化教例題習(xí)題上 學(xué)生版

1、物理化學(xué)習(xí)題例題 學(xué)生版一、熱力學(xué)1（例題）某一化學(xué)反應(yīng)若在定溫定壓下(298K、P0)進(jìn)行，放熱40.0KJ，若使反應(yīng)通過(guò)可逆電池來(lái)完成，則吸熱4.0KJ。計(jì)算： (1)計(jì)算該化學(xué)反應(yīng)的DrSm。 (2)當(dāng)該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行時(shí)(即不做功時(shí))，環(huán)境的熵變及總熵變。 (3)反應(yīng)體系可能做的最大功為多少？解：(1) （2）（3）2、（習(xí)題）1mol 理想氣體從300K ,100kPa下等壓加熱到600K，求此過(guò)程的Q、W、U、H、S、G。已知此理想氣體300K時(shí)的Sm=150.0J·K1·mol1，cp,m=30.00 J·K1·mol1。 3、（例題）在的等溫

2、情況下，兩個(gè)瓶子中間有旋塞相通，開始時(shí)，一放，壓力為，另一放，壓力為，打開旋塞后，兩氣互相混合，計(jì)算：（1）終了時(shí)瓶中的壓力；（2）混合過(guò)程中的、（3）如等溫下可逆地使氣體回到原狀，計(jì)算過(guò)程中的和。解：（1） （2）以二球內(nèi)氣體為體系，w=0，則Q=0 (3) 而又，3、 （習(xí)題）液態(tài)Br2在331.4K時(shí)沸騰，Br2（l）在282.5K時(shí)的蒸氣壓為13.33KPa，計(jì)算298.2K時(shí)Br2（g）的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能 。已知 fGm（Br2,l,）=0。設(shè)Br2（l）Br2（g）的，與T 無(wú)關(guān)。4、（例題）已知Br2（g）的標(biāo)準(zhǔn)生成熱fHm（）和標(biāo)準(zhǔn)生成自由能fGm（）分別為30.71和

3、3.14 KJ mol-1。（1）計(jì)算液態(tài)溴在298K時(shí)的蒸氣壓（2）近似計(jì)算溴在323K時(shí)的蒸氣壓（3）近似計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)壓力下液態(tài)溴的沸點(diǎn) 已知 fGm（Br2,l,）=0, fHm（Br2,l,）=0解： （1），（2） 近似計(jì)算，可認(rèn)為為常數(shù).， ，（3）沸點(diǎn)時(shí)， 5、（例題）雙原子分子理想氣體 B 從初態(tài) 300K、100KPa 分別經(jīng)可逆及不可逆絕熱膨脹至壓力均為10KPa 的終態(tài)。如果不可逆過(guò)程所作的功僅為可逆過(guò)程的 10，請(qǐng)計(jì)算不可逆過(guò)程的終態(tài)溫度、U、H、Q、W。6（習(xí)題）在298.1K，101.325Pa時(shí)，反應(yīng)為。若設(shè)計(jì)為可逆電池，在電池 中進(jìn)行上述反應(yīng)，電池的電動(dòng)勢(shì)為，試求上

4、述反應(yīng)的。7、（習(xí)題）（1）輪胎中壓力為506.5kPa的100dm3空氣泄漏于大氣中(P0=101.3kPa),問(wèn)對(duì)大氣做功多少?(假定溫度恒定不變) （2）1kg的水在正常沸點(diǎn)100度時(shí)汽化為同溫度的水蒸汽，吸熱2259.2 kJ。計(jì)算汽化過(guò)程中的及體系內(nèi)能的變化U。 8（例題） 苯在正常沸點(diǎn)353K下的DvapHm0=30.77KJ.mol-1,今將353K及P0下的1molC6H6(l)向真空等溫蒸發(fā)為同溫同壓的苯蒸氣(設(shè)為理想氣體)。試求：(1)此過(guò)程中苯吸收的熱量Q和作的功W；(2)苯的摩爾氣化滴DvapSm0及摩爾氣化吉布斯自由能DvapGm0；(3)環(huán)境的熵變DS環(huán)；(4)應(yīng)用

