物化答案,妈妈再也不想担心我的学习了

1、1.将 298K ， p 下的 1dm3 的 O2(理想气体 )绝热不可逆压缩到5p，消耗功502J，求终态的 T2、-1-1S2 及 H、 G。已知： Sm（ O2 ，298K ） = 205.14 J K· ·mol题解 氧气的物质的量为p1V1100kPa10103 dm3n8.314J K1 mol 10.40molRT1298K由热力学第一定律，U=Q+W；系统绝热， Q=0，U =W U = nCV， m（T2T1） = 0.4mol×2.5R×（ T2 298K ） =502J解得 T2 = 896.4KS S2S1n(Cp, mln T2

2、Rln p2 )T1p10.4( 7 Rln 896.4KRln 500kPa ) 7.4JK -12298K100kPaS2= S+ S1-1-1×mol-1×0.40mol = 89.46 JK-1×= 7.4 J K×+205.14J K× H = nCp， m（T2 T1） = 0.4mol ×3.5R×（ 698.4 298）K = 6965.1J G =H （ TS） = H （ T2S2T1S1）-1 298K×0.4mol ·05.14J ·K-1·mol-1）=696

3、5.1J（ 896.4K ·89.46 J K·= 48.77kJ剖析 本题考察的知识点为计算理想气体的单纯pVT 变化的状态函数变， 有两点需注意：（1）题中已知条件给出氧气在298K 时的标准摩尔熵，可利用该数据计算其始态熵，再结合过程的熵变计算终态熵；（2）计算 G 时，需利用（ TS），它代表的含义是（ T2S2T1S1），而不应理解为T（ S2 S1），因为本题属变温过程2.3将 1 mol O2 由 298.15 K ，的压强下经恒温可逆压缩增至压强为607950 Pa 的末态，试求、体，及隔。如改为恒外压(607950 Pa)压缩至同一末态，上述各热力学量又为

4、多少?（答案： Q = -4.44 kJ ，H = U = 0 ，W = G = A = 4.44 kJ ， S = 14.9 J K·-1 ， S 隔 = 0 ， Q = -12.4 ， W = 12.4 kJ ， S 隔 = 26.67 J K-·1，其余同）解： (1)将 O2 视为理想气体，因是恒温可逆压缩，故=0=-T= - Qr =4.44 kJ=-T= - Qr =4.44 kJ体 = Qr / T= （ -4441 ） ÷298.15= -14.9 J K·-1外 = -Qr / T = 4441÷298.15= 14.9 J

5、K·-1隔=体+外=0(2) 因恒外压压缩，则外 = -Q/T=12394 ÷298.15 = 41.57 J K·-1隔 =体+外= （-14.9） + 41.57 = 26.67 J，及均与 (1)同。41 mol 理想气体从同一始态 ( 298.15 K ，506625 Pa ) 分别经历下列过程达到相同末态(298.15 K ，)：(1)绝热可逆膨胀然后恒压可逆膨胀；(2) 恒压可逆膨胀然后经恒容到达末态。试分别计算此二过程的、及。已知此气体的恒压摩尔热容 12.47J·mol -1 · -1 。（答案： U = H =0 ， S =

6、13.4 J K·-1 ， G = -3995 J ）解：两过程的始末态相同，故其DU ， DH ，DS 及 DG 均相同，计算时选任一过程皆可：因恒温，故：DU=DH=0而所以：G=H-TS=-3995J5在 298.15 K 及 506625 Pa 下，1 dm3 的氧气经绝热可逆膨胀至p ，试计算该过程的U 、H 、S 、 A 及 G 。已知氧的 Sm (298 K) 205J· mol -1· K-1 ， C p ,m (O2,g) 29.1J· mol -1 · -1，并可将氧视为理想气体。（答案： U = -466 J， H = -

7、652 J， A = 3831 J， G = 3645 J， S = 0）解： (1)先求出氧气的量n 及终态的温度T2：n=PV/(RT)=506625× 1× 10-3/(8.314 × 298.15)=0.204 molr=Cp,m /Cv,m=7/5T2=T1(P1/P2)(1-r)/r =298.15(506625/101325) (-2/7) =188.24 K(2)求U，H，S：U =nCv,m(T2-T1)=0.204 × (29.1-R)(188.24-298.15)= - 466 JH = nCp,m (T2-T1)=0.204

8、15; 29.1×(188.24-298.15) = -652 J绝热可逆，所以：S=Qr/T=0(3) 求A，GA =U-(TS) =U-STG =H-(TS) =H-ST给出的氧的熵值是298.15K，P 的熵值（Sm），而本题的始态是298.15 K 及506625 Pa，故应把给出的摩尔熵变为本题始态的摩尔熵（Sm）。因：Sm -Sm= RTln(P1/P 2)=8.314ln(101325/506625)= -13.4 J ·mol -1· K-1-1故本题始、终态的熵值S= S2=S1=0.204(205-13.4) = 39.1 J·K所以

