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物理化学课后习题答案

第一章1、5两个容积均为V得玻璃球泡之间用细管连结,泡内密封着标准状态下得空气。

若将其中得一个球加热到100 ︒C,另一个球则维持0 ︒C,忽略连接细管中气体体积,试求该容器内空气得压力。

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,1、8 如图所示,一带隔板得容器中,两侧分别有同温、不同压得H2与N2,P(H2)=20kpa,P(N2)=10kpa,二者均可视为理想气体。

H23dm3P(H2)T N2 1dm3 P(N2) T(1)保持容器内温度恒定,抽去隔板,且隔板本身得体积可忽略不计,试求两种气体混合后得压力;(2)计算混合气体中H2与N2得分压力;(3)计算混合气体中H2与N2得分体积。

第二章2、2 1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,101、325kpa下全部凝结成液态水,求过程得功。

假设:相对水蒸气得体积,液态水得体积可以忽略不计。

2、11 1mol某理想气体与27℃,101、325kpa得始态下,先受某恒定外压恒温压缩至平衡态,在恒容升温至97、0℃,250、00kpa。

求过程得W,Q, ΔU, ΔH。

已知气体得体积Cv,m=20、92J*mol-1 *K-1。

2、15 容积为0、1 m3得恒容密闭容器中有一绝热隔板,其两侧分别为0 ︒C,4 mol 得Ar(g)及150 ︒C,2 mol得Cu(s)。

现将隔板撤掉,整个系统达到热平衡,求末态温度t及过程得。

已知:Ar(g)与Cu(s)得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,且铜块得体积随温度得变化可忽略不计则该过程可瞧作恒容过程,因此假设气体可瞧作理想气体,,则2、25 冰(H2O,S)在100kpa下得熔点为0℃,此条件下得摩尔熔化焓ΔfusHm=6、012KJ*mol-1 *K-1。

已知在-10~0℃范围内过冷水(H2O,l)与冰得摩尔定压热容分别为Cpm(H2O,l)=76、28J*mol-1 *K-1与Cpm(H2O,S)=37、20J*mol-1 *K-1。

求在常压及-10℃下过冷水结冰得摩尔凝固焓。

O, l)在100 ︒C得摩尔蒸发焓。

水2、26 已知水(H2与水蒸气在25~100℃间得平均摩尔定压热容分别为Cpm(H2O,l)=75、75J*mol-1 *K-1与Cpm(H2O,g)=33、76J*mol-1 *K-1。

求在25︒C时水得摩尔蒸发焓。

2、29 应用附录中有关物资得热化学数据,计算 25 ︒C时反应得标准摩尔反应焓,要求:(1)应用25 ︒C得标准摩尔生成焓数据;(2)应用25 ︒C得标准摩尔燃烧焓数据。

解:查表知Compound0 0由标准摩尔燃烧焓2、31已知25 ︒C甲酸甲脂(HCOOCH, l)得标准摩尔燃烧焓为3,甲酸(HCOOH, l)、甲醇(CH3OH, l)、水(H2O, l)及二氧化碳(CO2, g)得标准摩尔生成焓分别为、、及。

应用这些数据求25 C时下列反应得标准摩尔反应焓。

解:显然要求出甲酸甲脂(HCOOCH, l)得标准摩尔生成焓32、38 某双原子理想气体1mol从始态350K,200kpa经过如下五个不同过程达到各自得平衡态,求各过程得功W。

(1)恒温可逆膨胀到50kpa;(2)恒温反抗50kpa恒外压不可逆膨胀;(3)恒温向真空膨胀到50kpa;(4)绝热可逆膨胀到50kpa;(5)绝热反抗50kpa恒外压不可逆膨胀。

第三章3、9始态为,得某双原子理想气体1 mol,经下列不同途径变化到,得末态。

求各步骤及途径得。

(1)恒温可逆膨胀;(2)先恒容冷却至使压力降至100 kPa,再恒压加热至;(3)先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa,再恒压加热至。

解:(1)对理想气体恒温可逆膨胀, U = 0,因此(2)先计算恒容冷却至使压力降至100 kPa,系统得温度T:(3)同理,先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa时系统得温度T:根据理想气体绝热过程状态方程,各热力学量计算如下3、15 5mol单原子理想气体从始态300K,50kpa,先绝热可逆压缩至100kpa,再恒压冷却使体积小至85dm3。

求整个过程得W,Q, ΔU, ΔH及ΔS。

3、21绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板,隔板一侧为2 mol得200 K,50 dm3得单原子理想气体A,另一侧为3 mol得400 K,100 dm3得双原子理想气体B。

