物理化学课后习题答案

1、.第一章1.5两个容积均为 V 的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到 100 C，另一个球则维持 0 C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。解：由题给条件知，（ 1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。标准状态：因此，1.8如图所示，一带隔板的容器中，两侧分别有同温、不同压的H2 与 N2， P(H2）=20kpa， P(N2)=10kpa, 二者均可视为理想气体。H23N233dm1dmP(H2）TP(N2) T;.（1）保持容器内温度恒定 , 抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试求两种气体混合后的压力；（2）计算混合气体中H

2、2 和 N2 的分压力；（3）计算混合气体中H2 和 N2 的分体积。第二章2.2 1mol 水蒸气（ H2O,g）在 100，101.325kpa 下全部凝结成液态水，求过程的功。 假设：相对水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。2.11 1mol 某理想气体与 27， 101.325kpa的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态，在恒容升温至 97.0，250.00kpa。求过程的 W,Q, U, H。已知气体的体积 Cv,m=20.92J*mol-1 *K -1。;.2.15 容积为 0.130 C， 4 molm 的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为的 Ar(g) 及 150C

3、，2 mol 的 Cu(s) 。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度 t 及过程的。已知： Ar(g) 和 Cu(s) 的摩尔定压热容分别为及，且假设均不随温度而变。解：图示如下假设：绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积随温度的变化可忽略不计则该过程可看作恒容过程，因此假设气体可看作理想气体，则;.2.25 冰 （ H2O,S） 在100kpa 下的熔点 为0 ， 此条 件下 的摩 尔熔 化焓fusHm=6.012KJ*mol -1 *K -1。已知在 -100范围内过冷水（ H2O,l ）和冰的摩尔定压热容分别为 Cpm（H2O,l ）=76.28J*mol-1 *K -1 和 Cpm

4、（H2O,S）=37.20J*mol-1 *K -1 。求在常压及 -10下过冷水结冰的摩尔凝固焓。2.26已知水（ H2O, l ）在 100C的摩尔蒸发焓。水和水蒸气在 25100间的平均摩尔定压热容分别为Cpm（ H2O,l ）=75.75J*mol -1 *K -1 和 Cpm（ H2O,g ） =33.76J*mol -1 *K -1 。求在 25 C 时水的摩尔蒸发焓。2.29应用附录中有关物资的热化学数据，计算25C时反应的标准摩尔反应焓，要求：（ 1） 应用 25 C的标准摩尔生成焓数据；（ 2） 应用 25 C的标准摩尔燃烧焓数据。解：查表知Compound;.000因此，由

5、标准摩尔生成焓由标准摩尔燃烧焓2.31已知 25C甲酸甲脂（ HCOOCH3,l ）的标准摩尔燃烧焓为，甲酸（ HCOOH, ）l、甲醇（ CH3OH, l ）、水（ H2 O, l ）及二氧化碳（ CO2, g ）的标准摩尔生成焓分别为、及。应用这些数据求 25C时下列反应的标准摩尔反应焓。解：显然要求出甲酸甲脂（ HCOOCH3,l ）的标准摩尔生成焓;.2.38某双原子理想气体1mol 从始态 350K， 200kpa 经过如下五个不同过程达到各自的平衡态，求各过程的功W。(1) 恒温可逆膨胀到 50kpa；(2) 恒温反抗 50kpa 恒外压不可逆膨胀；(3) 恒温向真空膨胀到 50k

6、pa；(4) 绝热可逆膨胀到 50kpa；(5) 绝热反抗 50kpa 恒外压不可逆膨胀。;.第三章3.9始态为，的某双原子理想气体1 mol ，经下列不同途径变化到，的末态。求各步骤及途径的。（ 1）恒温可逆膨胀；（ 2）先恒容冷却至使压力降至100 kPa ，再恒压加热至；（ 3） 先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa，再恒压加热至 。解：（ ）对理想气体恒温可逆膨胀，U= 0，因此1（ 2）先计算恒容冷却至使压力降至100 kPa ，系统的温度 T:;.（ 3） 同理，先绝热可逆膨胀到使压力降至 100 kPa 时系统的温度T:根据理想气体绝热过程状态方程，各热力学量计算如下3.15

7、 5mol 单原子理想气体从始态300K，50kpa，先绝热可逆压缩至 100kpa，再恒压冷却使体积小至385dm。求整个过程的 W,Q, U, H 及 S。;.3.21 绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板，隔板一侧为 2 mol 的 200 K ，50 dm3 的单原子理想气体 A，另一侧为 3 mol 的 400 K， 100 dm3 的双原子理想气体 B。今将容器中的绝热隔板撤去，气体A 与气体 B 混合达到平衡。求过程的。解：过程图示如下系统的末态温度 T 可求解如下系统的熵变;.注：对理想气体，一种组分的存在不影响另外组分。即A和 B的末态体积均为容器的体积。3.22绝热恒容容器中有一