9、：A = -466-39.1(188.24-298.15) = 3831 JG = -652-39.1(188.24-298.15) = 3645 J6苯的正常沸点为 353 K，此时vap H m(C6 H6 ，353 ) 30.77 kJ·mol-1p下。现将 353 K、的 1 mol 液态苯向真空恒温蒸发为同温同压下的苯蒸气(可视为理想气体 )，试计算： (1)此过程中苯吸收的热和所做的功；(2)vap Sm (CvapGm； (3)在 298.15K 时苯的6H6)及饱和蒸气压。（答案： Q= 0， W= 27835J， 87.81 J·mol-1 ·

10、K-1 ， 0， 14722.53 Pa）解： (1) 因是恒温向真空膨胀W=0，又因T1=T2， P1=P2， H =30770 J·mol -1Q=U =H - P(Vg-V1) H - PVg= H -nRT=30770-8.314×353=27835.16 J(2)vap Sm 30770 / 35387.18J mol 1 K 1vapGmvap HmT vapSm 0(3) 因温度变化很小，故可视vap Hm 为常数。ln(P2/P1 ) =vap Hm/R(T2-T1)/(T 2· T1)=(30770/8.314) × (298.15-3

11、53/(298.15 × 353)=-1.9291所以： P2/P 1=0.1453P2 =0.1453×101325=14722.53Pa7.p固8试计算263.15 K 及 p的压强下， 1 mol 水凝结成冰时，冰和水的饱和蒸气压之比p液 。已知冰及水的摩尔恒压热容分别为37.65 J·mol-1 ·K-1 及 75.31 J·mol -1·K-1 ；在 273.15K 时冰的熔化热为6 025 J·mol -1。（答案： 0.906 ）解：现设计如下的五步可逆过程来代替原过程：(图中 Ps 及 Pl 分别为冰和水的饱

12、和蒸气压)G,SH2O(l)H2O(s)263.15 K, P263.15 K, P15H2O(l)H2O(s)263.15 K, Pl263.15 K, Ps24H2O(g)3H2O(g)263.15 K, Pl263.15 K, Ps解题思路： 为求得 Ps 和 Pl 的比值，过程 3 是关键。当水蒸气当作理想气体时，过程3 的热力学量中只有S或 G 与有关。计算S 较简单。S= S1+ S2+ S3+ S4+ S5因压强不大，对凝聚相的影响可以忽略，故：S1 =0，S5=0；而：S3=Rln(P1/Ps)；S2=vap Hm / T4subHm / T；S =-所以：S2+ S4 =va

13、p Hm / TsubHm / Tfus Hm / T-= -又因：C p,m =Cp,m (l)- Cp,m(s)26337.65)dT 5648.5J mol 1则：fus Hm (263K)=fus Hm (273 K)+273(75.31S2+S4= -5648.5/263.15= -21.47 J · K-1S= S2+S3+S4= -21.47+Rln(P/Ps)为了求得原过程的S，还需设计另外的循环：SH2O(l)H2O(s)263.15 K, P263.15 K, PIIIIH2O(l)IIH2O(s)273.15 K, P273.15 K, P可见：S=SI+SII

14、+SIII= 75.31ln(273.15/263.15)-6025/273.15+37.65ln(263.15/273.15)-1= -20.65J·K所以有： -20.65= -21.47+Rln(Pl/Ps)Rln(P/Ps)=0.82故Pl/Ps=0.90613有一绝热筒，其中被一块导热良好的金属板隔开为 A 及 B 两室 (如右图 )。每室均装有温度为400 K、压强为 1013250 Pa 的单原子理想气体。现使B 室的A，2 molB，2mol400K气体在恒外压下(外 101325 Pa)绝热膨胀至压强为101325 Pa。试计算在A、B 室内气体达到平衡后两室气体在

15、此过程中的H 、 S 及 G 。已知该气体始态-1-1的熵为 130 J· mol ·。(计算时忽略圆筒及金属板温度变化的影响)。B 室膨胀时对外作功，不对外传热，但B 室与 A 室时刻处于热平衡。设末态的温度为T2， B 室始态体积为V1， B 室末态体积为V2；已知 nA=nB=2 mol ， Cv,m=3R/2 。 U = W= -P 外 (V2-V1) nACv,m(T2-400) + nBCv,m(T2-400) =-P 外 · nBR(T2/P 2-T1 /P1)4× (3R/2)× (T2-400)= -101325 ×

