物化第一章習(xí)題指導(dǎo)

U=Q+ dU=δQ+We=-（1）WnRTlnV2nRTln（2）理想氣體絕熱過程（Wf=W

(TT)

p2V2

V

TV1TV1Tp1Tp

pV1 2

1 2在不做非體積功時(shí)：QVU，Qp

UnCV,mdT，QpHn理想氣體：Cp,m-CV,m=R固體或液體：Cp,m

rH=rU+rUrUmrHr化學(xué)反應(yīng)熱效應(yīng)的計(jì)算——HessHH

H BB

B B反應(yīng)熱與溫度的關(guān)系——KirchhoffT1 2C1

m r在絕熱剛性容器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，ΔU一定為零，ΔHUCVdTHCpdTQpΔH，QVΔUQpQV101.325kPa下，1moll00℃100℃的水蒸氣。若水蒸氣可視為理想氣體，ΔU=0。反應(yīng) 2O3在等溫等壓下進(jìn)行，O2，O3可視為理想氣體，由于理想氣體的熱力學(xué)ΔH0，ΔU0標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)下，反應(yīng)C 石+O2(g) 錯(cuò)誤，兩適用于無相變和化學(xué)變化且不做非體積功的任意過程錯(cuò)誤，QpQV錯(cuò)誤，碳的穩(wěn)定單質(zhì)為石墨而不是石2molO2300K，200kPa100kPaCV,m2.5RQ、WΔU、ΔH、ΔS、ΔGΔF300K,300K,300K,300K,等溫過程：ΔU=ΔHW＝nRTlnV2＝nRTlnp22mol8.314JK1mol-1300Kln100

Q=-W=S

lnT2-nRlnp228.314ln10011.5JK-

ΔG=ΔF=-TΔS=300K11.5JK-1=CV,m12.47JK-1mol-1300K、1atm、2L的始態(tài)經(jīng)過兩種過程膨脹到相同L（1）（2）Q、W、U及H。np1V1

1105Pa21038.314JK1mol1

300K300K、1atm、Cp,m12.478.314

CV

pVpV

1 2

pVVp2111atmV2

2L)1

Tp2V2

0.32105Pa4103

WU V H 在等外壓絕熱過程中，WdU，nCV,m(T2T1)p2(V2V1

V (TT)nRT2(VVV

V 2T2

CV,m

18.31412.47

2 p2

V1V

WU TT

08mol12.47

V

T)(0.

1molCV,m=3/2R200kPa，11.2LpT=k（常數(shù)）的可逆過程，400kPaT、VW、ΔU、ΔH。pV 2001000Pa11.2T111 18.314JK-1mol-2Tp1T1200kPa269.4K2 V2 2

V2kd(nRT)

V2kd(nRT)

1 1

T1 1 1

1 T

21mol8.314JK-1mol-1(269.4134.7)K=-298K時(shí)，Cp.m(CO2,g)37.11J·Kmol-1H(CO2,g)-393.5kJ·mol-1H(CO,g) -110.5kJ·mol-1。2molCO1molO22CO(g)O2(g)2CO2(g)2molCO2，求（1）QWΔrUΔrH（2ΔH。（1）Q(1)=rH(1)=2fHm(CO2)+2fHm(CO)=-2393.5+2110.5=-566.0rU(1)=rH-nRT=-566.0-(-18.31298)10-3=-W(1）=2.5（2）絕熱等容反應(yīng)，Q(2)W(2)U(2)00.10.110.1molC+

