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1、仅供参考,请勿外传计算题参考答案11mol单原子理想气体的始态为300K,500kPa。(1)在等温条件下向真空膨胀至100kPa,求此过程的Q、W、。(2)在恒压条件下,体积增至原来的两倍(V2=2V1), 求此过程的Q、W、。解:(1) 因为向真空膨胀,等温过程,故:, (2) 因为,所以,由,得 21mol理想气体,始态压力202650Pa,体积为22.4dm3,连续经历下列三个过程达到终态。(1) 从始态可逆膨胀至B,其压力为101325Pa;(2)从B再等容加热至C,其温度为1091.9K;(3)从C再在等压条件下冷却至终态D,其温度为545.9K。 试求: (1) 在p-V图上绘出
2、上述过程的示意图。(2) 计算整个过程的Q、W、U、H。解:(1)先确定各状态参量,从中分析状态之间的区别和联系A: n=1mol pA=202650Pa VA=22.40dm3 TA=pV/nR=545.9KB: n=1mol pB=101325Pa VB=nRT/p=44.8dm3 TB=545.9KC: n=1mol pC=202650Pa(求) VC=44.80dm3 TC=1091.9K D: n=1mol pD=202650Pa VD=22.40dm3 TD=545.9KD与A的状态相同,所以为循环过程,pV示意图如下: p/Pa 202650 A(D) C 101325 B 0
3、22.40 44.80 V/dm3(2)循环过程的U=0, H=0,Q=W所以 W=W1W2W3=3145.904538=1392J3设有1molN2,温度为0,压力为101.3kPa,试计算下列过程的Q、W、U、H(已知N2的)。(1) 等容加热至压力为152.0kPa。(2) 等温可逆膨胀为原来体积的两倍。(3) 绝热可逆膨胀为原来体积的两倍。解:(1) 等容加热过程 (2) 等温可逆膨胀 , (3) 绝热可逆膨胀由,得 4. 已知水在373K及100kPa下,蒸发热为2259Jg-1,求1mol 373K,100kPa的水变为373K、5104Pa的水蒸气(理想气体)的U、H、A、G。
4、解:由题意可设计如下过程: 所以 5. 的正常沸点为5,摩尔熔化热为9916, 。求100kPa下 1mol-5的过冷苯凝固成5的固态苯的Q、U、H、S、A、G。设凝固过程的体积功可忽略解:设计如下框架图() 6. 今有1mol理想气体,始态为273K,1000kPa,在273K令其反抗恒定外压100kPa膨胀至体积为原来的10倍,求该过程的Q、U、H、S、A、G并判断过程的自发性。 解: 7. 已知在298.15K时有下列数据: CO2(g)NH3(g)H2O(g)CO(NH2)2(g)-393.15-46.19-241.83-333.19213.64192.51188.72104.60 求
5、:298.15K下,反应得及反应的平衡常数。 解: =(-241.83)(-333.19)(-393.15)-2(-46.19)kJmol-1 =89.49 =104.60+188.722192.51213.64 =305.34 由得计算说明,说明合成反应是自发的。8. 反应 C2H5Cl(g)=C2H4(g)+HCl(g) 在400K时,G0=19.46kJmol-1。(1) 计算400K时的;(2) 最初由1molC2H5Cl(g)反应,计算400K和平衡总压力为101325Pa时,C2H5Cl(g)的离解度。解:(1)由 知 (2)设离解度为,则 C2H5Cl(g) = C2H4(g)
6、+ HCl(g)开始 1mol 0 0平衡时 1- ni=1-1 解之,9. 为了除去N2中的少量O2,是气体通过600的铜粉,则发生如下反应: 设该气体通过铜粉后已达平衡,气体的总压力为100kPa。求:此时气体中O2的摩尔分数是多少?设反应的不随温度变化,气体服从理想气体。已知298.15K时各物质的热力学数据如下:Cu(s)Cu2O(s)O2(g)0-168.600-146.00 解:根据题意,得=-146.0kJmol-1-0-0=-146.0kJmol-1 由 得=-168.6kJmol-1由,得10.在温度为T,体积为V的容器中,充入1mol H2(g)、3mol I2(g),设平
