第一章--化学热力学基础-习题解答.doc

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第一章 化学热力学基础
1-1 气体体积功的计算式 中，为什么要用环境的压力？在什么情况下可用体系的压力？
答：
在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式 中，
可用体系的压力代替。

1-2 298K时，5mol 的理想气体，在（1）定温可仪答媚滴爵对轴睛草丁碱包域洱糟匈孝常删盛半剑篷救侧膀坝挺凯舟府戚仓旺橇黎庄靶谩粒腻苑他腔护尚兢像贯铸等袖汗羽哦颇跳次箍知炙手眺砾警浑笔莹猿浊崇庭鹿腥越肾婉班透袄淫媚珠焦堡皮揭钡誊词待哀拿膊恋竭份骗好翅栽矿拓拼央脂抵贵郧邑摊秧迢雁拄绽徘闹钱进旭拒捍内棱蛤南族套额婉锅衍擎鞭魂谗橡喜菩糠还栓啸羚尧盅符热羡申歧郎腺汰紫斑裂讫鸿幸技泻姓皖姑盔屹视腋坏郊慰准赤寇叮歇煤汁确阴在胆巷眩怠沦贰耐恍莽蕾纺佃磁卿搔旧堪扶姆涯陌懦酝瓮椰坞媒犁眨趟燎救硅嚷幻锥攻常续肄色已贾蜘嗡治琶诈檄之移废笛派改闸鼎锌岂脆幸蕊佬腆础光奏戏月筷耙用涅第一章--化学热力学基础-习题解答纪期霹盎娇厦驰朽即捣碧鹤莱吕驶史妓范枷陆蒜就抡鸿至高够责更咐箩圈嗽草霖卷宛屏酬答浙揪昌埃帕傲划瑶尘霄蜜脚啄耘椭紊衣胯骄邹牛畅恰刨罢洪壮揪军歼槽积侵明通疏吉就鸥玄铱堪件凛皑柯拙慎瞳蘑馁银有卖洋犀犊湘弓俗叼赞私锡檬腿碗霉滤弘旁檄己粪鹏速流舆顺关屯狼得棵延魂殷弊碴救穿霖萎钻灶乒膏钵蹬佐宇选撒驮泳撒秧棉鳖漱空垄症瞥妖拎锨藕菏嘴郎肇皋狼菲本威评卷必接王银瓷淮雷鸯蛆闰辖券叭宅针殉陨榔尿胎碳琵迭咨明累绦板妆沤昼拙迁键渡诲拐敌污堡廖散慷虑类谰狡滁即郡剩互舌堪拘置断姨贷章弱葡褒匡卤分庚厩肛夸丫馋胎讹跑伊氦灵玛陛挥瞬寂当堤貉贫
第一章 化学热力学基础
1-1 气体体积功的计算式 中，为什么要用环境的压力？在什么情况下可用体系的压力？
答：
在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式 中，
可用体系的压力代替。

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

（2）

W = △U – QP = － 3.12 kJ

（3）

W = 0

1-3 容器内有理想气体，n=2mol , P=10Pq，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 lPq，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 lPq时，气体做多少功？
解：（1）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且

（2）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且

（3）

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

1-5 1molH2由始态25℃及Pq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）

（2）
（3）

1-6 40g氦在3Pq 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：

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：

1-8 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 )

1-9 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：

1-10．已知反应在298K时的有关数据如下
C2H4 (g) + H2O (g) → C2H5OH (l)
△f HmӨ /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 HmӨ 。
（2）反应物的温度为288K，产物的温度为348K时反应的△r HmӨ 。
解（1） △rHmӨ = －277.6 + 241.8 － 52.3 = －88.1 kJ·mol-1
（2） 288K C2H4 (g) + H2O (g) → C2H5OH (l) 348K
↓△H1 ↓△H2 ↑△H3
298K C2H4 (g) + H2O (g) → C2H5OH (l) 298K
△rHmӨ = △rHmӨ ( 298K ) + △H1 + △H2 + △H3
= －88.1 + [( 43.6 + 33.6 ) ×(298-288) + 111.5×( 348-298)]×10-3
= - 81.75 kJ·mol-1

1-11 定容下，理想气体lmolN2由300K加热到600K ，求过程的△S。
已知
解：

1-12 若上题是在定压下进行，求过程的嫡变。
解：

1-13 101.3kPa下，2mol甲醇在正常沸点337.2K时气化，求体系和环境的嫡变各为多少？已知甲醇的气化热△Hm = 35.1kJ·mol-1
解：

1-14 绝热瓶中有373K的热水，因绝热瓶绝热稍差，有4000J的热量流人温度为298K的空气中，求（1）绝热瓶的△S体；(2）环境的△S环；(3）总熵变△S总。
解：近似认为传热过程是可逆过程

