《物 理 化 学》典型习题解析

1、 习题习题9 9 计算计算lmollmol理想气体在下列四个过程中所作的体积功。已知始态体积理想气体在下列四个过程中所作的体积功。已知始态体积 为为25dm25dm3 3，终态体积为，终态体积为lOOdmlOOdm3 3，始态及终态温度均为，始态及终态温度均为100100。 (1)(1)向真空膨胀；向真空膨胀； (2)(2)在外压力恒定为气体终态的压力下膨胀；在外压力恒定为气体终态的压力下膨胀； (3)(3)先在外压力恒定为体积等于先在外压力恒定为体积等于50dm50dm3 3时的气体的平衡压力下膨胀，当膨胀时的气体的平衡压力下膨胀，当膨胀 到到50dm50dm3 3( (此时温度仍为此时温度

2、仍为100)100)以后，再在外压力等于以后，再在外压力等于lOOdmlOOdm3 3时气体的平衡压时气体的平衡压 力下膨胀；力下膨胀； (4)(4)等温可逆膨胀。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试比较这四个过程的功，比较的结果说明了什么问题? ? 解解：（：（1）由于）由于p(外）外）= 0，W = 0； （2）由于）由于p(外）外）= P2 ， PV=nRT, P2 =nRT/V2 W =- P2(V2-V1)=-nRT(V2- V1)/V2=-18.314373.15(100-25)/100=-2327 (J) （3）W=W1+W2= =P2(V2-V1)-

3、 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。作的功最大。 P17 第一章第一章 热力学第一定律热力学第一定律 习题习题23 P25 试求算试求算2mol 100、4104pa的水蒸气变成的水蒸气变成100及及p的水时，此过程的水时，此过程 的的U和和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。设水蒸气为理想气体，液态水的体积可忽略不计。已知水的 摩尔汽化热为摩尔汽化热为4067kJm

4、ol-1。 解：上述过程可分为下面两个过程解：上述过程可分为下面两个过程 100, 4104pa, H2O (g) 100, p , H2O (g) 100, p , H2O (l) 第一步是理想气体等温过程：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：第二步是等温等压下可逆相变： H2 = -n vap H m = - 81.34 kJ U2 = H2 p V = H2 + 2RT = - 75.14 kJ 所以全过程的所以全过程的U和和H为：为： U = U1 + U2 = - 75.14 kJ H = H1 + H2 = - 81.34 kJ 习题习题

5、39 P38 已知下列反应在已知下列反应在25时的热效应为：时的热效应为： （1）Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s) rHm=411.0kJmol 1 （2）H2(g)+S(s)+2O2(g)=H2SO4(l) rHm=800.8kJmol 1 （3）2Na(s)+ S(s) +2O2(g)= Na2SO4(s) rHm=1382.8kJmol 1 （4）1/2 H2(g)+1/2Cl2(g)= HCl(g) rHm=92.30kJmol 1 计算反应计算反应2 NaCl(s)+ H2SO4(l)= Na2SO4(s)+2HCl(g)在在25时的时的rHm和和 rUm 。 解：解：

6、 所求方程所求方程 =（3）+ （4） 2 （1） 2 （2） rHm= rHm（3）+ 2rHm（4） 2rHm（1） rHm（2） = 55.4 kJmol 1 rUm=rHm nRT (g) = rHm 2RT = 50.4 kJmol 1 习题习题41 P38 已知反应已知反应 （1）C(金刚石金刚石)+ O2(g) = CO2(g) rHm（298K）=395.4kJmol 1 （2）C(石墨石墨)+ O2(g) = CO2(g) rHm（298K）=393.5kJmol 1 求求 C(石墨石墨) = C(金刚石金刚石) 的的 trsHm（298K） 解：解： 所求方程所求方程 =（

7、2）（）（1） trsHm=rHm（2）rHm（1） =393.5(395.4) = 1.9 kJmol 1 习题习题43 P40 利用标准利用标准mol生成焓数据，计算下列反应的生成焓数据，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(石墨石墨)=CaC2(s)+ CO(g) (6)Fe2O3(s)+CO(g)=CO2(

8、g)+ 2FeO(s) (7)2H2S(s)+ SO2(g)=3S(s)+ 2H2O(g) (8) Fe2O3(s)+ 3C(石墨石墨)=4Fe(s)+3CO2(g) 解：解：rH m (298.15K) =i f Hi(, 298.15K) (1) Cl2(g)+2KI(s)=2KCl(s)+I2(s) fHm(298) kJmol 1 0 -327.65 -435.89 0 rH m (298.15K) =2(-435.89)-2(-327.65)=-216.5 kJmol1 (2) CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) fHm(298) kJmol 1 110.52 -24

