物化答案妈妈再也不想担心我的学习了教学内容

1、1将298K, p下的1dm3的。2（理想气体）绝热不可逆压缩到 5p,消耗功502J,求终态的T2、S2及厶 H、 G。已知：Sm（ O2，298K）= 205.14 JK-1mol-1题解氧气的物质的量为PMRT?0.40mol100kPa 10 10 3dm31 18.314J K 1 mol 1 298K由热力学第一定律， U = Q + W;系统绝热，Q = 0， U = W U = nCv, m (T2- T1)= 0.4mol 2爲RX (T2- 298K) =502J 解得 T2 = 896.4KS S2S1n(Cp,mlnT2Rln-p2)P10.4（綁896.4K298KR

2、ln500kPa)100kPa)-17.4J K S2 = S + S1=7.4 J KX+205.14J X-1 Xmol-1 X0.40mol = 89.46 J K-1 XH = nCp, m (T2-T1) = 0.4mol 3.5R X(698.4- 298) K = 6965.1JG = H -( TS) = H -( T2S2-T1S1)=6965.1J-( 896.4K 89.46 J K -1 - 298KX0.4mol 05.14J K -1 mol-1) =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

3、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，需利用厶（TS）,它代表的含义是（T2S2- T1S1），而不应理解为 T （S2 S1）,因为本题属变温过程2.107 1而泉子理憩气体始苍为力3也,分另摆历门列可逆娈匕0亘温下压力加壬恒压卩 加信訓亘容下压力抑佶绝热可逆膨胀至扛力减少1半。绚热不可逆反抗恒外圧0.5膨胀至平衡 TOC o 1-5 h z 计軍上述各过程的a 叭 血 曲 旦 AG. g (已知273K. P1下该气体的摩尔煩为100J-Kl-H1C 解:恒温下压力加倍，= 0WQnRTfi. = (lmQ)(8t314JK1

4、 raQl1)(273)ln-1573 J码2Ai -h= 101(8.314J K mol ln-= -5.763J K1P223 = _1=L573J； AG 2 = 1573 J或 A?巴=1 5 7 3 J恒压下傩积加倍，p二竺匚 当KM；时，ZI-2Z；V2 = nCvm(T2 ”)二lmol|x8314J mol4 K j(273K) = 3045 Jw =刃P =耳(2 -巴)二K 二皿0；二 1 mol(8314J K l mor1)273K=2270 J =273K2 二斗 WC5Jfs = Cf(72_I；) = imol -xSUJ-morK1 (273K)=5674 J

5、(2丿或 A = Qp = 5674J$ = q Lq华=(lmolX5 xS314J K1 -mol l)ln2 = 14.41 J K-1A 2y, =+ A5 = lmol( 100J*Klmor1) +14.41 J-KllU K1A=3405J-2(273KXH4.4J j -Q73K)x100J K?)卜3176x 1(/ J恒容F压力扣倍竺，为此-切则兀一2 rpw = py =o TOC o 1-5 h z (7Ac/ =710(2.-7；) = lmol -x8.314J.mor1 -K1 (273K) = 3045J亠 2 丿AU-Q =304Vfs、Aff = G还G =

6、 lmol -xSJMJmol K1 (273K) = 5674 J12JTIS 二G In丄二(lmoiy-X8314J-K1 -molllti2 二 S.644J-K 巧2S;-S1+AS=10&创K血=皿s(rs)=h -(t2s2 -石 S=5674 J-2(273K)(108.6J K_1 )-(273K) (lDOJK1 )= -2.632 x 10JAA =-NTS)=3405J42(273KX108.6 丁 K“卜(2巧K) (1Q0 TK1)- -2.864X 104J3 .将1 mol 02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

7、、八、 、乜 -、一体，丄及匚。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-L =j& =0Qr = -W = = 1x8,31 斗华炳=-4.44Ur乙60795CI一匸=d -T 丄匸=-Qr =4.44 kJ丄-=-T=-= - Qr =4.44 kJ体 =

8、 Qr / T= (-4441 ) 吃98.15= -14.9 JK-1丄外=-Qr / T =4441-298.15= 14.9 J K-1隔 = -二体 +夕卜=0因恒外压压缩，则门 叩,rr(RT RTQ = _砂=池孑=戸腳x-P2 Pl)(11 A= 607950 x8 314x298 15(607950 101325J= -12394J = -12.394kJ-:外=-Q/T=12394 -298.15 = 41.57 J K-1-隔 = _体 + !- 夕卜=(-14.9 )+ 41.57 = 26.67 J二匚，h,丄T,二Y及丄均与同。1 mol理想气体从同一始态 (298.

9、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丄丁、丄三、丄及齐。已知此气体的恒压摩尔热容=12.47J mol-1 K -1。(答案： U = H =0, S = 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 = 0M = Rn 乜=8.314h 5 = 13.4J- K所以:G = H - T S = -3995 J 在298.1

10、5 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)= 205 J mol-1 K-1, Cp,m(02,g) = 29.1J - mol-1 K -1,并可将氧视为理想气体。(答案： U = -466 J, H = -652 J, A = 3831 J, G = 3645， S = Q解：(1)先求出氧气的量n及终态的温度T2：n=PV/(RT)=506625X 1 X 10-3/(8.314 X 298.15)=0.204 mol=Cp,m/Cv,m=7/5T2=T1 (P1/P2)(1-r)/r =

11、298.15(506625/101325) (-2/7)=188.24 K求U , H , S:U =nCv,m(T2-T1)=0.204 X (29.1-R)(188.24-298.15)= - 466 JH = nCp,m(T2-T1)=0.204 X 29.1 X (188.24-298.15) = -652 J绝热可逆，所以：S=Qr/T=0求A, GA= U - (TS)= U-S TG= H - (TS) = H -s T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：

