆地沿TAVA为常数的途径,自273K升温到573K,求此过程的W,U,S。解可逆途径TAVA为常数即等压可逆途径WNRT2T1249KJUNCV,MT374KJ,SNCP,MLNT2/T11540JK11131MOL理想气体由25，1MPA膨胀到01MPA，假定过程分别为1等温可逆膨胀；2向真空膨胀。计算各过程的熵变。解1等温可逆膨胀；SNRLNV2/V11914JK12初、终态相同S1914JK11142MOL、27、20DM3理想气体，在等温条件下膨胀到50DM3，假定过程为1可逆膨胀；2自由膨胀；3对抗恒外压膨胀。计算以上各过程的Q、W、U、H及S。解理想气体等温膨胀,UH0及SNRLNV2/V1152JK1。1可逆膨胀WNRTLNV2/V1457KJ、QW457KJ2自由膨胀W0,QW03恒外压膨胀WPV30KJ,QW30KJ1155MOL某理想气体CP,M2910JK1MOL1，由始态400K，200KPA分别经下列不同过程变到该过程所指定的终态。试分别计算各过程的Q、W、U、H及S。1等容加热到600K；2等压冷却到300K；3对抗恒外压绝热膨胀到；4绝热可逆膨胀到。解理想气体UNCV,MT,HNCP,MT,SNRLNP1/P2NCP,MLNT2/T11等容升温T2600K,W0,QU,SNCV,MLNT2/T1所以Q,W,U,H,S分别等于2079KJ,0,2079KJ,2910KJ,4215JK12等压降温T2300K，WPV,QUW,SNCP,MLNT2/T1所以Q,W,U,H,S分别等于1455KJ,416KJ,104KJ,1455KJ,4186JK13恒外压绝热膨胀Q0,WU,T23429K,SNRLNP1/P2NCP,MLNT2/T1640JK144绝热可逆膨胀S0,Q0,7/5,P1V1P2V2,T2328K所以Q,W,U,H,S分别等于0,747KJ,747KJ,1046KJ,0116汽车发动机（通常为点火式四冲程内燃机）的工作过程可理想化为如下循环过程（OTTO循环）（1）利用飞轮的惯性吸入燃料气并进行绝热压缩（2）点火、燃烧，气体在上死点处恒容升温（3）气体绝热膨胀对外做功（4）在下死点处排出气体恒容降温。设绝热指数14、V1/V260，求该汽车发动机的理论效率。解绝热可逆压缩恒容V2升温绝热可逆膨胀恒容V1降温QCV（T3T2），QCV（T1T4）,|QQ|/Q利用绝热可逆过程方程求出1T2T3/T1T41V1/V2116041171MOL水由始态，沸点3728K向真空蒸发变成3728K，水蒸气。计算该过程的S已知水在3728K时的4060KJMOL1解设计等温等压可逆相变S/T109JK1118已知水的沸点是100，CP,M（H2O,L）7520JK1MOL1，H2O4067KJMOL1,CP,M（H2O,G）3357JK1MOL1，CP,M和均可视为常数。1求过程1MOLH2O1，100，1MOLH2OG，100，的S；2求过程1MOLH2O1,60，1MOLH2OG，60，的U，H，S。解1等温等压可逆相变S/T109JK12设计等压过程H2O1,60H2O1，100H2OG，100H2OG，60HCP,MLTCP,MGT4234KJ,UHPVHRT3957KJSCP,MLLNT2/T1/TCP,MGLNT1/T21137JK11194MOL理想气体从300K，下等压加热到600K，求此过程的U，H，S，F，G。已知此理想气体的300K1500JK1MOL1，CP,M3000JK1MOL1。解UNCV,MT260KJ,HNCP,MT360KJ,SNCP,MLNT2/T1832JK1600K300KS2332JK1MOL1FUTS2039KJ,GHTS1939KJ120将装有01MOL乙醚液体的微小玻璃泡放入35，10DM3的恒温瓶中，其中已充满N2G，将小玻璃泡打碎后，乙醚全部气化，形成的混合气体可视为理想气体。已知乙醚在101325PA时的沸点为35，其2510KJMOL1。计算1混合气体中乙醚的分压；2氮气的H，S，G；3乙醚的5H，S，G。解1P乙醚NRT/V256KPA2该过程中氮气的压力、温度、体积均无变化H，S，G均为零。3对乙醚而言可视为等温等压可逆相变理想气体等温加压，HN251KJ，SN/TNRLNP2/P193JK1，GHTS035KJ121某一单位化学反应在等温29815K、等压下直接进行，放热40KJ，若放在可逆电池中进行则吸热4KJ。