2022年《簡(jiǎn)明物理化學(xué)》第二章答案

1、精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -1. 2mol 298K ， 5dm3 的 Heg ，經(jīng)過(guò)以下可逆變化：（1） 等溫壓縮到體積為原先的一半；-1-1（2） 再等容冷卻到初始的壓力；求此過(guò)程的Q、W、U 、H 和S ；已知C p ,m He, g20.8J.K.mol；解：體系變化過(guò)程可表示為等溫壓縮等容冷卻W=W 1+W 2=nRTln V2V1+0=2 × 8.314 × 298× ln0.5=-3435JQ=Q 1+Q2=W 1+ U2 =-3435+n C v, m T=-3435+n Cv ,m 298-298/2

2、=-3435+-3716=-7151J U= U1+ U 2=U 2=-3716JV2V S=S1+ S2=nRln+1T2nCv, mT1dT =2× 8.314× ln0.5+2 × 1.5× 8.314ln0.5 T=-2818 JK1 2. 10mol 抱負(fù)氣體從40冷卻到20，同時(shí)體積從250dm3 變化到50dm 3；已知該氣體的-1-1C p,m =29.20J.K.mol，求S ；解：假設(shè)體系發(fā)生如下兩個(gè)可逆變化過(guò)程250dm3等溫50dm 3等容50dm3 40 S140S220 S=S1+ S2=nRln V2 +V150T 2dTn

3、Cv ,mT1T273.1520=10Rln250+10× 29.20-8.314 × ln273.1540=-147.6 JK1 -1.mol -13. 2mol 某抱負(fù)氣體 C p, m =29.36 J.K在絕熱條件下由273.2K,1.0MPa 膨脹到 203.6K ，0.1MPa 求該過(guò)程的 Q、W、 U 、H 和 S ；解： 273.2K絕熱203.6K1.0MPa膨脹0.1MPa精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 1 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - -

4、- - - C p, m =29.36 JK1mol 11C v ,m =29.36-8.314=21.046 JK且 Q=0T 2U=T1nCv,m dT =2 × 21.046× 203.6-273.2=-2930JW=- U=2930J4. 有一帶隔板的絕熱恒容箱，在隔板兩側(cè)分別充以不同溫度的H2 和 O2，且 V 1=V 2見(jiàn)圖 ，如將隔板抽去，試求算兩種氣體混合過(guò)程的S （假設(shè)此兩種氣體均為抱負(fù)氣體）；1mol O 21mol H 210 ,V 120 ,V 2解：先由能量衡算求終溫；O2 與 H 2 均為雙原子分子抱負(fù)氣體，故均有C v ,m =5R/2 ，設(shè)終

5、溫為 T, 就C v,m H 2 293.2-T= C v,m O2 T-283.2T=288.2K整個(gè)混合過(guò)程可分以下三個(gè)過(guò)程進(jìn)行：1mol,O 2,283.2K1mol,H 2,293.2K恒容 S1恒容 S21mol,O 2,T 1mol,H 2,T S3在恒溫恒壓下混合達(dá)狀態(tài)當(dāng)過(guò)程與進(jìn)行后，容器兩側(cè)氣體物質(zhì)的量相同，溫度與體積也相同，故壓力也必定相同，即可進(jìn)行過(guò)程；三步的熵變分別為： S1= Cv,mO2 ln288.25=283.228.314 ln 288.2283.2JK1 =0.364 JK15. 100g、10的水與200g、40的水在絕熱的條件下混合，求此過(guò)程的熵變；已知水

6、的比熱.-1-1容為 4.184J K.g；解：絕熱混合 Q吸Q放0精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 2 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -Q吸 =- Q放C.m1t-t 1=-C .m2t-t 2t 為混合后的溫度tt1m2 t 2tm12002 100t-10=240-tt=30 =303.15K S=100 C p ln303.15 +200 C p ln 283.15303.15313.15=1.40 JK1 6. 過(guò)冷 CO 2l 在 59時(shí)其蒸氣壓為465.96

7、kPa，而同溫度下CO2s的蒸氣壓為439.30kPa； 求在 59、101.325kPa 下，1mol 過(guò)冷 CO2l 變成同溫、同壓的固態(tài)CO 2s時(shí)過(guò)程的S ，設(shè)壓力對(duì)液體與固體的影響可以忽視不計(jì)；已知過(guò)程中放熱189.54J.g-1.解：CO2lCO 2s 59 , p G-59 , p G1 G5CO2lCO2s-59 , p l-59 , p s G2 G4CO2g G3CO2g-59 , p l-59 , p s G10, G50 G2=G4=0 G= G3=p sVdp =nRTlnpl pspl =1× 8.314 ×214.2ln439.30465.96

