《简明物理化学》第二章答案.doc

1. 2mol 298K,5dm3得He(g),经过下列可逆变化:（1） 等温压缩到体积为原来得一半;（2） 再等容冷却到初始得压力。等温压缩 等容冷却求此过程得。已知20、8JK-1mol-1。解:体系变化过程可表示为 W=W1+W2=nRTln+0=28、314298ln0、5=-3435(J) Q=Q1+Q2=W1+U2=-3435+nT=-3435+n(298-298/2) =-3435+(-3716)=-7151(J) U=U1+U2=U2=-3716(J) S=S1+S2=nRln+=28、314ln0、5+21、58、314ln0、5=-2818()2. 10mol理想气体从40冷却到20,同时体积从250dm3 变化到50dm3。已知该气体得=29、20JK-1mol-1,求。解:假设体系发生如下两个可逆变化过程 250dm3 等温 50dm3 等容 50dm3 40 S1 40 S2 20S=S1+S2=nRln+ =10Rln+10(29、20-8、314)ln =-147、6()3. 2mol某理想气体(=29、36 JK-1mol-1)在绝热条件下由273、2K,1、0MPa膨胀到203、6K,0、1MPa求该过程得。解:273、2K 绝热 203、6K1、0MPa 膨胀 0、1MPa=29、36 =29、36-8、314=21、046 且Q=0U=221、046(203、6-273、2)=-2930(J) W=-U=2930(J)4. 有一带隔板得绝热恒容箱,在隔板两侧分别充以不同温度得H2与O2,且V1=V2(见图),若将隔板抽去,试求算两种气体混合过程得(假设此两种气体均为理想气体)。 1mol O2 1mol H2 10,V1 20,V2 10,V1 20,V2解:先由能量衡算求终温。O2 与 H2均为双原子分子理想气体,故均有=5R/2,设终温为T,则 (293、2-T)=(T-283、2) T=288、2K 整个混合过程可分以下三个过程进行:恒容S1 S31mol,O2,283、2K 1mol,O2,T 恒容S2 在恒温恒压下混合达状态1mol,H2,293、2K 1mol,H2,T当过程与进行后,容器两侧气体物质得量相同,温度与体积也相同,故压力也必然相同,即可进行过程。三步得熵变分别为:S1=0、3645. 100g、10得水与200g、40得水在绝热得条件下混合,求此过程得熵变。已知水得比热容为4、184JK-1g-1。解:绝热混合 =- Cm1(t-t1)=-Cm2(t-t2) t为混合后得温度 t-10=2(40-t) t=30=303、15K S=100+200 =1、40()6. 过冷CO2(l)在59时其蒸气压为465、96kPa,而同温度下CO2(s)得蒸气压为439、30kPa。求在59、101、325kPa下,1mol过冷CO2(l)变成同温、同压得固态CO2(s)时过程得,设压力对液体与固体得影响可以忽略不计。已知过程中放热189、54Jg-1、解: CO2(l) CO2(s) 59, G -59, G5G1 CO2(l) CO2(s) -59,(l) -59,(s)G4G2G3 CO2(g) CO2(g) -59,(l) -59,(s)G10,G50 G2=G4=0 G=G3=nRTln=18、314214、2ln=-104、9J G=H-TS H=-189、5444=-8339、76J S=(H-G)/T=-38、57. 2molO2(g)在正常沸点182、97时蒸发为101325Pa得气体,求此过程得。已知在正常沸点时O2(l)得6、820kJK-1。解:O2在,182、97时得饱与蒸气压为101、325Pa,该相变为等温可逆相变 Q=n 故S=Q/T=n/T=1518. 1mol水在100及标准压力下向真空蒸发变成100及标准压力得水蒸气,试计算此过程得,并与实际过程得热温熵相比较以判断此过程就是否自发。解:S=108、98向真空膨胀,W=0, Q=U=H-=H-nRT=40、67-8、314373、2=37、567 Q/T=100、66 SQ/T, 所以此过程为不可逆过程9. 1molH2O(l)在100,101325Pa下变成同温同压下得H2O(g),然后等温可逆膨胀到Pa,求整个过程得。已知水得蒸发焓40、67kJK-1、解:W1=V=()nRT=3、1kJW2=nRTln=8、314373、15ln=2、883kJ故W=W1+W2=5、983kJQ1=n=40、67kJQ2=W2=2、883kJ故Q=Q1+Q2=40、67+2、883=43、55kJ U1=Q1-W1=37、57kJU=U1=37、57kJH1=n=40、67kJH2=0故H=H1+H2=40、67kJS1=Q1/T=109 S2=nRln=8、3140、93=7、73故S=S1+S2=116、7310. 1mol0,101325Pa得理想气体反抗恒定得外压力等温膨胀到压力等于外压力,体积为原来得10倍,试计算此过程得。