16、 2×8.314× (T2/101325-400/1013250)得： T2=310 K(2) 求H，S，G：A 室是恒容降温：HA= nACp,m T=2×(5R/2) ×(310-400) = -3741JSA = nACv,mln(T2/T 1) = 2× (3R/2)ln(310/400) = -6.4 J · K-1GA=HA-(TS)A =HA- (T2SA2-T1SA1)= -3741 310 × (260-6.4)- 400 × 260 = 21643 JB 室的压强，温度及体积均变化：HB= nB

17、Cp,m T=2×(5R/2) ×(310-400) = -3741JSB = nBCp,mln(T2/T 1) +nBRln(P1/P2)= 2× (5R/2)ln(310/400) +2Rln(1013250/101325)= 27.7 J ·K-1GB=HB-(TS)B =HB- (T2SB2-T1SB1)= -3741 310× (260+27.7) - 400 × 260 = 11072 J整个体系：H= HA+ HB= -7482 JS = SA + SB = 21.3 J·K-1G= GA+ GB=32715

18、J = 32.7 kJ14293.15 K 时，质量分数为-3，60 %的甲醇水溶液的密度是 0.894 6 kg ·dm在此溶液中水的偏摩尔体积为1.68 ×-23-1。求甲醇的偏摩尔体积。 （答10dm·mol案： 3.977 × 10 2 dm3· mol -1）解：M H2O =18.015 × 10-3 kg ·mol-1；M CH3OH = 32.042 × 10-3 kg · mol-1以 1kg 溶液计算：n H2O=（ 1-0.6 ） / （ 18.015 ×10-3 ） =

19、22.204 moln CH3OH = 0.6/ （ 32.042 ×10-3 ） = 18.725 moln（总） = n H2O+ n CH3OH = 40.929 molx H2O = 18.725/40.929 = 0.4575溶液体积： V = W/ = 1/0.8946 =1.1178 dm3Vm =1.1170/40.929 = 0.02731 dm3·mol-1（甲醇） =（ Vm- x H2O·, H2O ） / x CH3OH=（ 0.02731-0.5425×0.0168 ） /0.4575= 0.03977dm3 ·mo

20、l-115 在 298.15 K， NaCl 水溶液的体积V 与 NaCl 的质量摩尔浓度m 的关系式如下： （ 1.001 4 0.016 62 m 1.77× 10-3 m 3/2 1.2× 10-4 m 2） dm 3。试计算 1 mol · kg-1 的 NaCl溶液中 NaCl 和 H2O 的偏摩尔体积。（答案： 1.9515× 10 2， 1.8022× 10 2 dm3· mol -1）解：M H2O=18.015× 10-3 kg mol·-1按含 1kg 水的 NaCl 溶液计算，则n2=m-3V

21、2=（-3 1/2 2.4× 10-4v / m ） T· · n=0.01662 2.655× 10 mm=0.019515 dm 3· mol 1 V=n1 V 1 n2 V 2 V 1 =（v- n2 V 2 ） /n 1=（ 1.0014 0.016621.77 × 10-3+1.2× 10-4 0.019515） /55.509 =0.018022 dm 3· mol 116 973.15 时，溶液的摩尔混合焓如下：x(Zn )0.10.20.30.40.50.60.70.80.9/p>

22、819582054200017741377787mix H m /(J· mol )试计算合金在973.15 K， x( Zn) = 0.6 时，和的偏摩尔混合热。（答案： 2012 J· mol-1 ）解： 以 XZn 为横坐标， mix Hm为纵坐标作图，在XZn=0.6 处作切线，得到两截距分别为1207J· mol -1 和 3125 J· mol-1 ，分别为和的偏摩尔焓（热），则在 XZn=0.6 时，和的偏摩尔混合热为： H=1270× 0.63125 × (1 0.6)= 2012 J· mol -117在

23、1653K 下， Cr Ti 合金的摩尔混合吉布斯自由能与摩尔分数的数据如下：x(Cr)0.090.190.270.370.470.620.780.89mix Gm /(J· mol -1)3 3935 3265 9916 5656 9046 8285 9294 058试计算在1653K 下 x(Cr) 0.47的液体合金中铬和钛的偏摩尔混合自由能。（答案： 6897 J· mol -1 ）解：以 x(Cr) 为横坐标，mixGm 为纵坐标作图，在 x(Cr) 为 0.47 处做切线，得两截距分别为-5830 和 -8100 J·mol -1，即分别为Ti 和 Cr的偏摩尔自由能，则在x(Cr ) 0.47 处 Ti 和 Cr 的偏摩尔混合自由能为： G =-5830 ×（ 1-0.47） +（-8100 ）× 0.47= -6897 （ J·mol -1）18 298 K 时 K2SO4 在水溶液中的偏摩尔体积V 2 由下式表示：V 2 =(0.032280+0.01822 m 1/2 2.22× 10-5 m )dm 3· mol -1m 为 K溶液的质量摩尔浓度， 已知纯水的摩尔体积Vm (H2O) 0.017 96 dm 3·mol -1。2SO4试求