現(xiàn)在化學基礎(chǔ)-第六章-熱力學第二定律習題解答

第六章熱力學第二定律習題解答1.理想氣體在下，分別經(jīng)過下列三種過程從膨脹到，計算以下各過程1mol300K50dm3100dm3的和。Q、W、U、HS（1）可逆膨脹；（2）膨脹時實際做功等于最大功的50%；（3）向真空膨脹。解：（1）WnRTlnV218.314300ln100J1.73kJ50V1W1.73kJQ1.73kJU0H01.73103300SQrevTJK15.76JK1(2)W1.7350%kJ=0.865kJW0.865kJU0H0QW0.865kJS=5.76JK1(3)W0Q0U0H0S5.76JK12.在下，將的冰放入1kg,25℃的水中熔化，假設(shè)這是一個孤立系統(tǒng)，計算該101.325kPa150g,0℃過程的熵變。已知時冰的熔化熱為,水的比熱容為。0℃H6020Jmol4.184JKg111s1m解：15018冰全部熔化需吸熱：Q冰吸6020J=50.2103J1kg25℃水冷卻到0℃放熱為：Q1000254.184J=-104.5103J水放QQ系統(tǒng)終態(tài)為的液水水放冰吸50.21031504.184t1000(t25)4.1840,t11.3℃nCdTTnCp,mdTQrevSSSS27311.327311.327325p,m總冰水1水2TT273{50.2103273S4.184150[ln(27311.3)ln(273)]4.1841000[ln(27311.3)ln(27325)]}JK112.42JK1總3.理想氣體從40℃冷卻到20℃，同時體積從變化到，如果該氣體的定壓摩310mol250dm50dm3爾熱容為29.20JK，求此過程的。molS11解：SnClnT2nRlnV2V,mTV11273.1520108.314ln50273.1540250n(CR)lnT2nRlnV210(29.208.314)lnJK1147.6JK1p.mTV114.水在下向真空蒸發(fā)，變成的水蒸氣，試計算此過程的1mol100℃,101.325kP100℃,101.325kPa，并判斷此過程是否自發(fā)過程。已知水的蒸發(fā)熱。S,S系H40.64kJmol-1g1環(huán)m解：73HOl①真②T.p空HOg22gH40.64103}JK1108.9JK1S{mlT273.15100系UH(pV)QpVQp(VV)QpVQnRT40.6410318.314373.15J37.5kJ22212g2QU1SQ1T37.5103373.15JK1－100.6JK1環(huán)SSS{108.9－100.6}JK18.3JK1總系環(huán)此過程自發(fā)進行。5.恒溫恒壓下將與混合，計算此過程的熵變。假設(shè)與為理想氣體。1molH1molOHO2222解：SSSnRlnV2nRlnV2HOVV1128.314ln2JK111.52JK16.下將的水與的水在絕熱容器中混合。求最終水溫及過程的熵變t101.325kPa100g，27℃200g，87℃S，已知水的比定壓熱容C4.184JK。g11p解：（t－27）100（87－t）200t67℃CdTpSTnClnT2TpT1T67273.15S1004.184lnJK152.344JK1JK1－47.80JK127273.151S2004.184ln67273.1587273.152SSS52.34447.80JK14.534JK1127.將苯蒸氣由冷凝成的液體苯，求此過程的。已知苯的正常1mol80.1℃，40530Pa60℃，101325PaS沸點為，苯的汽化熱為,苯的比熱容為。假設(shè)苯蒸氣可視為理想氣體。180.1℃30878Jmol1.799JKg11苯（g）苯（l）S解：80.1℃40530Pa60℃101325PaSS13苯（g）苯（l）S80.1℃101325Pa80.1℃101325Pa40530JK1-7.62JK1101325ppSnRln118.314ln1230878JK180.1273.15SQrevT87.41JK1260273.15SnC3lnT2{1781.799ln}JK18.22JK180.1273.15p,mT1SSSS{76.287.418.22}JK1103.25JK112374液態(tài)8.水在的標準摩爾熵為，熱容為，水蒸氣的熱容為75.3JKmol1125℃69.94JK1mol1。求時水蒸氣的標準摩爾熵。C/(JK1mol1)30.111.313T0K/200℃pm水解：(25℃)水（100℃）汽（100℃）汽（200℃）SSSSSSSmmmm373.15K298.15KCdT373.15K298.15KdT75.3（ln373.15－ln298.15）JK1mol1TSCm.pm.p1T16.89JK1mol1SgH40.64103TJK1mol1108.9JK1mol1lm2373.1511.3103TTCdTT(30.1)dT30.1lnT211.3103(T－T)21Sm.p3TTTTT130.1ln200273.1511.3103100JK1mol18.277JK1mol1100273.15SSSSS3mm12S16.89108.98.27769.94JK1mol1204.01JK1mol1m即：S（HO(g)，200℃）204.01JK1mol1m2計算9.在時反應(yīng)的S。