8、=-104.9J G= H-T S H=-189.54 ×44=-8339.76J S= H- G/T=8339.76104.9=-38.5 JK1214.27. 2molO 2g 在正常沸點(diǎn)182.97時(shí)蒸發(fā)為101325Pa 的氣體， 求此過(guò)程的S；已知在正常沸點(diǎn)時(shí) O2l 的vap H m-16.820kJ.K；解： O2 在 p， 182.97時(shí)的飽和蒸氣壓為101.325Pa，該相變?yōu)榈葴乜赡嫦嘧僎=nvap H m故 S=Q/T=nvap H m /T= 26.820103=151 JK 1273.15182.97精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -

9、第 3 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -8. 1mol 水在 100及標(biāo)準(zhǔn)壓力下向真空蒸發(fā)變成100及標(biāo)準(zhǔn)壓力的水蒸氣，試運(yùn)算此過(guò)程的S ，并與實(shí)際過(guò)程的熱溫熵相比較以判定此過(guò)程是否自發(fā)；解： S=vap H m40.67103=108.98 JK1mol 1T373.2向真空膨脹，W=0,Q= U= H- pV =H-nRT=40.67 × 10 3 -8.314 ×373.2Q/T=37.567373.2=100.66 JK1mol 1=37.567 kJmol1 SQ/T,

10、所以此過(guò)程為不行逆過(guò)程9. 1molH 2Ol 在100 ， 101325Pa 下變成同溫同壓下的H 2Og ，然后等溫可逆膨脹到4410Pa，求整個(gè)過(guò)程的S ；已知水的蒸發(fā)焓vap H m-1.40.67kJ .K解： W1= p外 V= pnRT pM H 2O水nRT=3.1kJp1pW 2=nRTln2101325=8.314× 373.15× ln40000=2.883kJ故 W=W 1+W 2=5.983kJQ1=nvap H m =40.67kJQ2=W 2=2.883kJ故 Q=Q 1+Q 2=40.67+2.883=43.55kJU 1=Q 1-W 1=3

11、7.57kJU= U 1=37.57kJH 1=nvap H m =40.67kJH 2=0故 H= H 1+H 2=40.67kJS1=Q 1/T=40.671031=109 JKS2 =nRlnp1 =8.314× 0.93=7.73 JK1373.15p2故 S= S1+ S2=116.73 JK 1精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 4 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -10.1mol0 ， 101325Pa 的抱負(fù)氣體抵抗恒定的外壓力等溫膨脹到壓力等于外壓

12、力，體積為原來(lái)的 10 倍，試運(yùn)算此過(guò)程的Q、W、 U、H 、S 、 G和F ；解： W=-p外 V=-p外 V 2-V 1=-p外 10V 1-V 1=- 9pV 1=-0.9RT=-0.9 × 8.314× 273.15=-2.04kJ10Q=-W=2.04kJ U= H=0 S=nRln V2V11=8.314 × ln10=19.14 JK G= H-T S=-5229J-5.23kJ F= U-T S=-5229J-5.23kJm11.如 5時(shí)， C5H6s 的蒸氣壓為2280Pa， -5時(shí) C6H6l 凝固時(shí)S 35.65J.K-1 .mol-1 ，6

13、H放熱 9874J.mol -1，試求 -5時(shí) C6l 的飽和蒸氣壓為多少？解：C6H 6l GC5H6s 5 , p-5 , p G1 G5C6H6lC6H6s-5 , p l-5, p s G2 G4C6H6g G3C6H6g-5 , p l-5 , p s G10, G50 G2=G4=0G= G3G= H-T S=-9874-268.2 ×-35.65=-312.67 Jmol1G3=p spl Vdp =nRTlnpspl =1× 8.314× 268.2× ln2280pl =-312.67pl 2632Pa12.在 298K及 101325

14、Pa 下有以下相變化：CaCO3 文石 CaCO3方解石 精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 5 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -已知此過(guò)程的trs Gm 800 Jmol 1 ,trs V m2.75 cm3mol1 ；試求在298K 時(shí)最少需施加多大壓力方能使文石成為穩(wěn)固相？解：CaCO3文石 CaCO3方解石 298K, p298K, p G1 G3文石 G 2方解石298K, p298K, p設(shè) 298K, 壓力 p 時(shí)， CaCO3 文石 CaCO3方解石 這個(gè)反

