人卫版物理化学(第六版)课后习题答案详解 下载本文

?H?U?P)V=()V+V()V ?T?T?T?U?P?H?H?P ()V+V()p=()p+()?()V

?T?T?T?P?T?U?H ()V=CV, ()p=CP

?T?T?P?H?P)V=CP+()?()V CV+V(?T?T?T ( CP-CV=-(

???H???P)V?? ?V???T???P?T?

-1

20.25℃的0.5克正庚烷在恒容条件下完全燃烧使热容为8175.5JK的量热计温度上升了2.94℃,求正庚烷在25℃燃烧的△H.

解: C7H16(l)+11O2(g)=7CO2(g)+8H2O(l) M=100 △H=QP=QV+△nRT=NcV△T+△ngRT

=-8175.5×2.94×(100/0.5)+(7-11)×8.314×298 =-4817.1KJ

21.试求下列反应在298K、101.325KPa时的恒压热效应。

(1)2H2S(g)+SO2(g)=2H2O(g)+3S(斜方) QV=-223.5KJ (2)2C(石墨)+O2(g)=2CO (g) QV=-231.3KJ (3)H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g) QV=-184KJ

-2

解:(1)QP=-223.8×10+(0-3)×8.314×298=-231.2KJ

3

(2) QP=-231.3×10+(2-1)×8.314×298=-228.8KJ

3

(3) QP=-184×10+(2-2)×8.314×298=-184KJ

22.某反应体系,起始时含10molH2和20molO2,在反应进行时t时刻,生成了mol和H2O。请计算下述反应方程式的反应进度:

1H2?O2?2H2O22H2?O2?2H2O 111H2?O2?H2O242解:(1)???nB4??4 vB1(2) ?=4/2=2mol (3)?=

4?8mol 1223.已知下列反应在298K的时热效应。

(1)Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s) △rHm=-411KJ (2)H2(g)+S(s)+2O2(g)=H2SO4(l) △rHm=-811.3KJ (3)2Na(s)+S(s)+2O2(g)=NaSO4(s) △rHm=-1383KJ (4)1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g) △rHm=-92.3KJ

求反应2NaCl(s)+H2SO4(l)=NaSO4(S)+2HCl(g)在298K时的△rHm和△rUm.

解:根据赫斯定律,反应=???3???4??2??????1??2?2??

△ rHm=[-1383+(-92.3)×2]-[(-411)×2+(-811.3)]

-1

=65.7KJmol

3

△ rUm=△rHm-△Nrt=65.7×10-2×8.314×298=60.74KJ

24.已知下述反应298K时的热效应

(1)C6H6COOH(l)+O2(g)=7CO2(g)+3H2O(l) △rHm=-3230KJ (2)C(s)+O2(g)=CO2(g) △rHm=-394KJ (3)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) △rHm=-286KJ 求C6H6COOH(l)的标准生成热。

解:7C(s)+3H2(g)+O2(g)=C6H6COOH(g)

-1

该反应=(2)×7+(3)×3-(1)=-386KJmol

25.已知下列反应298K时的热效应:

(1)C(金刚石)+O2(g)=CO2(g) △rHm=-395.4KJ (2)C(石墨)+O2(g)=CO2(g)△rHm=-393.5KJ

0

求C(石墨)=C(金刚石)在298K时的△rHm。

-1

解:△fHm=-393.5-(-395.4)=1.9KJmol

26.试分别由生成焓和燃烧焓计算下列反应: 3C2H2(g)=C6H6(l)

在101.325KPa和298.15K时的△rHm和△rUm.

-1

解:△rHm=49-3×227=-632KJmol

-1

△rHm=3×(-1300)-(-3268)=632KJmol

3-1

△rUm=-632×10-(-3)×8.314×298=-624.6KJmol

27.KCl(s)298.15K时的溶解过程:

+--1

KCl(s)=K(aq,?)+Cl(aq,?) △rHm=17.18KJmol

-1-1+

已知Cl(aq,?)和KCl(s)的摩尔生成焓分别为-167.44KJmol和-435.87KJmol,求K(aq,?)的摩尔生成焓。

+0-12

解:K(aq,?)的△rHm=17.18+(-435.87)-(-167.44)=-251.25KJmol

-1

28.在298K时H2O(l)的标准摩尔生成焓为-285.8KJmol,已知在25℃至100℃的温度范围内H2(g)、

-1-1-1-1-1-1

O2(g)及H2O(l)的CP,M分别为28.83JKmol,29.16 JKmol及75.31 JKmol。求100℃时H2O(l)的标准摩尔生成焓。

解:△fHm(373K)=△fHm(298K)+

-1

0

?398298?CPdT

=-283.4KJmol

0-10

29.反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)在298K时的△rHm=-92.88KJmol,求此反应在398K时的△rHm。已知:

-3-72-1-1

CP,M(N2,g)=(26.98+5.912×10T-3.376×10T)JKmol

-3-72-1-1

CP,M(H2,g)=(29.07-0.837×10T+20.12×10T)JKmol

-3-72-1-1

CP,M(NH3,g)=(25.89+33.00×10T-30.46×10T)JKmol

-3 -92

解:△CP=-62.41+62.6×10T-117.9×10T △

0rm398

H=△rHm298+

0

?398298?CPdT=-97.09KJmol-1

30.已知下述反应的热效应:

0 -1

H2(g)+I2(S)=2HI(g) △rHm(291K)=49.455KJmol

-1 -1

且I2(S)的熔点为386.7K,熔化热为16.736KJmol。I2(l)的沸点为457.5K,蒸发热为42.677KJmol。

-1-1-1-1

I2(S)和I2(l)的CP,M 分别为55.64JKmol 及62.76JKmol, H2(g)、 I2(S)及HI(g)的CP,M均为7/2R.

