最新整理物理化学计算题讲课教案.docx

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最新整理物理化学计算题讲课教案

一、1mol理想气体由1013.25kPa，5dm3，609.4K反抗恒外压101.325kPa膨胀至40dm3，压力等于外压，求此过程的W、Q、△U、△H、△S、△A、△G。

已知CV,m=12.5J·mol－1·K－1；始态熵值S1=200J·K－1。

解：

二、始态为T1=300K，p1=200kPa的某双原子理想气体1mol，经先绝热可逆膨胀使压力降到100kPa，再恒压加热到T2=300K，p2=100kPa的终态，求整个过程的Q，△U，△H，△S，△G。

解：

四、甲醇（CH3OH）在101.325kPa下的沸点（正常沸点）为64.65℃，在此条件下的摩尔蒸发焓ΔvapHm=35.32kJ·mol-1。

求在上述温度压力条件下，1kg液态甲醇全部成为甲醇蒸气时的Q、W、ΔU、ΔH，ΔS及ΔG。

视甲醇蒸气为理想气体。

解：

根据题意可知，此蒸发过程是在相变温度及其平衡压力下进行的可逆相变化过程，若视甲醇蒸气为理想气体，且忽略液态甲醇的体积，则有

三、1mol，25℃、pӨ的过冷水蒸气在pӨ下变为同温同压下的水，求过程的W，ΔU，ΔH，ΔS，ΔG。

已知25℃时水的饱和蒸汽压力为3167Pa；25℃时水的凝聚焓。

解：

（水的可逆相变过程）

（纯凝聚相物质的G随压力变化很小）

六、苯的正常沸点353K下的△vapHm=30.77kJ·mol－1，今将353K及101.325kPa下的1mol苯液体向真空蒸发为同温同压的苯蒸气（设为理想气体）。

（1）试求算在此过程中苯吸收的热Q与做的功W；

（2）求苯的摩尔气化熵△vapSm及摩尔气化吉布斯函数△vapGm；

（3）求环境的熵变△Samb；

（4）应用有关原理判断上述过程是否为可逆过程；

（5）298K时苯的饱和蒸汽压是多大。

解：

（1）向真空蒸发，p=0,所以W=0；

（2）△vapGm=0

（3）求环境的熵变△Samb

（4），所以上述过程不是可逆过程；

（5）298K时苯的饱和蒸汽压是多大。

p2=14.63kPa

五、设在273.15K和1.0×106Pa压力下，取10.0dm3单原子理想气体，用下列几种不同方式膨胀到末态压力为1.0×105Pa:

（1）恒温可逆膨胀；

（2）绝热可逆膨胀；（3）在外压恒定为1.000×105Pa下绝热膨胀。

试计算上述各过程的Q、W、△U、△H、△S。

（1）.解：

该过程的始末状态如下：

等温可逆膨胀

根据理想气体性质，在无化学变化、无相变化的等温过程中，，根据热一律=23.03kJ

=

（2）绝热可逆过程始末态如下：

理想气体理想气体

=

首先利用过程方程求出末态温度，因为只要确定了，则Q、W、△U、△H、△S便可求出。

根据题给数据，则=

绝热指数由绝热可逆方程解出

（3）绝热恒外压过程n=4.403mol理想气体绝热Q=0n=4.403mol理想气体

T1=273.15K,V1T2=，V2

p1=1000000Pa恒外压膨胀p2=100000Pa

因为过程是一个绝热不可逆过程，因此不能应用绝热可逆过程方程来确定系统的末态。

但可适用。

且理想气体绝热恒外压过程中，

故有：

代入题给数据解得

七、理想气体反应在298K时的热力学数据如下：

物质C2H4（g）H2O（g）C2H5OH（g）

219.6188.72282.6

52.26－241.82－235.1

⑴.

⑵.若已知：

物质C2H4（g）H2O（g）C2H5OH（g）

43.5633.5865.44

试求373K时的

解：

⑴.

