物化习题参考答案
物理化学习题参考答案
第1章 热力学第一定律及应用
1-2
解：（1）∵ 31
211121058.41ln ln
?=-=-=V V
V p V V nRT W ∴ 10ln 10650.2021058.41133=?-=?V
解得 331dm 89.69m 69089.0==V （2）由pV =nRT ，得
K 1093314
.821069.8910650.2023
3=????==-nR pV T
1-4
解：(1)可逆膨胀过程 kJ 4.031J 143025
100ln 2.373314.81ln
12=-=???-=-=V V nRT W 0=?U 0=?H
（2）向真空膨胀
0=W 0=Q 0=?U 0=?H
（3）变化过程框架图如下：
n =1mol
V 1=25dm 3
T 1=373.2K
p 1=?
n =1mol V 2=50dm 3
T 2=373.2K p 2=?
n =1mol V 3=100dm 3T 3=373.2K p 3=?
11ΔU 1ΔH 1
Q 2 W 2ΔU 2ΔH
2
kPa 11.124Pa 12411210252.373314.813
11
1==???==
-V nRT p a kP 62.056Pa 6205610502
.373314.813222==???==
-V nRT p kPa 31.028Pa 1028310
1002
.373314.813
333==???==
-V nRT p J 1551.410)2550(10056.62)(331221-=?-??-=--=-V V p W
J 1551.410)500100(10028.31)(332332-=?-??-=--=-V V p W
kJ 3.102J 3102.8J )4.1551(221-=-=-?=+=W W W
0=?U 0=?H
kJ 102.3=-=W Q
（4） )()(12212V V p V V p W e --=--=()???
? ??--=--
=2121222
1V V nRT V V V nRT J k 2.237J 2327502512.314373.8-=-=??
?
??--=
1-5
解： kJ 16.1746.39106.4100.23
2
m vap =???=
?=?--H n H 322
g m 0124.0607.0100.2100.2=??=?=
=
--ρ
ρ
m
V
kJ 16.17=?=H Q p
nRT V p V V p W e -=-≈--=g e l g )(J 3.1269)15.27378(314.81046100.23
2
-=+????-
=-- kJ 89.15103.126916.173=?-=+=?-W Q U
1-8
解：根据题意设计如下框图
T 1=300K
p 1=101.325kPa
V 1=?
T 1=300K p 2=?V 2=?
=370K p 3=1013.25kPa V 3=V 2
T 1=（1）
（2）
33311
1dm 24.62m 02462.010
325.101308314.81==???==
p nRT V 3
33
3332dm 04.3m 00304.010
25.1013370314.81==???==
=p nRT V V kPa 46.820Pa 82046000304
.0300314.81222==??==
V nRT p kJ 71.17)62.2404.3(46.820)(121=-?-=--=V V p W e 02=W
kJ 71.1721=+=W W W
01=?U J 4.1464)600370(92.201)(23m ,2=-??=-=?T T nC U V J 4.146421=?+?=?U U U
01=?H ()J 4.2046)600370(314.892.201)(23m ,2=-?+?=-=?T T nC H p
J k 25.1671.17104.14643=-?=-?=-W U Q
1-14
解：2×③+2×②-①得
COOH(l)CH (g)2O (g)H 2石墨）C(232=++
Θ
m,1r Θ2m,r Θm,3r Θm r 22K)(298.15H H H H ?-??+??=?
=2×（-285.8）+2×（393.4）-（-870.3）= -488.1kJ 1-18
解：O(l)H 3(g)CO 2(g)O 3OH(l)H C 22252+=+
152Θm c mol kJ 1366.8l)OH,H (C -?-=?H
又知
H 2O(l)
H 2O(g)
H 2
(g) +
1
2 O 2
(g)Δr H m =Δvap H m =44.01kJ mol -1
H m (H 2O,g)
Δf H m O,l)
θ
θθ
Θ
m
vap 2Θm f 2Θm f g)O,(H 2l)O,(H H H H ?-?=?=01.4482.241-- 而 l)OH,H (C l)O,(H 3g),(CO 252Θ
m f 2Θm f 2Θm f Θm c Θm r H H H H H ?-?+?=?=?
所以
)(l)O,(H 3g),(CO 2l)OH,H (C Θm r Θm c 2Θm f 2Θm f 52Θm f H H H H H ??-?+?=?或
=2×(-393.15）+3×(-241.82-44.01)+1366.8=-276.99J·mol -1
C(s)+3H 2(g) + O 2(g)
Δvap H m (C 2H 5
OH,l)m (C 2
H5OH,g)Δf H m (C 2H 5
OH,l C 2H 5OH(l)
C 2H 5OH(g)
1
2
θθθ
l)OH,H (C l)OH,H (C g)OH,H (C 52Θ
m vap 52Θm f 52Θm f H H H ?+?=?
=(-276.99+42.6)kJ·mol -1=-234.39kJ·mol -1
)O,(H g),H (C g)OH,H (C 2Θ
m f 42Θm f 52Θm f Θm r g H H H H ?-?-?=?
={-234.39-(-52.26)-(-242.82)}kJ·mol -1=59.69kJ·mol -1 1-21
解：根据题意，设计如下框架图
H 2(g)+1
2
O
2(g)
423.15K
H 2O(g)
423.15K
H 2O(l)298.15K
H 2(g)+1
2 O 2(g)
298.15K
ΔH 2
ΔH H 1H 5θ
54321Θ
m r K)15.423(H H H H H H ?+?+?+?+?=?
?
+=?K
15.298K 15.423m ,2m ,1d g)],2(O 21
g),(H [T C C H p p T d )1.2921
1.29(K 15.298K 15.423?+=? ={(29.1+2
1
×29.1)×(298.15-423.15)}J·mol -1
=-5456J·mol -1=5.456kJ·mol -1
12Θ
m f Θm r 2mol kJ 84.28500l)O,(H -?-=--?=?=?H H H
?
=?K
15.373K
15.2982m ,3d l),(H T C H p
1
13m o l kJ 5.648mol kJ }10)15.29815.373(3.75{---?=??-?=
1
2Θm 4m o l kJ 6.40l)O,(H -?=?=?H H vap ?
=?K
15.423K
15.3732m ,5d ),(H T g C H p
113m o l kJ 68.1mol kJ }10)15.37315.423(6.33{---?=??-?=
54321Θm r 2Θm f K)15.423(g)O,(H H H H H H H H ?+?+?+?+?=?=? 1m o l kJ }68.16.405064884.285456.5{-?+++--=
1m o l kJ 38.243-?-=
第2章 热力学第二定律
2-1 解：（1）0=?U 0=?H
J 8.1728J }50
100
ln 300314.81{ln
12=???==-=V V nRT W Q J .1728-=W
11
2
K J .765ln
-?==?V V nR S （2）0=?U 0=?H J 4.864J 8.17282
1
=?=
-=W Q J 4.864
-=W 11
2
K J .765ln
-?==?V V nR S （3）0=?U 0=?H 0=Q 0=W 11
2
K J .765ln -?==?V V nR S 2-8
解：根据题意设计如下框图
H 2O(l) H 2O(g) H 2O(g)
W 1 ΔU 1W Δ2
ΔH 1
ΔS 1 ΔH 2 ΔS 2
T =373K p =101.325kPa T =373K
p =101.325kPa T =373K p =30.397kPa
0][e e 21=?-+?-=+=V p V p W W W kJ 024.4611==?Q U 022==?Q U kJ 024.4621=?+?=?U U U
g )()(1l g 111pV U V V p U pV U H +?=-+?=?+?=?
kJ 125.49kJ )10373314.81024.46(024.463=???+=+=-nRT 02=?H 21H H H ?+?=?=49.125kJ kJ .60141398
.30325
.101ln 314.81373125.49ln 373125.492121=??+=+=?+?=?p p nR S S S 2-12
解：J 4157J )}15.47315.673(314.82
5
1{)(12m ,=-???=-=?T T nC H p
1112m ,K J 33.7K J }15
.47315.673ln 314.8251{ln
--?=????==?T T nC S p )()(1122S T S T H TS H G --?=?-?=? 而
?
????=???????+=+=----?111115.47315.298ΘK 298.151mol
K J 135.66mol K J 15.29815.473ln 314.82506.12625
K
K T R S S ?
