第一章-化学热力学基础习题解答

PAGEPAGE4第一章化学热力学基础1-1气体体积功的计算式中，为什么要用环境的压力？在什么情况下可用体系的压力？答：在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式中，可用体系的压力代替。1-2298K时，5mol的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的2倍；(2)定压下加热到373K；（3）定容下加热到373K。已知Cv,m=28.28J·mol-1·K-1。计算三过程的Q、W、△U、△H和△S。解（1）△U=△H=0（2）W=△U–QP=－3.12kJ（3）W=01-3容器内有理想气体，n=2mol,P=10P，T=300K。求(1)在空气中膨胀了1dm3，做功多少？(2)膨胀到容器内压力为lP，做了多少功？(3）膨胀时外压总比气体的压力小dP,问容器内气体压力降到lP时，气体做多少功？解：（1）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且（2）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且（3）1-41mol理想气体在300K下，1dm3定温可逆地膨胀至10dm3，求此过程的Q、W、△U及△H。解：△U=△H=01-51molH2由始态25℃及P可逆绝热压缩至5dm-3,求（1）最后温度；(2）最后压力；(3)过程做功解：（1）（2）（3）1-15在298K及标准压力下，用过量100%的空气燃烧1molCH4,若反应热完全用于加热产物，求燃烧所能达到的最高温度。CH4O2CO2H2O(g)N2△fHmӨ/kJ·mol-1－74.810－393.51-241.82CP,m/J·K-1·mol-128.1726.7529.1627.32解;空气中n(O2)=4mol,n(N2)=n(O2)×(79%÷21%)=15molCH4(g)+2O2→CO2(g)+2H2O(g)△rHmӨ(298K)=2×(-241.82)+(-393.51)–(-74.81)=-802.34kJ反应后产物的含量为：O2CO2H2O(g)N2n/mol21215-802.34×103+(2×28.17+15×27.32+26.75+2×29.16)(T-298)=0T=1754K1-16．在110℃、105Pa下使1molH2O(l)蒸发为水蒸气，计算这一过程体系和环境的熵变。已知H2O(g)和H2O(l)的热容分别为1.866J·K-1·g-1和4.184J·K-1·g-1，在100℃、105Pa下H2O(l)的的汽化热为2255.176J·g-1。解:1molH2O(l,110℃,105Pa)→1molH2O(g,110℃,105Pa)↓∆H1,∆S1↑∆H3,∆S31molH2O(l,100℃,105Pa)→1molH2O(g,100℃,10∆H2,∆S2=40.176kJ=107.7J·K-11-171molidealgaswithCv,m=21J·K-1·mol-1,washeatedfrom300Kto600Kby(1)reversibleisochoricprocess;(2)reversibleisobaricprocess.Calculatethe△Useparately.解：（1）由题知△U=nCv,m△T=1×21×（600－300）=6300（J）(2)对i.g由于△U只是温度的函数，所以△U2=△U1=6300（J）1-18Calculatetheheatofvaporizationof1molliquidwaterat20℃,101.325kPa.△vapHmӨ(water)=40.67kJ·mol-1,Cp,m(water)=75.3J·K-1·mol-1,Cp,m(watervapor)=33.2J·K-1·mol-1at100℃解：1molH2O(l,20℃,105Pa)→1molH2O(g,20℃,105Pa↓∆H1,↑∆H3,1molH2O(l,100℃,105Pa)→1molH2O(g,100℃,10