物理化学第一章习题.ppt

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p46，11：

一绝热圆筒用一铜制隔板分成A、B两室各装有温度为400K，压力为500kPa的1mol单原子理想气体。

现将A室气体在恒外压pe=100kPa下绝热膨胀至压力为100kPa，系统中A、B两室气体达到热平衡，求最终温度T2。

B室为恒容过程，所以，,A室为恒外压膨胀过程，所以，,铜板在A、B两室间传热，整体绝热过程，,T2=（3+p2/p1）T1/4=（3+100kPa/500kPa）400K/4=320K,p46，12：

1mol理想气体由298K、1.0MPa分别经过

（1）恒温可逆膨胀，

（2）反抗0.1MPa外压快速膨胀，（3）自由膨胀，三个过程终压为0.1MPa，分别计算各过程中的W，Q，U，H。

已知理想气体的Cp,m=29.10JK-1mol-1,W=-nRTln（V2/V1）=-nRTlnp2/p1=18.315298ln（0.1/1.0）J=-5706J,

（2）恒外压快速膨胀过程，近似认为绝热过程，,对于理想气体，,（3）自由膨胀即向真空膨胀，,p47，17：

300K、16g的氧气经绝热可逆过程从10dm3压缩到6dm3，然后再经恒温可逆膨胀使气体复原，求该过程的W，Q，U，H。

已知氧气视为理想气体，Cp,m=3.5R,16g10dm3T3=T2,19,1mol25的水在101325Pa下变成200的水蒸气,求过程的W、Q、U、H。

已知：

水的Cp,m（l）=75.29JK-1mol-1,水蒸气的Cp,m（g）=33.58JK-1mol-1,vapHm（100）=40.637KJmol-1,水蒸气可看作理想气体。

解：

据题意知，在101325Pa下，1mol水的状态变化框图如下：

t1=25H2O（l）,t2=100H2O（l）,t2=100H2O（g）,t3=200H2O（g）,

（1）,

（2）,（3）,1）为液态水的恒压升温过程H1=Q1=nCp,m（l）（T2-T1）=1mol75.29J/Kmol（373K-298K）=5.647kJ由于液体水在升温过程中体积变化不大，故W1=0对由固态或液态物质组成的凝聚系统（Vm/T）p0,所以Cp,m-Cv,m0，U1=nCv,m（l）（T2-T1）5.647kJ

（2）为水的平衡相变过程：

Q2=H2nvapHmnvapHm=40.637kJW2=-Pe（Vg-Vl）-pvg=-nRT=1mol8.315J/Kmol373K=-3.101kJU2=Q2+W2=40.637kJ-3.101kJ=37.54kJ,（3）为水蒸气的恒压升温过程：

Q3=H3=nCp,m（g）（T3-T2）=1mol33.58JK-1mol-1（473K-373K）=3.358kJW3=-Pe（V3-V2）=-nR（T3-T2）=-1mol8.315J/Kmol（473K-373K）=-831JU3=Q3+W3=3358J-831J=2527J对于整个过程而言：

W=W1+W2+W3=0KJ-3.101KJ-0.831KJ=-3.932KJQ=Q1+Q2+Q3=5.647KJ+40.637KJ+3.358KJ=49.642KJH=Qp=49.642KJU=Q+W=49.642KJ-3.932KJ=45.710KJ,p47，21298.15K时，使4.6g的乙醇（摩尔质量为46gmol-1）在弹式热量计中恒容燃烧，放出136.68kJ的热量，忽略压力对焓的影响。

（1）计算乙醇的标准摩尔燃烧焓cHm

（2）乙醇恒压燃烧的反应焓（3）已知298.15K时H2O（l）和CO2（g）的标准摩尔生成焓分别为-285.83kJmol-1，-393.51kJmol-1，计算C2H5OH（l）的fHm,过程1，理想气体绝热可逆压缩，可以利用绝热过程方程：

x=Dn乙醇/v乙醇=（0-4.6）/46mol/（-1）=0.1mol,解:

SvB（g）=2-3=-1,=-136.68/0.1+（-1）8.315298.15/1000kJmol-1=-1369.28kJmol-1,（3）,=2（-393.51）+3（-285.83）+1369.28kJmol-1=-275.23kJmol-1,p47，2225的C6H6（l）cHm=-3267.5kJmol-1，CO2（g）及H2O（l）的cHm分别为-393.51kJmol-1，-285.83kJmol-1，C6H6（l），C（石墨）和H2（g）的Cp,m分别为135.77JK-1mol-1，8.527JK-1mol-1和28.82JK-1mol-1，求25和60时C6H6（l）的fHm,反应（4）反应

（2）6+反应（3）3-反应

（1）,=6（-393.51）+3（-285.83）-（-3267.5）kJmol-1=48.95kJmol-1,解:

1）25时，,2）60时，,T1=25+273=298K,T2=60+273=333K,=48.95kJmol-1+（135.77-328.82-68.527）JK-1mol-1（333-298）K/1000=48.89kJmol-1,求反应H2（g）+Cl2（g）2HCl（g）在598K，105Pa时的反应焓DrHm（598K）。

已知298K时HCl（g）的DfHm=-92.307kJmol-1,HCl（g），Cl2（g）和H2（g）的Cp,m分别为29.1JK-1mol-1、33.91JK-1mol-1，28.82JK-1mol-1。

p47，23,DrCp,m=2Cp,mHCl（g）-Cp,mH2（g）-Cp,mCl2（g）=（229.1-33.91-28.82）JK-1mol-1=-4.53JK-1mol-1,