9、1.83 -393.51 0 rH m (298.15K) =-41.16 kJmol1 (3) SO2(g)+1/2O2(g)+ H2O(l)=H2SO4(l) fHm(298) kJmol 1 296.90 0 -285.84 -800.8 rH m (298.15K) =-218.06 kJmol1 (4) CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) fHm(298) kJmol 1 -1206.87 -635.5 -393.51 rH m (298.15K) =177.86 kJmol1 (5) CaO(s)+3C(石墨)=CaC2(s)+ CO(g) fHm(298) kJmol

10、1 -635.5 0 -62.76 110.52 rH m (298.15K) =462.22 kJmol1 (6) Fe2O3(s)+CO(g)=CO2(g)+ 2 FeO(s) fHm(298) kJmol 1 -822.2 110.52 -393.51 -266.5 rH m (298.15K) =6.2 kJmol1 (7) 2H2S(s)+ SO2(g)=3S(s)+ 2H2O(g) fHm(298) kJmol 1 -20.15 -296.9 0 -241.83 rH m (298.15K) =-146.46 kJmol1 (8) 2Fe2O3(s)+ 3C(石墨)=4Fe(s)+

11、3CO2(g) fHm(298) kJmol 1 -822.2 0 0 -393.51 rH m (298.15K) =463.9 kJmol1 习题习题45 P42 已知已知C2H5OH（l）在）在25时的燃烧热时的燃烧热 为为-1367 kJmol 1，试用 ，试用CO2(g)和和H2O（l）在）在25时的生时的生 成热，计算成热，计算C2H5OH（l）在）在25时的生成热。时的生成热。 解：查表得解：查表得fHm(CO2，g) = - 393.514 kJmol 1， ， fHm(H2O，l ) = -285.84 kJmol 1 C2H5OH（l）+3O2(g)=2 CO2(g)+3

12、H2O（l） cHm(C2H5OH，l) = 2fHm(CO2 g )+3fHm(H2O，l ) fHm(C2H5OH，l ) fHm(C2H5OH，l) = 2fHm(CO2 g )+3fHm(H2O，l ) cHm(C2H5OH，l) = 277.6 kJmol 1 习题习题49 P46 试计算在试计算在25及标准压力下，及标准压力下，1mol液态水蒸液态水蒸 发成水蒸气的气化热。已知发成水蒸气的气化热。已知100及标准压力下液态水的气及标准压力下液态水的气 化热为化热为2259Jg-1，在此温度区间内，水和水蒸气的平均定压，在此温度区间内，水和水蒸气的平均定压 摩尔热容分别为摩尔热容分别

13、为75.3及及33.2JK-1mol-1。 解：解：evpHm(298K)= evpHm(373K)+298373Cp,m(水水)dT +373298Cp,m(水汽水汽)dT = 225918 + 75.37533.275 Jmol 1 = 43.8 kJmol 1 第二章第二章 热力学第二定律热力学第二定律 P56 分析分析: 卡诺热机逆转，便可得理想化的致冷机，其冷冻系数：卡诺热机逆转，便可得理想化的致冷机，其冷冻系数： 11 21 QT WTT 解：解： 11 21 273 10.92 298273 QT WTT 4 1 334.7 1000 3.07 10 10.92 Q WJ 345

14、 21 334.7 103.07 103.65 10QQWJ 21 22 ()TTW QT P61 解解: 等温等压下不同理想气体混合等温等压下不同理想气体混合: S = SA + SB = -nA R T ln (VA/V) / T + - nBRT ln(VB/V) / T = - R (nAlnXA+ nBlnXB) = 2 R ln2 = 11.52 (J.K-1) 因为因为 Q/T=0 所以所以 S 0 过程自发进行过程自发进行 P63 P77 0HU 解：解： 2 212 211 (1) PnRTnRT WP VVPnRT PPP 环 （） 6 3 5 10 2.5 8.314 400()8.31 10 5 10 JJ 3 8.31 10QWJ 3 5.76 10AUT ST SJ 3 5.76 10GAJ 5 11 1 6 2 5 10 ln2.5 8.314ln.14.4 . 10 P SnRJ KJ K P P79 = - 5290J 第三章第三章 化学势化学势 P93 P93 P98 P98 = P101 P104 第四章第四章 化学平衡化学平衡 P115 P119 P126 P129 P134 P138 第五章第五章 相平衡相平衡 P147 P150 P171 P171 解：解： P176