《物理化學》習題答案

1、《物 理 化 學》習題答案,（水121~4）,習題9 計算lmol理想氣體在下列四個過程中所作的體積功。已知始態(tài)體積為25dm3，終態(tài)體積為lOOdm3，始態(tài)及終態(tài)溫度均為100℃。(1)向真空膨脹； (2)在外壓力恒定為氣體終態(tài)的壓力下膨脹；(3)先在外壓力恒定為體積等于50dm3時的氣體的平衡壓力下膨脹，當膨脹到50dm3(此時溫度仍為100℃)以后，再在外壓力等于lOOdm3時氣體的平衡壓力下膨脹； (4)

2、等溫可逆膨脹。 試比較這四個過程的功，比較的結果說明了什么問題?,解：（1）由于p(外）= 0，W = 0； （2）由于p(外）= P2 ， PV=nRT, P2 =nRT/V2 W =- P2(V2-V1)=-nRT(V2- V1)/V2=-1×8.314×373.15(100-25)/100=-2327 (J) （3）W=W1+W2= =P2(V2-V1)- P3(V3-V2

3、)=-3101 (J) （4）W= -nRTlnV2/V1=-4301 (J) 以上結果說明，雖然始終態(tài)相同，但所作的功不同，其中以等溫可逆膨脹所作的功最大。,P17,第一章 熱力學第一定律,＊※習題23 P25 試求算2mol 100℃、4×104pa的水蒸氣變成100℃及pθ的水時，此過程的ΔU和ΔH。設水蒸氣為理想氣體，液態(tài)水的體積可忽略不計。已知水的摩爾汽化熱為40．67kJ·mo

4、l-1。,解：上述過程可分為下面兩個過程100℃, 4×104pa, H2O (g) → 100℃, pθ , H2O (g) → 100℃, pθ , H2O (l) 第一步是理想氣體等溫過程： ΔU1 = ΔH1 = 0第二步是等溫等壓下可逆相變： ΔH2 = -n Δvap H θ m = - 81.34 kJ ΔU2 = Δ

5、H2 － pθ ΔV = ΔH2 + 2RT = - 75.14 kJ所以全過程的ΔU和ΔH為： ΔU = ΔU1 + ΔU2 = - 75.14 kJ ΔH = ΔH1 + ΔH2 = - 81.34 kJ,※ 習題39 P38 已知下列反應在25℃時的熱效應為：（1）Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s) ΔrHmθ=－411.0kJ

6、83;mol－1（2）H2(g)+S(s)+2O2(g)=H2SO4(l) ΔrHmθ=－800.8kJ·mol－1（3）2Na(s)+ S(s) +2O2(g)= Na2SO4(s) ΔrHmθ=－1382.8kJ·mol－1（4）1/2 H2(g)+1/2Cl2(g)= HCl(g) ΔrHmθ=－92.30kJ·mol－1計算反應2 NaCl(s)+ H2SO4(l)= Na2SO4(s)+

7、2HCl(g)在25℃時的ΔrHmθ和ΔrUmθ 。,解：∵ 所求方程 =（3）+ （4）× 2 －（1）× 2 － （2） ∴ ΔrHmθ= ΔrHmθ（3）+ 2ΔrHmθ（4）－ 2ΔrHmθ（1）－ ΔrHmθ（2） = 55.4 kJ·mol－1 ΔrUmθ=ΔrHmθ－ nRT (g) = ΔrHmθ－ 2RT

8、 = 50.4 kJ·mol－1,※ 習題41 P38 已知反應（1）C(金剛石)+ O2(g) = CO2(g) ΔrHmθ（298K）=－395.4kJ·mol－1（2）C(石墨)+ O2(g) = CO2(g) ΔrHmθ（298K）=－393.5kJ·mol－1求 C(石墨) = C(金剛石) 的 ΔtrsHmθ（298K）,解：∵ 所求方程

9、=（2）－（1） ∴ΔtrsHmθ=ΔrHmθ（2）－ΔrHmθ（1） =－393.5－(－395.4) = 1.9 kJ·mol－1,※ 習題43 P40 利用標準mol生成焓數據，計算下列反應的△rHθm (298.15K)。(1)Cl2(g)+2KI(s)=2KCl(s)+I2(s)(2)

10、CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)(3)SO2(g)+1/2O2(g)+ H2O(l)=H2SO4(l)(4)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)(5) CaO(s)+3C(石墨)=CaC2(s)+ CO(g)(6)Fe2O3(s)+CO(g)=CO2(g)+ 2FeO(s)(7)2H2S(s)+ SO2(g)=3S(s)+ 2H2O(g)(8) Fe2O3(s)+ 3C(石墨)=4Fe(s)+3CO

