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物理化学 习题答案

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《物理化学》作业习题

物理化学教研组解

2009，7

第一章 热力学第一定律与热化学

1. 一隔板将一刚性决热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去左、右气体的压力达到平衡。若以全部气体作为体系，则ΔU、Q、W为正？为负？或为零？

解：0WQU

2. 试证明1mol理想气体在衡压下升温1K时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R。

证明：RTnRVVpW)(12

3. 已知冰和水的密度分别为：0.92×103kg·m-3，现有1mol的水发生如下变化：

(1) 在100oC，101.325kPa下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体；

(2) 在0 oC、101.325kPa下变为冰。

试求上述过程体系所作的体积功。

解：(1) )(m1096.11092.010183633＝＝冰V

)(m1096.1100.110183633＝＝水V

)(10101.3373314.81)(3JnRTVVpWe冰水－

(2) )(16.0)108.11096.1(101325)(55JVVpWe水冰

4. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。

(1)Q、W、Q－W、ΔU是否已经完全确定。

(2)若在绝热条件下，使体系从某一始态变化到某一终态，则(1)中的各量是否已完全确定？为什么？

解：(1) Q－W与ΔU完全确定。

(2) Q、W、Q－W及ΔU均确定。

5. 1mol理想气体从100oC、0.025m3 经过下述四个过程变为100oC、0.1m3：

(1) 恒温可逆膨胀；

(2) 向真空膨胀；

(3)恒外压为终态压力下膨胀；

(4)恒温下先以恒外压等于气体体积为0.05m3时的压力膨胀至0.05 m3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m3。

求诸过程体系所做的体积功。

解：(1))(4299025.01.0ln314.81ln12JVVnRTW (2) 0W

(3) )(310101.0373314.81PaVnRTpe

)(2325)025.01.0(31010)(12JVVpWe

(4) )(6202205.0373314.81Pape

)(310115501550)05.01.0(31010)025.005.0(62022)()(232121JVVpVVpW

6. 在一个带有无重量无摩擦活塞的绝热圆筒充入理想气体，圆筒壁上绕有电炉丝。通电时气体缓慢膨胀，设为等压过程。若(1) 选理想气体为体系；(2) 选电阻丝和理想气体为体系。两过程的Q、ΔH分别是等于、小于还是大于零？

解：(1) 0HQ

(2) 00电功WHQ

7. 在373K和101.325kPa的条件下，1mol体积为18.80cm3的液态水变为30200cm3。求此过程的ΔH及ΔU。

解：)(10067.44JQHp

)(10761.310)80.1830200(10132510067.4)(46412JVVpHWQUe

8. 分别判断下列各过程中的Q、W、ΔU及ΔH为正为负还是为零?

(1) 理想气体自由膨胀

(2) 理想气体恒温可逆膨胀

(3) 理想气体节流膨胀

(4) 理想气体绝热反抗恒外压膨胀

(5) 水蒸气通过蒸汽机对外做出一定量的功之后恢复原态，以水蒸气为体系

(6) 水(101325Pa,273.15K)→冰(101325Pa,273.15K)

(7) 在充满氧的定容绝热反应器中，石墨剧烈燃烧，以反应器及其中所有物质为体系。

解：

(1) W＝0， Q＝0、、ΔU＝ΔH＝0

(2) W>0， Q>0、ΔU＝ΔH＝0

(3) W＝0， Q＝0、ΔU＝ΔH＝0

(4) W>0， Q＝0、ΔU<0、ΔH<0

(5) W>0， Q>0、ΔU＝ΔH＝0

(6) W>0， Q<0、ΔU<0、ΔH>0

(7) W=0， Q=0、ΔU＝0、ΔH>0 9. 已知H2(g)的Cp,m=(29.07-0.836×10-3T+2.01×10-6T2)J·K-1·mol-1，现将1mol的H2(g)从300K升至1000K，试求：

