簡明物理化學(xué)少學(xué)第一章習(xí)題解答

習(xí)題解答第一章1mol理想氣體依次經(jīng)過下列過程：(1)恒容下從25℃升溫至100℃，(2)絕熱自由膨脹至二倍體積，(3)恒壓下冷卻至25℃。試計算整個過程的、、及。解：將三個過程中、及的變化值列表如下：過程(1)0(2)000（3）則對整個過程:＝+0+＝＝[1××(-75)]J＝-＝+0+＝0＝-＝-＝-[1××(-75)]J＝因為體系的溫度沒有改變，所以＝00.1mol單原子理想氣體，始態(tài)為，經(jīng)下列兩途徑到達(dá)相同的終態(tài)：恒溫可逆膨脹到10dm3，再恒容升溫至610K；3，再恒壓加熱至610K。分別求兩途徑的、、及。若只知始態(tài)和終態(tài)，能否求出兩途徑的及？解：(1)始態(tài)體積＝＝(0.1×8.314×400/101325)dm33＝＝＝(0.1×8.314×400×+0)J＝＝[]J＝＝+＝＝＝[]＝(2)＝＝0+＝＝0+＝＝0+＝-＝若只知始態(tài)和終態(tài)也可以求出兩途徑的及，因為是狀態(tài)函數(shù)，其值只與體系的始終態(tài)有關(guān)，與變化途徑無關(guān)。已知100℃，下水的kJ?mol-1，水蒸氣與水的摩爾體積分別為3?mol-1，×10-3dm3?mol-1，試計算下列兩過程的、、及。1mol水于100℃，1mol水在100℃解：(1)恒壓下的可逆變化＝＝＝-＝-＝-[101325(30.19-18.00×10-3)×10-3]J＝-＝+＝(-3.061)kJ＝3(2)向真空中蒸發(fā)，所以＝0由于兩過程的始終態(tài)相同故和與(1)相同＝-＝1mol乙醇在其沸點時蒸發(fā)為蒸氣，已知乙醇的蒸發(fā)熱為858J?g-1，1g蒸氣的體積為607cm3，忽略液體的體積，試求過程的、、及。解：因為是恒壓蒸發(fā)＝(46×858)J＝＝(-1.013×105×670×10-6×46)J＝-3.122kJ＝+＝恒壓過程＝＝kJ在下，把一塊極小冰粒投入100g、-5℃的過冷水中，結(jié)果有一定數(shù)量的水凝結(jié)為冰，體系的溫度則變?yōu)?℃J?g-1，在-5～0℃?K-1?g(1)確定體系的初、終狀態(tài)，并求過程的。(2)求析出冰的量。解：(1)體系初態(tài)：100g、-5終態(tài)：0℃因為是一個恒壓絕熱過程，所以＝＝0(2)可以把這個過程理解為一部分水凝結(jié)成冰放出的熱量用以體系升溫至0℃設(shè)析出冰的數(shù)量為，則：＝100×4.230×5＝得＝正庚烷放在氧彈量熱計中，燃燒后溫度升高℃，燃燒前后的平均溫度為25℃。已知量熱計的熱容量為8176J?K-1，計算25℃解：反應(yīng)方程式C7H16（l）+11O2(g)→7CO2(g)+8H2O(l)反應(yīng)前后氣體化學(xué)計量數(shù)之差＝-4＝＝()J＝2＝＝+＝(5150.88-4×8.314×298.15×10-3)kJ＝5141kJB2H6(g)的燃燒反應(yīng)為：B2H6(g)+3O2(g)→B2O3(s)+3H2O(gB2H6(g)放熱2020kJ，同樣條件下2mol元素硼燃燒生成1molB2O3(s)B2H6(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓。已知25℃時(H2O，l)＝-kJ?mol-1，水的＝kJ?mol-1。解：2mol元素硼燃燒生成1molB2O3(s)時放熱1264kJ，2B(s)+1.5O2B2O3(s)＝-1264kJ，此反應(yīng)是B2O3(s)的生成反應(yīng)，則(B2O3)＝-1264kJ由反應(yīng)方程式可得：＝(B2O3,s)+3[(H2O,l)+]-(B2H6,g)(B2H6，g)＝(B2O3)+3(（H2O，l）+)-(B2O3)＝-1264kJ,＝-2020kJ可求得(B2H6，g)kJ?mol-1試求反應(yīng)CH3COOH(g)→CH4(g)+CO2(g)在727℃的反應(yīng)焓。已知該反應(yīng)在25℃時的反應(yīng)焓為-?mol-1。CH3COOH(g)、CH4(g)與CO2(g)?mol-1?K-解：反應(yīng)的-J?mol-1?K-1由基爾霍夫方程可得：＝+＝(-36.12+16.8×702×10-3)kJ?mol-1＝-24.3kJ?mol-1反應(yīng)H2(g)+(g)＝H2O(l)，在298K時，反應(yīng)熱為-kJ?mol-1。試計算反應(yīng)在800K的熱效應(yīng)(800K)。已知：H2O(l)在373K、kJ?mol-1；(H2-0.84×10-3T/K(O2×10-3T/K(H2(H2O,×10-3T/K單位均為J?K?mol-1，等式左邊均除以該量綱。解：設(shè)計如下的過程：298KH2(g)+(g)＝H2O(l)（1）H2H2800KH2(g)+(g)＝H2O(g)（2）由此可得：(800K).＝(298K)+++--＝[--298)×10-3+--]J/mol＝-kJ?mol-11mol、20℃、kPa，求這兩過程的功?？諝獾腏?K?mol-1。空氣可假設(shè)為理想氣體。解：恒溫可逆過程＝＝[8.314×293.15×ln(101325/506625)]J?mol-1kJ?mol-1絕熱可逆過程,設(shè)終態(tài)溫度為則其中可以求得＝則＝＝＝[--293.15)]J在一帶理想活塞的絕熱氣缸中，放有2mol、298.15KkPa3；(2)將環(huán)境壓力突降至506.625kPa時，氣體作快速膨脹到終態(tài)體積為3。求上述兩過程的終態(tài)、及過程的、。已知該氣體J?K?mol-1。解：(1)所以對絕熱可逆過程有可求得＝＝＝＝＝-3694J＝＝2××-298.15)J＝-4808J(2)＝-＝[--3.26)]J＝-2194J＝＝-2194J＝所以＝則＝＝[2××-298.15)]J＝-2853J一摩爾單原子理想氣體，從態(tài)1經(jīng)態(tài)2、態(tài)3又回到態(tài)1，假設(shè)A、B、C三過程均為可逆過程。設(shè)氣體的＝。試計算各個狀態(tài)的壓力并填下表。V/dmV/dm3?mol-1T/K273546ACBLINK"E:\\韓杰\\教學(xué)\\簡明物理化學(xué)\\第一章緒論-熱力學(xué)第一定律\\第一章習(xí)題解答.doc"OLE_LINK1\a\r步驟過程的名稱A等容可逆3405J03405JB等溫可逆3146J-3146J0C等壓可逆-5674J2269J-3405J且∴＝＝且∴＝213.一摩爾單原子理想氣體，始態(tài)為3，經(jīng)常數(shù)的可逆過程(即過程中常數(shù))壓縮到終態(tài)為4，已知。求：終態(tài)的體積和溫度。過程的和。體系所作的功。解：(1)由得，則(2)＝＝[(-)]J＝-1703J＝＝[(-)]J＝-(3)∴