1计算该反应的RSM；2计算直接反应以及在可逆电池中反应的熵产生IS；3计算反应的RHM；4计算系统对外可能作的最大电功。解1RSMQR/T1342JK12直接反应ISRSMQ/T1476JK1,可逆电池中反应IS03RHMQ40KJ4WRRGMRHMTRSM44KJ122若已知在29815K、下，单位反应H2G05O2GH2OL直接进行放热28590KJ，在可逆电池中反应放热4862KJ。1求上述单位反应的逆反应依然在29815K、的条件下的H，S，G；2要使逆反应发生，环境最少需付出多少电功为什么解1HQ28590KJ，SQR/T163JK1，GHTS23728KJ2WRRG23728KJ123液体水的体积与压力的关系为VV01P，已知膨胀系数20104K1，压缩系数4841010PA1；25，1013105PA下V01002CM3G1。试计算1MOL水在25由1013105PA加压到1013106PA时的U，H，S，F，G。解T298K,V018036106M3MOL1,TPTV0PV01075106871015PM3MOL1U098J,同理VT,P,V,积分求出H1545J，S332103J，F986103J，G1644J。124将1KG25的空气在等温、等压下完全分离为氧气和纯氮气，至少需要耗费多少非体积功假定空气由O2和N2组成，其分子数之比O2N22179；有关气体均可视为理想气体。解1KG25的空气中NO2728MOL,XO2021,NN22739MOL,XN2079,混合过程GNO2RTLNXO2NN2RTLNXN24415KJ,所以完全分离至少需要耗费4415KJ非体积功。125将1MOLN2从等温29815K可逆压缩到6，求此过程的Q,W,U,H,F,G,S和IS。6解理想气体等温可逆过程UH0,WQNRTLNP2/P1444KJSNRLNP2/P1149JK1,ISSQ/T0,FGTS444KJ126若上题中初态的N2始终用6的外压等温压缩到相同的终态，求此过程的Q,W,U,H,F,G,S和IS，并判断此过程的性质。1239KJ,1239KJ,0,0,444KJ,444KJ,1490JK1,2667JK1解U,H,F,G,S与上题相同。WQP2V1239KJ,ISSQ/T2667JK1此过程为不可逆过程。130证明对于纯理想气体多方过程的摩尔热容12由初态（P1,V1）到终态（P2,V2）过程中所做的功提示所有满足PVNKK为常数，N是多方指数，可为任意实数。的理想气体准静态过程都称之为多方过程。已经讨论过的可逆过程，如等压过程（N0）、等温过程（N1）、绝热过程（N）、等容过程（N）都是特定情况下的多方过程。解因PVRT,KV1NRT,KVNDVRDT/1N,WPDVKVNDVRDT/N1DUCVDT，而CN,MQ/DTDUW/DTCV,MR/N1,CV,MR/1可得1又P1V1NP2V2NK,WPDVKVNDV,积分求出2的结果第二章多相多组分系统热力学21125时，将NACL溶于1KG水中，形成溶液的体积V与NACL物质的量N之间关系以下式表示VCM310013816625N17738N3/201194N2，试计算1MOLKG1NACL溶液中H2O及NACL的偏摩尔体积。解由偏摩尔量的定义得166251773815N1/2011942NN1MOL，VNACL19525CM3MOL1，溶液体积V101990CM3。NH2O55556MOL,按集合公式VNVNACLNH2O求出18006CM3MOL1722在15，下某酒窖中存有104DM3的酒，W乙醇96。今欲加水调制为W乙醇56的酒。试计算1应加水多少DM32能得到多少DM3W乙醇56的酒已知15,时水的密度为09991KGDM3；水与乙醇的偏摩尔体积为W乙醇100CM3MOL1VC2H5OHCM3MOL196146158015617115658解按集合公式VNC2H5OHNH2OW乙醇96时，104DM3的酒中NH2O17860MOL、NC2H5OH167887MOL。1W乙醇56，NC2H5OH167887MOL时，NH2O应为337122MOL，故可求出应加水5752DM3。2再次利用集合公式求出W乙醇56的酒为15267DM3。23乙腈的蒸气压在其标准沸点附近以3040PAK1的变化率改变，又知其标准沸点为880，试计算乙腈在80的摩尔气化焓。解VAPHMRT2DLNP/DTRT2DP/DT/P8314273158023040/105315KJMOL1。24水在100时蒸气压为101325PA，气化焓为40638JMOL1。