????=???????+=+=----?1111K
15.673K 15.298ΘK 298.152mol
K J 99.421mol K J 15.29815.673ln 314.82506.12625
T R S S )()(1122S T S T H TS H G --?=?-?=?
kJ 27.91J 27909)66.13515.47399.14215.673(4157=-=?-?-=
非等温等压，不能判断 2-13
解：氧气看作理想气体，则
0=?U 0=?H
2112/ln /ln p p nRT V V nRT Q W -=-=-= J .244446
1
ln
15.298314.81=??-= J .24444-=Q
12
1
K J 90.14ln
-?-==?p p nR S 系 J 2.4444)90.14(15.298=-?-=?-=?-?=?S T S T H G J 2.4444=?=?G A
1-K J 90.14-?=?=?系环S S 0S =+?=?环系总S S 2-16 解：36
11
1m 00227.010
1308273314.81=???==
p nRT V 312m 0227.000227.01010=?==V V
K 273314
.810227.0101.06222=???==nR V p T
12T T =是一个等温过程
J 2043)00227.00227.0(101.06-=-?-=?-=V p W
0=?U 0=?H
12
1
K J 14.19ln
-?==?p p nR S J 522514.19273-=?-=?-=?-?=?S T S T H G
2-20
解：根据题意，设计如下过程
H 2O,l 268.15K 100kPa
H 2O,s
273.15K
100kPa
H 2O,s 268.15K 100kPa
ΔS ΔH ΔG
ΔS 3 ΔH 3
ΔS 2 ΔH 2
T 1
T 2
321S S S S ?+?+?=? 21m ,2212m ,ln )(ln
(l)T T s C T H T T C p p +?+=2
2
12m ,m ,ln (s)}(l){T H T T C C p p ?+
-= 13
K J 31.2115
.2731001.6K 15.268K 15.273ln
3.37-?=?-+= 321H H H H ?+?+?=?
)(s)()(l)(21m ,212m ,T T C H T T nC p p -+?+-=
212m ,m ,))}(((l){H T T s C nC p p ?+--=
kJ 82.5-01.61051.37313=-???=-
kJ 106.010)31.23(15.26882.53-=??--=?-?=?-S T H G 1-3K J 70.21K
15.268J 1082.5-
?=?=?=?环
系环T H S 1-K J 39.070.2131.21-?=+=?+?=?环系孤S S S 2-25
解：根据题意，得
g),(H 2g)O,C (-g),OH H (C 2Θ
m f Θm f 3Θm f Θm r H H H H ?-??=? 1m o l kJ 68.900)52.110(2.201-?=----=
已知标准状态下，113Θm mol K J 127l)OH CH (--??=，S
等温时
CH 3OH,l 100kPa
CH 3OH,g
16.59kPa
CH 3OH,g 100kPa
ΔS
ΔS 3
ΔS 2
321S S S S ?+?+?=? )
()
(ln (l)(l)ln
21
12g V g V nR T H n V V nR +?+= 13K J 51.112100
59
.16ln 314.8115.298100.380-?=??+?+
= 所以
11113m 3Θ
m mol K J 51.239mol K J )51.112
127(l)OH,CH S g)OH CH (----Θ??=??+=?+=S S ，
g),(H 2)O,C (-g),OH H (C 2Θm Θm 3Θm Θm r S g S S S -=? 11m o l K J 05.21957.130256.19751.239--??-=?--=
kJ 37.2510)05.219(15.29868.903Θm r Θm r Θm r -=?-?--=?-?=?-S T H G
第三章多组分系统热力学
3-3 解：以1mol 溶液为标准进行计算，则水的物质的量为0.4mol ，乙醇的物质的量为0.6mol,
则1mol 水溶液的质量为
g M n M n m 848.3407.466.0015.184.0OH)H (C OH)H (C O)(H O)(H 525222=?+?=+=
3
2353
m dm 104.10m 1001.410
4.849848.34--?=?=?=
=
ρ
m V 则
m O H ,5H 2C 52m O ,2H 2m OH)H (C O)(H V x V x V +=
3m O ,2H 21057356.04.01010.4--??+=?V 解得
132m O ,2H mol dm 1062.1--?=V
3-8
解：0mix =?V 0m i x =?H
∑-=?B B mix ln x n R S
1K J 76.5)5.0ln 5.05.0ln 5.0(314.8-?=+?-=
∑=?B B mix ln x n RT G
J 1718)5.0ln 5.05.0ln 5.0(15.298314.8-=+??= 3-9
解：042.32OH)(CH 3r =M 069.46OH)H (C 52r =M
59.0069
.46/50042.34/50042
.34/50OH)(CH 3=+=
x
平衡总压
OH)H (C OH)(CH 523p p p +=
OH)5H (C OH)H (C *OH)(CH OH)(CH *25233x p x p += O H )
H (C *OH)(CH OH)}H (C *OH)(CH *{523523p x p p +-= k P a 70.238Pa 70238Pa 47051}59.0)4701586391{(==+?-=
kPa 50.97Pa 5097059.086391OH)(CH OH)(CH *OH)(CH 333==?==x p p 混合物中平衡蒸气组成
7257.0238
.7097
.50OH)(CH OH)(CH 33===
p p y 2743.07257.01OH)H (C 52=-=y
3-11
解：Pa 1043.245.01041.544A A ?=??==py p
Pa 1074.365
.01043.244
A A *
A
?=?==x p p
Pa 1041.5)1(4A B B ?=-==y p py p
Pa 1051.835
.01098.244
B B *
B
?=?==x p p
3-18
解：（1）已知K 273.2*f =T 1
f m o l k
g K 68.1-??=K K 7.127f =T
K 73.23*=b T 1
m o l
kg K 68.1-??=b K ∴ B f f *f f b K T T T =-=?
1f f *f B kg mol 8064.086.17
.2712.273-?=-=-=K T T b
K 4193.08604.052.0B =?==?b K T b b
K 62.2732.2734193.0*=+=+?=b b b T T T （2）0145.010188064.03A B B B A B B =??==≈+=
-M b n n
n n n x A
Pa 3122)0145.01(3168)1(B *
A A *A A =-=-==x p x p p
（3）3
3
A A
B m mol 66.80410
02.181000145.0?=??==
-M x c ρ Pa 1099.12.298314.866.8046B ?=??==RT c π
第四章化学平衡热力学
4-1
解：(1) 331
ΘΘc dm mol 0.0415m mol 41.51001000314.845.3B
--∑-?=?=?
?
?
????=?
???
??=νp RT K K
45.310010045.31
B
=?
?
?
??=?
??
?
??=-∑-Θνp p K K y
1
1ΘΘm r m o l
kJ 10.30mol J 85.1029545.3ln 1000314.8ln --?=?=??-=-=?K RT G (2) 由Θ1Θm,1r ln K RT G -=? Θ2Θ2m,r ln K RT G -=?
而 Θ
m,2r Θ1m,r 2G G ?=? Θ2Θ1ln ln K RT K RT -=-
86.1Θ1Θ2==K K
11Θ2Θ2m,r mol kJ 16.5mol J 515986.1ln 1000314.8ln --?-=?-=?-=-=?K RT G 1Θ
m,1r Θ2m,r mol kJ 16.52
1-?=?=
?G G (3) 2
2
3Θ
m r m r 1002010010010020ln 101000314.830.10ln ??
? ????? ????? ????+-=+?=?-J RT G G 1mol kJ 30.10-?-=<0
若要反应在给定条件（kPa,20)(SO 2=p kPa)100)(O 2=p ，反应向生成SO 3的方向 进行，则)(SO 3p 应为
解得 k P a 76.10)(S O 3=p
因此kPa 76.10)(S O 3>p 才能使反应向生成SO3的方向进行。 4-2
解：(1)由题意可知体积分数即量分数
1.0)(C H 4=y ，8.0)(H 2=y ，1.0)(N 2=y
∑Θ?
??
? ???+=+?=?B
ln 1000314.819397ln Θ
m r m r νp p Ky J RT G G
mol kJ 073.4mol J 4073100325.1018.01.0ln 1000314.819397111
2>?=?=?
?
?