5、有關(guān)原理，判斷上述過(guò)程是否自發(fā)？(5)298K時(shí)苯的蒸氣壓為多大？解：（1） =27835J(2)(3) (4)故真空蒸發(fā)為不可逆過(guò)程由克克方程9、（例題）（1）如果房間內(nèi)的一電冰箱的箱門打開，并保持致冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，能否降低全室溫度，為什么？ （2）設(shè)該電冰箱在0與室溫(25)作理想可逆循環(huán)每小時(shí)能凍出1 kg的冰，如房間的總熱容為150 kJ·K-1，估算電冰箱工作10小時(shí)后室內(nèi)溫度的變化？ 已知水的比熱為4.184 J·K-1，1克水的凝固熱為339 J·g-1（9分）解：（1）不能。因?yàn)椋溟T打開，箱內(nèi)與室內(nèi)空氣流通，使高低兩個(gè)熱源溫度相等。致冷機(jī)工作，致冷機(jī)

6、消耗的電功以及冰箱內(nèi)冷卻器 (低溫?zé)嵩?吸的熱都以熱的形式放到室內(nèi) (高溫?zé)嵩?，當(dāng)冰箱門打開時(shí)，室內(nèi)空氣又流入箱內(nèi)，使室內(nèi)氣溫升高。這樣，總的效果是致冷機(jī)消耗電能轉(zhuǎn)化為室內(nèi)空氣的內(nèi)能，反使室內(nèi)溫度升高。因而使室內(nèi)溫度非但不降低反而升高。 （2） Q'1000×(4.184×25+339)×104436 kJ T1(T2T1)= 273/25 = 10.92 Q'/W WQ'/10.924436/10.92406.23 kJ Q2WQ'4842 kJ T4842/15032 K T3298+32330 K，房間溫度變?yōu)?30 K。

7、10（例題）已知水的正常熔化熱。，。計(jì)算度水在p下凝固為同溫同壓下的冰的熵變，并判斷是否自發(fā)過(guò)程。解：設(shè)計(jì)路徑S268K=S1+S2+S273K ， 是自發(fā)過(guò)程。11（例題）在298.15K時(shí)，有0.01Kg的N2O4（g），壓力為202.65KPa現(xiàn)把它全部轉(zhuǎn)變成NO2（g），壓力為30.40KPa，求過(guò)程的rG。已知fGm（NO2,）=51.84KJ·mol-1, fGm(N2O4, )=98.29 KJ·mol-1 12、（例題）已知298K、100KPa下，反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)數(shù)據(jù)如下： CO(g) H2O(g) CO2(g) H

8、2(g)DfHm0(KJ.mol-1) -110.52 -241.83 -393.51 0Sm0(J.K-1.mol-1) 197.90 188.70 213.60 130.60Cpm(J.K-1.mol-1) 29.10 33.60 37.10 28.80各氣體視為理想氣體。計(jì)算：(1)298K下反應(yīng)的DrGm0和標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K0；(2)596K下反應(yīng)的DrGm0；解：(1)(2)13（例題）在298K、p下，C(金剛石)和C(石墨)的摩爾熵分別為2.45和5.71 J·K-1·mol-1，其燃燒熱依次為-395.40和-393.51 kJ·mol-1，又其密度

9、分別為3513和2260 kg·m-3。試求：(1)在298K、p下，石墨®金剛石的DtrsGm；(2)哪一種晶型較為穩(wěn)定？(3)增加壓力能否使穩(wěn)定的晶體變成不穩(wěn)定的晶體，如有可能，則需要加多大的壓力？解：（1） （2）說(shuō)明298K，p下石墨金剛石的反應(yīng)不能自發(fā)，所以石墨更穩(wěn)定。 （3）當(dāng)時(shí)，石墨金剛石的反應(yīng)可以自發(fā)，則 即壓力增加到1.51×109Pa以上，可使石墨自發(fā)變成金剛石。 14（習(xí)題） 1mol在其沸點(diǎn)383.15K時(shí)蒸發(fā)為氣，求該過(guò)程的，、，和，已知該溫度下的氣化熱為。15（例題） 已知25時(shí)下列反應(yīng)(1)H2(g)+CuO(s)=Cu(s)+H2O

10、(l) DrGm0(1)= -107.18KJ.mol-1(2)H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) DrHm0(2)= -285.84KJ.mol-1求分解反應(yīng)：CuO(s)=Cu(s)+1/2O2(g)(1)在25時(shí)氧氣的平衡分壓；(2)若DrHm0與溫度無(wú)關(guān)，求CuO能在空氣中穩(wěn)定存在的最高溫度。已知： H2(g) O2(g) H2O(l) Cu(s) CuO(s) Sm0(25)/J.K-1.mol-1 130.68 205.14 69.91 33.15 42.63解：(1)（2）對(duì)（6分）由而解得16（例題） 已知、298K下有： Sn(白) 0 52.30 26.15 Sn(