15、應(yīng)以可逆方式進(jìn)行，即 G2=0t r Gs m = G1+G 2+G3p=V1dpppV2dppppV1dpppV2dpp= V1V2 dpptrsVm pp=2.75× 10-6 × p p2.91× 108Pa10132580013.在 3時(shí)，冰的蒸氣壓為475.4Pa，過(guò)冷水的蒸氣壓為489.2Pa，試求在 -3時(shí) 1mol 過(guò)冷H 2O 轉(zhuǎn)變?yōu)楸腉 ；解：H2OlH 2Os 3 ,p G-3 , p G1 G5H2OlH 2Os-3 , p l-3, p s G2 G4H2Og G3H2Og-3 , p l-3 , p sG10, G50 G2= G4=

16、0G= G3=p sp l Vdp =nRTlnp spl =1× 8.314× 270.2ln475.4489.2=-64.27J精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 6 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -14已知 298.15K 下有關(guān)數(shù)據(jù)如下：物質(zhì)O2gC6 H12O6 sCO 2gH 2Olmol-1-1f Hm /J.K.0-1274.5 393.5 285.8SB /J.K-1-1.mol205.1212.1213.669.9求在298.15K標(biāo)

17、準(zhǔn)狀態(tài)下，1mo l-右旋糖C6 H 12O6 s與氧反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能；解：由于化學(xué)反應(yīng)一般是在恒T 、恒 V 下或者在恒T 、恒 p 下進(jìn)行，所以求化學(xué)反應(yīng)的G 最基本公式應(yīng)為r Gm T =r H m T -Tr Sm T 此題求 298.15K 、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下-右旋糖的氧化反應(yīng)如下:298.15K 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下C6 H 12O6 s +6 O2 g6 CO2 g 6H 2Ol 故的運(yùn)算式為r Gm ,r H m ,r Smr Gm （298.15K ）的運(yùn)算式為r Gm （298.15K ） =r H m 298.15K-298.15K ×r Sm 298.15K據(jù)題給數(shù)

18、據(jù)f H m 298.15K=Bf H m 298.15K =6f H m H 2O,l+6f H m CO 2,g-f H m C6 H 12O6 , s =6× -285.8 kJmol1 +6 × -393.6 kJmol1 -1274.5 kJmol 1 =-2801.3 kJ .mol -1r Sm 298.15K=B Sm 298.15K =6 Sm H 2O,l+6Sm CO 2,g- Sm C6 H12 O6 , s-6 Sm O 2,g=258.3 JK1mol 1r G298 .15 K =r H m 298.15K-298.15K ×r Sm

19、 298.15K=-2801.3 kJmol1 -298.15K × 258.3× 10-3 kJmol1=-2878.3 kJmol1精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 7 頁(yè)，共 9 頁(yè) - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -15 生物合成天冬酰胺的-1，反應(yīng)式為：r Gm 為 19.25kJ .mol天冬氨酸 + NH 4ATP天冬酰胺AMPPPi （無(wú)機(jī)焦磷酸）（ 0）已知此反應(yīng)是由下面四步完成的：天冬氨酸ATP-天冬氨酰腺苷酸PPi1-天冬氨酰腺苷酸+ NH 4天冬

20、酰胺AMP2 -天冬氨酰腺苷酸H 2O天冬氨酸AMP3ATPH 2OAMPPPi4已知反應(yīng) 3和4的-1 和 33.47kJ.mol -1，求反應(yīng) 2 的r Gm 值.r Gm 分別為 41.84kJ.mol解：反應(yīng)方程式 1+20r G m 1+r Gm 2=r Gm又有反應(yīng)方程式2× 1+2+3-4=0 2r G m 1+r Gm 2+r Gm 3-r G m 4=r Gmr Gm 1+r Gm 2=-19.252r Gm 1+r Gm 2=-19.25-33.47+41.84r Gm 2=-27.62 kJmol116固體碘化銀AgI 有 和 兩種晶型，這兩種晶型的平穩(wěn)轉(zhuǎn)化溫度為146.5，由 型轉(zhuǎn)化為 型時(shí)，轉(zhuǎn)化熱等于6462J.mol-1 ；試運(yùn)算由 型轉(zhuǎn)化為 型時(shí)的S ；解：AgI AgI S=Q/T=r H m /T=6462/419.7=15.4 J11Km