物理化学课后习题答案.docx
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物理化学课后习题答案
第一章
1.5两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空
气。
若将其中的一个球加热到100C，另一个球则维持0C，忽略连接细管中
气体体积，试求该容器内空气的压力。
解：
由题给条件知，
（1）系统物质总量恒定；
（2）两球中压力维持相
同。
标准状态：
因此，
1.8如图所示，一带隔板的容器中，两侧分别有同温、不同压的H2与N2，P（H2）
=20kpa，P（N2）=10kpa,二者均可视为理想气体。
H2
N21dm3
3dm3
P（N2）T
P（H2）T
（1）保持容器内温度恒定,抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试求两
种气体混合后的压力；
（2）计算混合气体中H2和N2的分压力；
（3）计算混合气体中H2和N2的分体积。
第二章
1.61mol水蒸气（H2O,g）在100℃，101.325kpa下全部凝结成液态水，求过程
的功。
假设：
相对水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。
1.91mol某理想气体与27℃，101.325kpa的始态下，先受某恒定外压恒温压
缩至平衡态，在恒容升温至97.0℃，250.00kpa。
求过程的W,Q,ΔU,ΔH。
已知气
-1*K-1。
体的体积Cv,m=20.92J*mol
3
1.7容积为0.1m
的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0C，4mol
的Ar（g）及150C，2mol的Cu（s）。
现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求
末态温度t及过程的。
已知：
Ar（g）和Cu（s）的摩尔定压热容分别为
及，且假设均不随温度而变。
解：
图示如下
假设：
绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积随
温度的变化可忽略不计
则该过程可看作恒容过程，因
此
假设气体可看作理想气体，
，则
1.8冰（H2O,S）在100kpa下的熔点为0℃，此条件下的摩尔熔化焓ΔfusHm=6.012KJ*mol
-1*K-1。
已知在-10~0℃范围内过冷水（H2O,l）和冰的摩尔
-1*K-1和Cpm（H2O,S）=37.20J*mol-1定压热容分别为Cpm（H2O,l）=76.28J*mol
-1。
求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。
*K
1.9已知水（H2O,l）在100C的摩尔蒸发焓。
水和
水蒸气在25~100℃间的平均摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=75.75J*mol
-1*K-1和Cpm
（H2O,g）=33.76J*mol
-1*K-1。
求在25C时水的摩尔蒸发焓。
1.10应用附录中有关物资的热化学数据，计算25C时反应
的标准摩尔反应焓，要求：
（1）应用25C的标准摩尔生成焓数据；
（2）应用25C的标准摩尔燃烧焓数据。
解：
查表知
Compound
00
0
因此，由标准摩尔生成焓
由标准摩尔燃烧焓
1.11已知25C甲酸甲脂（HCOOC3,Hl）的标准摩尔燃烧焓为
，甲酸（HCOOH,）l、甲醇（CH3OH,l）、水（H2O,l）及二氧
化碳（CO2,g）的标准摩尔生成焓分别为、
、及。
应用这些数据求25
C时下列反应的标准摩尔反应焓。
解：
显然要求出甲酸甲脂（HCOOC3,Hl）的标准摩尔生成焓
1.12某双原子理想气体1mol从始态350K，200kpa经过如下五个不同过程达到
各自的平衡态，求各过程的功W。
（1）恒温可逆膨胀到50kpa；
（2）恒温反抗50kpa恒外压不可逆膨胀；
（3）恒温向真空膨胀到50kpa；
（4）绝热可逆膨胀到50kpa；
（5）绝热反抗50kpa恒外压不可逆膨胀。
第三章
1.10始态为，的某双原子理想气体1mol，经下列不同
途径变化到，的末态。
求各步骤及途径的。
（1）恒温可逆膨胀；
（2）先恒容冷却至使压力降至100kPa，再恒压加热至；
（3）先绝热可逆膨胀到使压力降至100kPa，再恒压加热至。
解：
（1）对理想气体恒温可逆膨胀，U=0，因此
（2）先计算恒容冷却至使压力降至100kPa，系统的温度T:
（3）同理，先绝热可逆膨胀到使压力降至100kPa时系统的温度T:
根据理想气体绝热过程状态方程，
各热力学量计算如下
1.135mol单原子理想气体从始态300K，50kpa，先绝热可逆压缩至100kpa，再
恒压冷却使体积小至85dm3。
求整个过程的W,Q,ΔU,ΔH及ΔS。
3
1.11绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板，隔板一侧为2mol的200K，50dm
3
的单原子理想气体A，另一侧为3mol的400K，100dm
的双原子理想气体B。
今将容器中的绝热隔板撤去，气体A与气体B混合达到平衡。
求过程的。
解：
过程图示如下
系统的末态温度T可求解如下
系统的熵变
注：
对理想气体，一种组分的存在不影响另外组分。
即
A和B的末态体
积均为容器的体积。
1.14绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板，隔板两侧均为N2（g）。
一侧容积50
3
3,内有500K的N
dm，内有200K的N2（g）2mol；另一侧容积为75dm2（g）4mol；
N2（g）可认为理想气体。
今将容器中的绝热隔板撤去，使系统达到平衡态。
求过
程的。
解：
过程图示如下
同上题，末态温度T确定如下
经过第一步变化，两部分的体积和为
即，除了隔板外，状态2与末态相同，因此
注意21与22题的比较。
-1。
液体苯3.29已知苯（C6H6）的正常沸点为80.1C，ΔvapHm=30.878KJ*mol
-1*K-1。
今将40.53kpa，80.1C的苯蒸气1mol，
的摩尔定压热容Cp,m=142.7J*mol
先恒温可逆压缩至101.325kpa,并凝结成液态苯，再在恒压下将其冷却至60C.
