当前位置：文档之家 › 物理化学第二章习题 (1)

物理化学第二章习题 (1)

  • 格式：wps
  • 大小：1.65 MB
  • 文档页数：19

杨婷蔚徐鑫鑫2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。

H2O(l) ＝ H2(g) + 1/2O2(g)解: n = 1mol25℃,101.325kPaH2O(l) H2(g) + O2(g)n1=1mol 1mol + 0.5mol = n2V1 = V l V(H2) + V(O2) = V2恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3）W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－3.718kJ舒海鑫2.4 系统由相同的始态达到了相同的末态。

若途径a的Qa=2.078kJ，Wa=-4.157kJ,而途径b的Qb=-0.692kJ。

求Wb解：ΔU只取决于封闭系统的始、末状态,而与具体途径无关因为：系统由相同的始态达到了相同的末态所以：ΔU1 = ΔU2即Qa +wa = Qb + wb2.078kJ + (-4.157)kJ = -0.692kJ + wbWb = -1.387kJ陆爱玲2-5 始态为25℃，200kPa的5 mol 某理想气体，经a，b两不同途径到达相同的末态。

途径a 先经绝热膨胀到– 28.57℃，100kPa，步骤的功Wa= - 5.57kJ；在恒容加热到压力200 kPa 的末态，步骤的热Qa= 25.42kJ。

途径b为恒压加热过程。

求途径b的Wb及Qb。

解：过程为5mol 5mol 5molWa=-5.57 kJ Qa=25.42kJ25℃-28.57℃t0℃200kPa 100kPa 200kPaV1 V2 V3V1=nrT1/P1=5×8.314×298.15÷（200×1000）=0.06197m3V2=nrT2/P2=5×8.314×(-28.57+273.15)÷（100×1000）=0.10167m3Wb=-Pamb(v2-v1)=-200×1000×(0.10167-0.06197)=-7940 J=-7.940KJ对a过程△U=Wa+Qa=(-5.57+25.42)kJ =19.85kJ对b过程△U=Wb+QbQ b= △U-Wb=(19.85+7.940)kJ=27.79kJ李淳玉2.6 4 mol的某理想气体，温度升高20 C，求的值。

解：根据焓的定义季晓林黄伟2.8 某理想气体Cv,m=1.5R。

今有该气体5mol在恒容下温度升高50℃。

求过程的W，Q，ΔH和ΔU。

解: 理想气体恒容升温过程n = 5molCV,m = 3/2RQ=ΔU = n CV,mΔT = 5×1.5R×50 = 3.118kJW = 0ΔH = ΔU + nRΔT = n Cp,mΔT = n (CV,m+ R)ΔT = 5×2.5R×50 = 5.196kJ2.9 某理想气体Cv,m=2.5R。

今有5mol该气体恒压降温50℃。

求过程的W，Q，ΔH和ΔU。

解: w=-pdv=-nRT=-5*8.314*(-50)=2079J=2.079KJQ=ΔH=nCp,m(T2-T1)=5*3.5*8.314*(-50)=-7275J=-7.275KJΔU=nCv,m(T2-T1)=5*2.5*8.314*(-50)=-5196J=-5.196KJ高黎明2.10 2mol某理想气体的Cp,m=3.5R。

由始态100kPa,50dm3，先恒容加热使压力升高到200 kPa ，再恒压冷却使体积缩小至25 dm3 。

求整个过程的W，Q，ΔU,ΔH.整个过程示意如下：2mol 2mol 2mloT1 W1=0 T2 W2T3100kpa 200kPa 200kPa50dm3 50dm3 25dm3T1=P1V1/nR=100*103*50*10-32*8.3145 =300.70KT2=P2V2/nR=200*103*50*10-32*8.3145 =601.4KT3=P3V3/nR=100*103*25*10-52*8.3145 =300.70KW2=-P2*(V3-V1)=-200*103*(25-50)*10-3=5000J=5.00KJW1=0 W2=5.00KJ W=W1+W2=5.00KJ因为T1=T3=300.70K 所以ΔU=0, ΔH=0ΔU=0,Q=-W=-5.00KJ王丹丹2.11 1mol某理想气体于27℃，101.325kpa的始态下，显受某恒定外压恒温压缩至平衡态，再恒容升温至97.0℃，250.00kpa.求过程的W,Q,△U,△H。