8、绝热耐压隔板，隔板两侧均为N2(g) 。一侧容积 5033内有 500 K 的 N2(g) 4 mol；dm，内有 200 K 的 N2 (g) 2 mol；另一侧容积为 75 dm,N2(g) 可认为理想气体。今将容器中的绝热隔板撤去，使系统达到平衡态。求过程的。解：过程图示如下同上题，末态温度T 确定如下;.经过第一步变化，两部分的体积和为即，除了隔板外，状态2 与末态相同，因此注意 21 与 22 题的比较。3.29 已知苯（ C6H6）的正常沸点为 80.1 C， vapHm=30.878KJ*mol -1。液体苯的摩尔定压热容 Cp,m=142.7J*mol-1 *K -1。今将 4

9、0.53kpa，80.1 C 的苯蒸气 1 mol，先恒温可逆压缩至 101.325kpa, 并凝结成液态苯，再在恒压下将其冷却至 60 C. 求整个过程的 W,Q, U, H 及 S。;.3.36已知在 101.325 kPa 下，水的沸点为 100 C，其比蒸发焓。已知液态水和水蒸气在100 120C范围内的平均比定压热容分别为及。今有 101.325kPa 下 120C的 1 kg 过热水变成同样温度、压力下的水蒸气。设计可逆途径，并按可逆途径分别求过程的及。解：设计可逆途径如下;.3.40化学反应如下：（ 1） 利用附录中各物质的数据，求上述反应在 25 C 时的；（ 2）利用附录中各

10、物质的数据，计算上述反应在25C 时的；;.（ 3） 25 C，若始态 CH4(g) 和 H2(g) 的分压均为 150 kPa ，末态 CO(g)和 H2(g)的分压均为 50 kPa ，求反应的。解：（ 1）（2）（3）设立以下途径;.3.48已知水在 77C 是的饱和蒸气压为41.891 kPa 。水在 101.325 kPa 下的正常沸点为 100C。求（1）下面表示水的蒸气压与温度关系的方程式中的 A和 B值。（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105C。解：（ 1）将两个点带入方程得;.（ 2）根据 Clausius-Clapeyron 方程（3）第四章

11、4.3在 25C，1 kg 水（ A ）中溶有醋酸（ B），当醋酸的质量摩尔浓度bB介于和之间时，溶液的总体积。求：（ 1）把水（ A ）和醋酸（ B）的偏摩尔体积分别表示成bB 的函数关系。（ 2）时水和醋酸的偏摩尔体积。解：根据定义当时4.580C 是纯苯的蒸气压为100 kPa，纯甲苯的蒸气压为38.7 kPa。两液体;.可形成理想液态混合物。若有苯-甲苯的气 -液平衡混合物， 80C 时气相中苯的摩尔分数，求液相的组成。解：根据 Raoult 定律4.7 20 C 下 HCl 溶于苯中达平衡，气相中 HCl 的分压为 101.325 kPa 时，溶液中 HCl 的摩尔分数为 0.042

12、5。已知 20 C 时苯的饱和蒸气压为 10.0 kPa，若 20 C 时 HCl 和苯蒸气总压为 101.325 kPa，求 100 g 笨中溶解多少克 HCl 。解：设 HCl 在苯中的溶解符合 Henry 定律4.21 在 100 g 苯中加入 13.76 g 联苯（ C6H5C6H5），所形成溶液的沸点为 82.4 C。已知纯苯的沸点为 80.1 C。求：（1）苯的沸点升高系数；（ 2）苯的摩尔蒸发焓。解：4.24现有蔗糖（C12H22O11）溶于水形成某一浓度的稀溶液， 其凝固点为 -0.200C，计算此溶液在 25C 时的蒸气压。已知水的，纯水在 25C 时的蒸气压为。;.解：首先

13、计算蔗糖的质量摩尔浓度由 4.6 知，质量摩尔浓度和摩尔分数有以下关系假设溶剂服从 Raoult 定律，则此溶液在25C 时的蒸气压4.27人的血液（可视为水溶液）在101.325 kPa下于 -0.56C 凝固。已知水的。求：（ 1） 血液在 37 C 时的渗透压；（ 2） 在同温度下， 1 dm3 蔗糖（ C12H22O11）水溶液中需含有多少克蔗糖才能与血液有相同的渗透压。解：根据已知条件稀水溶液条件下，因此稀水溶液时，渗透压与溶质的性质无关，第五章5.9在真空的容器中放入固态的NH4HS，于 25C下分解为 NH3(g) 与 H2S(g) ，平衡时容器内的压力为66.66 kPa 。（ 1） 当放入 NH4HS时容器内已有 39.99 kPa 的 H2 S(g) ，求平衡时容器中的压力。（ 2） 容器内原有 6.666 kPa 的 NH3(g) ，问需加多大压力的 H2 S，才能形成 NH4HS解：反应的化学计量式如下;.由题给条件， 25C下5.11 一直下列