物理化学第二章02习题课件

1mol理想气体由202.65kPa,10dm3恒容升温,使压力升高到2026.5kPa,再恒压压缩至体积为1dm3.求整个过程的W,Q,

U,及

H.p1=202.65kPaV1=10dm3T1p2=2026.5kPaV2=10dm3T2p3=2026.5kPaV3=1dm3T3=T1(1)恒容(2)恒压因p1V1=p3V3,所以T3=T1;又因是理想气体,故

U=0,

H=0.Q=－W=－W2=p2(V3

－

V2)=202.65

103Pa

(1－10)

10－3m3

=－18.239kJ32023/8/3011mol理想气体由202.65kPa,10

1mol理想气体由27℃,101.325kPa受某恒定外压恒温压缩到平衡,再恒容升温至97℃,则压力升至1013.25kPa.求整个过程的W,Q,

U,及

H.已知该气体的CV,m恒定为20.92J

mol－1

K－1.t1=27℃p1=101.325kPaV1t2=

t1p2=p(环)V2t3=97℃p3=1013.25kPaV3=V2

(1)恒温恒外压(2)恒容W=

W1=－

p(环)(V2－V1)=－

p2(V2－V1)=－(p2V2－p3T2V1/T3)

=－nRT2(1－p3T2/p1T3)=－18.314300.15[1－1013.23

300.15/(101.325

370.15

)]J=17.74kJp(环)=p2=p3T2/T3

U=nCV,m(T2－T1)=1

20.92(97－27)J=1.464kJ

H=nCp,m(T2－T1)=1

(20.92+8.314)(97－27)J=2.046kJQ=

U－W=(1.46－17.74)kJ=－16.276kJ72023/8/3021mol理想气体由27℃,101.325k

已知CO2的Cp,m={26.75+42.258

10－3T/K-14.25

10－6(T/K)2}J

mol－1

K－1.试求100kg常压,27℃的CO2恒压升温至527℃的

H,并按定义求算该温度范围内的平均定压摩尔热容.102023/8/303已知CO2的Cp,m={26.75+42.2

水煤气发生炉出口的水煤气的温度是1100℃,其中CO及H2的体积分数各为0.50.若每小时有300kg水煤气由1100℃冷却到100℃,并用所回收的热加热水,使水温由25℃升高到75℃.试求每小时生产的热水量.从附录查得两者的热容后求平均热容:112023/8/304水煤气发生炉出口的水煤气的温度是1100℃,每小时300kg水煤气降温所放出的热:每小时生产75℃的热水的质量为:2023/8/305每小时300kg水煤气降温所放出的热:每小时生产75℃的热水

已知25℃水的饱和蒸气压为3.167kPa,它的

vapHm(298.15K)=44.01kJ

mol－1.今有1mol25℃水在相对湿度为30%的101kPa大气中蒸发,试求所需的热,并由此题的计算过程体会到:只要蒸发过程中液相的焓随压力变化可以忽略,气体可被视为理想气体,则摩尔蒸发焓与压力无关.n=1mol,恒温298.15Kp(总)=101kPa恒压蒸发H2O(l)p1=101kPaH2O(g),空气中p(H2O)=3.167kPa0.3H2O(l)p2=3.167kPa(1)水降压H2O(g),纯态p3=p2(2)可逆蒸发(3)理想气体扩散132023/8/306已知25℃水的饱和蒸气压为3.167kPa,dH=dU+d(pV)=dU+pdV+Vdp上述计算表明,在液体的蒸发过程中,若忽略外压对液体焓值的影响,气体可视为理想气体,则液态物质的摩尔蒸发焓与压力的大小无关.2023/8/307dH=dU+d(pV)=dU+pdV+V

压力恒定下单位质量物质升温1K所需的热称为定压热容,以Cp表示,常用单位是J

g－1.今有15℃,212g的合金块置于量热计中,于恒压101.325kPa下通过一定量100℃的水蒸气.当金属块温度上升到97.6℃时,表面上有3.91g水凝出.已知100℃时水的摩尔蒸发焓为40.64kJ

mol－1,水的定压热容为4.184J

g－1

℃－1,设量热计绝热良好,试求该金属的定压热容.过程可视为绝热恒压过程,

H1+H2+H3=0m1=3.91g,H2O(g)t1=100℃m2=212g,合金块t1

=15℃H2O(l)t2=100℃H2O(l)t3=97.6℃合金块t3=97.6℃

H1

H2

H3142023/8/308压力恒定下单位质量物质升温1K所需的热称为定压2023/8/3092023/8/29

水在180℃温度下饱和蒸气压为1000.2kPa.试求生产180℃饱和蒸气的锅炉中注入水温为20℃时,每生产1kg180℃的饱和蒸气所需的热.水的平均热容可取=75.37J

mol－1

K－1,

vapHm(373.15K)=40.64kJ

mol－1.向180℃的蒸气锅炉中注水时必须加压.m=1kg,n=1kg/(18.015

10－3kg

mol－1)

=55.51mol恒压加热蒸发H2O(l)t1=20℃

p1=1000.2kPaH2O(g)

t3=180℃p3=1000.2kPaH2O(l)t2=100℃

p2=101.325kPa(1)降压加热H2O(g)

t

2=100℃p

2=101.325kPa(2)可逆蒸发(3)加压加热172023/8/3010水在180℃温度下饱和蒸气压为1000.2kP从附录查得:每生产1kg180℃的饱和蒸气所需之热量为2023/8/3011从附录查得:每生产1kg180℃的饱和蒸气所需之热量为20

