物理化学 上册 大题 汇总.pdf

1 卡诺热机在 T1 600K 的高温热源和 T2 300K 的低温热源间工作 求 1 热机的效率 2 当环境作功 W 100kJ 时 系统从高温热源 Q1及向低温热源放出的 Q2 解 1 5 0600 300600 1211 TTTQW 2 5 0 100 11 QkJQW 得 kJQ200 1 kJWQQ100 21 kJQWQ100 21 3 卡诺热机在 T1 900K 的高温热源和 T2 300K 的低温热源间工作 求 1 热机的效率 2 当向低温热源放出的 Q2 100kJ 时 从高温热源吸热 Q1及对环境作的功 W 解 1 6667 0900 300900 1211 TTTQW 6667 0 1 QW a WkJQ 100 1 b 联立求解得 Q1 300 kJ W 200kJ 26 常压下冰的熔点为 0 比熔化焓 fush 333 3 J g 1 水和冰的比定压热容 c p H2O l 4 184 J g 1 K 1及 c p H2O s 2 000 J g 1 K 1 若系统的始态为一绝热容器 中有 1kg 25 的水及 0 5 kg 10 的冰 求系统达到平衡态后 过程的 S 解 高温水放出热量使部分冰熔化 温度仍是 0 设 0 冰量为 m 则 0 水量为 500 m g 其状态示意如下 KlOHg KsOmHlOgHm KlOHg KsOHg p Q 15 273 1000 15 273 500 15 298 1000 15 263 500 2 22 0 2 2 500 2 00 J g 1 K 1 273 15K 263 15K 500 m g 333 3 J g 1 1000g 4 184 J g 1 K 1 273 15K 298 15K 0 333 3m 72050g m 216 17g 熔化的水量 500 216 17 g 283 83 g 冰的熵变 11 221 63 383 15 273 3 33383 283 15 263 15 273 ln2500 KJKJ sOHSSOHSS fus 水的熵变 11 2 42 366 15 298 15 273 ln184 41000 KJKJS S S1 S2 17 21 J K 1 43 求证 1 VTp p U VT T 2 对理想气体 0 T p U 式中 p V T V V 1 为 体膨胀系数 T T p V V 1 为等温压缩率 提示 从 U H pV 出发 解 1 本题采用另一方法求证如下 dp p V pdT T V pTdS dT T V dp p V pTdSpdVTdsdU T p p T 所以 TTT p V p p S T p U 引用 麦克斯韦关系式 p T T V p S 代入上式 得 VTpV T V p V V p p V p T V T p U VT p T T p T V T 2 对理想气体 0 p nRT p p T nRT p T p nRT p nRT p V p T V T p U T p T p T 48 已知水在 77 时的饱和蒸气压为 48 891 kPa 水在 101 325kPa 下的正常沸点为 100 求 1 下面表示水的蒸气压与温度关系的方程式中 A 和 B 值 BTAPap lg 2 在此温度范围内水的摩尔蒸发焓 3 在多大压力下水的沸点为 105 解 1 求常数 A 和 B BKA 15 350 48891lg a BKA 15 373 101325lg b 式 a 和式 b 84555 10133 2179 BKA 联立求解得 2 303 2 vap RHA m 11 vap 719 411333 2179314 8303 2303 2 molkJmolJRAHm 3 lg p Pa 2179 133 378 15 10 84555 所以有 p 121 042kPa 4 60 时甲醇的饱和蒸气压是 83 4kPa 乙醇的饱和蒸气压是 47 0kPa 二者可形成理想液 态混合物 若混合物的组成为质量百分数各 50 求 60 时此混合物的平衡蒸气组成 以摩 尔分数表示 解 M甲醇 32 042 M乙醇 46 069 58979 0 069 46 50042 32 50 042 32 50 甲醇 x kPaxpp19 4958979 04 83 甲醇甲醇甲醇 kPaxpp28 1958979 010 471 甲醇乙醇乙醇 718 0 28 1919 49 19 49 乙醇甲醇 甲醇 甲醇 pp p y 282 0718 011 甲醇乙醇 yy 6 在 18 气体的压力为 101 325kPa 