简明物理化学规范标准答案

1、1.0MPa膨胀0.1MPa1.0MPa膨胀0.1MPa2mol 298K , 5dm 2mol 某理想气体( 2mol 某理想气体(Cp,m=29.36 J?K-1?mol-1)在绝热条件下由 273.2K,1.0MPa 膨胀到 203.6K,0.1MPa求该过程的Q、W、U、 H和S。解：273.2K 绝热)203.6K等温压缩到体积为原来的一半；再等容冷却到初始的压力。求此过程的 Q、W、U、 H 和 S。已知 Cp,m(He,g) 20.8J?K-1?mol-1。解：体系变化过程可表示为等温压缩 等容冷去卜V2W=W 1+W2=nRTln +0=2 X 8.314 X 298X ln0

2、.5=-3435(J)ViQ=Qi+Q2=Wi+A U2=-3435+n Cv,m 卜 T=-3435+n Cv,m(298-298/2)=-3435+(-3716)=-7151(J)A U= A Ui+ A U2= A U2=-3716(J)A S= ASi+ A S2=nRln V2+ 2 nCvm。=2X 8.314 X ln0.5+2 X 1.5X 8.314ln0.5 VitiT1=-2818( J ?K )10mol理想气体从 40c冷却到20C,同时体积从 250dm3变化到50dm3。已知该气体的Cpm=29.20J?K-1?mol-1,求 S。 p, 1 1解：假设体系发生如

3、下两个可逆变化过程250dm3 等温50dm3等方50dm340 C ASi40 cAS220 cA S= A Si+ a S2=nRln + 2 nCv m dTV1下 ,T50273.15 20=10Rln +10X (29.20-8.314) X ln250273.15 401=-147.6( J ?K 1)11Cp,m =29.36 J ?K i? mol 1_ 一 1Cv,m=29.36-8.314=21.046 J ?K且Q=0T2A U=nCvmdT =2 X 21.046X (203.6-273.2)=-2930(J)T1W=- A U=2930(J)4.有一带隔板的绝热恒容箱

4、，在隔板两侧分别充以不同温度的H2和O2,且V1=V2(见图),若将隔板抽去，试求算两种气体混合过程的S (假设此两种气体均为理想气体)。1mol O 21mol H 210 C ,Vi20 C ,V2解：先由能量衡算求终温。2与H2均为双原子分子理想气体，故均有 Cv,m=5R/2,设终温为T,则Cv,m(H2)(293.2-T)= Cv,m(O2) (T-283.2)T=288.2K整个混合过程可分以下三个过程进行：恒容 Si1mol,O2,283.2K 1mol,O2,T 一 s3恒容 s2卜二在恒温恒压下混合达状态1mol,H2,293.2K 飞-1mol,H2,T 一当过程与进行后，

5、容器两侧气体物质的量相同，温度与体积也相同，故压力也必然相同,即可进行过程。三步的嫡变分别为：288.25288.211AS1=Cvm(02) ln = - 8.314ln J ?K =0.364 J ? K283.22283.2 100g 100g、10c的水与200g、40 c的水在绝热的条件下混合，求此过程的嫡变。已知水的比热容为 4.184J?K-1?g-1。解：绝热混合Q吸=-Q放C?mi(t-ti)=-C?m2(t-t2) t t1 m2 200 2 t2 t mi 100t为混合后的温度t-10=2(40-t)t=30 C =303.15K6.AS=100Cp Q吸=-Q放C?m

6、i(t-ti)=-C?m2(t-t2) t t1 m2 200 2 t2 t mi 100t为混合后的温度t-10=2(40-t)t=30 C =303.15K6.AS=100Cp ln 303.15 +200 cp ln p 283.15 P1=1.40( J ?K 1 )解:303.15313.15过冷CO2(l)在59C时其蒸气压为 465.96kPa,而同温度下 CO2(s)的蒸气压为 439.30kPa。求在59C、101.325kPa下，1mol过冷CO2(l)变成同温、同压的固态 CO2(s)时过程的 S ,设压力对液体与固体的影响可以忽略不计。已知过程中放热189.54J?g-