试分别求出在下列各种情况下，水的蒸气压与温度关系式LNPPAFT，并计算80水的蒸气压实测值为0473105PA1设气化焓HM40638KJMOL1为常数；2CPMH2O,G33571JK1MOL1,CPMH2O,L75296JK1MOL1均为常数；3CPMH2O,G30121130103TJK1MOL1CPMH2O,L75296JK1MOL1为常数；解LNPPALN101325；HM40638；CPMCPMH2O,GCPMH2O,L1LNPPA4888/T24623，计算出80水的蒸气压为0482105PA。2LNPPA6761/T5019LNT5937,计算出80水的蒸气压为0479105PA。3LNPPA6726/T5433LNT136103T6122,计算出蒸气压为0479105PA。925固体CO2的饱和蒸气压与温度的关系为LGP/PA1353/T/K11957已知其熔化焓8326JMOL1，三相点温度为566。1求三相点的压力；2在100KPA下CO2能否以液态存在3找出液体CO2的饱和蒸气压与温度的关系式。解1LGP/PA1353/27315566119575709,三相点的压力为51310PA3230313538314JMOL11758KJMOL1,再利用三相点温度、压力便可求出液体CO2的饱和蒸气压与温度的关系式LGP/PA9182/T/K9952。27在40时，将10MOLC2H5BR和20MOLC2H5I的混合物均为液体放在真空容器中，假设其为理想混合物，且PC2H5BR1070KPA,PC2H5I336KPA，试求1起始气相的压力和组成气相体积不大，可忽略由蒸发所引起的溶液组成的变化；2若此容器有一可移动的活塞，可让液相在此温度下尽量蒸发。当只剩下最后一滴液体时，此液体混合物的组成和蒸气压为若干解1起始气相的压力PXBRPC2H5BR（1XBR）PC2H5I5807KPA。起始气相的组成YBRP/XBRPC2H5BR0614102蒸气组成YBR1/3；YBRXBRPC2H5BR/XBRPC2H5BR（1XBR）PC2H5I解出XBR0136，P4358KPA28在25，时把苯组分1和甲苯组分2混合成理想液态混合物，求1摩尔C6H6从X108I态稀释到X106态这一过程中G。解G11IRTLNX1/X1I831429815LN06/08713J2920时溶液A的组成为1NH38H2O，其蒸气压为107104PA，溶液B的组成为1NH321H2O，其蒸气压为360103PA。1从大量的A中转移1MOLNH3到大量的B中，求G。2在20时，若将压力为的1MOLNH3G溶解在大量的溶液B中，求G。解1GBARTLNXB/XA831429815LN（9/22）218KJ2GBRTLNXB831429815LN（1/22）753KJ210C6H5CL和C6H5BR相混合可构成理想液态混合物。1367时，纯C6H5CL和纯C6H5BR的蒸气压分别为1150105PA和0604105PA。计算111要使混合物在101325PA下沸点为1367，则混合物应配成怎样的组成2在1367时，要使平衡蒸气相中两个物质的蒸气压相等，混合物的组成又如何解110132511501051XBR0604105XBR,求出XBR0250。211501051XBR0604105XBR，求出XBR0656211100时，纯CCL4及SNCL4的蒸气压分别为1933105PA及0666105PA。这两种液体可组成理想液态混合物。假定以某种配比混合成的这种混合物，在外压为1013105PA的条件下，加热到100时开始沸腾。计算1该混合物的组成；2该混合物开始沸腾时的第一个气泡的组成。解1该混合物中含CCL4为X，10132506661051X1933105X,求出X0274。2第一个气泡中含CCL4为Y1933105X/1013250522。212XB0001的AB二组分理想液态混合物，在101310PA下加热到80开始沸腾，已知纯A液体相同压力下的沸点为90，假定A液体适用特鲁顿规则，计算当XB0002时在80的蒸气压和平衡气相组成。解A88273159031957JMOL1,纯A液体在101310PA下沸点为90,所以12LNP/PA38437/T/K2211。可以求出PA747KPA,PB266747KPA,蒸气总压PPA1XBPBXB128KPA,YBPB/P041721320时，当HCL的分压为101310PA，它在苯中的平衡组成XHCL为00425。