11、灰) -2197 44.76 25.73求在、283K，（白）、（灰）誰(shuí)穩(wěn)定？解：（1） 求,由基爾霍夫定律用代入上式，應(yīng)用吉-亥公式，, 解得所以，283K下，Sn（灰）穩(wěn)定。17、（例題）正丁烷在298K、100KPa下完全氧化，C4H10(g)+13/2O2(g)®4CO2(g)+5H2O(l)。已知DrHm0=-2877KJ.mol-1, DrSm0=-432.7J.K-1.mol-1。假定可以利用此反應(yīng)建立起一個(gè)完全有效的燃料電池，求： (1)298K時(shí)的最大電功。 (2)298K時(shí)的最大總功。解：18、（例題）1mol過(guò)冷水在268K、下凝固，計(jì)算 最大非體積功 最大功

12、此過(guò)程如在下進(jìn)行，相應(yīng)的最大非體積功又為多少？已知水在熔點(diǎn)時(shí)的熱容差為，解：（1） （2）（ （3） 19（例題） 空氣和甲醇蒸氣通過(guò)銀催化劑后，可得到甲醛?，F(xiàn)反應(yīng)過(guò)程中銀逐漸失去光澤，并且有些碎裂。試根據(jù)下述數(shù)據(jù)，計(jì)算說(shuō)明在823K及氣體的壓力為p0時(shí)是否有可能形成氧化銀。Ag2O：DfGm0= -10.82KJ.mol-1DfHm0= -30.57KJ.mol-1。在298K823K的溫度區(qū)間各物質(zhì)的平均熱容：(O2)=29.36J.K-1mol-1，(Ag2O)=65.56J.K-1mol-1，(Ag)=25.49J.K-1mol-1。解： 不能生成。二、溶液20（例題）、300C時(shí)，分

13、子量為60的液體A在水中的溶解度為13.3%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。設(shè)水在A中不溶解，試計(jì)算300C時(shí)，該液體在水的飽和溶液中的活度和活度系數(shù)。假定純液體為A的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)。解：兩相達(dá)平衡時(shí)液體A在兩相中的化學(xué)勢(shì)相等：（A相）(水相) （3分）A的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為純液體，故應(yīng)選用摩爾分?jǐn)?shù)濃度 21（例題）和可以形成含水鹽有：，問(wèn) 下與水溶液及共存的固體含水鹽最多可有幾種?解：當(dāng)無(wú)含水鹽生成，S=2，R=0， 每增加一種含水鹽（S+1），就增加一個(gè)化學(xué)平衡關(guān)系式，每增加n種含水鹽（S+n），就增加n個(gè)獨(dú)立的化學(xué)平衡關(guān)系式，即為(R+n) 這樣出C=（S+n）-（R+n）-=S+n-（0+n）-0=S=2 （6分）當(dāng)，

14、則與水溶液、冰共存的固體含水鹽最多只能有1種。22（習(xí)題）有一對(duì)Trouton規(guī)則適用的正常液體，當(dāng)其溫度為正常沸點(diǎn)的0.8倍時(shí)，則其蒸氣壓為多少？23（例題）溫度為T時(shí)，A(l)和B(l)的飽和蒸氣壓分別為30KP a和35KP a, A和B完全互溶。當(dāng)xA=0.5時(shí)，PA=10Kpa,PB=15Kpa。試畫出常壓下該二元液系的TX圖。解：對(duì)A：由拉烏爾定律，時(shí)，對(duì)拉烏爾定律負(fù)偏差；對(duì)B：由拉烏爾定律，時(shí)，對(duì)拉烏爾定律負(fù)偏差；(6分)24、（習(xí)題）將 0.300 克樟腦 C10H16O 溶于 25.20g 的氯仿后，氯仿的沸點(diǎn)便從 334.15K 上升到 334.359K，試計(jì)算氯仿的摩爾沸

15、點(diǎn)升高常數(shù)與每克蒸發(fā)熱。 25（例題）實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)A(g)+B(g)®2C(g)在300600K之間的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)K與溫度的關(guān)系為 (1)求該反應(yīng)在500K時(shí)的DrGm、DrHm和DrSm。(2)若由物質(zhì)的量比為1:1的A、B開始反應(yīng)，在500K、總壓力為200kPa下達(dá)到平衡，則C的分壓是多少？解：已知?jiǎng)tT=500K時(shí)， 另將（1）式與范特霍夫方程比較，A(g)+B(g)®2C(g)pA pA pC2pA+pC=200kPa pA=84.46kPa，pC=31.08kPa 26、（習(xí)題）碘的正常沸點(diǎn)為458 K，Hm,vap的164 J·g-1，在壓力為13.3

