复旦 物理化学 第二章 习题答案

1、第二章习题解答1.U=H=02.等温可逆膨胀：向真空膨胀：由于始态和终态同上，体系的熵变也为19.14 JK13先求冷热水混合后温度：500Cp(T343)+100 Cp (T300) = 0T=336.3 K (63.3C)再计算熵变：=41.27 + 43.63 = 2.34 JK14Sn摩尔数nCp,m,Sn(T473)+1000Cp,H2O(T283)=02.10624.14(T473)+10004.184(T283)=0T=285.3 K5体系熵变按可逆相变计算：真空蒸发热：Q=HnRT=106708.314373.2=37567 J环境熵变：S总= S体 + S环= 8.28 JK

2、1 0自发进行6.体系：设计可逆过程：T=263KlT=263KsSS3S2S1T=273KlT=273Ksp恒定JK1 JK1JK1S体=S1+S2+S3=20.66 JK1环境：J JK1总熵：S总=S体+S环=0.81 JK10过程自发。7等量气体混合，热容相同，平衡温度T=15C=288 K=0.006+11.526=11.53 JK1 0自发过程8W=30.65 kJ，即环境做功30.65 kJ。W=Q1+Q2Q2=WQ1=30.650334.7103=365.35 kJ即向环境放热365.35 可kJ9S总=S体+S环=2.6 JK10不可逆过程。10Q = H = 92.1436

3、2 = 33355 JW= p(VgVl) pVg = nRT = 8.314383.2 = 3186 JU = QW = 30169 JG = 0S总= 011（1）等温可逆U = H = 0Q = W = JS隔S体 +S环0（2）等温恒外压U = H = 0 S体14.9 JK1G = 4442 JQ = W = p外（V2V1）=S隔S体 +S环26.67 JK1设计恒温变压可逆过程：12计算G：H2O(g)pH2O(l)pGG3G2G1H2O(g)3167PaH2O(l)3167PaT=298KSS2S1S3G2=0G30G总=8591 J计算S： JK1S30S体S1 +S2+S3

4、105 JK1 JK1S总S体 +S环28.81 JK113UHSGF（1）理想气体卡若循环00000（2）H2和O2绝热钢瓶中反应0（3）非理想气体绝热节流膨胀0（4）水在373K，p压力蒸发0（5）理想气体节流膨胀00（6）理想气体向真空自由膨胀00（7）理想气体绝热可逆膨胀0（8）理想气体等温可逆膨胀0014.(1) 可逆过程 JK1(2) 自发进行时JK1S总S体 +S环147.6 JK1(3) 根据F物理意义，等温条件下，Wmax=F=(UTS)=TSH (凝聚相，U=H)=QrQp(恒压)=4000(40000) = 44 kJ设计恒温变压可逆过程：G1+G50GT=268KG2G

5、1苯(l) p苯(l) 2.64kPa苯(g) 2.64kPa苯(s) p苯(s) 2.28kPa苯(g) 2.28kPaG4G5G315G1=Vl(plp)G5=Vs(pps)G2=G4=0G=G3 JK116.2C(石墨)+ 3H2 (g) C2H6 (g)Sm/JK1mol15.74130.6229.5=229.5(25.74+3130.6)=173.8 JK117C6H6(g)+ C2H2(g) C6H5C2H3(g)fHm/kJmol182.93226.25147.36Sm/JK1mol1269.2200.82345.1rHm= (fHm)产物(fSm)反应物=147.6(82.93

6、 + 226.75) = 162.32 kJmol1rSm= (Sm)产物(Sm)反应物=345.1(269.2 + 200.82) = 124.92 JK1rGm=rHmTrSm=162.32298.2(124.92)103 =125.07 kJ18C(石墨) C (金刚石)cHm/kJmol1393.5395.4Sm/JK1mol15.742.38rHm=(cSm)反应物(cHm)产物=393.5(395.4)=1.9 kJmol1rSm= (Sm)产物(Sm)反应物=2.385.74=3.36 JK1rGm=rHmTrSm=1900 298(3.36)=2901 JrGm0，常温下，反应

7、不会自发进行，石墨稳定。石墨p金刚石pGG3G2G1石墨p金刚石p19设压力为p时，石墨金刚石，此时G=0由18题，G2=2901 JG=G1+G2+G3=0忽略p对V影响积分：p=1.532109 Pa=15120pH2O(l)pT=373.2KG1H2O(g)pT=373.2KG2H2O(g)pT=473.2KG3H2O(g)0.5pT=473.2K20变化过程：G1=0G2=H(T2S2T1S1)，分别计算H和始、终态的熵298K373K积分：298K473K积分：G2=H(T2S2T1S1)=3490(473.2204.63373.2196.34)=20067 JG终=G1+G2+G3

8、=22793 J*G2的另一解法：a=30.54，b=10.29103=81223+61161=20062 J21C2H2(g)+ 2H2(g) C2H6(g)Sm/JK1mol1200.82130.59229.49Cp,m/JK1mol143.9328.8452.65rSm= (Sm)产物(Sm)反应物=229.49(200.82+2130.59) = 232.51 JK1Cp = 52.65(43.93+228.84) = 48.96 JK1 JK122.偏摩尔量偏摩尔量偏摩尔量化学势化学势化学势23证明：dU=TdSpdV，恒温对V求导：对于范氏气体，代入上式：24证明：dU=TdSpd

9、VdH=TdS+Vdp25.温度为T时，F=UTSdF=SdTpdV合并F项：两边除以T2：即26由集合公式：V=n水Vm,水+n乙醇Vm,乙醇，设总物质量为1molV=0.4Vm,水+0.657.5解得V=40.97 mLVm,水=16.175 mLmol127V=1001.38+16.625n+17738m2/3+0.1194n2当n=1时，V=1018.2 mL，代入集合公式：V=n水Vm,水+n盐Vm,盐1018.2=55.49Vm,水+119.5245Vm,水17.99 mLmol1101，p，l100，p，l100，2p，lSldTace101，p，g100，p，g100，2p，gSgdTbdfG=0VldpVgdp28纯物质，化学势 =Gm(1) 相平衡 a = b(2) 液相压力增加 ca 因为ca=Gm(l)=