7、1.CO2(l)CO2(s)-59 C , pAG -59C , pG1G5CO2(l)-59 C , p (l)CO2(s)-59 C , p(s)G2G4CO2(g)-G 3-59 C , p (l)CO2(g)-59 C , p (s)AG1 0,AG5 0AG=AG3=P(s)p(l)AG2= AG4=0p(s)439.30Vdp=nRTln -ps2 =1 X 8.314 X 214.2ln=-104.9Jp(l)465.96 A G= A H-T A S A H=-189.54 X 44=-8339.76J8339.76 ( 104.9)1A S=( A H- A G)/T= =-

8、38.5 J ? K214.21mol水在100 c及标准压力下向真空蒸发变成100 c及标准压力的水蒸气，试计算此过程的S,并与实际过程的热温嫡相比较以判断此过程是否自发。3va . c vap H m 40.67 1011斛：A S=108.98 J ?K ?molT 373.2向真空膨胀， W=0, Q=AU=AH-A (pV)=AH-nRT=40.67 X 103-8.314X373.2 1=37.567 kJ ?mol 1Q/T= 37.567 =100.66 J ?K 1?mol 1 373.2ASQ/T,所以此过程为不可逆过程1molH2O(l)在100C, 101325Pa下变

9、成同温同压下的H2O(g),然后等温可逆膨胀到4 104Pa,求整个过程的So已知水的蒸发烙vapHm 40.67kJ?K-1.解：W1= p外 AV= p (-nRT MH2。) nRT=3.1kJp水W2=nRTln 更=8.314X 373.15X ln 101325 =2.883kJp240000故 W=W+W2=5.983kJQ1=n vapHm=40.67kJQ2=W2=2.883kJ故 Q=Q 1+Q2=40.67+2.883=43.55kJAU=Q1-W1=37.57kJAU= AU=37.57kJAH=n vapHm=40.67kJA H2=0故 A H= A H+AH2=4

10、0.67kJ 一一 340.67 101p11AS=Q1/T=109 J ? KAS2=nRln =8.314 X 0.93=7.73 J ? K373.15p2故 A S=AS+AS2=116.73 J ?K10.1mol0 C, 101325Pa的理想气体反抗恒定的外压力等温膨胀到压力等于外压力，体积为原来白10倍，试计算此过程的 Q、W、 U、 H、 S、 10.1mol0 C, 101325Pa的理想气体反抗恒定的外压力等温膨胀到压力等于外压力，体积为原来白10倍，试计算此过程的 Q、W、 U、 H、 S、 G和 F。解：W=- p 外 A V=- p外(V2-V1)=- p 外(10

11、V1-V1)9=-p Vi=-0.9RT=-0.9 X 8.314X 273.15=-2.04kJ 10Q=-W=2.04kJV2. 一A U= A H=0 A S=nRln =8.314 X ln10=19.14 J ?KV1A G= A H-T A S=-5229J -5.23kJA F= A U-T A S=-5229J -5.23kJ11.若5C时，C5H6(s)的蒸气压为 2280Pa, -5c时 C6H6(l)凝固时 Sm 35.65J?K-1?mol-1,放热9874J?mol-1,试求-5C时C6H6（l）的饱和蒸气压为多少?解:C6H6(l)tGC5H6(s)-5 c , p

12、G5C6H6(l)-5C, p(l)，G2C6 H6(s)-5C, p(s)G4C6H6(g)-5C ,p(l)AG1 0, A G5 0AG=AG3FG 3C6H6(g)-5 C , p AG2= AG4=0A G= A H-T A S=-9874-268.2 X (-35.65)=-312.67 J ? mol .cpp(s)2280A G3=Vdp =nRTln =1 X 8.314X 268.2X ln=-312.67p(l)p(l)p(l)p(l) 2632Pa12.在298K及101325Pa下有下列相变化:CaCO3（文石）- CaCO3（方解石）已知此过程的 trs 已知此过程

13、的 trs Gm 800 J ? moltrsVm 2.75 cm ? mol 。试求在 298K时取少需施加多大压力方能使文石成为稳定相?解：CaCO3（文石）CaCO3（方解石）298K, p298K, p GiJA G3文石A G 2才 方解石298K, p298K, p设298K,设298K,压力p时，CaCO3(文石)*即A G2=0CaCO3（方解石）这个反应以可逆方式进行,trsGm = AGi+AG 2+AG3 TOC o 1-5 h z pppp=V1dpV2dp V1dp V2dpppppp= (Vi V2)dptrsVm (p p )p=2.75 X 10-6 X (p