16、3 kPa的容器內(nèi)，問(wèn)加熱到什么溫度才能沸騰？ 27（例題）已知CCl4(A)的蒸氣壓方程為：，其正常沸點(diǎn)為350K。若CCl4與SnCl4(B)組成理想溶液，假定以某一比例形成的理想溶液在100KPa下加熱到100時(shí)開始沸騰。已知100時(shí)，P*SnCl4=66.66KPa。 (1)計(jì)算CCl4的摩爾氣化熱，正常沸點(diǎn)時(shí)的摩爾氣化熵。 (2)計(jì)算該混合物開始沸騰時(shí)的液相組成和第一個(gè)氣泡的組成。 (3)畫出此二元液系的Px圖。解：（1）（2）（3）28（例題）在298.15時(shí)，要從下列混合物中分出的純，試計(jì)算最少必須作功的值。（1）大量的和的等物質(zhì)的量混合物；（2）含和物質(zhì)的量各為2的混合物。解：

17、（1）（2）（8分）（三、相平衡與化學(xué)平衡29（例題）NiMoWMo/%32 48 53 621452130025351345t/°CpEC下圖為p下Ni-Mo二元系固-液平衡相圖。原子量：Ni=58.69，Mo=95.94。其中所處的相區(qū)為固溶體單相區(qū)。請(qǐng)回答：（1）Ni和Mo的熔點(diǎn)？（2）C代表的化合物的組成？將該物質(zhì)的固體迅速升溫至 1345°C，將會(huì)如何變化？（3）將含Mo質(zhì)量48%的熔液冷卻到1300°C，將會(huì)出現(xiàn)什么情況？此時(shí)體系的自由度為多少？解：（1）Ni：1452°C Mo：2535°C （2）化合物C的組成為NiMo。 將它

18、迅速升溫至1345°C，可轉(zhuǎn)化成Mo（s）和含Mo53%的熔液。 （3）可出現(xiàn)三相共存（含Mo32%的固溶體、NiMo固體、含Mo48%的熔液）。體系自由度f(wàn)=0。25（例題）250C時(shí)，A、B、C三種物質(zhì)(相互之間不發(fā)生反應(yīng))所形成的溶液與固態(tài)A和由B、C組成的氣相同時(shí)達(dá)到平衡，問(wèn)：(1)此體系的自由度為多少?(2)此體系中能平衡共存的最多有幾相？解：（3分） (1) （2）) 30（習(xí)題）NaHCO3的分解反應(yīng)：2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)，實(shí)驗(yàn)測(cè)定的分解壓力在300C時(shí)為0.0082P0，110時(shí)為1.648P0。若反應(yīng)熱與溫度無(wú)關(guān)，試求

19、：(1)K0與T的關(guān)系式；(2)NaHCO3在常壓下的分解溫度；(3)反應(yīng)的DrHm；(4)恒壓下，通入惰性氣體對(duì)平衡有何影響？31（例題）298K純水的飽和蒸汽壓是3.173KPa，水溶液中水蒸汽的平衡分壓是2.733KPa，若選用298K下純水的真實(shí)純態(tài)作標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，求溶劑中水的活度。若選用298K與0.133KPa水蒸汽壓達(dá)平衡的假想純水作標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，求溶液中水的活度。解：第一種情況是以真實(shí)純水作標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，就是以拉烏爾定律為基準(zhǔn)進(jìn)行修正，故第二種情況是以假想純水作標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，就是以亨利定律為基準(zhǔn)進(jìn)行修正，故，假想純態(tài)服從亨利定律， 32（例題）CaCO3在高溫分解為CaO和CO2。 (1)用相律證明我

20、們可以把CaCO3在保持固定壓力的CO2氣流中加熱到相當(dāng)?shù)臏囟榷皇笴aCO3分解。(2)證明當(dāng)CaCO3與CaO的混合物與一定壓力的CO2共存時(shí)有且僅有一個(gè)平衡溫度。解：（1），P固定，P=2，故T在一定范圍內(nèi)變動(dòng)而CaCO3不分解（2）S=3，且而 僅有一個(gè)平衡溫度33（例題） 海水中含有大量鹽，所以在298K時(shí)海水的蒸氣壓為0.306kPa，同溫下純水的飽和蒸氣壓是0.3167kPa，計(jì)算從海水中取出1molH2O過(guò)程所需最小非體積功。解：海水中的水純水，水用A表示 欲求最小非體積功，由于 ，故即為求上述過(guò)程的。 34（例題） 濃度為m的NaCl溶液，其滲透壓為202.65kPa，計(jì)算下