????? ???+=---
不能生成甲烷
（2）要使合成甲烷实现，必须0m r ≤?G
J RT G G ln Θm
r m r +?=?01008.01.0ln 1000314.8193971
2≤??
?
????? ???+=-p
0100)(SO 10010010020ln 1000314.830.10ln 2
32
Θ
m r m r ≥??
? ????? ????? ???+-=+?=?p J RT G G
解得 k P a
08.161=p 4-7
解：S (g)H (g)NH HS (s)NH 234+=
平衡时，∑=kPa 66.66B p
1111.06666.04141S)(H )(NH 22
B 23=?=???? ??=?=ΘΘΘΘ∑p p p p p p K (1) S (g)H (g)NH HS (s)NH 234+= 开始 kPa /B p 0 39.99 平衡 k P a /B p p p +39.99
()
1111.0)
99.39(S)(H )(NH 2Θ23=+=?=
ΘΘΘp
p p p p p p K 0)(1111.099.392Θ2=-+p p p
kPa 87.182
1001111.0499.3999.392
2=??++-=p
Pa k 72.7799.3987.18239.992=+?=+=p p 总 (2) S (g)H (g)NH HS (s)NH 234+= 6.666 S)(H 2p
()
1111.0S)
(H 666.62
Θ2=p p
kPa 7.6.16666.61111001.0S)(H 2
2=???
?
???>p 4-11
解：
（1） 反应为
(g)O Ag(s)4O(s)Ag 222+=
s)O,(Ag 2g),(O s)(Ag,42Θ
m f 2Θm f Θm f Θm r H H H H ?-?+?=? 11m o l kJ 61.18mol kJ )59.30(2--?=?-?-=
s)O,(Ag 2g),(O s)(Ag,42Θ
m 2Θm Θm Θm r S S S S -+=?
1111mol K J 61.18mol K J 71.121202.20569.424----??=???-+?=
则 K)15.298(K)15.298(K)15.298(Θ
m r Θm r Θm r S T H G ?-?=?
113m o l kJ 71.21mol kJ }1037.13215.29818.61{---?=???-=
由 Θ-=?K RT G ln Θ
m r 得
15
.298314.81071.21ln 3
Θ
m r ??-=?-=-Θ
RT G K 41057.1-Θ?=K
Θ
2Θ4)
(O 1057.1p
p K =
=?- Pa 7.15)(O 2=p （2）由J RT G G ln Θ
m r m r +?=?，得
??
? ???+=?-100)(O ln 10314.871.2123m r py G
1
13mol kJ 40mol kJ 48.1710021.0100ln 10314.871.21---?
? ????+=
正向反应不能进行，但逆向反应可以进行，Ag 能被氧化。 （3） 由基尔霍夫定律，得 ?
-++?=?K 15.773K
15.2982m ,2m ,m ,Θm
r Θm
r d s)]O,(Ag 2)(O s)(Ag,4[K)15.298()(T C C C H T H p p p
1
m o l kJ 56.64)15.29815.773()69.65238.3178.264(18.61-?=-??-+?+=
?
-++?=?K
15.773K
15.2982m ,2m ,m ,Θ
m r Θm r d ]s)
O,(Ag 2)(O s)(Ag,4[
K)15.298()(T T
C C C S T S p p p
11mol K J 153.13915
.29815
.773ln
7012369.132--?=+=
K)15.773(K)15.773(K)15.773(Θ
m r 2Θm r Θm r S T H G ?-?=?
13mol kJ 02.4310153.13915.773562.64--?-=??-=
J RT G G ln Θ
m r m r +?=?
0m o l
kJ 05.531015.773314.802.431
3
所致。 4-13
解：（1）由范特霍夫等呀方程式 2
r )(d ln d RT
T H T K m Θ
Θ?=，其中)(Θ
m r T H ?是温度的函数 而由基尔霍夫定律，得 T C H T H p,d )(m r 0Θ
m r ??+?=?
T H T C H T H p,72.16)(0m r 0Θ
m r +?=?+?=?
当298K =T 时，30Θ
m r 105.6129872.16K)(298?=?+?=?H H
解得 1
0m o l J 56517-?=?H 这样)(Θm r T H ?与T 的关系为
T T H 72.1651756)(0Θ
m r +=?
所以
T T
T
K d 72.1656517ln d ?
+=Θ
解得
C T T K '+-
=Θ8
.6797ln 011.2ln 所以
C T
T K +-
=Θ8
.2952lg 011.2lg 将36.0=ΘK K 4.457
=T 代入上式 6621.0=C 所以其表达式为 6621.08
.2952lg 011.2lg +-
=ΘT
T K （2）当500K =T 时，53.1Θ=K
第五章 相平衡热力学
5-1
解：(1) 1001=--='=R S-R-K 2=Φ 12212=+-=+-=ΦK f
(2) 1001=--='=R S-R-K 2=Φ 01212*=+-=+-=ΦK f (3) 2013=--='=R S-R-K 3=Φ 12322=+-=+-=ΦK f (4) 1113=--='=R S-R-K 2=Φ 12212=+-=+-=ΦK f
(5) 2013=--='=R S-R-K 2=Φ 22222=+-=+-=ΦK f 5-2
解：(1) 由71.5957.1155
.2161353
957.11/K 1353/Pa)lg(=+-=+-
=T p Pa 1013.55?=p (2) 由于三相点的压力为kPa 100Pa 1013.55>?，2CO 在100kPa 下不能以液态存在
(3) 957.11/K 1353
/Pa)lg(+-
=T p 和I RT
H p +?-=303.2/Pa)lg(Θ
m sub 比较同类项得
R
H 303.21353Θm sub ?-= 1
Θm s u b m o l J 25906-?=?H CO 2的三种状态的关系为
L
G Δvap m
Θ
m
sub Θm vap Θm fus H H H ?=?+? 1Θ
m fus Θm sub Θm vap mol J 17580832625906-?=-=?-?=?H H H
由 I RT
H p +?-
=303.2/Pa)lg(Θ
m
vap ，知
I +??-
=?55
.216314.8303.217580
1013.5lg 5
解得 950.9=I
950.9918
950.9314.8303.217580lg +-=+?-
=T
T p
即饱和蒸汽压与温度的关系为
950.9918
lg +-=T
p
第六章 基础化学反应动力学
6-1 解：
（1）kt x =-11ln
? 5.04.011ln k =- ? 1
m i n 0102.0-=k （2）t 0102.08
.011
ln =- ? m i n 79.157=t （3）min 10328.011ln
9.0=-=k
t
（4）min 9.670102
.0693
.02ln 2/1===k t 6-2
解：（1）(g)N (g)H C (g)NNCH CH 26233+?→? 0=t Pa 6.21331A ,0=p 0 0
s 100=t A p A A ,0p p - A A ,0p p -
5.227312A A ,0=-=p p p 总 Pa 7.19931A =p 一级反应 kt p p -=A,0
A ln 10006.213317.19931
ln
?-=k 15s 10788.6--?=k （2）s 1020910
788.6693
.0693.02/15=?==
-k t 6-8
解：（1）一级反应
kt x =-11ln 175
.011ln ?=-k 1h 386.1-=k 当h t 2=时，kt x =-11ln 386.1211
ln ?=-x
%25.60625.01==-x 即A 剩余%25.6 （2）二级反应
kt c c =-A,0A 11 1125.01A,0A,0?=-k c c A ,0
3
c k =
当 t =2h 时 2311A ,0A ,0A ?=-c c c %29.147
1
A,0A ==c c 6-9
解：
由阿累尼乌斯方程)1
1(ln
1
212T T R E k k --=，得 )16
.6531
723151(K)12.653(K)15.723(ln
12--=R E k k
其中 1
32/11m i n
10909.1363
693.0693.0--?===
t k 解之 132min 10232.92--?=k
t 310232.9275
.011
ln
-?=- m i n 05.15=t
第八章 电解质溶液
8-1 解：mol 1088.3292
314.810951019.99363H 2
--?=????==RT pV n C 748840965001088.3223H 2=???==-F n Q A 208.03600
748840===t Q I 8-6 解：cell 1K l A R G κ
κ===
R K κ=c e l l
1K Cl K Cl l cel m 71.225.1611414.0-=?=?=R K κ
134242m S 109.69326
79
.22)SO (K )SO (K --??===
R K cell κ
1233
424242m mol m S 1096.2750
.2109.69)SO (K )
SO (K )SO (K ---???=?==c κλ
8-10
解：
12444
m m mol m S 1032.140104.7810
92.61)(Br )(Ag (AgCl)-----∝+∝∝???=?+?=+=m λλλ 3
7344
5dm mol 1037.8m mol 1037.810
32.14010174.1(AgBr)(AgBr)(AgBr)------∝??=??=??==m c λκ 13
27Θ
sp 1001.7)1037.8((AgBr)(AgBr)--?=?=??
