《物理化学》习题答案

《物理化学》习题答案

（水121~4）1精选2021版课件习题9计算lmol理想气体在下列四个过程中所作的体积功。已知始态体积为25dm3，终态体积为lOOdm3，始态及终态温度均为100℃。(1)向真空膨胀；(2)在外压力恒定为气体终态的压力下膨胀；(3)先在外压力恒定为体积等于50dm3时的气体的平衡压力下膨胀，当膨胀到50dm3(此时温度仍为100℃)以后，再在外压力等于lOOdm3时气体的平衡压力下膨胀；(4)等温可逆膨胀。试比较这四个过程的功，比较的结果说明了什么问题?解：（1）由于p(外）=0，W=0；（2）由于p(外）=P2

，PV=nRT,P2=nRT/V2W=-P2(V2-V1)=-nRT(V2-V1)/V2=-1×8.314×373.15(100-25)/100=-2327(J)（3）W=W1+W2==P2(V2-V1)-P3(V3-V2)=-3101(J)（4）W=-nRTlnV2/V1=-4301(J)以上结果说明，虽然始终态相同，但所作的功不同，其中以等温可逆膨胀所作的功最大。P17第一章热力学第一定律2精选2021版课件＊※习题23P25

试求算2mol100℃、4×104pa的水蒸气变成100℃及pθ的水时，此过程的ΔU和ΔH。设水蒸气为理想气体，液态水的体积可忽略不计。已知水的摩尔汽化热为40．67kJ·mol-1。解：上述过程可分为下面两个过程100℃,4×104pa,H2O(g)→100℃,pθ

,H2O(g)→100℃,pθ

,H2O(l)

第一步是理想气体等温过程：

ΔU1=ΔH1=0第二步是等温等压下可逆相变：

ΔH2=-nΔvapHθ

m=-81.34kJΔU2=ΔH2－pθΔV=ΔH2+2RT=-75.14kJ所以全过程的ΔU和ΔH为：

ΔU=ΔU1+ΔU2=

-75.14kJΔH=ΔH1+ΔH2=-81.34kJ3精选2021版课件※习题39P38已知下列反应在25℃时的热效应为：（1）Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s)ΔrHmθ=－411.0kJ·mol－1（2）H2(g)+S(s)+2O2(g)=H2SO4(l)ΔrHmθ=－800.8kJ·mol－1（3）2Na(s)+S(s)+2O2(g)=Na2SO4(s)ΔrHmθ=－1382.8kJ·mol－1（4）1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)ΔrHmθ=－92.30kJ·mol－1计算反应2NaCl(s)+H2SO4(l)=Na2SO4(s)+2HCl(g)在25℃时的ΔrHmθ和ΔrUmθ

。解：∵所求方程=（3）+（4）×2－（1）×2－（2）∴ΔrHmθ=ΔrHmθ（3）+2ΔrHmθ（4）－2ΔrHmθ（1）－ΔrHmθ（2）

=55.4kJ·mol－1ΔrUmθ=ΔrHmθ－nRT(g)=ΔrHmθ－2RT=50.4kJ·mol－14精选2021版课件※习题41P38已知反应（1）C(金刚石)+O2(g)=CO2(g)ΔrHmθ（298K）=－395.4kJ·mol－1（2）C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔrHmθ（298K）=－393.5kJ·mol－1求C(石墨)=C(金刚石)的ΔtrsHmθ（298K）解：∵所求方程=（2）－（1）∴ΔtrsHmθ=ΔrHmθ（2）－ΔrHmθ（1）

=－393.5－(－395.4)=1.9kJ·mol－15精选2021版课件※习题43P40

利用标准mol生成焓数据，计算下列反应的△rHθm(298.15K)。(1)Cl2(g)+2KI(s)=2KCl(s)+I2(s)(2)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)(3)SO2(g)+1/2O2(g)+H2O(l)=H2SO4(l)(4)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)(5)CaO(s)+3C(石墨)=CaC2(s)+CO(g)(6)Fe2O3(s)+CO(g)=CO2(g)+2FeO(s)(7)2H2S(s)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(g)(8)Fe2O3(s)+3C(石墨)=4Fe(s)+3CO2(g)解：△rHθm(298.15K)=∑γi△fHθi(β,298.15K)