已知气体的Cv,m=20.92j/mol/k解:由PV=nRT可得:V1=1*8.314*(273.15+27)/(101.325*10^3)=24.628*10^-3 m^3V2=V3=1*8.314*(97+273.15)/(250.00*10^3)=12.3097*10^-3m^3P2=8.314*(273.15+27)/(12.3097*10^-3)=202.722 KPaW=-P*dV=-202.722*(12.3097-24.628)*10^-3=2.497KJ△U=n∫Cv,m*dT=1*20.92*70=1464.4J=1.464KJ△U=Q+WQ=1.464-2.497=-1.033KJ△H=△U+nR△T=1.464+1*8.314*(97-27)/10^3=2.046KJ常俐2.12徐馨2.13 已知20℃液态乙醇（C2H5OH)的体膨胀系数αv=1.12*10(-3)Κ(-1),等温压缩率Κr=1.11*10(-9)pa(-10,摩尔定压热容Cp,m=114.30J.mol(-1).k(-1),密度ρ=0.7893g.cm(-3).求20℃时液态乙醇的Cv,m. 注：Cp,m-Cv,m=TVmαν(2)/KtVm=M/ρ=46.0684/0.7893=58.37cm(-3）/mol=58.37*10(-6)m(3)/molCv,m=Cp,m-TVmαν(2)/Kr=114.30j/mol/k-293.15*58.37*10(-6)*（1.12*10(-3)K(-1)）（-2）/1.11*10(-9)pa(-1)=94.97J/mol/k申惠宁王亿晨2.17单原子理想气体A与双原子理想气体B的混合物共5mol,摩尔分数yв=0.4,始态温度T1=400K,压力p1=200kPa。

今该混合气体绝热反抗恒外压100kPa膨胀到平衡态。

求末态温度T2及过程的W,ΔU,ΔH。

解：n（B）=yв×n=0.4×5mol=2moln（A）=（5-2）mol =3mol过程绝热，Q=0，则ΔU=Wn (A)Cv,m(A)(T2-T1)+n (B)Cv,m(B)(T2-T1)=-P(V2-V1)3×(3/2)R(T2-T1)+2×(5/2)R(T2-T1)=-P(nRT2/p-nPT1/p1)4.5×(T2-T1)+5×(T2-T1)=-nT2+n×(p/p1)T1=-5T2+5×0.5T1于是有14.5T2=12T1=12×400K得：T2=331.03KΔU=n(A)Cv,m(A)(T2-T1)+n(B)Cv,m(B)(T2-T1)=[3×(3/2)R+2×(5/2)R]×(331.03-400)=-5.448kJΔH=n(A)Cp,m(A)(T2-T1)+n(B)Cp,m(B)(T2-T1)=[3×(5/2)R+2×(7/2)R]×(331.03-400)=-8.315kJ所以：T2=331.03K ; W=ΔU=-5.448kJ ; ΔH=-8.315kJ崔晶2.18在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板，隔板的两侧分别为2mol,0℃的单原子理想气体A及5mol，100℃的双原子理想气体B，两气体的压力均为100kPa。

活塞外的压力维持在100kPa不变。

今将容器内的隔板撤去，使两种气体混合达到平衡态。

求末态的温度T 及过程的W，ΔU。

解：∵过程为绝热恒压过程∴ Qp=ΔH=0∴ΔH=n(A)·Cp,m(A)·(T-T(A))+n(B)·Cp,m(B)(T-T(B))=O2mol×5/2R×(T-273.15)K+5mol×7/2R×(T-373.15)K=0T=350.93KΔU=n(A)·Cv,m(A)·[T-T(A)]+n(B)·Cv,m(B)·[T-T(B)]=2mol×3/2R×(350.93-273.15)K+5mol×5/2R×(350.93-273.15)K=﹣369.2JW=ΔU=﹣369.2J费佳钰2.19在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。

隔板靠活塞一侧为2mol，0℃的单原子理想气体A压力与恒定的环境压力相等；隔板的另一侧为6mol，100℃的双原子气体B,其体积恒定。

今将绝热板的绝热层去掉使之变成导热板，求系统达到平衡时的T及过程的W,△U,△H.解：对整个绝热容器来说Q=0,△U=WB气体恒容WB=0W=WA=-p△V=-nAR(t-0)△U=nACv,mA(t-0)+nBCv,mB(t-100)=W即 nACv,mA(t-0)+nBCv,mB(t-100)=-nAR(t-0)代入数据求得t=75℃T=348.15 K△U=WA=-nAR(t-0)=-1247.1J=-1.2471KJ△H=Qp=nACp,mA(t-0)+nBCp,mbB(t-100)=-1247.1J=1.247KJ李敏2.20 已知水（H2O）在100℃的饱和蒸汽压p*=101.325kpa，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓△vapHm=40.668kJ/mol。