? ??=c c K
第九章可逆电池的电动势与极化现象
9-1
解：Hg |S O Hg |O(饱(饱和溶2H S O Na |(s)PbS O |Pb 42424?
（1） 负极 e 2P b S O 4(s )S O Pb(s)-24+?→?+ 正极 -
+?→?+2442S O )Hg(2e 2(s)S O Hg g
电池反应 H g (l )2(s )P b S O (s )SO Hg 2Pb(s)442+
=+ （2） 2=Z
1
ΘΘm r m o l
kJ 79.1869647.0965002-?-=??-=-=?ZFE G 114ΘΘm r m o l K J 5.331074.1965002---??=???=???? ?
???=?p
T
E Z
F S 1
13Θ
m r Θm r Θm r mol kJ 18.176mol kJ )1058.3315.29819.186(---?-=???+-=?+?=?S T G H 13Θ
m r m r,mol kJ 18.1761058.3315.298--?-=??=?=S T Q
9-2 解：Hg |Cl Hg |)kg mol HCl(0.1|kPa)(100H |Pt 2212-?
（1） 负极 e 22H (g)H 2+?→?+
正极 -+?→?+Cl 2Hg(l)2e 2(s)Cl Hg 22
电池反应 H C l (l )
2H g (l )2(s )Cl Hg (g)H 222+=+ （2）当K 51.298=T 时，V 372.0=E
1463K V 10157.1108.51088.1----??=?-?=???
????T T E p
2=Z
1
m r m o l kJ 8.71372.0965002-?-=??-=-=?ZFE G
114m r m o l K J 28.291057.1965002---??=???=???
????=?p
T E ZF S
113m r m r r mol kJ 07.63mol kJ )1028.2915.2988.71(---?-=???+-=?+?=?S T G H 13r m r,mol kJ 18.1761028.32915.298--?-=??=?=S T Q
第十章 液体的表面现象
10-1
解：可分成n 个小滴
323134
34r n r ππ?= 个18
3
933
2
110101101=????
????=???
? ??=--r r n ()
()
22
3
2
9
182122m 56.121014.341014.341044=?-???=-=?--r r n A ππ
J 0916.656.12485.0=?=?=?A G σ
10-4
解： Pa 6.1105.1106442
3
=???==?--r p σ 10-8
解： （1）
??
? ??+-
=????
??+-=??? ????Θ
ΘΘ11c
c b ab b c
c b a
c c σ
()
)}
/(1{//Θ
ΘΘc c b RT abc
c c RT c c Γ+=???-=σ （2）2
6Θ
m mol 103.4)
2.062.191(292314.862.193101.132.0)}/(1{--??=?+??-??=+=
c c b RT abc Γ （3）时，当1>>bc 26m m o l 1039.5--∝??==
RT
a
Γ 2
2023
6m m 1078.3010
02.61039.511--∝?=???==
L ΓA
第十一章固体的表面现象
11-5 解：
(1) 活性炭吸附CHCl 3的13kg dm 80.93-∝?=Γ 由bp
bp ΓΓ+=∝
1，得b b 37.13137.1380.935.82+= 1
k P a 546.0-=b
物理化学课后答案
第一章 气体的pVT 关系 1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下： 1 1T T p V p V V T V V ???? ????-=??? ????= κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系? 解：对于理想气体,pV=nRT 111 )/(11-=?=?=??? ????=??? ????= T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????- =p p V V p nRT V p p nRT V p V V T T T κ 1—2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl ）气体300m 3 ，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？ 解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为 mol RT pV n 623.1461815 .300314.8300 106.1213=???== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C n/v=（14618.623÷1441。153）=10.144小时 1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在标准状况下的密度。 解：33 714.015 .273314.81016101325444 --?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1—4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。充以4℃水之后，总质量为125.0000g 。若改用充以25℃、13。33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25。0163g 。试估算该气体的摩尔质量。 解：先求容器的容积33 ) (0000.1001 0000.100000 .250000.1252 cm cm V l O H == -= ρ n=m/M=pV/RT mol g pV RTm M ?=?-??== -31.3010 13330) 0000.250163.25(15.298314.84 1-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气.若将其中一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃,忽略连接管中气体体积,试求该容器内空气的压力。 解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为 )/(2,2,1i i i i RT V p n n n =+= 终态（f ）时 ??? ? ??+=???? ??+ =+=f f f f f f f f f f T T T T R V p T V T V R p n n n ,2,1,1,2,2,1,2,1
物理化学习题及答案
物理化学习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
物理化学期末复习 一、单项选择题 1. 涉及焓的下列说法中正确的是() (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 2. 下列三种胶体分散系统中，热力不稳定的系统是：() A.大分子溶胶 B.胶体电解质 C.溶胶 3. 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于() (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 4. 第一类永动机不能制造成功的原因是() (A) 能量不能创造也不能消灭 (B) 实际过程中功的损失无法避免 (C) 能量传递的形式只有热和功 (D) 热不能全部转换成功 5. 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有（） (A) W =0，Q <0，U <0 (B). W＞0，Q <0，U >0 (C) W <0，Q <0，U >0
(D). W <0，Q =0，U >0 6. 对于化学平衡, 以下说法中不正确的是（） (A) 化学平衡态就是化学反应的限度 (B) 化学平衡时系统的热力学性质不随时间变化 (C) 化学平衡时各物质的化学势相等 (D) 任何化学反应都有化学平衡态 7. 封闭系统内的状态变化：（） A 如果系统的?S >0，则该变化过程自发 sys B 变化过程只要对环境放热，则该变化过程自发 ，变化过程是否自发无法判断 C 仅从系统的?S sys 8. 固态的NH HS放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分 4 数、相数及自由度分别是（） A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 9. 在定压下，NaCl晶体，蔗糖晶体，与它们的饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C和条件自由度f'：（） A C=3，f'=1 B C=3，f'=2 C C=4，f'=2 D C=4，f'=3 10. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中（） (A) ΔS=0 (B) ΔG=0
物理化学习题解析