21、述過(guò)程的Dm： H2O(溶液，m，F(xiàn))®H2O(純，F(xiàn))，設(shè)溶液密度為1.0kg.dm-3。解： 35（例題）乙酰乙酸乙酯CH3COCH2COOC2H5是有機(jī)合成的重要試劑，它的蒸氣壓方程為：lnP= -5960/T +B,P的單位是Pa，此試劑在正常沸點(diǎn)181時(shí)部分分解，但在70是穩(wěn)定的，可在70時(shí)減壓蒸餾提純，問(wèn)壓力應(yīng)降到多少？該試劑的摩爾氣化熱是多少？解： ，由克克方程。36、（習(xí)題）將NH4Cl加熱至700 K，其蒸氣壓為608×103 Pa；加熱至732 K，為1115×103 Pa。試計(jì)算NH4Cl離解反應(yīng) (a)在732 K的Kp為多少？(b)Gm，

22、(c)H，以及(d)S各為多少？ 37（例題）下圖為SbCd二元系在p下的固-液平衡相圖，原子量：Sb=121.75，Cd=112.4。請(qǐng)回答：（1）Sb和Cd的熔點(diǎn)？（2）若采取冷卻熔液的方式制備化合物C，熔液的組成應(yīng)在什么范圍？體系應(yīng)冷卻到什么溫度范圍？（3）將1Kg含Cd0.80(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的熔液由高溫冷卻，剛到295時(shí)，體系中哪兩個(gè)相存在？此兩相的質(zhì)量各有若干？CSbCdWCd/%32 47.5 58.1 90630410439321295t/°CpE1E2解：（1）Sb：630°C；Cd：321°C （2）熔液組成應(yīng)大于但接近58.1%Cd，溫度在295

23、°C和410°C之間，但更接近295°C。（3）存在Cd3Sb2（s）和組成為含Cd90%的熔液。 38（例題） 設(shè)在某一溫度下，有一定量的PCl5(g)在P0下的體積為1dm3，在該情況下PCl5(g)的離解度設(shè)為50%，用計(jì)算說(shuō)明在下列幾種情況下，PCl5(g)的離解度是增大還是減小。 (1)使氣體的總壓力減低，直到體積增加到2dm3。 (2)通入N2，使體積增加到2dm3，而壓力仍為101.325kPa。 (3)通入N2，使壓力增加到202.65kPa，而體積仍維持為1dm3。 (4)通入Cl2，使壓力增加到202.65kPa，而體積仍維持為1dm3。解：t

24、=0 1mol 0 0平衡 （1-x）mol x mol xmol (1) (2) , , (3) 離純度不變（4） ，（11分），39（例題）計(jì)算說(shuō)明為什么在一定壓力p的中加熱時(shí)，在一定的溫度范圍內(nèi)不會(huì)分解。解：S=2，C=2，=2f=C-+1=2-2+1=1即體系有一個(gè)變量可以獨(dú)立變動(dòng)而不引起舊相消失或新相形成。而體系的組成、壓力已恒定，因此，說(shuō)明T可在一定范圍內(nèi)獨(dú)立變動(dòng)而不會(huì)使CaCO3（s）分解產(chǎn)生新相CaO（s）。40（習(xí)題） 已知反應(yīng)：(CH3)2CHOH(g)=(CH3)2CO(g)+H2(g)的DCpm0=16.72J.K-1.mol-1，在457.4K時(shí)的Kp0=0.36，在

25、298.15K時(shí)的DrHm0=61.5KJ.mol-1。(1)寫出lnKp0= f (T)的函數(shù)關(guān)系式；(2)求500K時(shí)的Kp0值。41（例題）在時(shí)，液態(tài)的蒸氣壓為，液態(tài)的蒸氣壓為，當(dāng)和混合后，液面上蒸氣的壓力為50.66，在蒸氣中的摩爾分?jǐn)?shù)為，假定蒸氣為理想氣體。（1）求溶液中和的活度 （2）在溶液中和的活度系數(shù)解： 268K， 268K， 273K， 273K， ，該過(guò)程為自發(fā)42、（例題）乙烯水合反應(yīng)C2H4+H2O=C2H5OH的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能變?yōu)橄率剑?DrGm0(J.mol-1)= -3.47×104+26.4(T/K)ln(T/K)+45.2(T/K)試求：(1)導(dǎo)出標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱與溫度的關(guān)系；(2)計(jì)算出573K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)平衡