14、101325) 800p 2.91X10%13.在3C时，冰的蒸气压为 475.4Pa,过冷水的蒸气压为 489.2Pa,试求在-3C时1mol过冷H2O转变为冰的G。解：H2O(l)-3C , p1H 2O(s)AG -3C , p1G1B G5H2O(l)-3C, p(l)1H2O(s)-3C, p(s) *b G21 G4H2O(g)-3C ,p(l)irG 3 H2O(g)-3C, p(s)AG1 0,AG5 0AG2=AG4=0pp(s)475.4A G= A G3=Vdp =nRTln =1 X 8.314 X 270.2lnp(l)p(l)489.2=-64.27J14.已知29

15、8.15K下有关数据如下:物质O2(g)C6 H2 (s)CO2(g)H2O(l)-1-1f Hm/J?K 1?mol =-2878.3 =-2878.3 kJ ?mol物质f Hm /(J?mol-1)Sm,298 /(J?K-1 ?mol-1)C p,m /(J?K-1?mol-1)0-1274.5393.5-285.8-11Sb/J?K ?mol 1205.1212.1213.669.9求在298.15K标准状态下，1mo l “-右旋糖C6H12O6 (s)与氧反应的标准摩尔吉布斯自由能。解：因为化学反应一般是在恒T、恒V下或者在恒T、恒p下进行，所以求化学反应的G最基本公式应为Gm(

16、T)= rHm(T)-T r Sm(T)本题求298.15K、标准状态下 笫右旋糖的氧化反应如下：298.15K标准状态下C6H12O6(s)+6O2(g) 6CO2(g) 6H2O(l)故的计算式为rGm, r H m, rSmrGm (298.15K)的计算式为rGm (298.15K) = rH m(298.15K)-298.15K X Sm(298.15K)据题给数据f Hm(298.15K)= b f Hm(298.15K)=6 fHm(H2O,l)+6 fHm(CO2,g)-fHm(C6H12O6,S)_.1_ .1_.1=6 X (-285.8 kJ ? mol )+6 X (-

17、393.6 kJ ? mol )-(-1274.5 kJ ? mol )=-2801.3 kJ ?mol-1rSm (298.15K)=BSm(298.15K)=6 Sm (H 2O,l)+6 Sm (CO 2,g)- Sm (C6 H g, S) -6 Sm (O2,g)11=258.3 J ?K ?mol 1rG (298.15K)= rHm(298.15K)-298.15K X rSm(298.15K)11=-2801.3 kJ ?mol -298.15KX 258.3 X 10 3 kJ ? mol15.生物合成天冬酰胺的rGm为19.25kJ?mol-1,反应式为： TOC o 1-

18、5 h z 天冬氨酸+NH4 ATP 天冬酰胺 AMP PPi (无机焦磷酸)(0)已知此反应是由下面四步完成的：天冬氨酸 ATP3天冬氨酰腺甘酸 PPi(1)伊天冬氨酰腺甘酸+NH4 天冬酰胺 AMP(2)3 -天冬氨酰腺甘酸H 2O天冬氨酸 AMP(3)ATP H2O AMP PPi(4)已知反应(3)和(4)的Gm分别为41.84kJ?mol-1和一33.47kJ?mol-1,求反应(2)的 环值.解：反应方程式(1)+(2)(0)rGm (1)+Gm(2)= r Gm又有反应方程式 2 X (1)+(2)+(3)-(4)=(0)2 rG m (1)+ rGm(2)+ rGm (3)-

19、rG m (4)= r GmrGm(1)+ rGm(2)=-19.252 rGm (1)+ rGm (2)=-19.25-33.47+41.841rGm(2)=-27.62 kJ ? mol146.5 C,由a型转化.固体碘化银 Agl有“146.5 C,由a型转化为3型时，转化热等于 6462J?mol-1。试计算由a型转化为3型时的S。解：Agl( a ) Agl( 3 )_ _11AS=Q/T= rHm/T=6462/419.7=15.4 J?K ?mol.试判断在10c及标准压力下，白锡和灰锡哪一种晶形稳定。已知在25c及标准压力下有下列数据：白锡52.3026.15灰锡 -219744.