物理化學(xué):1.第一章化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ) 習(xí)題解答_第1頁
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文檔簡介

1、第一章 化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)1-1 氣體體積功的計算式 中,為什么要用環(huán)境的壓力?在什么情況下可用體系的壓力? 答: 在體系發(fā)生定壓變化過程時,氣體體積功的計算式 中,可用體系的壓力代替。1-2 298K時,5mol 的理想氣體,在(1)定溫可逆膨脹為原體積的 2 倍; ( 2 )定壓下加熱到373K;(3)定容下加熱到373K。已知 Cv,m = 28.28Jmol-1K-1。 計算三過程的Q、W、U、H和S。解 (1) U = H = 0 (2) W = U QP = 3.12 kJ (3) W = 0 1-3 容器內(nèi)有理想氣體,n=2mol , P=10Pq,T=300K。求 (1) 在空氣中

2、膨脹了1dm3,做功多少? (2) 膨脹到容器內(nèi)壓力為 lPq,做了多少功?(3)膨脹時外壓總比氣體的壓力小 dP , 問容器內(nèi)氣體壓力降到 lPq時,氣體做多少功?解:(1)此變化過程為恒外壓的膨脹過程,且 (2)此變化過程為恒外壓的膨脹過程,且 (3) 1-4 1mol 理想氣體在300K下,1dm3定溫可逆地膨脹至10dm3,求此過程的 Q 、W、U及H。解: U = H = 0 1-5 1molH2由始態(tài)25及Pq可逆絕熱壓縮至 5dm-3, 求(1)最后溫度;(2)最后壓力; ( 3 ) 過程做功。解:(1) (2) (3) 1-6 40g氦在3Pq 下從25加熱到50,試求該過程的

3、H、U、Q和W 。設(shè)氦是理想氣體。( He的M=4 gmol-1 )解: W = U QP = -2078.5J1-7 已知水在100 時蒸發(fā)熱為2259.4 Jg-1,則100時蒸發(fā)30g水,過程的U、H 、 Q和W為多少?(計算時可忽略液態(tài)水的體積)解: 1-81-9 298K時將1mol液態(tài)苯氧化為CO2 和 H2O ( l ) ,其定容熱為 3267 kJmol-1 , 求定壓反應(yīng)熱為多少?解: C6H6 (l) + 7.5O2 (g) 6CO2 (g) +3 H2O ( l )1-101-11 300K時2mol理想氣體由ldm-3可逆膨脹至 10dm-3 ,計算此過程的嫡變。解:

4、1-12已知反應(yīng)在298K時的有關(guān)數(shù)據(jù)如下 C2H4 (g) + H2O (g) C2H5OH (l)f Hm /kJmol-1 52.3 241.8 277.6CP , m / JK-1mol-1 43.6 33.6 111.5計算(1)298K時反應(yīng)的r Hm 。 (2)反應(yīng)物的溫度為288K,產(chǎn)物的溫度為348K時反應(yīng)的r Hm 。解(1) rHm = 277.6 + 241.8 52.3 = 88.1 kJmol-1 (2) 288K C2H4 (g) + H2O (g) C2H5OH (l) 348K H1 H2 H3 298K C2H4 (g) + H2O (g) C2H5OH (

5、l) 298K rHm = rHm ( 298K ) + H1 + H2 + H3 = 88.1 + ( 43.6 + 33.6 ) (298-288) + 111.5( 348-298)10-3 = - 81.75 kJmol-1 1-13 定容下,理想氣體lmolN2由300K加熱到600K ,求過程的S。 已知 解: 1-14 若上題是在定壓下進行,求過程的嫡變。解: 1-15 101.3kPa下,2mol甲醇在正常沸點337.2K時氣化,求體系和環(huán)境的嫡變各為多少?已知甲醇的氣化熱Hm = 35.1kJmol-1解: 1-16 絕熱瓶中有373K的熱水,因絕熱瓶絕熱稍差,有4000J的

6、熱量流人溫度為298K的空氣中,求(1)絕熱瓶的S體;(2)環(huán)境的S環(huán);(3)總熵變S總。解:近似認為傳熱過程是可逆過程 S總 = S體 + S環(huán) = 2.70JK-11-17 在298K及標準壓力下,用過量100%的空氣燃燒 1mol CH4 , 若反應(yīng)熱完全用于加熱產(chǎn)物,求燃燒所能達到的最高溫度。CH4 O2 CO2 H2O (g) N2f Hm /kJmol-1 74.81 0 393.51 - 241.82CP , m / JK-1mol-1 28.17 26.75 29.16 27.32解; 空氣中 n (O2) = 4mol , n (N2) = n (O2) (79%21%)=

7、15mol CH4(g) +2 O2 CO2 (g) + 2H2O (g) rHm ( 298K ) = 2(-241.82) + (-393.51) (-74.81) = - 802.34 kJ 反應(yīng)后產(chǎn)物的含量為: O2 CO2 H2O (g) N2 n / mol 2 1 2 15 - 802.34103 + ( 228.17+ 1527.32 + 26.75 + 229.16 )(T-298) = 0 T = 1754K1-18在110、105Pa下使 1mol H2O(l) 蒸發(fā)為水蒸氣,計算這一過程體系和環(huán)境的熵變。已知H2O(g) 和H2O(l)的熱容分別為1.866 JK-1g

8、-1和4.184 JK-1g-1,在100、105Pa下H2O(l)的的汽化熱為 2255.176 Jg-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 JK-1 1-20 1mol ideal gas with Cv,m = 21JK-1mol-1,was heated from 300K to 600K by (1) rever

9、sible isochoric process; (2)reversible isobaric process. Calculate the U separately.解:(1)由題知 U = n Cv,m T = 121(600300)= 6300(J)(2) 對i.g由于U只是溫度的函數(shù), 所以U2 = U1 = 6300(J)1-191-21 Calculate the heat of vaporization of 1mol liquid water at 20, 101.325kPa. vapHm(water) = 40.67 kJmol-1, Cp,m(water) = 75.3 JK-1mol-1, Cp,m(water vapor) = 33.2 JK-1mol-1 at 100, 101.325kPa.解: 1mol H2O(l , 20, 105Pa ) - 1mol H2O(g , 20, 105Pa ) H1 , H3 , 1mol H2O(l ,

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