已知：800KFeO(s)+4H(g)=3Fe(s)+4HO(g)3422rm物質(zhì)名稱FeO(s)H(g)2Fe(s)HO(g)234146.4130.7027.15188.25（298.K1）（/5JK1mol1，）Sm143.4228.8325.2333.57C（298.15K）（/JK1mol1）p,m解：S(800K)s4HmrFeO3g3Fes4HOg422SSrm，1rm，2S(298K)s4HgmrFeO33Fes4HOg422C(FeO)4C(H)SdTTTp.m34p.m2rmT298K143.42428.824dT298.15lnJK1255.36JK1258.716800T800K800K325.23433.57dT800Sr209.97lnJK1207.24JK1mT298298KS298K{(327.154188.724)－(146.44130.684)}JK1167.21JK1rmS800KSS298KSrmrmrmrm{255.36167.21207.24}JK1119.109JK110.理想氣體在下，分別經(jīng)過下列三種過程從膨脹到，計算各過程的31mol273K22.4dm44.8dm3QW，，U，S，和G。A（1）可逆膨脹；（2）系統(tǒng)做功的不可逆膨脹。418J75解：（1）U＝0,H0QWnRTlnV2{18.314273ln44.8}J1573J,W=Q=1573JV22.41ΔSQrev1573JK15.76JK1T273GH－2）W－418J,Q418J，其它量同（TS{0-2735.76}J-1573JAU-TS{0-2735.76}J-1573J（1）11.將一玻璃球放入真空容器中，球中已封入水，真空容器內(nèi)部恰好容納1mol（101.3kPa，373K）的水蒸氣，若保持整個體系的溫度為，小球被擊破后，水全部氣化成水1mol（101.3kPa，373K）373K蒸氣，計算H，A。根據(jù)計算結(jié)果，這一過程是自發(fā)的嗎？用哪一個熱學性質(zhì)作為判Q，W，U，據(jù)？試說明之。已知水在，時的蒸發(fā)熱為。101.3kPa373K40668.5Jmol1解：W0，H40668.5Jmol1（pV）H－QUH－pVH－pVH－nRTg{40668.5-18.314373.15}J37.66kJSΔHT40668.5JK1109JK1373.15GHTS0AU－TS{37.66103－373.15109}J－3.11kJ等溫過程A0，故正向自發(fā)進行12.已知在和標準壓力下，金剛石和石墨的標準熵分別為和，其5.71JKmol1125℃2.45JK1mol1標準燃燒熱分別為和393.51JK，通過計算說明，和標準壓力哪一種晶型395.4JKmolmol25℃1111更穩(wěn)定。解：C（石墨）C（金剛石）HvH(B,298.15K)（{-393.15）（395.4）}kJmol11.89kJmol1SvS(B,298.15K){2.455.71}JK1mol13.26JK1mol1rmBfmrmBmGHTS{1.89103298.15（3.26）}Jmol1rmrmrm2.862kJmol10，不能自發(fā)進行，說明石墨穩(wěn)定。13.在，標準壓力下，（文石）轉(zhuǎn)變?yōu)椋ǚ浇馐r，體積增加298.15K1molCaCOCaCO33，（文石）與（方解石）的標準摩爾生成吉布斯數(shù)分別為函2.8103dm3molCaCOCaCO1129.2kJmol1133和1130.1kJmol，問在時，需加多大壓力才能使文石成為穩(wěn)定相。298.15K1解：CaCO（文石）CaCO（方解石）33GvG(B,298.15K)（{-1130.1）（1129.2）}kJmol10.9kJmol1rmBfm令Grp,TGTVdp0prmmp76GTVpp0rm0.9102.8106（pp）03p-p≧3.2108Pap≧3.2108Pa14.應(yīng)用附錄的標準摩爾生成焓和標準摩爾熵數(shù)據(jù)，計算反應(yīng)(1)HO(1)=H(g)+1O(g)(2)2C（石墨)+2H(g)CH(g)的標準摩爾吉布斯函數(shù)變ΔG，rm2222224并判斷該反應(yīng)在標準狀態(tài)下能否自發(fā)進行。解：（1）HO（l）H（1g）O（g）2222H/kJmol1－285.8369.9100fm/Jk1mol1130.68205.14SmGHTSrmrmrm（{285.83）－298.15(130.681205.14－69.91)103}kJmol12237.130，不能自發(fā)進行(2)2C（石墨)+2H(g)CH(g)224H/kJmol10052.26fm/Jk1mol15.74130.68219.6SmGHTS{52.26－298.15（219.6－25.74－2130.68）103}kJmol168.13kJmol10rmrmrm不能自發(fā)進行。15.過冷液體，在59℃時的飽和蒸氣壓為，在此溫度下固體的蒸氣壓1molCO465.960kPaCO22力為，計算過冷液體在凝固時的（假設(shè)為理想氣體）。G439.240kPa1molCO59℃ΔCO22rm解：p由理想氣體的化學勢RTlnp439.24465.96RTlnp＝{8.314(273.15－59)lnp得}Jmol1－105.14Jmol1G105.14Jmol1rm16.，下，鉛與醋酸銅在可逆情況下發(fā)生反應(yīng)，可得電功，同時吸25℃101325Pa1mol91.839kJ熱，計算此過程的，，和。U213.635kJHSG解：UQW{213.635－91.839}kJ121.796kJ213.635103298.15SQrevTJk1716.53Jk1AU－TS{121.796-298.15716.5103}kJ-91.839kJHUPVU