20.1H1=rH(1)=-566.0kJ，U1=r20.1rU(2)U1U20，所以，U2563.5kJ·mol-U2n(Cp,mR)(T2T2H2nCp,m(T2T1)rH(2)H1H26.PbO(s)291K的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱為-219.5kJ·mol-1291K1000K之間，Pb(s)，O2(g)PbO(s)0.134，0.9000.218J·g-1·K-1PbO(s)500K時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)摩Pb(s)+1/2O2(g) Pb(s)，O2(g)及PbO(s)的摩爾質(zhì)量分別為 rCp[BCp,m=（0.218239-0.134207-0.50.90032）Jmol-1K-=9.964Jmol-1K-rHm2rHm1rCp(T2T1219.5kJ9.964JK-1H=U+pVQV=U、Qp=HQVQp對于組成等定的封閉系統(tǒng)，dU=nCV,mdT和dH=nCp,mdT可用來計(jì)算任意變溫過程dUdH

W

(TTp2V2p1V1V,m

（2）（3）（4）（5）（6）fmcmbm說明各符號的含義：rHm、H(CO2,g)、H(H2,g)、H(H—O)fmcmbm101.325kPa、373K101.325kPa、373K的水蒸氣，過程（1）因?yàn)榇诉^程為等溫過程，所以U（2）此過程HUpV；由于向真空汽化，W-pV=0，所以此過程UH指明下列的適用條（1）WnRTlnV2（2）Wp2V2p1V1（3）QV=U（4）HCrp rp根據(jù)可逆過程特征，哪些過程為可逆過程101.325kPa373.15K101.325kPaKirchhoffHess（1）廣度性質(zhì)：V、U、H、CV、Cp焓之間的關(guān)系為：dU=δQ+δW，H=U+pV。要同時(shí)滿足以下四種平衡（1H=U+pVQV=U、Qp=HQVQp對于組成等定的封閉系統(tǒng)，dU=nCV,mdT和dH=nCp,mdT可用來計(jì)算任意變溫過程dUdHW (TTp2V2p1V1V

（1）錯(cuò)誤，QVQp（2）（3）（4）（5）（6）答（1）以水為系統(tǒng)，系統(tǒng)吸熱，體積近似不變：Q00，U以電阻絲為系統(tǒng)，系統(tǒng)放熱得功，溫度升高：Q0，Ｗ>0，U（3）以水和電阻絲為系統(tǒng)，系統(tǒng)得功：Q0，Ｗ>0，U（4）以電源為系統(tǒng)，系統(tǒng)做功：Q0，Ｗ>0，U以電源和電阻絲為系統(tǒng)，系統(tǒng)放熱，溫度升高：Q00，U以電源、電阻絲和水為系統(tǒng)，孤立系統(tǒng)：Q00，U0f說明各符號的含義：rHm、f

H(CO,g)、

H(H,g)、

HH—O)m2cm2bmfm22cm22答：rHmH(CO,g)：CO,gH(H,g)：H,gm2cm2bmfm22cm22mm

H(H—O)：H—O101.325kPa、373K101.325kPa、373K的水蒸氣，過程（1）因?yàn)榇诉^程為等溫過程，所以U（2）此過程HUpV；由于向真空汽化，WpV=0，所以此過程UH。（1）（2）指明下列的適用條（1）WnRTlnV2（2）Wp2V2p1V1（3）QV=U（4）HCrp rp（1）（2）（3）（4）W0；由于居室隔熱良好，可以認(rèn)為系統(tǒng)絕熱，Q0。由熱力學(xué)第一定律可知UQW0。熱力學(xué)能的根據(jù)可逆過程特征，哪些過程為可逆過程101.325kPa373.15K101.325kPa（1）（2）（3）（4）答：在較低的溫度下，多數(shù)實(shí)際氣體的J-T>0，節(jié)流膨脹可使其溫度降低，實(shí)現(xiàn)制冷。使用瓶裝KirchhoffHess化量只與系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)有關(guān)，而與過程無關(guān)，因此可以利用已知反應(yīng)的熱效應(yīng)（U或H）計(jì)Kirchhoff定律用于不同溫度下熱效應(yīng)的計(jì)算。

U

T2

1dT1算任意變溫過程的U

R1mol1K統(tǒng)的溫度不變，所以，U=0，H=0，這一結(jié)論對否？為什么？（1）

（2）

VCVmV p （2）100kPaQ、W、ΔUΔHCp,m=29.36J·K-1·mol-1。100℃ΔUΔH4.