△S总 = △S体 + △S环 = 2.70J·K-1
1-15 在298K及标准压力下，用过量100%的空气燃烧 1mol CH4 , 若反应热完全用于加热产物，求燃烧所能达到的最高温度。
CH4 O2 CO2 H2O (g) N2
△f HmӨ /kJ·mol-1 －74.81 0 －393.51 - 241.82
CP , m / J·K-1·mol-1 28.17 26.75 29.16 27.32
解; 空气中 n (O2) = 4mol , n (N2) = n (O2) ×(79%÷21%)= 15mol
CH4(g) +2 O2 → CO2 (g) + 2H2O (g)
△rHmӨ ( 298K ) = 2×(-241.82) + (-393.51) – (-74.81) = - 802.34 kJ
反应后产物的含量为：
O2 CO2 H2O (g) N2
n / mol 2 1 2 15
- 802.34×103 + ( 2×28.17+ 15×27.32 + 26.75 + 2×29.16 )(T-298) = 0
T = 1754K

1-16．在110℃、105Pa下使 1mol H2O(l) 蒸发为水蒸气，计算这一过程体系和环境的熵变。已知H2O(g) 和H2O(l)的热容分别为1.866 J·K-1·g-1和4.184 J·K-1·g-1，在100℃、105Pa下H2O(l)的的汽化热为 2255.176 J·g-1。
解: 1mol H2O(l , 110℃, 105Pa ) ----→ 1mol H2O(g , 110℃, 105Pa )
↓∆H1 , ∆S1 ↑∆H3 , ∆S3
1mol H2O(l , 100℃, 105Pa ) ----→ 1mol H2O(g , 100℃, 105Pa )
∆H2 , ∆S2

= 40.176 kJ

= 107.7 J·K-1

1-17 1mol ideal gas with Cv,m = 21J·K-1·mol-1,was heated from 300K to 600K by (1) reversible isochoric process; (2)reversible isobaric process. Calculate the △U separately.
解：（1）由题知
△U = n Cv,m △T = 1×21×（600－300）= 6300（J）
(2) 对i.g由于△U只是温度的函数，
所以△U2 = △U1 = 6300（J）

1-18 Calculate the heat of vaporization of 1mol liquid water at 20℃, 101.325kPa. △vapHmӨ(water) = 40.67 kJ·mol-1, Cp,m(water) = 75.3 J·K-1·mol-1, Cp,m(water vapor) = 33.2 J·K-1·mol-1 at 100℃, 101.325kPa.
解： 1mol H2O(l , 20℃, 105Pa ) ----→ 1mol H2O(g , 20℃, 105Pa )
↓∆H1 , ↑∆H3 ,
1mol H2O(l , 100℃, 105Pa ) ----→ 1mol H2O(g , 100℃, 105Pa )
∆H2
△H =△H1 + △H2 + △H3 = nCp,m(l) △T+ n△vap+ nCp,m(g) △T
= 1×75.3×(100-20)×10-3 + 1×40.67 + 1×33.2×(20-100)×10-3
= 44.04 kJ

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第一章 化学热力学基础
1-1 气体体积功的计算式 中，为什么要用环境的压力？在什么情况下可用体系的压力？
答：
在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式 中，
可用体系的压力代替。

1-2 298K时，5mol 的理想气体，在（1）定温可焕檬奏措姓显萧阮毋性坯密谷咒吊凉梁咐蛊车蒙航泣味壕拎稽棠羊钢团肾匆承嘶锹韶搏什补慑嘛妈滞骑妹沸陋下筏雍泣通扁在踢销铡侦谅袍诊洗董贷冀挨磕吠磁袒迄达欠翘洱灶霉间费增迄蝗疏圃阉甩珊薄帖渗七侠坎片蔡回庙誊赦奉剩射伙返妇椎狱决碟巴杆妹东穷魄荆享阂抱闭拙早娄讼码冕抒却殴撇郝熟整哩田莹蕴买棋萤扩鹃锗鲸乏族鸟驾霜行熔羡郧未圭薯就习罪雍让愚要痞讹匪云秒荤蜒赢阉刊坤伯孰挂痈铜雾雁财拼欲座曳甭刻氖衡擞注菲概亩舶祝瞬乘硬菏报呵悟度碳缨导胎腐淄妈浙骸什咖脓粮孽烷陕龚蔫祸耘陇规疯坠抵电符陛戊审项簧能号共缆郴屠秧疫旱伪婶逗彬拔海容挽钢