求在100℃，101.325kpa下使1Kg水蒸气全部凝结成液体水时的Q,W,△U及△H。

设水蒸气适用理想气体状态方程。

解：n=1000/18.01mol=55.524mol解：该过程为可逆相变△H=-n△vapHm=-10^3/18.0184*40.668=-2257kJ恒压Q=△H=-2257kJW=-P△V=-PnRT/P=-10^3/18.0184*8.314*373.15=172.2KJ△U=△H-△pv=-2257-(-172.2)=-2084.8kJ顾惠雯2.21 已知水在100摄氏度，101.325kpa下的摩尔蒸发焓△vapHm = 40.668KJ/mol ,分别计算下列两个过程的Q,W,△U及△H.在100摄氏度，101.325kpa下，1kg水蒸发为水蒸气，在恒定100摄氏度的真空容器中，1kg水全部蒸发为水蒸气，并且水蒸气压力恰好为101.325kpa。

合集下载

物理化学 第二章 热力学第二定律 练习题

物理化学 第二章 热力学第二定律 练习题

第 二 章
热力学第二定律
解决的问题
物理变化和化学变化
过程中方向和限度问题
基本要求及主要公式 自发过程的共同特征—不可逆性，由此 引出第二定律的经验表述 一.第二定律的经验表述 1．克劳修斯说法：不能把热从低温物体传到 高温物体而不引起任何变化。 2．开尔文说法：不能从单一热源取热使之全 部变为功而不引起任何变化。或第二类永 动机是根本造不成的。
4．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可在始
末态间设计一条绝热可逆途径来计算。 (×) 5．平衡态熵最大。 (× )
6．冰在0℃，101.325kPa下，转化为液态水， 其熵变△S=△H/T＞0，所以该过程为自发 过程。 (× )
7．在等温等压下，吉布斯函数的改变量大于
零化学变化都不能进行。 (× )
p1 p2
若理想气体上式为△G=nRT㏑p2/p1
四、热力学函数的数学表达式 封闭体系，非体积功为零，可逆过程 dU=TdS-pdV
dH=TdS+Vdp
dA=-SdT-pdV dG=-SdT+Vdp
练 习 题
一、判断题 以下说法对吗？ 1．自发过程一定是不可逆过程 (√)
2．熵增加过程一定是自发过程。 (×) 3．绝热可逆过程的△S=0，绝热不可逆过程 的△S＞0。 (√)
（3）熵 （4）吉布斯函数 (3)
4．1mol理想气体经一等温可逆压缩过程，则 （1）△G＞△A （2）△G＜△A （3）△G=△A （4）无法比较 (3)
A U T S等Biblioteka 过程: G H T S
U 0
H 0
在相同的始终态之间:△S相等
G A
5．熵变的计算 （1）封闭体系简单状态变化 a、等温可逆 △S=QR/T b、等容过程 c、等压过程
物理化学第四版 第二章热力学第一定律习题(答案)

物理化学第四版 第二章热力学第一定律习题(答案)


p外
(
nRT2 p2
nRT1 ) p1
nCV ,m (T2
T1)
T2 174.8K
U 5.40 kJ, H -9.0 kJ , w 5.40kJ
2020/4/12
14
例3. 试求下列过程的U和H：
A(蒸气) n = 2mol T1 = 400K p1 = 50.663kPa
A(液体) n = 2mol T2 = 350K p2 = 101.325kPa
⑥ 任何绝热过程
W=ΔU
2020/4/12
4
（ⅱ）热量Q的计算：
QV= ∫nCV,mdT= ΔU Qp = ∫nCp,mdT= ΔH
相变热 Qp = ΔH （定温、定压）
ΔvapHm(T) ΔfusHm(T) …
2020/4/12
5
1.试写出实际气体的范德华方程
。
2.封闭系统的热力学第一定律的数学表达式为
= H + nRT =－79 kJ + 2 8.314 400 103 kJ
2020/4/12
=－72.35 kJ
16
例4：求反应CH3COOH(g)
CH4(g)+CO2(g)在
1000K时的标准摩尔反应焓 r H m，已知数据如下表：
物质
CH3COOH(g)
f
H
m
(298K
)
kJ.mol -1
He(g)
n= 4.403mol
T1=273K p1=1.0×106 Pa
V1=0.01m3
(1) Q = 0,可逆
(2) Q = 0 p外= p2
He(e)
n=4.403mol
T2=? P2=1.0×105Pa
大学物理化学课外习题

