(完整word版)物理化学练习题详细答案

1、111 级物理化学练习题、计算题2mol 某双原子理想气体从始态300 K 下，恒压体积由 5m3增至 10m3，试计算该过程系统的 W, Q，U，. H，：S，A 及.4。已知始态 Si= 100J K-1。解：由pV,二nRT,及pV2二nRT2代入数据可解得：T2=600K5心应-仆228.314(60一300)=12-47kJ，Qp= iH =nCp,m( T1)=2 汇78.314X(600 300)=17.46kJ,W = . U -Qp= 12.47 17.46= -4.99 kJ|2p11= nCp,mln + nR In =40.34 J.KT1p2A=Ur；(TS)= .：

2、U- (T2S2T1S1) =.：U- (T2(S1+：s)T1S1)=-41.73 kJG= .H J：(TS)= .：H - (T2S2T1S1) =.：H- (T2(S1+：S)T1S1)=36.74 kJ、计算题2 mol 某双原子理想气体从始态101.325kPa 下，恒容温度从 300 K 升至 400K ，试计算该过程系统的1W, Q, U，:H，:S, . A 及.：G。已知始态 0= 100J K-。解：恒容 W = :0 kJLU :5=Q =nCV,m(E TJ =2汇3汉8.314汉(400 300)=4.16 kJ,H :=nCp,m(T2T) = 2汉8.31恥(4

3、00 300) =5.82 kJ,=S = n Cv,ml nn Rl n-2= 11.96 J.KA=U - (TS)= U - (T2S2T1S1) = U - (T2(S1+：s)T1S1)= -10.62 kJG=H J(TS)= :H - (T2S2 T1S1)= :H - (T2(S1+：S) T1S1)= 8.96 kJ2二、计算题5m0l理想气体始态为 27C、1013.25kPa,经恒温可逆膨胀压力降为101.325kPa。求该过程系统的 Q、W、 U、 H、 S、 A 和厶 G。解：恒温AUFH =0Q= _W二nRTln(/p2)=5 8.314 300.15 In(10

4、13.25/101.325) = 28.73kJT2P1尿=nCp,mln +nR ln T1p2= nRln (pMp2)=5 8.314 ln (1013.25 /101.325) =95.72J.K一1AF：G - -T S - -300.15 95.7 - -28.73kJ四、计算题在 25C时 1mol 氩气(设为理想气体)从 101.325kPa 的始态自始至终用 6x101.325kPa的外压恒温压缩到 6X101.325kPa，求此过程的 Q、W、 U、 H、AA 和厶 G。Q W二P2M VJ =6 101.325(8.314 298.15_6X01.325-12.39kJ：

5、S = nRln(pj p2) =8.314 ln(101.25/6 101.325) - -14.90J.KA - -T：S - -298.15 (14.90) =4.44kJ五、计算题试分别计算以下三过程各个热力学量：(1)1g 水在 100c、101.325kPa 下恒温恒压蒸发为水蒸汽，吸热2259J，求此过程的Q、W、 U、 H、 S、 A 和厶 Go(2 )始态同上，当外压恒为50.6625kPa 时将水等温蒸发为水蒸汽，然后将此50.6625kPa、100C的 1g 水蒸汽缓慢可逆加压变为100C,101.325kPa 的水蒸汽，求此过程总的 Q、W、 U、 H、 S、 A 和厶

6、 Go8.314汇298.15101.325)3(3 )始态同上，将水恒温真空蒸发成100C、101.325kPa 的水蒸汽，求此过程的Q、4W、 U、 H、 S、 A 和厶 Go解：（1）过程恒压且非体积功为零，所以Qp= H=2259JW - - pa m (Vg-Vi) - - P2(Vg- Vi)：、-p2Vg - n R T了8.314J mol1KJ373.15K - -1 7 22 J 18.02g mor.U =Q W =(2 2 5 91 7：2)J =2 0 8.8JA=AUTAS=170.8 JGMHTAS=0(2) U、 H、 S、 A 和厶 G 同(1)oQ= U W