(1) 恒压升温吸收的热及H2的ΔH；

(2) 恒容升温吸收的热及H2的ΔU。

解：(1) dTTTH100030023-)6-102.01100.836-(29.07=20620.53J

（2）2-3-621(29.07-0.814-0.836102.0110)dTTUTTT=14800J

10.在在0℃和506.6kPa条件下，2dm3的双原子理想气体体系以下二个过程恒温膨胀至压力为101.325kPa，求Q,W, △U,△H。

（1）可逆膨胀；

（2）对抗恒外压101.325kPa膨胀。

解：（1）W=11122PP506.6nRTlnln0.4468.314273lnpp101.325VRT11P＝＝RT＝1629J

△U=0,Q＝1629J

(2)W=P外△V=101325×（212nRTVP）＝809.586J

△H=△U=0 Q=809.586J

11.(1)在0℃和506.6kPa下，1mol水全部蒸发为水蒸气，求此过程的Q、W、△U、△H。已知水的汽化热为40.7kJ·mol-1.

(2)若在373K、101.325kPa下的水向真空蒸发，变成同温同压的水蒸气，上述个量又如何？（假设水蒸汽可视为理想气体）。

解：（1）相变在恒温恒压且非体积功为零下进行，故

△H＝QP＝40.7KJ

W＝P0（Vg－V1）8.3143733.10gPVRTKJ

40.73.1037.6PUQWKJ

(2)该相变相真空进行为不可逆相变，Pe＝0，W＝0。因为（2）的始，终态同（1）所以△H，△U与（1）相同，即△H=40.7KJ,△U=37.6KJ,Q=37.6KJ.

12.1mol单原子理想气体，始态压力为202.65kPa，体积为11.2dm3，经过pT为（1）终态的体积与温度

（2）体系的△U及△H；

（3）该过程体系所作的功。

解：（1）

311211232/20265011.210/8.314273/202.65273/405.3136.58.314136.5/405.32.8PVnRKPTTPTPKVdm常数

（2）△U＝3/2×8.314×（136.5-273）＝-1702J △H=5/2×8.314×（136.5－273）＝-2837J

(3)PT=B,P=B/T V=RT/P=RT2/B, Dv=（2RT/B）Dt

W＝2×8.314×（136.5-273）＝-2270J

13.某理想气体的CV,M=20.92J·K-1·mol-1，现将1mol的该理想气体于27℃、101.325kPa时受某恒外压恒温压缩至平衡态，再将此平衡态恒容升温至97℃，此时压力为1013.25kPa。求整个过程的Q,W, △U及△H。

解： V2=V3=nRT3/P3=8.314×(97+273)×1013.25×1033.036×10-3m3

V1＝8.314×300/101325=2.462*10-2m3

Pe＝P2=nRT2/V2＝8.314×300/3.036×10-3821542kPa

W1=Pe（V2-V1）=821542×（3.×10-3）-2.462×10-2＝-17.73KJ

W2=0 W=W1+W2=-17.73KJ

△U =20.92×（370-300）＝1464.4J

△H=（20.92+8.314）×（370-300）＝2046.4J

Q=△U+W=1464.4-17.73×103=-16.27KJ

14.1摩尔单原子分子理想气体，在273.2K,1.0×105Pa时发生一变化过程，体积增大一倍，Q=1674J. △H=2092J。

（1）计算终态的温度、压力和此过程的W、△U。

（2）若该气体经恒温和恒容两步可逆过程到达上述终态，试计算Q,W, △U,△H。

解：（1）△H＝NcP,m（T2-T1）得

T2＝1,PmHTnC=2092273.2373.82.58.314K＋＝

P2=541121210373.86.810a273.22PVTPTV

△U＝nCV,M(T2-T1)=1.5×8.314×（373.8－273.2）＝1255J

W=Q-△U=1674-1255=419J

(2)因始终态与（1）相同，所以状态函数得改变值与（1）相同，即△U＝1255J, △H=2092J.