若20时纯苯的蒸气压为010010PA，问苯与HCL的总压为101310PA时，100G苯中至多可溶解HCL多少克。解P总P苯1XHCLKXXHCL,KX101310/00425PA,求出XHCL0038466,所以100G苯中至多可溶解HCL187克。214樟脑的熔点是172，KF40KKGMOL1这个数很大，因此用樟脑作溶剂测溶质的摩尔质量，通常只需几毫克的溶质就够了。今有7900MG酚酞和129MG樟脑的混合物，测得该溶液的凝固点比樟脑低800。求酚酞的相对分子质量。解TKFB,B106/12979103/M,所以酚酞的相对分子质量M306GMOL1215在15时1摩尔NAOH溶于46摩尔H2O中所形成的溶液蒸气压为5965PA，在此温度下纯水的蒸气压力1705PA，设纯水活度为1。试计算1溶液中水的活度因子；2水在溶液中的化学势与纯水化学势之差。解1PAXAPA,5965/170546/560426。132GH2O,XAH2ORTLNXA2514KJ216研究C2H5OHAH2OB混合物。在50时的一次实验结果如下XAP/PAPA/PAPB/PA044390881724832288841418221433106507451已知该温度下纯乙醇的蒸气压29444PA；纯水的蒸气压12331PA。试以纯液体为标准态，根据上述实验数据，计算乙醇及水的活度因子和活度。解PAAXAPA,APA/XAPA,AAPA/PA,可以求出14XAA，AAB，AB04439088171085,0481708256,072791553,086375108,06043217在下，HNO3和水组成的气液平衡系统T/K373138313931395139313881383137313586X（HNO3）Y（HNO3）000011027038045052060075100000001017038070090096098100151画出此系统的沸点组成图。2将3MOLHNO3和2MOLH2O的混合气冷却到3871K，互成平衡的两相组成如何互比量为多少3将3MOLHNO3和2MOLH2O的混合物蒸馏，待溶液沸点升高4K时，馏出物组成约为多少4将3中混合物进行完全分馏，得到何物解2X（HNO3）053,Y（HNO3）091,NG/NL02263馏出物组成X（HNO3）0914馏出物纯HNO3残留物组成X（HNO3）038218在303K时，将40G酚和60G水混合，系统分为两层，在酚层中含酚70，在水层中含水92，试计算两层液体的质量各为多少酚层516G,水层484G解酚层液体的质量为W,070W1092100W40,W516G220金属A、B熔融液冷却曲线的转折温度和平台温度如下表所列，请据此画出相图，标出相区的相态和化合物的组成。16解XA1009080706050403020100转折温度/平台温度/9509009001000100075055057510008008008008001100500500500500600226金属A、B形成化合物AB3、A2B3。固体A、B、AB3、A2B3彼此不互溶，但在液态下能完全互溶。A、B的正常熔点分别为600、1100。化合物A2B3的熔点为900，与A形成的低共熔点为450。化合物AB3在800下分解为A2B3和溶液，与B形成的低共熔点为650。根据上述数据1画出AB系统的熔点组成图，并标示出图中各区的相态及成分；2画出XA090、XA010熔化液的步冷曲线，注明步冷曲线转折点处系统相态及成分的变化和步冷曲线各段的相态及成分。解17222已知101325KPA，固体A和B的熔点分别为500和800，它们可生成固体化合物ABS。ABS加热至400时分解为AB2S和XB040的液态混合物。AB2S在600分解为BS和XB055的液态混合物。该系统有一最低共熔点，温度为300，对应的组成XB010。1根据以上数据，画出该系统的熔点组成图，并标出图中各相区的相态与成分；2将XA020的液态A，B混合物120MOL，冷却接近到600，问最多可获得纯B多少摩尔解2667MOL第三章化学反应系统热力学练习题34在291333K温度范围内,下述各物质的CP,M/JK1MOL1分别为CH4G35715O2G2936CO2G3713H2OL753018在2982K时,反应CH4G2O2GCO2G2H2OL的恒压反应热效应为89034KJMOL1。