7、=2086.8 ( 52.9) J =2139.7J(3) U、 H、 S、 A 和厶 G 同(1)oW=0 , Q= U W=2086.8J六、计算题已知 出 0(1)在 100C时的饱和蒸气压为 101.325 kPa,此时的蒸发焓为 40.67kJ mol,现有 2 mol H2O(l)在 298K、101.325 kPa 下变为同温同压的水蒸气。计算此过程的：H , .：S,g o设蒸气可视为理想气体。已知Cp,mH2O=, l )7 5-.17 5-J m o l . KCp,m(H2O,g) =33.76J mol-1.K-1。解：2 mol HO(I)298.15K 101.32

8、5kPa 2 mol HO(g)298.15K 101.325kPay 132 mol HO(I)373.15K 101.325kPa-2 mol HO(g)373.15K 101.325kPai_S=2259373.15= 6.05J.KVgP-PM -VJ- .pdV：-pVg-nRTln -VgP21g=-n RT-n RTn卫-=-=126.07= 8141.14 J -mol9-8141.14 J molK (298 K) = exp7= 0.03748.314 J K-mol 298 K十、计算题求反应Ag2CO3(s= Ag20(s) C02(g)在 100C时的标准平衡常数 Q

9、。已知 298.15K、100kPa 下：=fHmSmCp,mkJ mol4J mol4KJ mol1KJAg2CO3G)501.7167.4109.6Ag2O(s)31.05121.365.86CO2(g)393.51213.7437.11解：反应Ag2CO3(s) = Ag2O(s) CO2(g)As说29815K)=审人0)+SJ(CQ)公Ag2CQ)=(121.3+213.74-167.4)=167.64J mol，K，rHm(298.15K)二* Hm(Ag2O)：fH,(CO2)- SHm(Ag2CO3)=-31.05+(-393.51)-(-501.7)kJ mol4= 77.1

10、4kJ molrCpm=(65.86+37.11-109.6) J mol K= -6.63J mol K皿 373.缺）HWSK） 爲阳皿厂77.14kJ加 仙 373 你）S紳 8 亦）爲囂辛旷166.2J0K_17.：Gm（373.15K） =. ：Hm（373.15K） 373.15. ：Sm（373.15K） =15.14kJ mol.rGm八RTIn KK = 0.00759十一、计算题对于反应 MgCO3（菱镁矿）=MgO （方镁石）+CO2（g）物 质MgCO3（s）MgO（s）CO2（g）AfHm（298k/二/ kJ mol1112.9601.83393.5s,/jK亠mo

11、l65.727213.6（1）计算 298K 时，.m, .jsm和:em 的值。（2）计算在 298K 时 MgCO3的分解压力。（3）设在 298K 时空气中 CO2（g）的分压力为PC2=32.04Pa,问此时 MgCO3能否自动 分解为 MgO 和CO2（g）?（4） 当温度升高时 MgCO3（s）的稳定性如何（假设反应的，Cp为常数）？解：（1）由实验数据rH,二B fHm =601.83-393.5 - -1112.9 =117.57KJ mol，rSm BS,=27 213.6-65.7 =174.9 J K molTGTH,-TTS,= 117.57 -298 174.9 10

12、 KJ mol4= 65.45KJ mo（2）rG,RTI nl八 _PCO2g_KP65450J mol4- -8.314J mol4K4298K InPPCO2g戸3.38 10JPa8(3)由于 MgCOs的分解压力=3.38 xio-7pa空气中 C02的分压PCO2g=32.04Pa MgC03不能自动分解。(4). rHm=117.57kJ molJ. 0由止二些0dT RT随温度升高，K 增大，分解压力Pco2g变大，MgCO3稳定性降低。十二、计算题反应 C(s) + H2O(g) = H 2(g) +CO(g)在 1000 K 及 1200 K 时的 K 分别为 2.472 和 37.58，试计算在此温度范围内反应的平均标准摩尔焓及1100 K 时的 K。解