最新物理化学-习题答案

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△rS398.15=△rS298.15+?

00

?P-1

dT=-232.51-20.12×0.2892=-238.3J﹒K

298.15T398.1525.反应CO(g)+H2O(g)=C2O(g)+H2(g),自热力学数据表查出反应中各物质△fHm0,Sm0,及CP,M,求该反应在298.15K和1000K时的△fHm0,△fSm0和△fGm0。 解:各物质热力学数据如下表: 数据 CO(g) H2O(g) CO2(g) H2(g) △H(J﹒-110.525 -241.818 -393.509 0 Kmol-1) S(J﹒K-1mol-1) 197.674 188.825 213.74 130.684 a×(J﹒28.70 31.80 22.59 28.45 K-1mol-1 ) b×103×(J﹒0.14 4.47 56.15 1.2 -1-1 Kmol) c×106×(J﹒4.64 5.10 -24.85 0.42 K-1mol-1 )

△rH298=-393.509-(-110.525-241.818)=-41.14KJmol-1 △rS298=213.74+130.684-197.674-188.825=-42.05J﹒K-1mol-1 △rG298=-41.17×103+298.15×42.08=-28.62J﹒Kmol-1 △a=-9.46J﹒K-1mol-1

△b=52.94×10-3J﹒K-2mol-1 △c=-34.17×10-6J﹒K-3mol-1 △rH1000=-34.87J﹒Kmol-1 △rS1000=-32.08J﹒K-1mol-1 △rG1000=-2.79J﹒Kmol-1

26.指出下列式子中哪个是偏摩尔量,哪个是化学势?

??A?; ???n???i?T,P,nj??G??; ??n???i?T,V,nj??H???n?i??H???n?i??; ??T,P,nj??U???n?i??; ??S,V,nj

???V??;???S,P,nj??ni???A???;; ???n???T,P,nj?i?T,V,nj解:偏摩尔量:

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??A?; ???n???i?T,P,nj??H???n?i???V??;???T,P,nj??ni??; ??T,P,nj

化学势:

??U???n?i???H??;???S,V,nj??ni???A???;; ???n???S,P,nj?i?T,V,nj

27.对遵从范德华气体方程(P+

a??U?证明:???(2)

V??V?Ta)(v-b)=nRT的实际气体。 2v证明:Du=TdS-PdV

??U???S????T???P 由dA= -SdT-pdV ?V?V??T??T??P???P???S?=T???P (1) 得?? ?=??T?T?V??V?V??Tj?(P+

a)(v-b)=nRT两边对T微分 2v??p?(v-b)??=nR

??T?VjnRTaa??U??P?P?2?P?2 将上式代入(1)则???VV??V?TV?b

??U???H???????V?S??P?S28.对理想气体,试证明:??nR

??U????S??V证明:由麦克斯韦关系得:???pv??H???U??U? ??V,??????P,?T??P?S??V?s??S?V理想气体:PV=nRT

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??U???H??????V?P?pv??S??S 所以 ??nR,则??nR

T??U????S??V

???A?????T???????U 29.试导出亥姆霍兹能A的吉布斯-亥姆霍兹公式,即:??T2??T?????V?A??U?A?U???A???() (1) 证明:?????S??TTTT??V 由(1)得:

1???A??A?U???2?2 T??T?VTT???A?????T???????U 所以??T2??T?????V

30.有一个水和乙醇形成的溶液,水的物质的量分数为0.4,乙醇的偏摩尔体积为57.5cm3mol-1,溶液的密度为0.8494KgL-1,求此溶液中水的偏摩尔体积。 解:设水的物质的量 n=0.4,则乙醇物质的量为n=0.6

0.4?18?10?3?0.6?46?103?103 0.6?57.5+0.4?0.8494VH2O=16.175cm3mol-1

31.25oC,n摩尔NaCl溶于1000g水中,形成溶液体积V和n之间关系可表示如下:

V(cm3)=1001.38+16.625n+1.7738n+0.1194n2 试计算1mNaCl溶液中H2O及NaCl的偏摩尔体积。

32??V解:VNaCl=???n?NaCl1?3?=16.625+?1.7738n2?2?0.1194n,n?1 ?2?T,p,nh2o =19.5245cm3

1000 VH2O?VNaCl?1019.8982 VH20=18.0067cm3

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32.比较下列六种状态水的化学势:

(a)100oC,101.3KPa,液态; (b)100oC,101.3KPa,气态; (c)100oC,202.6KPa,液态; (d)100oC,202.6KPa,气态; (e)101oC,101.3KPa,液态; (f)101oC,101.3KPa,气态; 试问:(1)?(a)与?(b)谁大? (2)?(c)与?(a)谁大? (3)?(d)与?(b)谁大? (4)?(c)与?(d)谁大? (5)?(e)与?(f)谁大? 解:?(a)=?(b) ?(c)-?(a)=1.82J ?(d)? ?(b) ?(d)? ?(c)

?(e)? ?(f)

1H2O,其中NH3的蒸汽压为80mmHg;2溶液(2)组成为1NH32H2O,其中NH3的蒸汽压为27mmHg,试求: (1)从大量溶液(1)中转移1mol NH3至大量溶液(2)中,△G=? (2)将压力为1个大气压的1mol NH3(g)溶解在大量溶液中,△G=? 33.20 oC时,溶液(1)的组成为1NH38解:(1)△G=nRTln

P2=-2.64KJ P1(2)△G=-8.14KJ

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第三章 化学平衡

1

298.15K

1H2?g??O2?g??H2O?g?2的

?rGm???228.57Kgmol?1.298.15K时水的饱和蒸气压为3.1663Kpa,水的 密度为

1997Kg.m?1.求298.15K反应H2?g??O2?g??H2O?I?的?rGm。

2解:

??G1??rGm??228.57kJ?G2?nRTlnp2p13.1663101.325?1?8.314?298.15?ln??8.56KJgmol?1 ?G3?0(可逆相变过程)?G4?(凝聚相恒温过程)?G=?G1??G2??G3??G4??228.57?(-8.56)=-237.13KJgmol?1

2.1000K时,反应

CS?2H2?g??CH4?g?的?RGm??19397Jgmol?1.现有与碳反应的气体,其中含有CH4?g?10%,H2?g?80%.N?g?10%(体积%)。试问:

?1?T?1000K,P?101.325KPa时,甲醛能否形成?

?2?在?1?的条件下,压力需增加到若干,上述合成甲烷的反应才能进行解:

101.325?10%?101.325P?0.156?1?QP?P?101.325?80%H)2(?2)2(101.325P

??G??rGm?RTlnQp?19397?8.314?1000?ln0.154?3.95KJ?0甲烷不能形成PCH4精品文档

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