12、Sm - Sm = RTIn(R/P2)=8.314ln(101325/506625)= -13.4 J mol-1 K-1故本题始、终态的熵值S= S=S=0.204(205-13.4) = 39.1 J K-1所以： A= -466-39.1(188.24-298.15) = 3831 JG = -652-39.1(188.24-298.15) = 3645 JH 苯的正常沸点为 353 K,此时 vap m (CsHs, 353K )= 30.77 kJ mol-1。现将 353 K、p 下的1 mol液态本向真空恒温烝发为冋温冋压下的本烝气何视为理想气体)，试计算：(1)此过程中苯吸收

13、的热和所做的功；(2) vapSm(C6H6)及vapGm ； (3)在298.15K时苯的饱和蒸气压。(答案： Q= 0, W= 27835J， 87.81 J mol-1 K1, 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-M)H - PVg= H _nRT=30770-8.314 X 353=27835.16 J1 1 vapSm 30770/353 87.18J mol KvapGmvapHm T vapSm 0(3)因温度变化很小，故可视vap为常数。vapHmI

14、n(P2/P1) =p/R(T2-T1)/(T2 T1)=(30770/8.314) X (298.15-353/(298.15 X 353)=-1.9291所以：P2/P1=0.1453P2 =0.1453 X 101325=14722.53Pa7.I5.将1口口田2 (韵 从3 73K： lQMfa下，小心等灌压塢，在没宵灰尘尊 竦聚中心存态时蒔到了 313K, 2WkPa的介穗水蒸气俚不久介穗水 塞冤全变为液态水，即尽0(日3门AUOOfcPQTH二0心3?3恳200灯切，求该 过程的&已知在谚蛊件丁，水的舉尔耳优燈为46.02 V.jno/-1 T貳制舉尔体积为 甩Q%/ ”加严.设农

15、籥兀可帝为理想毛体陵态体系受压力的影喘可总略 不计*解，设计可逆过程如下：込O,3门氏200血)t $0(3方広200田口)i(lt(3)H. 0(环 313K.100fcPa)(2)7/:O(/,3 73K, lOOkPa)过程(1)为兄0(或等濾護犠过程，并认为旦0(或是理想毛体：所以aG1 =7( = rJJTb!=lxL314x373xln=-21507APi200过狡(2)対比隅的可逆虞站过稷，所以ag;二 o过桂(3)为比0|的等温压蝎过程.弄认为此过程中比00討低积苓 变，则：必二 f?J V(J)dp = F(；X -) = 1 x 18.09x 10 x200 100) x

16、10s =1.81JJ邑“所以.；AG = 4G + 30.0168 ) /0.4575=0.03977dm3 -mol-115.在298.15 K, NaCI水溶液的体积 V与NaCI的质量摩尔浓度 m的关系式如下：V =(1.001 4 + 0.016 62 m + 1.77 10-3 m 3/2 + 1.2X 10-4 m 2)dm3。试计算 1 mol kg-1 的 NaCl 溶液中NaCl和 出0的偏摩尔体积。(答案：1.9515X 10 -, 1.8022 10 - dm3 mol-1)解： M H2O=18.015 10-3 kg mol-1按含1kg水的NaCI溶液计算，则n2

17、=mn1= n H2O=1/ (18.015X 10-3) =55.501 molV2= ( v/ m ) t-p- n=0.01662 + 2.655 10-3m1/2 + 2.4 10-4m=0.019515 dm3 mol -/ V=n1 V1 + n2 V 2V1 = (v- n2 V2) /n 1=(1.0014 + 0.01662 + 1.77 10-3+1.2 10-4 0.019515) /55.509=0.018022 dm3 mol t16. 973.15 K时，Zn Cd溶液的摩尔混合焓如下:x(Z n)0.10.20.30.40.50.60.70.80.9Hmix/(j

18、 mol-1)7531326172819582054200017741377787试计算Zn Cd合金在 973.15 K, X（Zn） = 0.6时，Zn和Cd的偏摩尔混合热。（答案：2012 J mol-1）解：以Xzn为横坐标， mixHm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Zn和Cd的偏摩尔焓（热） ，则在Xzn=0.6时, Zn和Cd的偏摩尔混合热为： H=1270 0.6+ 3125 （1 0.6）= 2012 J mol-117 .在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

19、:x(Cr)0.090.190.270.370.470.620.780.89GmixW/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： -897 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 X( 1-0.47) + (-8100 )x

20、 0.47= -6897 (J- mol-1)18. 298 K时K2SO4在水溶液中的偏摩尔体积V2由下式表示：V2 =(0.032280+0.01822 m 1/2 + 2.22X 10-5 m ) dm3 mol-1m为K2SO4溶液的质量摩尔浓度，已知纯水的摩尔体积 Vm(H2O) = 0.017 96 dm3 -mol-1o试求该溶液中水的偏摩尔体积V1的表示式。(答案:17.960.10925m3/2 1.998 X 10 务2)解：含1kg溶剂、浓度为 m mol kg-1的溶液中含水 m mol，含SO4为m mol。n 1=1/ (1.8 X 10-3) =55.51molV= n1 V1 + n2 V2 =55.51 V1+m V2 TOC o 1-5 h z =55.51 V1+0.03228m+0.01822m3/2+2.22 X 10-5m2(1)因为：(V / n2 ) t, P, n1= ( V / m ) t, P, n1=V2 =0.03228 + 0.01822m1/2 + 2.