今将容器中得绝热隔板撤去,气体A与气体B混合达到平衡。

求过程得。

解:过程图示如下系统得末态温度T可求解如下系统得熵变注:对理想气体,一种组分得存在不影响另外组分。

即A与B得末态体积均为容器得体积。

3、22绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板,隔板两侧均为N(g)。

一侧容积502dm3,内有200 K得N2(g) 2 mol;另一侧容积为75 dm3, 内有500 K得N2(g) 4 mol;(g)可认为理想气体。

今将容器中得绝热隔板撤去,使系统达到平衡态。

求过N2程得。

解:过程图示如下同上题,末态温度T确定如下经过第一步变化,两部分得体积与为即,除了隔板外,状态2与末态相同,因此注意21与22题得比较。

3、29 已知苯(C6H6)得正常沸点为80、1︒C,ΔvapHm=30、878KJ*mol-1。

液体苯得摩尔定压热容Cp,m=142、7J*mol-1 *K-1。

今将40、53kpa,80、1︒C得苯蒸气1 mol,先恒温可逆压缩至101、325kpa,并凝结成液态苯,再在恒压下将其冷却至60︒C、求整个过程得W,Q, ΔU, ΔH及ΔS。

3、36 已知在101、325 kPa下,水得沸点为100 ︒C,其比蒸发焓。

已知液态水与水蒸气在100 ~ 120 ︒C范围内得平均比定压热容分别为及。

今有101、325 kPa下120 ︒C得1 kg过热水变成同样温度、压力下得水蒸气。

设计可逆途径,并按可逆途径分别求过程得及。

解:设计可逆途径如下3、40化学反应如下:(1)利用附录中各物质得数据,求上述反应在25 ︒C时得;(2)利用附录中各物质得数据,计算上述反应在25 ︒C时得;(3)25 C,若始态CH4(g)与H2(g)得分压均为150 kPa,末态CO(g)与H2(g)得分压均为50 kPa,求反应得。

解:(1)(2)(3)设立以下途径3、48 已知水在77 ︒C就是得饱与蒸气压为41、891 kPa。

水在101、325 kPa 下得正常沸点为100 ︒C。

求(1)下面表示水得蒸气压与温度关系得方程式中得A与B值。

(2)在此温度范围内水得摩尔蒸发焓。

(3)在多大压力下水得沸点为105 ︒C。

解:(1)将两个点带入方程得(2)根据Clausius-Clapeyron方程(3)第四章4、3 在25 C,1 kg水(A)中溶有醋酸(B),当醋酸得质量摩尔浓度bB介于与之间时,溶液得总体积。

求:(1)把水(A)与醋酸(B)得偏摩尔体积分别表示成bB得函数关系。

(2)时水与醋酸得偏摩尔体积。

解:根据定义当时4、5 80 C就是纯苯得蒸气压为100 kPa,纯甲苯得蒸气压为38、7 kPa。

两液体可形成理想液态混合物。

若有苯-甲苯得气-液平衡混合物,80 C时气相中苯得摩尔分数,求液相得组成。

解:根据Raoult定律4、7 20 C下HCl溶于苯中达平衡,气相中HCl得分压为101、325 kPa 时,溶液中HCl得摩尔分数为0、0425。

已知20 C时苯得饱与蒸气压为10、0 kPa,若20C时HCl与苯蒸气总压为101、325 kPa,求100 g笨中溶解多少克HCl。

解:设HCl在苯中得溶解符合Henry定律4、21 在100 g苯中加入13、76 g联苯(C6H5C6H5),所形成溶液得沸点为82、4 C。

已知纯苯得沸点为80、1 C。

求:(1)苯得沸点升高系数;(2)苯得摩尔蒸发焓。

解:4、24 现有蔗糖(C12H22O11)溶于水形成某一浓度得稀溶液,其凝固点为-0、200 C,计算此溶液在25 C时得蒸气压。

已知水得,纯水在25 C时得蒸气压为。

解:首先计算蔗糖得质量摩尔浓度由4、6知,质量摩尔浓度与摩尔分数有以下关系假设溶剂服从Raoult定律,则此溶液在25 C时得蒸气压4、27 人得血液(可视为水溶液)在101、325 kPa下于-0、56 C凝固。

已知水得。

求:(1)血液在37 C时得渗透压;(2)在同温度下,1 dm3蔗糖(C12H22O11)水溶液中需含有多少克蔗糖才能与血液有相同得渗透压。

解:根据已知条件稀水溶液条件下,因此稀水溶液时,渗透压与溶质得性质无关,第五章5、9在真空得容器中放入固态得NH4HS,于25 ︒C下分解为NH3(g)与H2S(g),平衡时容器内得压力为66、66 kPa。

(1)当放入NH4HS时容器内已有39、99 kPa得H2S(g),求平衡时容器中得压力。

(2)容器内原有6、666 kPa得NH3(g),问需加多大压力得H2S,才能形成NH4HS 解:反应得化学计量式如下由题给条件,25 ︒C下物质C(石墨)H2(g) N2(g)O2(g)CO(NH2)2(s)5、740 130、68 191、6 205、14 104、6-393、51 -285、83 0 0 -631、66 物质NH3(g) CO2(g) H2O(g)-16、5 -394、36 -228、57 CO2(g)+2NH3(g)=H2O(g)+CO(NH2)2(s)。

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