(1)Cl2(g)+2KI(s)=2KCl(s)+I2(s)ΔfHmθ(298)kJ·mol－10-327.65-435.890

△rHθm(298.15K)=2(-435.89)-2(-327.65)=-216.5kJ·mol－16精选2021版课件(2)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔfHmθ(298)kJ·mol－1–110.52-241.83-393.510

△rHθm(298.15K)=-41.16kJ·mol－1(3)SO2(g)+1/2O2(g)+H2O(l)=H2SO4(l)ΔfHmθ(298)kJ·mol－1–296.900-285.84-800.8

△rHθm(298.15K)=-218.06kJ·mol－1(4)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)ΔfHmθ(298)kJ·mol－1-1206.87-635.5-393.51

△rHθm(298.15K)=177.86kJ·mol－1(5)CaO(s)+3C(石墨)=CaC2(s)+CO(g)ΔfHmθ(298)kJ·mol－1-635.50-62.76–110.52

△rHθm(298.15K)=462.22kJ·mol－17精选2021版课件(6)Fe2O3(s)+CO(g)=CO2(g)+2FeO(s)ΔfHmθ(298)kJ·mol－1-822.2–110.52-393.51-266.5

△rHθm(298.15K)=6.2kJ·mol－1(7)2H2S(s)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(g)ΔfHmθ(298)kJ·mol－1-20.15-296.90-241.83

△rHθm(298.15K)=-146.46kJ·mol－1(8)2Fe2O3(s)+3C(石墨)=4Fe(s)+3CO2(g)ΔfHmθ(298)kJ·mol－1-822.200-393.51

△rHθm(298.15K)=463.9kJ·mol－18精选2021版课件＊※习题45P42已知C2H5OH（l）在25℃时的燃烧热为-1367kJ·mol－1，试用CO2(g)和H2O（l）在25℃时的生成热，计算C2H5OH（l）在25℃时的生成热。解：查表得ΔfHmθ(CO2，g)=-393.514kJ·mol－1，

ΔfHmθ(H2O，l)=-285.84kJ·mol－1C2H5OH（l）+3O2(g)=2CO2(g)+3H2O（l）ΔcHmθ(C2H5OH，l)=2ΔfHmθ(CO2g)+3ΔfHmθ(H2O，l)

－△fHθm(C2H5OH，l)ΔfHmθ(C2H5OH，l)=2ΔfHmθ(CO2g)+3ΔfHmθ(H2O，l)

－△cHθm(C2H5OH，l)=－277.6kJ·mol－19精选2021版课件※习题49P46试计算在25℃及标准压力下，1mol液态水蒸发成水蒸气的气化热。已知100℃及标准压力下液态水的气化热为2259J·g-1，在此温度区间内，水和水蒸气的平均定压摩尔热容分别为75.3及33.2J·K-1·mol-1。解：ΔevpHmθ(298K)=ΔevpHmθ(373K)+∫298373ΔCp,m(水)dT+∫373298ΔCp,m(水汽)dT=[2259×18+75.3×75－33.2×75]J·mol－1=43.8kJ·mol－110精选2021版课件P61解:等温等压下不同理想气体混合:△S=△SA+△SB=[-nARTln(VA/V)]/T+[-nBRTln(VB/V)]/T=-R(nAlnXA+nBlnXB)=2Rln2=11.52(J.K-1)因为Q/T=0所以△S＞0过程自发进行第二章热力学第二定律11精选2021版课件P6312精选2021版课件P77解：13精选2021版课件14精选2021版课件P79=-5290J15精选2021版课件第三章化学势

＊※P93

16精选2021版课件※P9317精选2021版课件※P9818精选2021版课件※P98

=19精选2021版课件※P10120精选2021版课件※P10