求333K时该反应的恒容反应热效应为多少解1求333K时恒压反应热效应H333KH2982K8870KJMOL12求恒容反应热效应U333KH333K8816KJMOL135由以下数据计算2，2，3，3四甲基丁烷的标准生成热。已知HG21794KJMOL1，CG71838KJMOL1，CC344KJMOL1，CH414KJMOL1。解CH3CCH32CCH32CH3G18HG8CG7CC18CH190KJMOL136已知25时下列数据物质CH3OHLCH3OHG29815K/KJMOL12387200729815K/JK1MOL11270239719计算25时甲醇的饱和蒸气压P。解CH3OHLCH3OHG,20072387T2397127010344KJMOL1,P/,P17104PA38已知反应C石墨H2OGCOGH2G的29815K133KJMOL1，计算该反应在125时的39815K。假定各物质在25125范围内的平均等压摩尔热容如下表物质C石墨H2OGCOGH2GCP,M/JK1MOL186429112803351解39815K29815KCP,MT135KJMOL139已知下述单位反应H2GI2S2HIG；291K4946KJMOL1。I2S在熔点3866K熔化吸热1674KJMOL1。I2L在沸点4574K，下吸热4268KJMOL1。I2S在291K3866K间平均热容为5565JK1MOL1。I2L在38664574K间的平均热容为6276JK1MOL1。求上述单位反应在47315K的RHM值。三种气体摩尔热容是CP,MH2G2908000084TJK1MOL1；CP,MI2G3556000054TJK1MOL1；CP,MHIG2807000021TJK1MOL1。解RHM47315K4268KJMOL11674KJMOL1291K204KJMOL120310已知CO和CH3OHG，25的标准摩尔生成焓分别为11052和2012KJMOL1CO、H2、CH3OHL，25的标准摩尔熵分别为19756、13057、1270JK1MOL1。又知25甲醇的饱和蒸气压为16582PA，气化焓为380KJMOL1。蒸气可视为理想气体，求反应COG2H2GCH3OHG的29815K及29815K。解2012110529068KJMOL1,CH3OHG1270380103/298RLN16582/1002394JK1MOL1,2394197562130572193JK1MOL1,29815KT253KJMOL1,29815K27104311已知H2O,L,29815K23719KJMOL1，25时水的饱和蒸气压PH2O3167KPA，若H2OG可视为理想气体，求H2O,G,29815K。解H2O,GH2O,LRTLNP/2286KJMOL1312已知CH3OH,G,29815K16251KJMOL1,25时PCH3OH1627KPA,若CH3OHG可视为理想气体，求CH3OH,L,29815K。解CH3OH,LCH3OH,GRTLNP/167KJMOL121313已知BR2L的饱和蒸气压PBR228574PA，求反应BR2LBR2G的29815K。解RTLNP/314KJMOL1314已知理想气体间的反应COGH2OGCO2GH2G在97315K时071。1系统中四种气体的分压均为150时，上述反应的自发方向如何2PCO10，PH2O5，PCO2PH215时，反应的自发方向又如何解1JPCO2PH2/PCOPH2O1逆向自发2J0045219PA第四章统计热力学基本概念及定律练习题41一个系统中有四个可分辨的粒子，这些粒子许可的能级为E00,E1,E22,E33，其中为某种能量单位，当系统的总量为2时，试计算1若各能级非简并，则系统可能的微观状态数为多少2如果各能级的简并度分别为G01，G13，G23，则系统可能的微观状态数又为多少26解1许可的分布2,2,0,03,0,1,0,微观状态数为102微观状态数为G02G12G03G26643已知某分子的第一电子激发态的能量比基态高400KJMO11，且基态和第一激发态都是非简并的，试计算1300K时处于第一激发态的分子所占分数；2分配到此激发态的分子数占总分子数10时温度应为多高解1N0N,N1/NEXPE/KT2210702Q1EXPE/KT,N0N19,EXPE/KT1/9,T22104K44N2分子在电弧中加热，根据所测定的光谱谱线的强度，求得处于不同振动激发态的分子数NV与基态分子数N0之比如下表所示振动量子数123NV/N002610069001827请根据以上条件证明火焰中气体处于热平衡态。