第二章 热力学第一定律 五．习题解析 1．（1）一个系统的热力学能增加了100 kJ ，从环境吸收了40 kJ 的热，计算系统与环境的功的交换量。 （2）如果该系统在膨胀过程中对环境做了20 kJ 的功，同时吸收了20 kJ 的热，计算系统的热力学能变化值。 解：（1）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ?=+ 100 k J 40 k J 6 W U Q =?-=-= 即系统从环境得到了60 kJ 的功。 （2）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ?=+ 20 k J 20 k J U Q W ?=+=-= 系统吸收的热等于对环境做的功，保持系统本身的热力学能不变。 2．在300 K 时，有10 mol 理想气体，始态的压力为1 000 kPa 。计算在等温下，下列三个过程所做的膨胀功。 （1）在100 kPa 压力下体积胀大1 dm 3 ； （2）在100 kPa 压力下，气体膨胀到终态压力也等于100 kPa ； （3）等温可逆膨胀到气体的压力等于100 kPa 。 解：（1）这是等外压膨胀 33e 100 kPa 10m 100 J W p V -=-?=-?=- （2）这也是等外压膨胀，只是始终态的体积不知道，要通过理想气体的状态方程得到。 2e 212 2 11()1n R T n R T p W p V V p n R T p p p ????=--=--=- ? ? ?? ?? 100108.3143001 J 22.45 kJ 1000 ?? ??=???-=- ???? ?? ? （3）对于理想气体的等温可逆膨胀 122 1 ln ln V p W nRT nRT V p == 100(108.314300) J ln 57.43 kJ 1000 =???=- 3．在373 K 的等温条件下，1 mol 理想气体从始态体积25 dm 3，分别按下列
物理化学课后习题答案
四．概念题参考答案 1．在温度、容积恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，这时A 的分压 和分体积分别是A p 和A V 。若在容器中再加入一定量的理想气体C ，问A p 和A V 的 变化为 ( ) (A) A p 和A V 都变大 (B) A p 和A V 都变小 (C) A p 不变，A V 变小 (D) A p 变小，A V 不变 答：(C)。这种情况符合Dalton 分压定律，而不符合Amagat 分体积定律。 2．在温度T 、容积V 都恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，它们的 物质的量、分压和分体积分别为A A A ,,n p V 和B B B ,,n p V ，容器中的总压为p 。试 判断下列公式中哪个是正确的 ( ) (A) A A p V n RT = (B) B A B ()pV n n RT =+ (C) A A A p V n RT = (D) B B B p V n RT = 答：(A)。题目所给的等温、等容的条件是Dalton 分压定律的适用条件，所 以只有(A)的计算式是正确的。其余的,,,n p V T 之间的关系不匹配。 3． 已知氢气的临界温度和临界压力分别为633.3 K , 1.29710 Pa C C T p ==?。 有一氢气钢瓶，在298 K 时瓶内压力为698.010 Pa ?，这时氢气的状态为 （ ） (A) 液态 (B) 气态 (C)气-液两相平衡 (D) 无法确定 答：(B)。仍处在气态。因为温度和压力都高于临界值，所以是处在超临界 区域，这时仍为气相，或称为超临界流体。在这样高的温度下，无论加多大压力， 都不能使氢气液化。 4．在一个绝热的真空容器中，灌满373 K 和压力为 kPa 的纯水，不留一点 空隙，这时水的饱和蒸汽压 （ ） （A ）等于零 （B ）大于 kPa （C ）小于 kPa （D ）等于 kPa 答：（D ）。饱和蒸气压是物质的本性，与是否留有空间无关，只要温度定了， 其饱和蒸气压就有定值，查化学数据表就能得到，与水所处的环境没有关系。
物理化学经典例题
一、选择题 1. 下面有关统计热力学的描述，正确的是：( ) A. 统计热力学研究的是大量分子的微观平衡体系 B. 统计热力学研究的是大量分子的宏观平衡体系 C. 统计热力学是热力学的理论基础 D. 统计热力学和热力学是相互独立互不相关的两门学科B 2.在研究N、V、U有确定值的粒子体系的统计分布时，令∑ni = N，∑niεi = U， 这是因为所研究的体系是：( ) A. 体系是封闭的，粒子是独立的 B 体系是孤立的，粒子是相依的 C. 体系是孤立的，粒子是独立的 D. 体系是封闭的，粒子是相依的C 3.假定某种分子的许可能级是0、ε、2ε和3ε，简并度分别为1、1、2、3 四个这样的分子构成的定域体系，其总能量为3ε时，体系的微观状态数为：( ) A. 40 B. 24 C. 20 D. 28 A 4. 使用麦克斯韦-波尔兹曼分布定律，要求粒子数N 很大，这是因为在推出该定律时：( ). ! A、假定粒子是可别的 B. 应用了斯特林近似公式C.忽略了粒子之间的相互作用 D. 应用拉氏待定乘因子法A 5.对于玻尔兹曼分布定律ni =(N/q)·gi·exp( -εi/kT)的说法：(1) n i是第i 能级上的粒子分布数; (2) 随着能级升高，εi 增大，ni 总是减少的; (3) 它只适用于可区分的独立粒子体系; (4) 它适用于任何的大量粒子体系其中正确的是：( ) A. (1)(3) B. (3)(4) C. (1)(2) D. (2)(4) C 6.对于分布在某一能级εi上的粒子数ni，下列说法中正确是：( ) A. n i与能级的简并度无关 B.εi 值越小，ni 值就越大 C. n i称为一种分布 D.任何分布的ni 都可以用波尔兹曼分布公式求出B 7. 15．在已知温度T时，某种粒子的能级εj = 2εi，简并度gi = 2gj，则εj 和εi 上分布的粒子数之比为：( ) A. 0.5exp(εj/2kT) B. 2exp(- εj/2kT) C. ( -εj/kT) D. 2exp( 2εj/kT) C 8. I2的振动特征温度Θv= 307K，相邻两振动能级上粒子数之n(v + 1)/n(v) = 1/2的温度是：( ) A. 306 K B. 443 K C. 760 K D. 556 K B 9.下面哪组热力学性质的配分函数表达式与体系中粒子的可别与否无关：( ) 《 A. S、G、F、Cv B. U、H、P、C v C. G、F、H、U D. S、U、H、G B 10. 分子运动的振动特征温度Θv 是物质的重要性质之一，下列正确的说法是：( C ) A.Θv 越高，表示温度越高 B.Θv 越高，表示分子振动能越小 C. Θv越高，表示分子处于激发态的百分数越小 D. Θv越高，表示分子处于基态的百分数越小 11.下列几种运动中哪些运动对热力学函数G与A贡献是不同的：( ) A. 转动运动 B. 电子运动 C. 振动运动 D. 平动运动D 12.三维平动子的平动能为εt = 7h2 /(4mV2/3 )，能级的简并度为：( ) A. 1 B. 3 C. 6 D. 2 C 的转动惯量J = ×10 -47 kg·m2 ，则O2 的转动特征温度是：( ) A. 10 K B. 5 K C. K D. 8 K C ; 14. 对于单原子分子理想气体，当温度升高时，小于分子平均能量的能级上分布的粒子数：( ) A. 不变 B. 增多 C. 减少 D. 不能确定C 15.在相同条件下，对于He 与Ne 单原子分子，近似认为它们的电子配分函数 相同且等于1，则He 与Ne 单原子分子的摩尔熵是：( ) A. Sm(He) > Sm (Ne) B. Sm (He) = Sm (Ne) C. Sm (He) < S m(Ne) D. 以上答案均不成立C 二、判断题 1．玻耳兹曼熵定理一般不适用于单个粒子。（√） 2．玻耳兹曼分布是最概然分布，但不是平衡分布。（×） 3．并不是所有配分函数都无量纲。（×） 4．在分子运动的各配分函数中平均配分函数与压力有关。（√） - 5．粒子的配分函数q 是粒子的简并度和玻耳兹曼因子的乘积取和。（×） 6．对热力学性质(U、V、N)确定的体系，体系中粒子在各能级上的分布数一定。（×） 7．理想气体的混合物属于独立粒子体系。（√）
关于物理化学课后习题答案
关于物理化学课后习题 答案 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
第一章两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到 100 C，另一个球则维持 0 C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。 解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。 标准状态： 因此， 如图所示，一带隔板的容器中，两侧分别有同温、不同压的H2与N2，P(H2）=20kpa，P(N2)=10kpa,二者均可视为理想气体。 H2 3dm3 P(H2） T N2 1dm3 P(N2) T （1） 两种气体混合后的压力； （2）计算混合气体中H2和N2的分压力； （3）计算混合气体中H2和N2的分体积。 第二章 1mol水蒸气（H2O,g）在100℃，下全部凝结成液态水，求过程的功。假 设：相对水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 1mol某理想气体与27℃，的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态， 在恒容升温至℃，。求过程的W,Q, ΔU, ΔH。已知气体的体积Cv,m=*mol-1 *K-1。 容积为 m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0 C，4 mol的Ar(g)及150 C，2 mol的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度