下 1dm 3的水中能溶解 O 20 045g 能溶解 N20 02g 现 1dm 3将被 202 65kPa 空气饱和了的水溶液加热沸腾 赶出所溶解 O 2的和 N2 并干燥之 求此干燥气体在 101 325kPa 18 下的体积及组成 设空气为理想气体混合物 其组成 体 积百分数 为 2 O 21 2 N 79 解 0134 28M 9988 31 22 N O M 13413 13313 1019 14 02 0 0134 281325 101 1005 72 045 0 9988 311325 101 2 22 2 2 22 2 2 2 2222 moldmkPamoldmkPa m MVp k moldmkPamoldmkPa m MVp k MV m kckp N NN Nc O OO Oc O O OcOOcO 液 液 液 202 65kPa 空气中 kPakPapO56 4221 065 202 2 kPakPapN1 16079 065 202 2 1dm 3溶液中 343 4 343 3 1028 11 1019 14 1 160 10907 5 1005 72 56 42 2 2 2 2 2 2 dmmoldmmol k p n dmmoldmmol k p n nc N N Oc O O 所以得 656 01 344 0 28 11907 5 907 5 1 41 101325 15 291314 810 28 11907 5 22 2222 22 334 ON NOOO NO yy nnny cmmpRTnnpnRTV 13 液体 B 与液体 C 可以形成理想液态混合物 在常压及 25 下 向总量 n 10 mol 组成 xc 0 4 的 B C 液态混合物中加入 14mol 的纯液体 C 形成新的混合物 求过程的 G S 解 原理想液态混合物总量为 n 10mol 组成 xc 0 4 新的混合物总量 n 24 mol xc 18 24 0 75 xB 0 25 设计如下途径求过程的 G S Cmol xmoln c 纯 14 4 0 10 S molCn x x B c 24 25 0 75 0 S1 S2 Cmol Bmol 纯 纯 18 6 S S2 S1 75 0ln1825 0ln6 R 4 0ln46 0ln6 R J K 1 56 25 J K 1 G T S 298 15 56 25 J 16771 J 16 77 kJ 21 在 100g 苯中加入 13 76g 联苯 C6H5C6H5 所形成溶液的沸点为 82 4 已知纯苯的沸 点为 80 1 求 1 沸点升高常数 2 苯的摩尔蒸发热 解 1 Tb 982 4 80 1 K 2 3K 11 3 8923 0 100211 154 1076 13 kgmolkgmolbB kgmolKkgmolK b T K B b b 1 58 2 8923 0 3 2 2 AmvapAbb HMTRK 2 11 22 4 31 58 2 113 7825 353314 8 molkJmolJ K MTR H b Ab Amvap 27 人的血液 可视为水溶液 在 101 325kPa 下于 0 56 凝固 已知水的 Kf 1 86K mol 1 kg 求 1 血液在 37 时的渗透压 2 在同温度下 1dm 3 蔗糖 C12H22O11 水溶液中需含多 少克蔗糖时才有能与血液有相同的渗透压 解 1 11 3011 0 86 1 56 0 kgmolkgmol K T b f f B 对于稀溶液 1 3011 0 kgmolbc BB kPakPaRT77615 310314 83011 0c B 2 m糖 Mc 342 299 0 3011g dm 3 103 g dm 3 4 已知同一温度 两反应方程及标准平衡阐述如下 24 gCOgCH 2 2 2 gHgCO 1 K 24 gOHgCH 3 2 gHgCO 2 K 求下列反应的 K 2 24 gOHgCH 4 22 gHgCO 解 已知如下三个反应 1 24 gCOgCH 2 2 2 gHgCO 1 K 2 24 gOHgCH 3 2 gHgCO 2 K 3 24 gOHgCH 3 2 gHgCO K 显然 3 2 2 1 因而有 1 2 3 2 mrmrmr GGG 故得 K 2 K 2 1 K 5 在一个抽空的容器中引入氯和二氧化硫 若它们之间没有发生反应 则在 375 15K 时分压 分别为 47 836kPa 和 44 786kPa 将容器保持在 375 15K 经一定时间后 压力变为常数 且等于 86 