物理化学课后习题答案-物理化学第8版课后答案

?? CP,M/ CV,M=1.4 TP=常数

P11?r101.325(1-1.4)/1.5

T2=T1()r=273×()=224K

P250.65r1-r

△U=2.5×8.314×(224-273)=-1018.5J

W=Q-△U=1674-1255=2829J

16.某理想气体的CP,M=28.8J·K-1·mol-1,起始状态为P1=303.99KPa,V1=1.3dm3,T1=298k。经一可逆绝热膨胀至2.86dm3。 (1)终态的温度与压力。 (2)该过程的△H及△U。

解:(1)?=28.828.8-8.314=1.4

P=303.99×(1.4322.86)=1.4115.2KPa

T303.991-1.42=298×

(115.2)1.4=226K (2)n=(PV11303.99?103?1.43?10?3RT)(??298)=0.176mol

18.314 △U=0.176×(28.8-8.314)(226-298)=-260J

△H=0.176×28.8×(226-298)=-365J

17.今有10dm3O2从2.0×105Pa经绝热可逆膨胀到30dm3,试计算此过程的Q,W, H及△U。(假设O2可视为理想气体)

解:双原子理想气体,C57V,M=2R CP,M=2R

?? CP,M/ CV,M=1.4 P102=(30)1.4?2.0?105=4.3?104Pa 因为绝热,

Q=0

W=

2.0?105?10?10?3?4.3?104?30?10?31.4?1=1.8?103J △U=-W= 1.8×103J

对于理想气体,CP/Cv= ? 则△H=?△U=-2.5×103J

18.证明 (

?U?T)p=C?Vp-P(?T)p

△??H?证: CP=?? H=U+PV

??T?P?U?V)p+P()p ?T?T?U?V ()p=CP-P()p

?T?T CP=(19.证明CP-CV=-(

?P??H??)V???V??? ?T?P?T????H?H)pdT+()?dP ?T?P H=U+PV

?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证:对H微分得dH=(

CP-CV=-(

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

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-1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 解:(1)QP=-223.8×10-2+(0-3)×8.314×298=-231.2KJ

(2) QP=-231.3×103+(2-1)×8.314×298=-228.8KJ (3) QP=-184×103+(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

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. (3)?=

解:根据赫斯定律,反应=???3???4??2??????1??2?2??

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

=65.7KJmol-1

△ rUm=△rHm-△Nrt=65.7×103-2×8.314×298=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)

该反应=(2)×7+(3)×3-(1)=-386KJmol-1

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 求C(石墨)=C(金刚石)在298K时的△rHm0。 解:△fHm=-393.5-(-395.4)=1.9KJmol-1

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. 解:△rHm=49-3×227=-632KJmol-1

△rHm=3×(-1300)-(-3268)=632KJmol-1

△rUm=-632×103-(-3)×8.314×298=-624.6KJmol-1

27.KCl(s)298.15K时的溶解过程:

KCl(s)=K+(aq,?)+Cl-(aq,?) △rHm=17.18KJmol-1

已知Cl(aq,?)和

KCl(s)的摩尔生成焓分别为-167.44KJmol-1和

-435.87KJmol-1,求K+(aq,?)的摩尔生成焓。

解:K+(aq,?)的△rHm0=17.18+(-435.87)-(-167.44)=-251.25KJmol-12

28.在298K时H2O(l)的标准摩尔生成焓为-285.8KJmol-1,已知在25℃至100℃的温度范围内H(、O2(g)及H2O(l)的CP,M分别为28.83JK-1mol-1,29.16 JK-1mol-12g)

及75.31 JK-1mol-1。求100℃时H2O(l)的标准摩尔生成焓。 解:△fH0m(373K)=△fHm(298K)+??CPdT

298398 =-283.4KJmol -1

29.反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)在298K时的△rHm0=-92.88KJmol-1,求此反应在398K时的△rHm0。已知:

CP,M(N2,g)=(26.98+5.912×10-3T-3.376×10-7T2)JK-1mol-1 CP,M(H2,g)=(29.07-0.837×10-3T+20.12×10-7T2)JK-1mol-1

CP,M(NH3,g)=(25.89+33.00×10-3T-30.46×10-7T2)JK-1mol-1 解:△CP=-62.41+62.6×10 -3T-117.9×10 -9T2

△ rHm0398=△rHm0298+??CPdT=-97.09KJmol-1

298398

30.已知下述反应的热效应:

H2(g)+I2(S)=2HI(g) △rHm0(291K)=49.455KJmol -1

且I2(S)的熔点为386.7K,熔化热为16.736KJmol -1 。I2(l)的沸点为457.5K,蒸发热为42.677KJmol -1。I2(S)和I2(l)的CP,M 分别为55.64JK-1mol-1 及62.76JK-1mol-1, H2(g)、 I2(S)及HI(g)的CP,M均为7/2R.求该反应在473K时的△rHm0。

解:△rHm0(473K)=△rHm0(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) =49.455*103+ 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

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