解气体处于热平衡NV/N0EXPH/KT,N1N2N30261026120261345N个可别粒子在E00,E1KT,E22KT三个能级上分布，这三个能级均为非简并能级，系统达到平衡时的内能为1000KT，求N值。解Q1EXP1EXP21503,N0NEXP0/Q,N1NEXP1/Q,N2NEXP2/Q1000KTN0E0N1E1N2E2,N235446HCL分子的振动能级间隔为5941020J，试计算29815K某一能级与其较低一能级上的分子数的比值。对于I2分子，振动能级间隔为0431020J，试作同样的计算。解NJ1/NJEXPE/KT,对HCL分子比值为537107,对I2分子比值为0352第五章统计热力学基本方法练习题2857已知HBR分子在转动基态上的平均核间距离R14141010M，求HBR分子的转动惯量、转动特征温度、29815K时的转动配分函数以及HBR气体的摩尔转动熵。解转动惯量IR23311047KGM2,RH2/82IK121KQRT/R2463,SM,RR1LNQR35JK1MOL158计算NAG在29815K和101325PA时的标准摩尔GIBBS自由能。解Q2MKT/H23/2RT/,RTLNQLNN2132KJMOL159CLG的电子运动基态是四重简并的，其第一激发态能量比基态高87540M1（波数），且为二重简并。求11000K时CLG的电子配分函数；2基态上的分子数与总分子数之比；3电子运动对摩尔熵的贡献。（提示HC，其中是波数，光速C2998108MS1）解GE,04GE,12,00,10HC,QGE,0GE,1EXPHC/KT457N0/NGE,0/Q876,SM,ERLNQGE,1EXPHC/KTHC/KT/TQ139JKMOL1510已知2000K时,AB双原子分子的振动配分函数125,为振动基态能量规定为29零的配分函数1求振动特征温度；2求处于振动基态能级上的分布分数N0/N。解1/1EXPV/T125,V3219K,N0/N1/080511NO晶体是由它所形成的二聚体N2O2分子所组成该分子在晶格中可有两种随机取向和求NO晶体在0K时的剩余熵。解剩余熵KLN2N/2288JK1MOL1512已知HCLG分子的平衡核间距为12751010M，振动频率为86271012S1，求HCL在29815K及101325PA作为理想气体的标准摩尔统计熵，并与量热法得出的标准量热熵1862JKMOL1进行比较。解SM,TR3LNMR/25LNT/211651536JKMOL1,IR2261047KGM2,SM,RRLNIT10554331JKMOL1,V4141K,SM,R00001JKMOL1HCLG作为理想气体的标准摩尔统计熵为1867JK1MOL30513试分别计算300K和101325PA时气体氩（AR）和氢分子（H2）平动的N/QT值，以说明不可别粒子系统通常NI水汞水,能铺展68将正丁醇MR74蒸气骤冷至0,发现其过饱和度P/P04时能自动凝结为液滴,若273K时正丁醇表面张力00261NM1密度1000KGM3试计算在此过饱和度所凝结成液滴的半径及液滴所含分子数。解RRTLNPR/P0/2MR123109M,N4R3NA/3MR6369某晶体相对分子质量是80,在300K其密度为09KGDM3若晶体与溶液间界面张力为02NM1。微小晶体直径为01106M，则该小晶体溶解度是大块晶体溶解度的多少倍解RTLNCR/C02MR/R，LNCR/C00285，CR/C013361019时丁酸水溶液的表面张力系数可以表示为0B1N1C/K，式中0为水的表面张力系数、B、K为常数，C为丁酸在水中的浓度。（1）试求该溶液中丁酸的表面超量与浓度C的关系。33（2）若已知B131104NM1，K5097102MOLDM3,试求当C0200MOLDM3时的。（3）计算当C/K1时的为多少若此时表面层丁酸成单分子层吸附，试计算丁酸分子的截面积解（1）D/DCB/KC,C/RTD/DCBC/RTKC243108MOLM2,（3）C/K1时B/RT54108MOLM2,A01/NA311017M2611某温度下，铜粉对氢气吸附服从LANGMUIR公式，其具体形式为，式中V是铜粉对氢气的吸附量（27315K,下的体积）,P是氢气压力。已知氢分子横截面积为131081022M3,求1KG铜粉的表面积。解VVKP/1KP,求出V136DM3KG1,A0VA0NA/22448M2KG1612在1924时，用硅胶吸附N2气。