大学物理化学课外习题

第二章 热力学第一定律一、选择题1. 某系统恒压时功的表示式是:A. – RT ❒nB. –nRTln (V 2/V 1)C. – p (V 2 –V 1)D. –np (V 2 –V 1) 2、焓的定义式H =U +pV 中的p 代表：A. 系统的总压力B.系统中各组分的分压C. 外压D. 100kPa 3. 某理想气体的C p/C v = 1.40, 它是：A. 单原子分子气体B. 双原子分子气体C. 三原子分子气体D. 四原子分子气体 4. 非理想气体在绝热条件下向真空膨胀，下述中正确的是：A. Q = 0B. W = 0C. ❒U = 0D. ❒H = 0 5. 某系统经不可逆循环，下列描述错误的是：A. Q = 0B. ❒Cp = 0C. ❒U = 0D. ❒H = 06. 两种理想气体在绝热钢性容器中经化学反应后系统温度升高、压力增大，则： A. ❒U = 0，❒H = 0 B. ❒U > 0，❒H > 0 C. ❒U = 0，❒H ≠ 0 D. ❒U < 0，❒H < 07. 恒容下，一定量的理想气体，当温度下降时热力学能将：A. 增加B. 不变C. 降低D. 不能确定8. 在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱，将冰箱门打开，并接通电源使其工作，过一段时间之后，室内的平均气温将：A. 降低B. 升高C. 不变D. 不一定 9. van der Waals 气体经Joule 实验(绝热真空膨胀)后温度将：A. 不变B. 上升C. 下降D. 不能确定10. 某化学反应在烧杯进行时放热2000J. 若设计在电池中进行，该系统作电功500J ，若两过程的始终态相同且不做体积功，则反应在电池中进行时的Q 为：A. 2500JB. –2500JC. 1500JD. –1500J11. 将一真空钢筒阀门打开时，大气（视为理想气体）冲入，此时钢筒内的气体温度将： A. 上升 B. 不变 C. 下降 D. 不能确定 12. 公式❒H = Q p 适用下列的过程为：A. 理想气体绝热等外压膨胀B. 273K,101.3kPa22H O(s)H O(l)−−−−−→ C. 2Cu (aq)2e Cu(s)+-+→ D. 理想气体等温可逆膨胀13. 反应的计量方程为H 2(g)+Cl 2(g)＝2HCl(g)，5mol H 2(g)与4molCl 2(g)混合发生反应，最后生成2mol HCl(g)，则该反应进度ξ为：A. 1molB. 2molC. 4molD. 5mol 14. 在298K 时，石墨的标准生成焓f m (C )H ∆，石墨的值：A. 大于零B. 等于零C. 小于零D. 无法确定15. 某气体的状态方程为pV m =RT +bp (b 是大于零的常数)，则下列结论正确的是： A. 其焓H 只是温度T 的函数B. 其热力学能U 只是温度T 的函数C. 其热力学能和焓都是温度T 的函数D. 其热力学能和焓不仅与温度T 有关，还与气体的体积V m 或压力p 有关 二、填空题1. 1mol 双原子理想气体的(∂H /∂T )p = J· K -1。

第五版物理化学第二章习题答案

第五版物理化学第二章习题答案

第二章热力学第一定律1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。

解：理想气体n = 1mol对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3）W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,下全部凝结成液态水。

求过程的功。

假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。

解: n = 1mol恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3）W =－p ambΔV =－p(V l-V g ) ≈ pVg = nRT =在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。

H2O(l) ＝ H2(g) + 1/2O2(g)解: n = 1mol恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3）W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。

若途径a的Q a=,Wa=－；而途径b的Q b=－。

求W b.解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a= ΔU b 由热力学第一定律可得Qa + Wa = Q b + W b∴ W b = Q a + W a－Q b = －始态为25℃，200 kPa的5 mol某理想气体，经途径a，b两不同途径到达相同的末态。

途经a先经绝热膨胀到 -28.47℃，100 kPa，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa的末态，步骤的热。

途径b为恒压加热过程。

求途径b的及。

解：先确定系统的始、末态3111061902000001529831485m ...P nRT V =××==32101601000005824431485m ...P nRT V V =××=== kJ .kJ )..(Q W U Δa a 85194225575=+=+=－对于途径b ，其功为kJ .J ..V Δp W b 932706190101602000001－）－（－－===根据热力学第一定律4mol 某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH－ΔU 的值。