第一步恒温可逆过程：W=8.314×273.2×ln2＝1574J

第二步恒容可逆过程：W==0,所以

W=W1+W2=1574J

Q=△U+W=2829J

15.1mol双原子理想气体在0℃和101.325kPa时经绝热可逆膨胀至50.65kPa，求该过程的W和△U。

解：双原子理想气体 CV,M＝52R CP,M＝72R

 CP,M/ CV,M＝1.4 TrP1-r＝常数

T2=T1(12PP)1rr＝273×（101.32550.65）（1－1.4）/1.5=224K

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物理化学习题及答案

物理化学习题及答案

第 1 页 共 7 页

一、 选择题（每题2分，共30分）

1、丁达尔现象是光照射到溶胶粒子上发生的 ( C )

A.反射 B.折射 C.散射 D.透射

2、实验测定电池电动势采用对消法，其目的是为了 ( C )

A. 测量时保持回路电流恒定 B. 测量时保持回路电压恒定

C. 测量时回路电流接近于零 D. 测量时回路电压接近于零

3、下面关于表面活性剂的讨论，不正确的是( D )

A.表面活性剂是能显著降低水的表面张力的物质

B.表面活性剂都是亲水的极性基和憎水的非极性基组成

C.表面活性剂的浓度超过某一特定值后，将在溶液内部形成胶束

D.在水中加入表面活性剂时，吸附量Г<0

4、等温等压下，将一定质量的水由一个大球分散为许多小水滴时，以下物理量保持不变的是 ( B )

A.表面吉布斯函数 B.表面张力

C液体上的附加压力 D.饱和蒸汽压

5、某溶液中溶质B的浓度为cB(表层)> cB(体相)，表面( C )

A. dσ/dc>0, ГB>0 B. dσ/dc>0, ГB<0

C. dσ/dc<0, ГB>0 D. dσ/dc<0, ГB<0

6、在吸附过程中，以下热力学量的变化正确的是( A )

A.△G<0 △H<0 △S<0 B. △G>0 △H>0 △S>0

C. △G<0 △H>0 △S>0 D. △G>0 △H<0 △S<0

7、在下述各量中，表示偏摩尔量的是（ ）

A、(∂H∕∂nB)T,p,nC (C≠B) B、(∂U∕∂nB)T,V,nC (C≠B) 第 2 页 共 7 页 C、(∂F∕∂p)T,V,nC (C≠B) D、(∂G∕∂T)p,V,nC (C≠B)

物理化学习题答案(二)-相平衡

物理化学习题答案(二)-相平衡

物理化学习题答案(二)-相平衡

物理化学习题答案（二）

一. 选择题

1. 当克劳修斯_克拉贝龙方程应用于凝聚相转变为蒸气时，则：

( C )

(A) p 必随T 之升高而降低 (B) p 必不随T 而变

(C) p 必随T 之升高而变大 (D) p 随T 之升高可变大或减少

2. 水的三相点，其蒸发热和熔化热分别为44.82和5.994kJ·mol。则在三相点冰的升华热约为： ( B )

(A) 38.83 kJ?mol-1 (B) 50.81 kJ?mol-1 (C) -38.83 kJ?mol-1

(D) -50.81 kJ?mol-1

3. 已知苯一乙醇双液体系中，苯的沸点是353.3K，乙醇的沸点是351.6K，两者的共沸组成为：含乙醇47.5%(摩尔分数)，沸点为341.2K。 今有含乙醇77.5%的苯溶液，在达到气、液平衡后，气相中含乙醇为y2，液相中含乙醇为 x2。 问：下列结论何者正确？

(C )