测定在不同平衡压力下，每千克硅胶吸附N2的体积（标准状况）如下P/KPA888613932062277333773730V/DM333553656398042614466459234已知1924时N2的饱和蒸气压为1471KPA,N2分子截面积为1621020M2,用BET公式求所用硅胶比表面积。解处理数据，以P/VPP对P/P作图，直线的斜率017103DM3，截距283103DM3，V1/斜率截距3512DM3，A0VA0NA/224153105M2KG1614含FE2OA浓度为15KGM3的溶胶，稀释10000倍后，在超显微镜下观察，数出视野中颗粒平均为41个（视野面积为半径40105M的圆，厚度40105M），已知质点的密度P为52103KGM3,设胶粒为球形，试计算此胶粒平均半径。解4R3/3CV/N,求出R07107M615FEOH3溶胶于298K通电45分钟，界面移动10MM电场强度为2VCM1已知水的相对电容率为79，粘度为089103PAS,求溶胶的电势（真空电容率88541012FM1）解U/DD/DL100236V616在298K时,膜两边离子初始浓度分布如下,左边RCL溶液浓度为01MOLDM3,体积为1DM3,右边NACL溶液浓度为01MOLDM3,体积为2DM3,问达到膜平衡后,其渗透压为多少RCL为高分子电解质,假设完全电离,达到膜平衡前后,两边溶液体积不变。解膜平衡012X2X01X2,解出X00215MOLDM3,C0129MOLDM335CRT320KPA617某一大分子溶液在300K时,测得有关渗透压的数据为C/GDM305100150/C/PAG1DM3101310431064试求此大分子的数均分子量。解以/C对C作图，直线的截距98PAG1DM3，RT/截距25104GMOL1第四篇化学动力学第七章基元反应动力学练习题72基元反应,2AGBGEG,将2MOL的A与1MOL的B放入1升容器中混合并反应,那么反应物消耗一半时的反应速率与反应起始速率间的比值是多少解AB21,反应物消耗一半时A05A0,B05B0,RKA2B36RR01873反应AAD，A反应掉15/16所需时间恰是反应掉3/4所需时间的2倍，则该反应是几级。解RKAN,N1时TLNA0/A/K,T15/16T3/4LN16/LN4274双分子反应2AGBGDG,在623K、初始浓度为0400MOLDM3时,半衰期为105S,请求出1反应速率常数K2AG反应掉90所需时间为多少3若反应的活化能为140KJMOL1,573K时的最大反应速率为多少解1RKA2,T051/2KA0,K0012DM3MOL1S121/A1/A02KT,T945S3LNK/KEA/R1/T1/T,573K时K000223DM3MOL1S1,最大反应速率RMAXKA0236104MOLDM3S13775500K时气相基元反应ABC，当A和B的初始浓度皆为020MOLDM3时，初始速率为50102MOLDM3S11求反应的速率系数K；2当反应物A、B的初始分压均为50KPA（开始无C），体系总压为75KPA时所需时间为多少解1R0KA0B0,K125DM3MOL1S12P0AP0B,RKPPA2,P2P0APA,PAP0A/2,KPK/RT,T1/21/KPP0A66S76已知在540727K之间和定容条件下，双分子反应CO（G）NO2（G）CO2（G）NO（G）的速率系数K表示为K/MOL1DM3S1121010EXPEA/RT，EA132KJMOL1。若在600K时，CO和NO2的初始压力分别为667和933PA，试计算1该反应在600K时的K值；2反应进行10H以后，NO的分压为若干。解1T600K时的K00386DM3MOL1S1值2KPK/RT775109PAS1,NO的分压为PLNP0,BP0,AP/P0,AP0,BP/P0,AP0,BKTP142PA3877N2O（G）的热分解反应为从实验测出不同温度时各个起始压力与半衰期值如下T/K96796710301030PO/KPA15678739197706647996T1/2/S380152014402121求反应级数和两种温度下的速率系数KP和KC。2求活化能EA。3若1030K时N2OG的初始压力为5400KPA，求压力达到6400KPA时所需时间。