7、衡后有x mol HI(g) 生成,若再加入2mol H2(g), 则平衡后HI(g)的物质的量为2xmol,求K值。解:反应 H2(g) + I2 (g) = 2HI(g) 开始 1mol 3mol 0平衡时(1-)mol (3-) xmol n =4mol K= 反应 H2(g) + I2 (g) = 2HI(g) 开始 (1-+2)mol (3-)mol xmol平衡时 (1-+2-)mol (3-)mol 2xmol=6molK= 联立和,得 = 解之得x=1.5mol K=411.实验测知异构化反应 C6H12(g)=C5H9CH3(g)的K与温度T的关系式为 。计算上述异构化反应的
8、、。 解:题给公式为: 又知: 比较同类项,得 由,得 由,得 12. 25电池的电动势E=0.67533V,求该温度下的、 、和Qr。解: 13. 有一化学反应 H2(100kPa)+Hg2Cl2(s)=2Hg(l)+2HCl(0.1molkg-1), 若设计成电池,该电池的电动势 E与T的关系为:。(1) 求18时电池反应的E;(2) 求18 时(291.2K)时电池反应的、和Qr 。解:(1) (2) 14. 在25时,硫酸钡饱和溶液的电导率为4.5810-4Sm-1,制备该溶液所用水的电导率为1.5210-4Sm-1。已知此温度时,=1.35110-2S.m2.mol-1,(H2SO4
9、)=4.29510-2S.m2.mol-1,(HNO3)=4.21110-2Sm2mol-1。求硫酸钡在水中的溶解度(moldm-3)及Ksp。解:在此体系中,溶液的电导率为溶质和溶剂的电导率之和,所以=(4.58-1.52)10=3.0610sm由于BaSO4是一种难溶盐,它在水中的溶解度很小,所以可以近似认为( BaSO4)=(BaSO4),即 ( BaSO4)根据离子独立运动定律:(BaSO4)=Ba(NO2)(H2SO4)(HNO) =(1.3514.2954.211)10=1.43510 smmol硫酸钡的溶解度为:=3.0610=2.1110moldm)15. 25时,电池反应 )
10、的电动势为1.1362V,电池反应电动势的温度系数为5.95104VK-1。写出该电池反应的电池表达式并计算反应的、和Qr。解:(1)电池表示式 Ag|AgCl(s)|HCl(aq)|Cl2(0.1MPa)|Pt(2) 16. 设M代表某金属,MCl2代表其氯化物,设电池:M|MCl2(b)|AgCl(s)|Ag(s)在060间的电动势E和温度T的关系为。(1)写出电极反应和电池反应;(2)求298K,100kPa时上述电池的、和Qr。(3)若反应不在电池中进行,则298K,100kPa时Q为多少?解:(1)电极反应如下:负极 正极 电池反应: (2) ) (3)17. 298K时,0.05m
11、oldm-3CH3COOH溶液的电导率为3.6810-2Sm-1,(H+)=349.8210-4Sm2mol-1,(CH3COO-)=40.910-4 Sm2mol-1,求CH3COOH的电离度和电离常数。解:CH3COOH溶液的摩尔电导率为:(CH3COOH)= (CH3COOH)= (H+)(CH3COO-)=(349.82+40.9)10-4=390.72 10-4s.m.molCH3COOH溶液的离解度为:所以CH3COOH溶液的的解离常数为:18. 电池Ag|AgCl(s)|KCl(aq)|Hg2Cl2(s)|Hg的电池反应为Ag+Hg2Cl2(s)AgCl(s)+Hg,已知298.
12、15K时,此电池反应的焓变rHm=5435Jmol-1,各物质的规定熵Sm/JK-1mol-1分别为Ag(s),42.55;AgCl(s),96.2;Hg(l),77.4;Hg2Cl2(s),195.8。计算298.15K时电池的电动势E及电动势的温度系数。 解:根据题意,得 由,得 V 由得19.两种等浓度的物质A和B混合反应,1h后A反应掉25%。试问2h后A还剩多少?若:(1)反应对A为一级反应对B为零级反应;(2)对A、B均为一级反应;(3)对A、B金为零级反应。 解:(1) 即 A还剩下56%(2) 即 A还剩下60% (3) 即 A还剩下50%20. 硝酸异丙烷在水溶液中被碱中和,为二级反应,其反应速率常数可用下式表示: 时间以分为单位,浓度以体积摩尔浓度表示。 (1)试求反应的活化能Ea; (2)若反应物起始浓度均为0.008moldm-3,试求40时该反应的半衰期为若干分钟?(13分)解: (1) 与比较 Ea=60562.41J(2) =1.88k=75.
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