物理化学课后答案_第五版_科学出版社_董元彦主编全解

第一章 化学热力学基础

1-1 气体体积功的计算式 W???PedV 中,为什么要用环境的压力Pe?在什么

情况下可用体系的压力P体? 答:

?W??f外?dl??p外?A?dl??p外?dV 在体系发生定压变化过程时,气体体积功的计算式 W???PedV 中,

可用体系的压力P体代替Pe。

1-2 298K时,5mol 的理想气体,在(1)定温可逆膨胀为原体积的 2 倍; ( 2 )

定压下加热到373K;(3)定容下加热到373K。已知 Cv,m = 28.28J·mol-1·K-1。 计算三过程的Q、W、△U、△H和△S。

解 (1) △U = △H = 0 Q??W?nRTlnV2?5?8.314?298ln2?8.587kJ V1 ?S?nRlnV2?5?8.314ln2?28.82J?K?1 V1(2) ?H?QP?nCP,m(373?298)?13.72kJ ?U?nCV,m(373?298)?10.61kJ W = △U – QP = - 3.12 kJ

?S?nCP,mlnT2373?5?(28.28?8.314)ln?41.07J?K?1 T1298(3) ?U?QV?nCV,m(373?298)?10.61kJ ?H?nCP,m(373?298)?13.72kJ W = 0

?S?nCV,mlnT2373?5?28.28ln?31.74J?K?1 T12981-3 容器内有理想气体,n=2mol , P=10P?,T=300K。求 (1) 在空气中膨胀了1dm3,

做功多少? (2) 膨胀到容器内压力为 lP?,做了多少功?(3)膨胀时外压总比气体的压力小 dP , 问容器内气体压力降到 lP?时,气体做多少功?

1

5解:(1)此变化过程为恒外压的膨胀过程,且Pe?10Pa

5?3W??PJ e?V??10?1?10??1005 (2)此变化过程为恒外压的膨胀过程,且Pe?10Pa

W??Pe?V??P?(V2?V1)??P?( ??nRTnRT9?)??nRT ??P10P109?2?8.314?300??4489.6J 10nRT (3) Pe?P?dP?P?

V W???PedV??nRT?V1V2V2V11VPdV?nRTln1?nRTln2 VV2P11P???11.486kJ ?2?8.314?300?ln?10P

1-4 1mol 理想气体在300K下,1dm3定温可逆地膨胀至10dm3,求此过程的 Q 、

W、△U及△H。 解: △U = △H = 0

Q??W?nRTlnV2?1?8.314?300ln10?5743.1J V11-5 1molH2由始态25℃及P?可逆绝热压缩至 5dm-3, 求(1)最后温度;(2)最

后压力; ( 3 ) 过程做功。 解:(1) V1?nRT1?8.314?2981??24.78dm?3 5P101V2T??CV,mln2 V1T155T???8.314ln2 24.782298 Rln 8.314ln3K T2?56.5 (2) P2?nRT21?8.314?565.35??9.4?10Pa V25?10?3 (3) W???U??nCV,m(T2?T1)??1?2.5?8.31?4(56.53?29)8 ??5555.8J

2

1-6 40g氦在3P? 下从25℃加热到50℃,试求该过程的△H、△U、Q和W 。设氦是理想

气体。( He的M=4 g·mol-1 ) 解: ?H?QP?nCP,m(323?298)?405??8.314?25?5196.3J 42403??8.314?25?3117.8J ?U?nCV,m(323?298)?42 W = △U – QP = -2078.5J

1-7 已知水在100℃ 时蒸发热为2259.4 J·g-1,则100℃时蒸发30g水,过程的△U、△H 、

Q和W为多少?(计算时可忽略液态水的体积) 解: n?30?1.67mol 18.4?30?67782J Q??H?2259 W??p(Vg?Vl)??PVg??nRT??1.67?8.314?373??5178.9J

.1J ?U?Q?W?626031-8

1-9 298K时将1mol液态苯氧化为CO2 和 H2O ( l ) ,其定容热为 -3267 kJ·mol-1 , 求定

压反应热为多少?

解: C6H6 (l) + 7.5O2 (g) → 6CO2 (g) +3 H2O ( l )

QP?QV?RT??B(g)??3267?8.314?298?(6?7.5)?10?3??3270.7kJ

1-10

1-11 300K时2mol理想气体由ldm-3可逆膨胀至 10dm-3 ,计算此过程的嫡变。 解: ?S?nRln

1-12.已知反应在298K时的有关数据如下

C2H4 (g) + H2O (g) → C2H5OH (l) △f Hm? /kJ·mol-1 52.3 -241.8 -277.6 CP , m / J·K-1·mol-1 43.6 33.6 111.5 计算(1)298K时反应的△r Hm? 。

3

V2?2?8.314ln10?38.29J?K?1 V1

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