(A) y2> x2 (B) y2= x2 (C) y2< x2

(D) 不能确定

4. 如上题， 若将上述溶液精馏，则能得到：

(D ) (A) 纯苯 (B) 纯乙醇 (C) 纯苯和恒沸混合物

(D) 纯乙醇和恒沸混合物

5. 绝热条件下，273.15K的NaCl加入273.15K的碎冰中， 体系的温度将如何变化? （B ）

物理化学沈文霞课后习题答案

物理化学沈文霞课后习题答案

推荐精选 第一章 气体

一．基本要求

1．了解低压下气体的几个经验定律；

2．掌握理想气体的微观模型，能熟练使用理想气体的状态方程；

3．掌握理想气体混合物组成的几种表示方法，注意Dalton分压定律和Amagat分体积定律的使用前提；

4．了解真实气体mpV图的一般形状，了解临界状态的特点及超临界流体的应用；

5．了解van der Waals气体方程中两个修正项的意义，并能作简单计算。

二．把握学习要点的建议

本章是为今后用到气体时作铺垫的，几个经验定律在先行课中已有介绍，这里仅是复习一下而已。重要的是要理解理想气体的微观模型，掌握理想气体的状态方程。因为了解了理想气体的微观模型，就可以知道在什么情况下，可以把实际气体作为理想气体处理而不致带来太大的误差。通过例题和习题，能熟练地使用理想气体的状态方程，掌握,,pVT和物质的量n几个物理量之间的运算。物理量的运算既要进行数字运算，也要进行单位运算，一开始就要规范解题方法，为今后能准确、规范地解物理化学习题打下基础。

掌握Dalton分压定律和Amagat分体积定律的使用前提，以免今后在不符合这种前提下使用而导致计算错误。

在教师使用与“物理化学核心教程”配套的多媒体讲课软件讲课时，要认真听讲，注意在Power Point动画中真实气体的mpV图，掌握实际气体在什么条件下才能液化，临界点是什么含义等，为以后学习相平衡打下基础。

三．思考题参考答案

1．如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢复原状？采用了什么原理？

答：将打瘪的乒乓球浸泡在热水中，使球的壁变软，球中空气受热膨胀，可使其恢复球状。采用的是气体热胀冷缩的原理。

2．在两个密封、绝热、体积相等的容器中，装有压力相等的某种理想气体。试问，这两容器中气体的温度是否相等？

答：不一定相等。根据理想气体状态方程，若物质的量相同，则温度才会相等。

推荐精选 3． 两个容积相同的玻璃球内充满氮气，两球中间用一根玻管相通，管中间有一汞滴将两边的气体分开。当左边球的温度为273 K，右边球的温度为293 K时，汞滴处在中间达成平衡。试问：

物理化学朱传征习题答案[3-7

物理化学朱传征习题答案[3-7

例3-1 若以x代表物质的摩尔分数，m代表质量摩尔浓度，c代表物质的量浓度。

（1）证明这三种浓度表示法有如下关系

BBABBABBBA1.0AcMmMxcMcMmM

式中，为溶液的密度，单位为kg·m-3，AM、BM分别为溶剂和溶质的摩尔质量。

（2）证明当浓度很稀时有如下关系

BABBAAcMxmM

式中，A为纯溶剂的密度。

证：（1）设溶剂为A，溶质为B，则溶液的体积（m-3）为：

AABBnMnMV

而 BBBBBAABBAABBABABBnnxxcVnMnMxMxMMxMxM

故 BBBABBAcMxcMcM

又 BBBBAAAAABAnxxmnMxMMxM

所以 BABBA1.0mMxmM

（2）当溶液很稀时，A，B0c，B0m

故 BABBAAcMxmM

【点评】 该题重点考查以x代表的物质的摩尔分数、以m代表的质量摩尔浓度和以c代表的物质的量浓度的概念定义，以及他们之间的相互关系。

例3-8 20℃下HCl溶于苯中达到气液平衡。液相中每100 g苯含有1.87 g HCl , 气相中苯的摩尔分数为0.095。已知苯与HCl的摩尔质量分别为78.11g·mol-1与36.46 g·mol-1。20℃苯饱和蒸气压为10.01 kPa。试计算20℃时HCl在苯中溶解的亨利系数。

解： HCl1.8736.460.03851.8710036.4678.11x 66CH10.03850.9615x

苯是溶剂，服从拉乌尔定律：666666*CHCHCHppx

6666CHCH = ppy （p为总压）

6666CHCH10.010.9615kPa101.3kPa 0.095ppy

66HClCH(1)ppy

66CH,HClHCl(1)101.3(1-0.095)kPa2381kPa0.0385xpykx