0

求该反应在473K时的△rHm。

00

解:△rHm(473K)=△rHm(291K)+n CP,M,HI△T-n CP,M,H2△T-(CP,l(s)△T1+CP,l(l)△T2+CP,l(g)△T3+△rHm,I2+△VHm,I2)

3

=49.455*10+

77R*2*(473?291)?R(473?291)?227?33?55.64?(386.7?291)?62.76?(457.5?386.7)?R(473?457.5)?16.736?10?42.677?10??2??=-14.88K.Jmol

-1

第二章 热力学第二定律.

3

1.L理想气在3000K时压力为1519kPa,经等温膨胀最后体积变到10dm,计算该过程的Wmax、ΔH、ΔU及ΔS。 解:n?p1V11519?1??0.061(mol) RT8.314?3000V210?0.061?8.314?3000ln?3.5?103(J) V113

3

o

3

Wmax?nRTln?H??U?0

2. 1molH2在27C从体积为1dm向真空膨胀至体积为10 dm,求体系的熵变。若使该H2在27C从1 dm

3

经恒温可逆膨胀至10 dm其熵变又是多少?由此得出怎样的结论?

解:真空膨胀体系的熵变为:

o

?S?nRlnV210?1?8.314ln?19.14(J?K?1) V11恒温可逆膨胀过程的的熵变为:

?S?nRln3

o

V210?1?8.314ln?19.14(J?K?1) V113

o

3. 0.5dm 70C水与0.1 dm30C水混合,求熵变。

o

解:设混合后温度为tC

0.5?1030.1?103Cp.m?t?70??Cp,m?t?30??0 1818t=63.3C

o

0.5?103273?63.30.1?103273?63.3?S?Cp,mln?Cp,mln18273?7018273?30

=2.35J?Ko

?1

o

4.有200C的锡250g,落在10C1kg水中,略去水的蒸发,求达到平衡时此过程的熵变。 解:

2501000?24.14??t?200???75.40?t?10??0

118.7118o

t=12.3C

?S?250273?12.31000273?12.3 ?24.14ln??75.40ln118.71273?20018273?10?1=8.206J?K

o

o

5.1mol水在100C和101.325kPa向真空蒸发,变成100C和101.325kPa的水蒸气,试计算此过程的?S体系、?S环境、?S总,并判断此过程是否自发。 解:1mol 1mol

??100C 100C ????o

o

p环?0?S,?S环,?S总101.325kPa 101.325kPa

H2O (l) H2O(g)

?H40.64?103?S???109J?K?1

T373?S环??Q??U??pV???H????100.7J?K?1 T环T环T环?S总??S??S环=8.3J?K?1>0

该过程自发进行。

6.试计算-10C和101.325kPa下,1mol水凝结成这一过程的?S体系、?S环境o

和?S总,并判断此过

程是否为自发过程。 oo-10C -10C

101.325kPa ?S 101.325kPa 1mol 1mol

H2O

(l) H2O(s)

?S1 ?S3

oo

0C 0C 101.325kPa 101.325kPa 1mol 1mol

H2O (l) ?S2 H2O (s)

解:?S1?nCp.m.H2O?1?ln273?2.81J?K?1?mol?1 263?S2??H?6025???22.07J?K?1?mol?1 T273263?S3?nCp.m.H2O?s?ln??1.40J?K?1?mol?1

273?S??S1??S2??S3??20.66J?K?1

?H1?nCp.m.H2O?1??273?263??754.0J?mol?1

?H2??6025J?mol?1

?H3?nCp.m.H2O?S??263?273???375.1J?mol?1

?H??H1??H2??H3??5646.1J?mol?1

?S环???H5646.1??21.47J?K-1 T环263

?S总??S??S环?0.82J?K?1?0该过程可以自发进行。

7.有一物系如图所示,将隔板抽去,求平衡后?S。设气体的均是28.03J?K 1mol氧气 1mol氢气

oo

10C,V 20C,V

o

解:设混合后温度为tC

?1?mol?1。

1?Cp.m?t?10??1?Cp.m?t?20??0t?15oC?SO2?nCv.mlnT2V273?152V?nRln2?1??28.03?8.31?ln?nRln?6.11J?K?1?mol?1T1V273?10VT2V273?152V?nRln2?1??28.03?8.31?ln?1?8.31ln?5.42J?K?1?mol?1T1V1273?10Vo

?Sn2?nCV.mln?S??SO2??SH2?11.53J?K?1?mol?18.在温度为25C的室内有一冰箱,冰箱内的温度为0C。试问欲使1kg水结成冰,至少须做功若干?此冰箱对环境放热若干?已知冰的熔化热为334.7J?g.

?1o