已知25℃时反应CH3COOH(l)+C2H5OH(l)

CH3COOC2H5(l)+H2O(l)的标准摩尔反应焓为－9.20kJ

mol－1,C2H5OH(l)的标准燃烧焓为－1366.8kJ

mol－1,CH3COOH(l)则为－874.54kJ

mol－1.试求CH3COOC2H5(l)的标准摩尔生成焓

fH

m(298.15K).(1)CH3COOH(l)+C2H5OH(l)

CH3COOC2H5(l)+H2O(l)先求出298.15K下CH3COOC2H5(l)的标准燃烧焓

cH

m(酯,l).222023/8/3012已知25℃时反应CH3COOH(l)+(2)CH3COOC2H5(l)+5O2(g)

4CO2(g)+4H2O(l)再求298.15K下CH3COOC2H5(l)的标准生成焓

fH

m(酯,l).2023/8/3013(2)CH3COOC2H5(l)+5O2(g)计算1000K温度下,下列反应的标准摩尔焓

2MgO(s)+Si(s)

SiO2(s)+2Mg(g)已知MgO(s)及SiO2(s)的

fH

m(291.15K)分别为－611.282kJ

mol-1及－85.077kJ

mol－1,金属Mg的升华焓近似取151.126kJ

mol－1,各物质的定压摩尔热容分别为2Mg(g),291K(1)(3)(4)(5)252023/8/3014计算1000K温度下,下列反应的标准摩尔焓22023/8/30152023/8/215

甲烷与过量50%的空气混合,为使恒压燃烧的最高温度能达2000℃,则混合气体燃烧前应预热至多少度?计算中N2,O2,H2O(g),CH4(g),CO2的平均定压摩尔热容分别为33.47,33.47,41.84,75.31及54.39J

mol－1

K－1,所需其它数据见附录.取n(CH4)=1mol,则n(O2)=2(1+50%)mol=3mol,n(N2)=n(O2)79/21=379/21mol=11.3molCH4(g)+3O2+11.3N2CO2+2H2O(g)+O2+11.3N2恒压绝热

rHm=025℃25℃t2=2000℃t1

(1)恒压变温(3)恒压升温CH4(g)+3O2+11.3N2CO2+2H2O(g)+O2+11.3N2(2)恒压恒温

H1=(

BCp,m)(25℃－t1)=553.45(25－t1/℃)J

mol－1

282023/8/3016甲烷与过量50%的空气混合,为使恒压燃烧的查得25℃时:℃℃553.45(25－t1/℃)

10－3

－802.34+1084.81=0℃℃2023/8/3017查得25℃时:℃℃553.45(25－t1/℃)10－取n(H2)=1mol,则n(O2)=(1+50%)/2mol=0.75mol,n(N2)=n(O2)79/21=0.7579/21mol=2.82mol

1molH2与过量50%的空气的混合物的始态为25℃,101.325kPa.若该混合气体于容器中发生爆炸,试求所能达到的最高爆炸温度与压力.设所有气体均可按理想气体处理,H2O(g),O2及N2的分别为37.66,25.1及25.1J

mol－1

K－1.H2(g)+0.75O2+2.82N2H2O(g)+0.25O2+2.82N2恒容绝热

rUm=0t,pt1=25℃,p1=101.325kPa(1)恒容恒温(2)恒容升温H2O(g)+0.25O2+2.82N2t2=25℃查得25℃时:292023/8/3018取n(H2)=1mol,则n(O2)=(1+50℃℃240.58+0.1148(t/℃－25)=0℃℃2023/8/3019℃℃240.58+0.1148(t/℃－25)=

18℃时反应CO(g)+(1/2)O2

CO2(g)的

rH

m=282043J

mol－1.今将CO与N2的摩尔分数均为50%的可燃气体与过量100%的空气混合燃烧,若起始温度为18℃,则燃烧所能达到的最高温度是多少?所需热数据见附录.取n(CO)=1mol,则n(O2)=(1+100%)/2mol=1mol,n(N2)=n(CO)+n(O2)79/21=1+179/21mol=4.76molCO(g)+O2+4.76N2CO2(g)+0.5O2+4.76N2恒压绝热

rHm=0TT1=291.15K(1)恒压恒温(2)恒压升温CO2(g)+0.5O2+4.76N2T2=T1

302023/8/302018℃时反应CO(g)+(1/2)O2从附录查得:用牛顿法求解,得T=1564.51K,t=1291.36℃.2023/8/3021从附录查得:用牛顿法求解,得T=1564.51K,

某理想气体自25℃,5dm3可逆绝热膨胀至6dm3,温度则降为5℃,求该气体的Cp,m与CV,m.V1=5dm3

T1=298.15KV2=6dm3

T2=278.15KQ(可)=0由理想气体

绝热

可逆方程可知:332023/8/3022某理想气体自25℃,5dm3可逆绝热膨胀至6

一水平放置的绝热圆筒中装有无摩擦的绝热理想活塞,左,右两侧各有0℃,101.325kPa的理想气体54dm3.左侧内部有一体积及热容均可忽略的电热丝,经通电缓慢加热左侧气体,推动活塞压缩右侧气体使压力最终到达202.650kPa.已知气体的CV,m