4解1RKPP2,T1/21/2KPP0,KPKC/RT967K时KP084105KPA1S1,KC0068DM3MOL1S11030K时KP492105KPA1S1,KC042DM3MOL1S12活化能EA2406KJMOL13P0,5400KPA1/P1/P02KPTT111S3978某天然矿含放射性元素铀，其蜕变反应为设已达稳态放射蜕变平衡，测得镭与铀的浓度比保持为RA/U347107，产物铅与铀的浓度比为PB/U01792，已知镭的半衰期为1580年，1求铀的半衰期2估计此矿的地质年龄（计算时可作适当近似）。解1稳态DRA/DTKUUKRARA0,KU/KRARA/U347107,镭的半衰期T05LN2/KRA铀的半衰期T05LN2/KU455109年2U0UPB,LNU/U0KUT,T108109年79硝基异丙烷在水溶液中与碱的中和反应是二级反应，其速率系数可用下式表示1计算反应的活化能2在283K时，若硝基异丙烷与碱的浓度均为80103MOLDM3，求反应的半衰期。5解1EA/2303R3163K,EA6056KJMOL1,2K517MOL1DM3MIN1,T051/KC024MIN40710某溶液含有NAOH和CH3COOC2H5，浓度均为100102MOLDM3，298K时反应经过10MIN有39的CH3COOC2H5分解，而在308K时，10分钟有55分解，计算1该反应的活化能。2288K时，10分钟能分解多少3293K时，若有50的CH3COOC2H5分解需时多少解11/A1/A0KT,K298K639MOL1DM3MIN1,K308K1222MOL1DM3MIN1EARLNK1/K21/T21/T1494KJMOL12288K时，K32MOL1DM3MIN1,T10MINA0A/A02423293K时,K455MOL1DM3MIN1,T051/KA022MIN711两个二级反应1和2具有完全相同的频率因子,反应1的活化能比反应2的活化能高出1046KJMOL1在373K时,若反应1的反应物初始浓度为01MOLDM3,经过60MIN后反应1已完成了30,试问在同样温度下反应2的反应物初始浓度为005MOLDM3时,要使反应2完成70需要多长时间单位MIN解1/A1/A0KT,反应1K1714102MOL1DM3MIN1,LNK1/K21046103/RT,K2208MOL1DM3MIN1反应2T224MIN41712氧化乙烯的热分解是单分子反应,在651K时,分解50所需时间为363MIN,活化能EA2176KJMOL1,试问如要在120MIN内分解75,温度应控制在多少K解651K时K1LN2/T05000191MIN1温度TT0560MIN,K2001155MIN1,T682K713请计算在298K恒容下，温度每增加10KEAKJMOL1（1）碰撞频率增加的百分数；（2）有效碰撞分数增加的百分数，由此可得出什么结论EA560KJMOL1解1Z2/Z1T2/T1051017,增加的百分数172Q2/Q1EXPEA1/T21/T1/R208,增加的百分数108714800K时单分子反应的速率系数的高压极值为5104S1，在相同温度下一级速率系数在4PA压力下降为此值的一半，计算分子活化步骤的速率系数（以浓度单位表示）解KAPPK2K1M/K2K1M,高压极值K2K1/K15104S1,M4PA,KAPPK1M25104S1,K1125104PA1S1,K1831102MOL1DM3S1715实验测得丁二烯气相二聚反应的速率系数为K92109EXP）DM3MOL1S142（1）已知此反应6079JK1MOL1，试用过渡态理论求算此反应在600K时的指前因子A，并与实验值比较。（2）已知丁二烯的碰撞直径D05NM，试用碰撞理论求算此反应在600K时的A值。解释二者计算的结果。解1A05KT/H1/EXP/RE23081010DM3MOL1S12A2LD2RT/MR05E05267108M3MOL1S1716双环戊二烯单分子气相热分解反应（产物环戊二烯单体）的速率系数如下T/K473748374948502451625277K104/S10947205450928272707试确定ARRHENIUS参数A和EA，并求活化焓和活化熵（用平均温度500K）解由LOGK对1/T作图,直线的斜率为869103K,截距为1428求出A191014S1,EA166KJMOL1,EART162KJMOL1,RLNA/EKT/H158JK1MOL1第八章复杂反应动力学练习题4384某对峙反应AB；BA；已知K10006MIN1,K10002MIN1如果反应开始时只有A,问当A和B的浓度相等时,需要多少时间解LNAAE/A0AEK1K1T,