096kPa 求反应 22 gClSO 22 gClgSO 的 K 解 平衡时 pB p 总 kPapkPapkPap ClSOClSOClSO 096 86 836 44 786 44 222222 42 2 100526 6 31 4126 38 K 31 41526 6836 47 26 38526 6786 44 526 6 2222 2 2 22 pppp kPakPakPap kPakPakPap kPap ClSOClSO Cl SO ClSO 7 五氯化磷分解反应 5 gPCl 23 gClgPCl 在 200 时的 K 0 312 计算 1 200 200kPa 下 PCl5的离解度 2 组成 1 5 的 PCl5与 Cl2的混合物 在 200 101 325kPa 下 PCl5的离解度 解 平衡时各物质的设为 molmolnmolnmoln ClPClPCl 1 n 1 235 总 p总 200kPa 7 36 312 0 100 200 11 2 2 2 2 解得 总 p p K 2 平衡时各物质的量设为 5 1 235 molnmolnmoln ClPClPCl mol 6 n 总 p总 101 325kPa 8 26 312 0 100 325 101 1 6 5 1 6 5 解得 总 p p K 16 在 100 下 下列反应 2 gCOCl 2 gClgCO 的 119 6 125 373 101 8 KmolJKSK mr 计算 1 100 总压为 200kPa 时 2 COCl 的离解度 2 100 上述反应的 mrH 3 总压为 200kPa 2 COCl离解度为 0 1 时之温 度 设 0 mprC 解 1 设 2 COCl的离解度为 2 gCOCl 2 gClgCO 1 mol mol mol n总 1 mol p p K 2 2 1 2 1 101 8 2 2 9 5 106 37 2 119 84 57 101 8ln 15 373314 8 ln molkJmolJKRTGm r 11 3 105 10125 6373 15 57 84 molkJmolkJSTGH mrmrmr 3 0 mprC mrH 为常数 K K K K H R T T TTR H K K p p p p K mr mr 446 101 8 100 2 ln 107 104 314 8 373 15 1 ln 1 11 ln 100 2100 325 101210 1 1 9 6 3 1 1 2 1 2 211 2 66 2 2 2 2 1 指出下列平衡系统中的组分数 C 相数 P 及自由度数 F 1 I2 s 与其蒸气成平衡 2 CaCO3 s 与其分解产物 CaO s 和 CO2 g 成平衡 3 NH4HS s 放入一抽空的容器中 并与其 分解产物 NH3 g 和 H2S g 成平衡 4 取任意量的 NH3 g 和 H2S g 与 NH4HS s 成平衡 5 I2 作为溶质在两不相互溶液体 H2O 和 CCl4中达到分配平衡凝聚系 解 1 S R R 1 0 0 1 P 2 F C P 2 1 2 S R R 3 1 0 2 P 3 F C P 2 1 3 S R R 3 1 1 1 P 2 F C P 2 1 4 S R R 3 1 0 2 P 2 F C P 2 2 5 S R R 3 0 0 3 P 2 F C P 1 2 3 已知液体甲苯 A 和液体苯 B 在 90 时的饱和蒸气压分别为kPaps A 22 54 和 kPaps B 12 136 两者可形成理想液态混合物 今有系统组成为3 0 0 B x 的甲苯 苯混合物 5 mol 在 90 下成气 液两相平衡 若气相组成为4556 0 B y 求 1 平衡时液相组成 B x 及系统的压力 p 2 平衡时气 液两相的物质的量 n g n l 解 1 理想液态混合物 A B 均适用拉乌尔定律 故有 BBB s BB s ABA kPaxxkPaxpxpppp12 136 1 22 54 1 1 pxkPapxpppy BB s BBB 12 136 4556 0 2 由式 1 及式 2 得 BB kPaxxkPap12 136 1 22 54 3 pxkPa B 12 1364556 0 4 联立式 3 与式 4 解得 kPap70 74 2500 0 B x 2 根据杠杆规则 molmollnngn molmoln xy xy ln BB BB 216 1 784 35 784 35 2500 04556 0 3000 04556 0 0 7 已知水 苯酚系统在 30 液 液