C6H12O5(s)+ 6H2O(l)+ /(kJ - - - Cp,m/(JK-1mol- 298K310KΔH（2）W、ΔUΔH。6298K

H(CO2,g)=-393.51kJ·mol-1mCp.m(C石墨(17.154.2710-3TJ·Kmol-mCp.m(O2,g)=(36.16+0.84510-3T–0.749410-6T2)J·Kmol-Cp.m(CO2,g)=(26.75+42.25810-3T–14.2510-6T2)J·Kmol-設(shè)0.1molC石墨與0.1molO2按式C石墨+ （1）298K，101.325kPaQ、W、ΔU（2）598K，101.325kPaUQ+WeQVT中，Q 2

dT。因此U

T2

dT1 1

V

12．等壓過程中，WpdV；對于理想氣體的等壓過程，pdVnRdT1W=-pdV=-n1，dT1時(shí)，WRR1mol1K所作U

T2 dT，HT2

dT11 V 11

U=f(T)，U

UT T pVnRT，得T)pT)V p U

U

T

UT

C

pCVV T V TV

V p V U

U

T

C

V 1．：（1）Q0、W=0、ΔU0；（2）Q3435J、W=-3435J、ΔU=0；（3）Q1500JW=-1500J、ΔU0題解：自由膨脹過程，WV2pdVpV0VΔU=ΔH=f(T)=QUW0（2）因?yàn)槔硐霘怏w等溫過程，所以：ΔUΔHWV2pdVV2nRTdVnRTln

W＝nRTlnV228.314298ln30（3）同理，ΔUΔH

QWWp(VV)100000(30.0015.00)10－3

QW2．答案（1）Q0、WΔU268J，ΔH375J（2）Q0、WΔU361J，ΔH504J

1.395，n

200kPa8.314JKmol-1

可逆絕熱過程中，Q=0pVpV V1 2 T＝p2V2

2UWnCV,m

HnCp,m(T2（2）絕熱等外壓過程，Q0p2得Tp2V1nCV,mT1 UWnCV,mHnCp,m(T23．答案：ΔU=51077J，ΔH=54178J（1（2（3100℃HH1+H2+H3H冰水10.00mol[6008JUHsl+nCmT+Hlg=10.00mol[6008J8.314JK14.答案：-2802.5kJmol-1，-2798.36kJmol-Cp,mBCp,mCp,m=(675.30+637.13-218.9–629.36)Jmol-1K-1=279.52Jmol-1K-rHm(298K)BfHm,B6fHm(CO2)6fHm(H2O)fHm(C6H12O6)6fHm(O2[6(393.5)6(285.8)(1273.3)60]kJmol-2802.5kJmol-

rHm(T2)rHm(T1)Cp(T2T1rHm(310K)rHm(298K)Cp,m(T2（1）QkJ（2）QkJ，W=0，ΔU=-928.88kJ，ΔH=-923.92kJ。知識點(diǎn)：1.2熱力學(xué)第一定律，1.3體積功的計(jì)算，1.14等容反應(yīng)熱與等壓反應(yīng)熱，1.15化學(xué)反題解：Mg+2H+ Mg2++H2(g)，1mol金屬鎂與過量稀硫酸反應(yīng)生成2molH2(g)。（1）等溫等壓下反應(yīng)，Q=ΔHgWpVnRT2mol8.314JK-1mol-1298.15K=4958J=gΔU=Q+W=-923.92kJ–4.958kJ=928.88（2）等溫等容下，QΔU，W0。ΔU=ΔrU=ΔrH–ΔnRT=-923.92kJ–2mol8.31410-3kJK-1mol-1=-928.88ΔH=ΔU+VΔp=ΔU+=-928.88kJ+2mol8.31410-3kJK-1mol-1=923.92（1）QkJ（3）T211.354kJ（1）QH0.1fHm(CO20.1393.51)kJ39.35