求整个过程的W,Q,ΔU,ΔH及ΔS。
1.15已知在101.325kPa下，水的沸点为100C，其比蒸发焓
。
已知液态水和水蒸气在100~120C范围内的平均比定压热容分别为
及。
今有101.325
kPa下120C的1kg过热水变成同样温度、压力下的水蒸气。
设计可逆途径，
并按可逆途径分别求过程的及。
解：
设计可逆途径如下
1.16化学反应如下：
（1）利用附录中各物质的数据，求上述反应在25C时的；
（2）利用附录中各物质的数据，计算上述反应在25C时的；
（3）25C，若始态CH4（g）和H2（g）的分压均为150kPa，末态CO（g）和H2（g）
的分压均为50kPa，求反应的。
解：
（1）
（2）
（3）设立以下途径
1.17已知水在77C是的饱和蒸气压为41.891kPa。
水在101.325kPa下的
正常沸点为100C。
求
（1）下面表示水的蒸气压与温度关系的方程式中
的A和B值。
（2）在此温度范围内水的摩尔蒸发焓。
（3）在多大压力下水的沸点为105C。
解：
（1）将两个点带入方程得
（2）根据Clausius-Clapeyron方程
（3）
第四章
1.18在25C，1kg水（A）中溶有醋酸（B），当醋酸的质量摩尔浓度bB
介于和之间时，溶液的总体积
。
求：
（1）把水（A）和醋酸（B）的偏摩尔体积分别表示成bB的函数关系。
（2）时水和醋酸的偏摩尔体积。
解：
根据定义
当时
1.1980C是纯苯的蒸气压为100kPa，纯甲苯的蒸气压为38.7kPa。
两液体
1.20可形成理想液态混合物。
若有苯-甲苯的气-液平衡混合物，80C时气相中苯的
摩尔分数，求液相的组成。
解：
根据Raoult定律
1.1220C下HCl溶于苯中达平衡，气相中HCl的分压为101.325kPa时，
1.13溶液中HCl的摩尔分数为0.0425。
已知20C时苯的饱和蒸气压为10.0kPa，若20C时HCl和苯蒸气总压为101.325kPa，求100g笨中溶解多少克HCl。
解：
设HCl在苯中的溶解符合Henry定律
1.21在100g苯中加入13.76g联苯（C6H5C6H5），所形成溶液的沸点为82.4
C。
已知纯苯的沸点为80.1C。
求：
（1）苯的沸点升高系数；
（2）苯的摩尔蒸发焓。
解：
1.14现有蔗糖（C12H22O11）溶于水形成某一浓度的稀溶液，其凝固点为-0.200
C，计算此溶液在25C时的蒸气压。
已知水的，纯水
在25C时的蒸气压为。
解：
首先计算蔗糖的质量摩尔浓度
由4.6知，质量摩尔浓度和摩尔分数有以下关系
假设溶剂服从Raoult定律，则此溶液在25C时的蒸气压
4.27人的血液（可视为水溶液）在101.325kPa下于-0.56C凝固。
已知水的
。
求：
（1）血液在37C时的渗透压；
（2）在同温度下，1dm3蔗糖（C12H22O11）水溶液中需含有多少克蔗糖才
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