11、2(g),解：△rHθm (298.15K) =∑γi △f Hθi(β, 298.15K) (1) Cl2(g)+2KI(s)=2KCl(s)+I2(s) ΔfHmθ(298) kJ·mol－1 0 -327.65 -435.89 0 △rHθm (298.15K) =2(-435.89)-2(-327.65)=-2

12、16.5 kJ·mol－1,(2) CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔfHmθ(298) kJ·mol－1 –110.52 -241.83 -393.51 0 △rHθm (298.15K) =-41.16 kJ·mol－1 (3)

13、 SO2(g)+1/2O2(g)+ H2O(l)=H2SO4(l) ΔfHmθ(298) kJ·mol－1 –296.90 0 -285.84 -800.8 △rHθm (298.15K) =-218.06 kJ·mol－1 (4) CaCO3(s)=CaO(s)+CO

14、2(g) ΔfHmθ(298) kJ·mol－1 -1206.87 -635.5 -393.51 △rHθm (298.15K) =177.86 kJ·mol－1 (5) CaO(s)+3C(石墨)=CaC2(s)+ CO(g) ΔfHmθ(298) kJ·mol－1

15、 -635.5 0 -62.76 –110.52 △rHθm (298.15K) =462.22 kJ·mol－1,(6) Fe2O3(s)+CO(g)=CO2(g)+ 2 FeO(s) ΔfHmθ(298) kJ·mol－1 -822.2 –110.52 -393.51

16、 -266.5 △rHθm (298.15K) =6.2 kJ·mol－1(7) 2H2S(s)+ SO2(g)=3S(s)+ 2H2O(g) ΔfHmθ(298) kJ·mol－1 -20.15 -296.9 0 -241.83 △rHθm (298.15K) =-146.46 kJ·mol－

17、1(8) 2Fe2O3(s)+ 3C(石墨)=4Fe(s)+3CO2(g) ΔfHmθ(298) kJ·mol－1 -822.2 0 0 -393.51 △rHθm (298.15K) =463.9 kJ·mol－1,＊※ 習題45 P42 已知C2H5OH（l）在2

18、5℃時的燃燒熱為-1367 kJ·mol－1，試用CO2(g)和H2O（l）在25℃時的生成熱，計算C2H5OH（l）在25℃時的生成熱。,解：查表得ΔfHmθ(CO2，g) = - 393.514 kJ·mol－1， ΔfHmθ(H2O，l ) = -285.84 kJ·mol－1 C2H5OH（l）+3O2(g)=2 CO2(g)+3 H2O

19、（l）ΔcHmθ(C2H5OH，l) = 2ΔfHmθ(CO2 g )+3ΔfHmθ(H2O，l ) －△fHθm(C2H5OH，l )ΔfHmθ(C2H5OH，l) = 2ΔfHmθ(CO2 g )+3ΔfHmθ(H2O，l ) －△cHθm(C2H5O

20、H，l) = － 277.6 kJ·mol－1,※習題49 P46 試計算在25℃及標準壓力下，1mol液態(tài)水蒸發(fā)成水蒸氣的氣化熱。已知100℃及標準壓力下液態(tài)水的氣化熱為2259J·g-1，在此溫度區(qū)間內，水和水蒸氣的平均定壓摩爾熱容分別為75.3及33.2J·K-1·mol-1。,解：ΔevpHmθ(298K

21、)= ΔevpHmθ(373K)+∫298373ΔCp,m(水)dT +∫373298ΔCp,m(水汽)dT = [2259×18 + 75.3×75－33.2×75] J·mol－1 = 43.8 kJ·mol－1,,,,P61,解: 等溫等壓下不同理想氣

22、體混合:△S = △SA + △SB = [ -nA R T ln (VA/V)] / T + [ - nBRT ln(VB/V)] / T = - R (nAlnXA+ nBlnXB) = 2 R ln2 = 11.52 (J.K-1)因為 Q/T=0所以 △S ＞ 0 過程自發(fā)進行,第二章 熱力學第二定律,,,,P63,,P77,解：,,,P79,= - 5290J,第三章

23、 化學勢,＊ ※ P93,,,※ P93,,,,,※ P98,,,※ P98,,,=,※ P101,,,※ P104,,第四章 化學平衡,※ P115,,,※ P119,,,＊※ P126,,,※ P129,,,＊※ P134,,,,,※ P138,,,,第五章 相平衡,※ P147,,,,※ P150,,,,第七章 電化學,※ P225,,,※ P234,,,,