t及过程的。已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容分别为 及，且假设均不随温度而变。 解：图示如下 假设：绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积随温度的变化可忽略不计 则该过程可看作恒容过程，因此 假设气体可看作理想气体，，则 冰（H2O,S）在100kpa下的熔点为0℃，此条件下的摩尔熔化焓 ΔfusHm=*mol-1 *K-1。已知在-10~0℃范围内过冷水（H2O,l）和冰的摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=*mol-1 *K-1和Cpm（H2O,S）=*mol-1 *K-1。求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。 O, l）在100 C的摩尔蒸发焓。水和水蒸气已知水（H 2 在25~100℃间的平均摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=*mol-1 *K-1和Cpm （H2O,g）=*mol-1 *K-1。求在25C时水的摩尔蒸发焓。 应用附录中有关物资的热化学数据，计算 25 C时反应 的标准摩尔反应焓，要求：（1）应用25 C的标准摩尔生成焓数据；
物理化学上册习题答案
第一章 气体的pVT 关系 1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下： 1 1T T p V p V V T V V ???? ????-=??? ????= κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系 解：对于理想气体，pV=nRT 111 )/(11-=?=?=??? ????=??? ????= T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????- =p p V V p nRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3 ，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时 解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为 mol RT pV n 623.1461815 .300314.8300 106.1213=???== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C n/v=（÷）=小时 1-3 0℃、的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在标准状况下的密度。 解：33 714.015 .273314.81016101325444 --?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为。充以4℃水之后，总质量为。若改用充以25℃、的某碳氢化合物气体，则总质量为。试估算该气体的摩尔质量。 解：先求容器的容积33)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρ n=m/M=pV/RT mol g pV RTm M ?=?-??== -31.3010 13330) 0000.250163.25(15.298314.84 1-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。若将其
物理化学教程课后习题答案
第一章 化学热力学基础 姓名：刘绍成 学号 ：120103208026 金材10-1-16-34 P 82(1-1) 10 mol 理想气体由25℃，1.00MPa 。设过程为：（i ）向真空膨胀；（ii ）对抗恒外压0.100MPa 膨胀。分别计算以上各过程的 (i) 外(ii) （ii ）P 1V 11=24.777m 3; 因为是恒温过程，故 V 2=21 P P V 1=6 6 101.0101777.24???=247.77m 3 W=-?2 1 v v Pdv =-P(V 2-V 1)=-22.2995J 小结：此题考查真空膨胀的特点及恒外压做功的求法，所用公式有：PV=nRT; T PV =常数；W=-?2 1 v v Pdv 等公式。 P 82(1-3) 473k, 0.2MPa ，1dm 3的双原子分子理想气体，连续经过下列变化：（I ）定温膨胀到3 dm 3；（II ）定容升温使压力升到0.2MPa ；（III ）保持0.2MPa 降温到初始温度473K 。（i ）在p-v 图上表示出该循环全过程；（ii ）计算各步及整个循环过程的Wv 、Q ，ΔU ，及ΔH 。已知双原子分子理想气体C p,m =27R 。 解：
dT=0 dV=0 dP=0 P 1V 1=nRT 1 n=1 11RT V P = 473 3145.8101102.03 6????-mol=0.0509mol, P 1V 1=P 2V 2 ∴P 2=21V V P 1=3 1×0.2×106=0.067MPa, T 2= 2 1 P P T 1= 63 1 6102.0102.0???×473K=1419K. (i) 恒温膨胀A B △U i =0，△H i =0. W i =-?2 1 v v Pdv =-nRTln 12 v v =-0.0509×8.3145×473×ln3=-219.92J. ∴Q i =-W=219.92J. (ii) 等体过程 B C 因为是等体积过程所以W ii =0, Q ii =△U ii =nC V,m △T=n(C p,m -R)(T 2-T 1)=0.0509×(2 7 -1)×8.3145× (1419-473)=1000.89J; △ H ii =nC p,m △T=0.0509×3.5×8.3145×(1419-473)=1401.2J. T 1=473k P 1=0.2MPa V 1=1dm 3 A T 1=473k P 2= V 2=3dm 3 B T 2= P 1=0.2MPa V 2=3dm 3 C T 1=473k P 1=0.2MPa V 1=1dm 3 A
冶物化课后习题答案
P188 下 册 1．试计算高炉中炉气的2CO 为16%的区域内。总压为126656.25Pa 时，石灰石的分解温度和沸腾温度。 32CaO CaO CO =+ 0170577144.19G T ?=- 28908 lg 7.53CO P T =- + ① 开始分解2'16%126656.20.1620265CO P P Pa =?=?=总 2 2'20265 0.2101325 CO CO P P P θ ∴= = = 1082.5T K = ② 沸腾时：2' CO P P =总 2 2' 1.25CO CO P P P θ == 1198.4T K = 2．根据氧势图， 求23Fe O 分解在大气中分解的开始温度和沸腾温度，并与23Fe O 分解压的热力学计算值进行比较。 2 2' 0.21O O P P P θ = = 2' 0.21101325O P Pa =? 连接“O ”与2'0.687 10O P -=点，T=1380℃ 沸腾20110O P == T=1460℃ 计算：2334264Fe O Fe O O =+ 0586770340.20G T ?=- 230645.5 lg 17.77O P T =- + 开始分解：T 开=1338℃ 沸腾：T 沸=1451℃ 3．把4510kg -?的碳酸钙放在体积为31.510-?3m 真空容器内，加热到800℃，问有多少kg 的碳酸钙未能分解而残留下来。 32CaO CaO CO =+ 0170577144.19G T ?=-
T=800℃（1073K ）28908 lg 7.53CO P T =- + 20.169CO P = 2'0.169101.32517124CO P Pa Pa ∴=?= 按理想气体处理，分解的2CO 量 PV nRT =3 17124 1.5100.002888.3141073 PV n mol RT -???===? 则分解的3CaO 摩尔数为0.00288n mol = 100/0.002880.288m g mol mol g =?= 3330.5100.288100.21210m kg ---?=?-?=? 5． 用空气／水汽＝3(体以比)的混合气体去燃烧固体碳。试计算总压为51.0132510?Pa, 温度为1127℃时煤气的组成。(提示：初始态中(/)O H n n ??初=（1+20.213)/2) 设碳过剩下，平衡气相中气体为2222CO CO H H O N ++++ 独立反应：22C CO CO += 2 2 1CO CO P K P = 01169008177.19G T ?=- 222()CO H CO H O g +=+ 222 2CO H O H CO P P K P P = 2 3449329.83G T ?=- 927℃（1200K ）：1169008177.191200 ln 3.778.3141200 K -+?= =? 143.41K = 23449329.831200 ln 0.138.3141200K -+?==? 2 1.14K = 又空气与水汽的体积比为3，101.325P Pa =总，T=927℃ (/)O H n n ??初=（1+20.213)/2=2.26/2 ① 分压总和方程：22221CO CO H H O N p p p p p ++++= ② 平衡常数方程：2 21CO CO P K P =22 1/CO CO P P K ?= 2222CO H O H CO P P K P P = 22222 1221H O H O CO H CO CO CO P P P K P P P K K P ?=??=
物化计算题