解:W=-V=-(V2-V1)=-(10V1-V1)=-V1=-0、9RT=-0、98、314273、15=-2、04kJ Q=-W=2、04kJU=H=0 S=nRln=8、314ln10=19、14G=H-TS=-5229J-5、23kJF=U-TS=-5229J-5、23kJ11. 若5时,C5H6(s)得蒸气压为2280Pa,-5时C6H6(l)凝固时35、65JK-1mol-1,放热9874Jmol-1,试求-5时C6H6(l)得饱与蒸气压为多少？G解: C6H6(l) C5H6(s) 5, -5,G5G1 C6H6(l) C6H6(s) -5,(l) -5,(s)G4G2G3 C6H6(g) C6H6(g) -5,(l) -5,(s)G10,G50 G2=G4=0 G=G3G=H-TS=-9874-268、2(-35、65)=-312、67G3=nRTln=18、314268、2ln=-312、672632Pa12. 在298K 及101325Pa下有下列相变化:CaCO3(文石) CaCO3(方解石)已知此过程得800, 2、75。试求在298K时最少需施加多大压力方能使文石成为稳定相？解: CaCO3(文石) CaCO3(方解石) 298K, 298K,G3G1G 2 文石 方解石 298K, 298K, 设298K,压力时,CaCO3(文石) CaCO3(方解石) 这个反应以可逆方式进行,即 G2=0 =G1+G 2+G3 = = =2、7510-68002、91108Pa13. 在3时,冰得蒸气压为475、4Pa,过冷水得蒸气压为489、2Pa,试求在-3时1mol过冷H2O转变为冰得。解: H2O(l) H2O(s) 3, G -3,G5G1 H2O(l) H2O(s) -3,(l) -3,(s)G4G2G3 H2O(g) H2O(g) -3,(l) -3,(s)G10,G50 G2=G4=0 G=G3=nRTln=18、314270、2ln =-64、27J14.已知298、15K下有关数据如下:物质O2(g)CO2(g)H2O(l)/JK-1mol-10-1274、5393、5285、8/JK-1mol-1205、1212、1213、669、9求在298、15K标准状态下,1mo l-右旋糖与氧反应得标准摩尔吉布斯自由能。 解:因为化学反应一般就是在恒T、恒V下或者在恒T、恒下进行,所以求化学反应得最基本公式应为 =-T本题求298、15K、标准状态下-右旋糖得氧化反应如下:298、15K标准状态下 +6 6故得计算式为(298、15K)得计算式为(298、15K)=(298、15K)-298、15K(298、15K)据题给数据 (298、15K)= =6(H2O,l)+6(CO2,g)- () =6(-285、8)+6(-393、6)-(-1274、5) =-2801、3 kJmol-1 (298、15K)= =6(H2O,l)+6(CO2,g)-(-6(O2,g) =258、3 =(298、15K)-298、15K(298、15K) =-2801、3-298、15K258、310-3 =-2878、315. 生物合成天冬酰胺得为19、25kJmol-1,反应式为:天冬氨酸+ 天冬酰胺(无机焦磷酸) (0)已知此反应就是由下面四步完成得: 天冬氨酸 -天冬氨酰腺苷酸 (1) -天冬氨酰腺苷酸+ 天冬酰胺 (2) -天冬氨酰腺苷酸 天冬氨酸 (3) (4)已知反应(3)与(4)得分别为41、84kJmol-1与33、47kJmol-1,求反应(2)得值、解: 反应方程式(1)+(2)(0) (1)+(2)= 又有反应方程式2(1)+(2)+(3)-(4)=(0) 2(1)+(2)+(3)-(4)= (1)+(2)=-19、25 2(1)+(2)=-19、25-33、47+41、84(2)=-27、6216.固体碘化银AgI有与两种晶型,这两种晶型得平衡转化温度为146、5,由型转化为型时,转化热等于6462Jmol-1。试计算由型转化为型时得。解: AgI() AgI() S=Q/T=/T=6462/419、7=15、417.试判断在10及标准压力下,白锡与灰锡哪一种晶形稳定。已知在25及标准压力下有下列数据:物质/(Jmol-1)/(JK-1mol-1)/(JK-1mol-1)白锡052、3026、15灰锡219744、7625、73解: Sn(白) Sn(灰) (298、2K)=-2197(298、2K)=44、76-52、30=-7、45()(283、2K)=(298、2K)+ =-2197+(25、73-26、15)(283、2-298、2) =-2197+6、3=-2190、7()(283、2K)=(298、2K)+ =-7、45+(25、73-26、15)ln =-7、43()(283、2K)=(283、2K)-T(283、2K) =-2190、7-283、2(-7、43) =-86、5() Sn(白) Sn(灰) 得反应可自发进行 灰锡较白锡稳定