例1-1 在310K，燃烧葡萄糖（C6H12O6（s））和硬脂酸（C18H36O2（s））的ΔU值分别为-2880KJmol-1及-11360KJmol-1，求每个过程的ΔH. 解: ΔH=ΔU+ΔnRT C6H12O6（s）+6O2（g）=6CO2（g）+6H2O（l） Δn=6-6=0 ΔH=ΔU=-2880KJmol-1 C18H36O2（s）+26O2（g）=18CO2（g）+18H2O（l） Δn=18-26=-8 ΔH=-11380.6KJmol-1 例 1-2 常压下530℃的1000Kg甲烷气体恒容降温至200℃，试求Qv、ΔH 、ΔU。（已知Cp，m=14.15+75.496×10-3T-17.99×10-6T2 JmoL-1K-1 M=0.016Kgmol-1） 解: Cv，m= Cp，m –R =5.84+75.496×10-3T-17.99×10-6T2 n=1000Kg/M=100/0.016=6.25×104mol Qv=ΔU=∫T1T2 nCv，mdT=6.25×104∫T1T2 （5.84+75.496×10-3T-17.99×10-6T2）dT T1=811.15K T2=473.15K ∴Qv=ΔU=-8.395×108J 同理：ΔH=∫T1T2 nCp，mdT=-9.840×108J 3. 5 mol 理想气体于27℃ 101.325KPa状态下受某恒定外压恒温压缩至平衡，再由该状态恒容升温至97℃，则压力升高到1013.25KPa。求整个过程的W、Q、ΔU及ΔH 。已知该气体的Cv，m恒定为20.92J mol K-1。 4. 热化学测量的一个用处是测定键焓,以甲烷中的C-H键为例,它是反应CH4(g)-→C(g)+4H(g)焓变的1/4. 已知下列数据测定键焓: C(s)+2H2(g) -→CH4(g) ΔH1θ=-74.8KJ.moL-1 H2(g) -→2H(g) ΔH2θ=+434.7KJ.moL-1 C(s) -→C(g) ΔH3θ=+719.0KJ.moL-1 假定在甲烷和乙烯中C-H键的键焓是相同的.乙烯的ΔfHθ是+54.3KJ.moL-1,计算在乙烯中C=C键的键焓. CH4（g）→C（s）+2H2（g）ΔrH=74.8KJmoL-1 C（s）→C（g）ΔrH=719.0KJmoL-1 H2（g）→2H（g）ΔrH=434.7KJmoL-1 ∴ CH4（g）→C（g）+4H（g） ΔrH=74.8+719.0+2×434.7=1663.2KJmoL-1 ΔHC-H=1663.2/4=415.8KJmoL-1 C2H4（g）→2C（g）+4H（g） C2H4（g）→2C（s）+2H2（g）ΔrH=-54.3KJmoL-1
物理化学第五版课后习题答案
第七章 电化学 7－1．用铂电极电解CuCl 2溶液。通过的电流为20 A ，经过15 min 后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu ？ (2) 在阳阴极上能析出多少体积的27℃, 100 kPa 下的Cl 2(g )? 解：(1) m Cu ＝ 201560635462.F ???＝5.527 g n Cu ＝201560 2F ??＝0.09328 mol (2) 2Cl n ＝2015602F ??＝0.09328 mol 2Cl V ＝00932830015 100 .R .??＝2.328 dm 3 7－2．用Pb (s )电极电解Pb (NO 3) 2溶液，已知溶液浓度为1g 水中含有Pb (NO 3) 21.66×10－2g 。通电一段时间，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。阳极区溶液质量为62.50g ，其中含有Pb (NO 3) 21.151g ，计算Pb 2+的迁移数。 解： M [Pb (NO 3) 2]＝331.2098 考虑Pb 2+：n 迁＝n 前－n 后＋n e ＝262501151166103312098(..)..--??－11513312098..＋01658 21078682 ..? ＝3.0748×10－3－3.4751×10－3＋7.6853×10－4 ＝3.6823×10－4 mol t ＋(Pb 2+ )＝4 4 36823107685310..--??＝0.4791 考虑3NO -： n 迁＝n 后－n 前 ＝1151 3312098 ..－262501151166103312098(..)..--??＝4.0030×10－3 mol t －(3 NO -)＝4 4 40030107658310..--??＝0.5209 7－3．用银电极电解AgNO 3溶液。通电一段时间后，阴极上有0.078 g 的Ag 析出，阳极区溶液溶液质量为23.376g ，其中含AgNO 3 0.236 g 。已知通电前溶液浓度为1kg 水中溶有7.39g 的AgNO 3。求Ag +和3NO -的迁移数。 解： 考虑Ag +： n 迁＝n 前－n 后＋n e ＝3233760236739101698731(..)..--??－023********..＋00781078682 .. ＝1.007×10－ 3－1.3893×10－ 3＋7.231×10－ 4
物理化学习题与答案
热力学第一定律练习题 一、判断题：1．当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。4．一定量的理想气体，当热力学能与温度确定之后，则所有的状态函数也完全确定。5．系统温度升高则一定从环境吸热，系统温度不变就不与环境换热。7．因Q P= ΔH，Q V= ΔU，所以Q P与Q V都是状态函数。8．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。10．在101.325kPa下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。若水蒸气可视为理想气体，那么由于过程等温，所以该过程ΔU = 0。12．1mol水在l01.325kPa下由25℃升温至120℃，其ΔH= ∑C P,m d T。13．因焓是温度、压力的函数，即H= f(T,p)，所以在恒温、恒压下发生相变时，由于d T = 0，d p = 0，故可得ΔH = 0。16．一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。18．若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。20．气体经绝热自由膨胀后，因Q = 0，W = 0，所以ΔU = 0，气体温度不变。28．对于同一始态出发的理想气体的绝热变化过程，W R= ΔU= n C V,mΔT，W Ir= ΔU= n C V,mΔT，所以W R= W Ir。 1．第一句话对，第二句话错，如理想气体的等温过程ΔU = 0，ΔH= 0。4．错，理想气体的U = f(T)，U与T不是独立变量。5．错，绝热压缩温度升高；理想气体恒温可逆膨胀，吸热。7．错，Q V、Q p是状态变化的量、不是由状态决定的量。8．错，(1)未说明该过程的W'是否为零；(2)若W' = 0，该过程的热也只等于系统的焓变。10．错，这不是理想气体的单纯pVT 变化。12．错，在升温过程中有相变化。13．错，H = f(T,p)只对组成不变的均相封闭系统成立。16．错，无限小过程不是可逆过程的充分条件。18．对。 20．错，一般的非理想气体的热力学能不仅只是温度的函数。28．错，两个过程的ΔT不同。 二、单选题：2．体系的下列各组物理量中都是状态函数的是：(A) T，p，V，Q ； (B) m，V m，C p，?V；(C) T，p，V，n； (D) T，p，U，W。 8．下述说法中，哪一种不正确： (A)焓是体系能与环境进行交换的能量；(B) 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量；(C) 焓是体系状态函数；(D) 焓只有在某些特定条件下，才与体系吸热相等。 12．下述说法中，哪一种正确：(A)热容C不是状态函数； (B)热容C与途径无关； (C)恒压热容C p不是状态函数； (D) 恒容热容C V不是状态函数。 18．1 mol H2(为理气)由始态298K、p被绝热可逆地压缩5dm3，那么终态温度T2 与内能变化?U分别是：(A)562K，0 kJ ； (B)275K，-5.49 kJ ；(C)275K，5.49kJ ；(D) 562K，5.49 kJ 。 21．理想气体从同一始态（p1,V1,T1）出发分别经恒温可逆压缩(T)、绝热可逆压缩(i)到终态体积为V2时，环境对体系所做功的绝对值比较：(A) W T > W i；(B)W T < W i；(C) W T = W i； (D) 无确定关系。 热力学第二定律练习题 一、判断题：1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。4．绝热可逆过程的?S = 0，绝热不可逆膨胀过程的?S > 0。5．为计算绝热不可逆过程的熵变，可在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。8．在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。24．指出下列各过程中，物系的?U、?H、?S、?A、?G中何者为零？⑴理想气体自由膨胀过程；⑵实际气体节流膨胀过程；⑶理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态；⑷ H2和Cl2在刚性绝热的容器中反应生成HCl；⑸ 0℃、p 时，水结成冰的相变过程；⑹理想气体卡诺循环。1．对。 4 正确。5．错，系统由同一始态出发，经绝热可逆和绝热不可逆过程不可能到达相同的终态。6 错，环境的熵变应加在一起考虑。 8．错。14．错。未计算环境的熵变；15．错，条件 16．错，必须在等温等压，W’= 0的条件下才有此结论。24．(1) ΔU = ΔH = 0；(2) ΔH = 0； (3) ΔS = 0； (4) ΔU = 0；(5) ΔG = 0；6) ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG都为 0。 二、单选题： 2．可逆热机的效率最高，因此由可逆热机带动的火车： (A) 跑的最快；(B)跑的最慢； (C) 夏天跑的快； (D) 冬天跑的快。 12．2mol理想气体B，在300K时等温膨胀，W = 0时体积增加一倍，则其?S(J·K-1)为： (A) -5.76 ； (B) 331 ； (C) 5.76 ； (D) 11.52 。 13．如图，可表示理想气体卡诺循环的示意图是： (A) 图⑴； (B) 图⑵；(C)图⑶； (D) 图⑷。
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第一章热力学第一定律练习题 下一章返回 一、判断题(说法对否): 1．1.当系统的状态一定时,所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生 变化时,所有的状态函数的数值也随之发生变化。 2．2.体积就是广度性质的状态函数;在有过剩NaCl(s) 存在的饱与水溶液中, 当温度、压力一定时;系统的体积与系统中水与NaCl的总量成正比。3．3.在101、325kPa、100℃下有lmol的水与水蒸气共存的系统, 该系统的状态完全确定。 4.一定量的理想气体,当热力学能与温度确定之后,则所有的状态函数也完全确定。 5.系统温度升高则一定从环境吸热,系统温度不变就不与环境换热。 6.从同一始态经不同的过程到达同一终态,则Q与W的值一般不同,Q + W的 值一般也不相同。 7.因Q P= ΔH,Q V= ΔU,所以Q P与Q V都就是状态函数。 8.封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。 9.对于一定量的理想气体,当温度一定时热力学能与焓的值一定, 其差值也一定。 10.在101、325kPa下,1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。 若水蒸气可视为理想气体,那么由于过程等温,所以该过程ΔU = 0。 11.1mol,80、1℃、101、325kPa的液态苯向真空蒸发为80、1℃、101、325kPa 的气态苯。已知该过程的焓变为30、87kJ,所以此过程的Q = 30、87kJ。 12.1mol水在l01、325kPa下由25℃升温至120℃,其ΔH= ∑C P,m d T。 13.因焓就是温度、压力的函数,即H = f(T,p),所以在恒温、恒压下发生相变时, 由于d T = 0,d p = 0,故可得ΔH = 0。 14.因Q p = ΔH,Q V = ΔU,所以Q p - Q V = ΔH - ΔU = Δ(p V) = -W。 15.卡诺循环就是可逆循环,当系统经一个卡诺循环后,不仅系统复原了, 环境也会复原。 16.一个系统经历了一个无限小的过程,则此过程就是可逆过程。 17.若一个过程中每一步都无限接近平衡态,则此过程一定就是可逆过程。 18.若一个过程就是可逆过程,则该过程中的每一步都就是可逆的。 19.1mol理想气体经绝热不可逆过程由p1、V1变到p2、V2,则系统所做的功为。 20.气体经绝热自由膨胀后,因Q = 0,W = 0,所以ΔU = 0,气体温度不变。 21.(?U/?V)T = 0 的气体一定就是理想气体。 22.因理想气体的热力学能与体积压力无关,所以(?U/?p)V = 0,(?U/?V)p = 0。 23.若规定温度T时,处于标准态的稳定态单质的标准摩尔生成焓为零,那么该 温度下稳定态单质的热力学能的规定值也为零。
物化习题答案
第一篇化学热力学 第一章热力学基本定律. 1-1 0.1kg C6H6(l)在，沸点353.35K下蒸发，已知(C6H6) =30.80 kJ mol-1。试计算此过程Q，W，ΔU和ΔH值。 解：等温等压相变。n/mol =100/78 , ΔH = Q = n = 39.5 kJ , W= - nRT = -3.77 kJ , ΔU =Q+W=35.7 kJ 1-2 设一礼堂的体积是1000m3，室温是290K，气压为p?，今欲将温度升至300K，需吸收热量多少?(若将空气视为理想气体，并已知其C p,m为29.29 J K-1·mol-1。) 解：理想气体等压升温（n变）。Q=nC p,m△T=(1000p?)/(8.314×290)×C p,m△T＝1.2×107J 1-3 2 mol单原子理想气体，由600K，1.0MPa对抗恒外压绝热膨胀到。计算该过程的Q、W、ΔU和ΔH。(Cp ,m=2.5 R) 解：理想气体绝热不可逆膨胀Q＝0 。ΔU＝W ，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1), 因V2= nRT2/ p2, V1= nRT1/ p1，求出T2=384K。 ΔU＝W＝nCV,m(T2-T1)＝-5.39kJ ，ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-8.98 kJ 1-4 在298.15K，6×101.3kPa压力下，1 mol单原子理想气体进行绝热膨胀，最后压力为p?， 若为；(1)可逆膨胀(2)对抗恒外压膨胀，求上述二绝热膨胀过程的气体的最终温度；气体对外界所作的功；气体的热力学能变化及焓变。(已知C p,m=2.5 R)。 解：(1)绝热可逆膨胀:γ=5/3 , 过程方程p11-γT1γ= p21-γT2γ, T2=145.6 K , ΔU＝W＝nC V,m(T2-T1)＝-1.9 kJ , ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-3.17kJ (2)对抗恒外压膨胀,利用ΔU＝W ，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1) ，求出T2=198.8K。同理，ΔU＝W＝-1.24kJ，ΔH＝-2.07kJ。 1-5 1 mol水在100℃，p?下变成同温同压下的水蒸气(视水蒸气为理想气体)，然后等温可 ?H m(H2O , 373.15K,p?)= 40.67kJ mol-1。逆膨胀到p?，计算全过程的ΔU，ΔH。已知g l 解：过程为等温等压可逆相变＋理想气体等温可逆膨胀，对后一步ΔU，ΔH均为零。 ΔH＝Hm= 40.67kJ ，ΔU=ΔH –Δ(pV) = 37.57kJ 1-6 某高压容器中含有未知气体，可能是氮气或氩气。在29K时取出一样品，从5dm3绝热可逆膨胀到6dm3，温度下降21K。能否判断容器中是何种气体?(若设单原子气体的C V,m=1.5R，双原子气体的C V,m=2.5R) 解：绝热可逆膨胀: T2=277 K , 过程方程T1V1γ-1= T2V2γ-1, 求出γ=7/5 , 容器中是N2. 1-7 1mol单原子理想气体(C V,m=1.5R )，温度为273K，体积为22.4dm3，经由A途径变化到温度为546K、体积仍为22.4dm3；再经由B途径变化到温度为546K、体积为44.8dm3；最后经由C途径使系统回到其初态。试求出：(1)各状态下的气体压力；(2)系统经由各途径时的Q，W，ΔU，ΔH值；(3)该循环过程的Q, W，ΔU，ΔH。 解：A途径: 等容升温，B途径等温膨胀，C途径等压降温。 (1) p1= , p2=2 , p3= (2) 理想气体: ΔU＝nCV,mΔT, ΔH＝nCp,mΔT . A途径, W=0, Q=ΔU ,所以Q,W,ΔU,ΔH分别等于3.40 kJ , 0 , 3.40 kJ , 5.67 kJ B途径,ΔU＝ΔH=0,Q=-W,所以Q,W,ΔU,ΔH分别等于3.15 kJ , -3.15 kJ , 0 , 0 ;
物理化学第五版课后习题答案
第十章 界面现象 10－1 请回答下列问题： (1) 常见的亚稳定状态有哪些？为什么产生亚稳态？如何防止亚稳态的产生？ (2) 在一个封闭的钟罩，有大小不等的两个球形液滴，问长时间放置后，会出现什么现象？ (3) 下雨时，液滴落在水面上形成一个大气泡，试说明气泡的形状和理由？ (4) 物理吸附与化学吸附最本质的区别是什么？ (5) 在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？ 答： (1) 常见的亚稳态有：过饱和蒸汽、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。产生这些状态的原因就是新相难以生成，要想防止这些亚稳状态的产生，只需向体系中预先加入新相的种子。 (2) 一断时间后，大液滴会越来越大，小液滴会越来越小，最终大液滴将小液滴“吃掉”， 根据开尔文公式，对于半径大于零的小液滴而言，半径愈小，相对应的饱和蒸汽压愈大，反之亦然，所以当大液滴蒸发达到饱和时，小液滴仍未达到饱和，继续蒸发，所以液滴会愈来愈小，而蒸汽会在大液滴上凝结，最终出现“大的愈大，小的愈小”的情况。 (3) 气泡为半球形，因为雨滴在降落的过程中，可以看作是恒温恒压过程，为了达到稳定状态而存在，小气泡就会使表面吉布斯函数处于最低，而此时只有通过减小表面积达到，球形的表面积最小，所以最终呈现为球形。 (4) 最本质区别是分子之间的作用力不同。物理吸附是固体表面分子与气体分子间的作用力为德华力，而化学吸附是固体表面分子与气体分子的作用力为化学键。 (5) 由于物理吸附过程是自发进行的，所以ΔG ＜0，而ΔS ＜0，由ΔG =ΔH －T ΔS ，得 ΔH ＜0，即反应为放热反应。 10－2 在293.15K 及101.325kPa 下，把半径为1×10－3m 的汞滴分散成半径为1×10－9m 的汞滴，试求此过程系统表面吉布斯函数变(ΔG )为多少？已知293.15K 时汞的表面力为0.4865 N ·m －1。 解： 3143r π＝N ×3243r π N ＝3132 r r ΔG ＝2 1 A A dA γ? ＝γ(A 2－A 1)＝4πγ·( N 22 r －21 r )＝4πγ·(3 12 r r －21r )