⑵

因为，移相积分得

由移相积分得

八、某二元凝聚相图如下图所示，其中C为不稳定化合物。

（1）标出数字所示各相区的稳定相态；

（2）画出a，b和c三条虚线所示的步冷曲线，并描述步冷曲线转折点的相变化情况。

（3）相图中两条三相线的自由度数各是多少？

并写出其三相的相平衡关系式。

解：

（1）1.l2.l+A（s）3.A（s）+C（s）4.l+C（s）5.l+B（s）6.B（s）+C（s）

（2）见右图

（3）相图中两条三相线的自由度数各是0与0。

三相线的相平衡关系：

上面的三相线l+A（s）⇔C（s）下面的三相线l⇔B（s）+C（s）

九、某二元凝聚相图如下图所示。

（1）标出数字所示各相区的稳定相态；

（2）画出a，b和c三条虚线所示的步冷曲线，并描述步冷曲线转折点的相变化情况。

（3）相图中三相线的自由度数是多少？

并写出其三相的相平衡关系式。

解：

（1）1.l+A（s）2.l+α（s）3.A（s）+α（s）4.α（s）

（2）见右图

（3）相图中三相线的自由度数为0。

l⇔A（s）+α（s）

十、某二元凝聚相图如下图所示，其中C为稳定化合物。

（1）标出数字所示各相区的稳定相态；

（2）画出a，b两条虚线所示的步冷曲线，并描述步冷曲线转折点的相变化情况。

（3）当沿着a线冷却到c点时，系统中存在那两相？

两相物质的质量比如何表示（用线段长度表示）？

解：

（1）1.l2.l+A（s）3.C（s）+l4.C（s）+l5.B（s）+C（s）6.B（s）+l

（2）见右图

（3）当沿着a线冷却到c点时，系统中存在A（s）+C（s）两相。

两相物质的质量比为mA（s）/mC（s）=。

二十二、电池||||电动势与温度的关系为

⑴写出电池反应（电子得失数为Z=2）。

⑵计算时该反应的（Z=2）

解：

⑴写出电池反应：

阳极反应：

阴极反应：

电池反应：

⑵计算25℃该反应的、、及电池恒温可逆放电时的。

=1.517×10-4V/K

=+=－63.14kJ/mol==8.730kJ/mol

二十三、电池|||测得查得25℃，

⑴写出电池反应。

⑵计算25℃时电池反应的，并指明电池反应能否自动发生。

⑴

阳极反应：

阴极反应：

电池反应：

（2）

∵∴该电池反应能自发进行。

二十四、电池|||测得，温度系数，查得，

⑴写出电池反应（电子得失数为Z=2）。

⑵求上述反应的和平衡常数。

解：

阳极反应：

Zn=Zn2+{α（Zn2+）=0.0004}+2e-

阴极:

2AgCl（s）+2e-→2Ag+2Cl-（a2）

电池反应：

2AgCl（s）+Zn（s）=2Ag+Zn2+（a1）+2Cl-（a2）

二十五、一级反应，300K时，反应的半衰期为500s，求：

⑴300K反应的速率常数；⑵同样温度下反应经800s后的转化率。

[注：

本题在11章复习时做过，当时是3问，第三问是：

（3）400K反应速率常数4.21×10-2s-1，求反应活化能]

解：

⑴1.39×10-3s-1

⑵,xA=67%

（3）,Ea=34.03kJ/mol

二十六、反应A（g）→B（g）+C（g）的半衰期与起始浓度成反比，若A的起始浓度cA,0=1mol∙dm-3，300K时反应进行40秒后，A（g）有30%分解，500K时，反应的半衰期为20秒，求：

①确定反应级数；②300K时反应速率常数；③500K时的反应速率常数；④此反应的活化能。

解：

①本反应的半衰期与起始浓度成反比，则本反应为2级反应。

②k300K=1/t（1/cA－1/cA,0）=1/40（1/0.7-1/1）=0.0107s-1∙mol-1∙dm3

③k500K=1/t（1/cA－1/cA,0）=1/20（1/0.5-1/1）=0.05s-1∙mol-1∙dm3

④ln（k500K/k300K）=-Ea/R（1/500-1/300）,Ea=9.605kJ/mol

二十七、某溶液中反应A+B→C，对A为1级，对B为0级，开始时反应物A与B的物质的量相等，没有产物C。

1h后A的转化率为75%，问2h后A尚有多少未反应？

解：

（1）=－ln（1－xA）

1－xA＝0.0625,即2h后尚有6.25%的A未反应

十二、80℃时纯苯的蒸汽压为100KPa，纯甲苯的蒸汽压为38.7KPa，两液体可形成理想液态混合物，若有苯-甲苯的气-液平衡混合物，80℃中的苯的摩尔分数y（苯）=0.3，求液相的组成。

解：

设苯为A，甲苯为B，理想液态混合物中任一组分拉乌尔定律，

十三、在抽空的真空容器中放人过量固体NH4HS，25oC时发生分解反应NH4HS（s）=NH3（g）+H2S（g），达平衡时系统总压66.66kPa。

（1）.当放入NH4HS时容器中已有39.99kPa的H2S（g），求平衡时容器内的压力；

（2）.当容器中原有6.666kPa的NH3（g）时，问需要多大压力的H2S（g）才能生产NH4HS？

解：

上述反应达到平衡时，由于分解反应所产生气体总压力

（1）

反应前：

039.99kPa

平衡时：

p1p0+p1

系统的平衡总压：

p=p0+2p1=77.735kPa

（2）当反应的Jp>KΘ时反应才能逆向进行，

十四、由FeCl3水溶液制备Fe（OH）3溶胶，已知稳定剂为FeCl3，

⑴写出Fe（OH）3胶团结构；⑵若使0.020dm3的Fe（OH）3溶胶聚沉，最少需加入的电解质分别是：

1.00mol·dm-3的NaCl为0.021dm3，5×10-3mol·dm-3的Na2SO4为0.125dm3，3.333×10-3mol·dm-3的Na3PO4为0.0074dm3，求各电解质的聚沉值；聚沉能力之比。

解：

⑴

⑵向负极

⑶

NaCl聚沉值：

512×10-3mol·dm-3，Na2SO4聚沉值：

4.31×10-3mol·dm-3，Na3PO4聚沉值：

0.90×10-3mol·dm-3

聚沉能力之比：

NaCl:

Na2SO4:

Na3PO4=1/512:

1/4.31:

1/0.90=1:

119:

569

十六、在100oC下，反应COCl2（g）＝CO（g）+Cl2（g）的KӨ＝8.1×10－9，∆rSmӨ＝125.6J/mol/K。

求：

（1）100oC,总压200kPa时COCl2解离度；

（2）100oC下该反应的∆rHmӨ。

解：

（1）以1mol反应物为基准：

开始nB/mol100

平衡nB/mol1-ααα平衡时系统中总的气体物质的量

已知：

=

由上式得：

（2）

（3）由化学反应等温方程式：

代入数据，得：

十八、0.1dm3的0.01mol·dm-3的AgNO3溶液与等体积的0.002mol·dm-3的KI溶液在25℃反应制备AgI溶胶，⑴写出胶团结构；⑵指出电泳方向；⑶对此溶胶，若NaNO3的聚沉值为100mmol·dm-3，试根据Schülze-hardy价数规则估算Na2SO4和Ca（NO3）2的聚沉值。

答：

⑴⑵向负极

⑶阴离子聚沉Me-︰Me2-=（1/1）6︰（1/2）6=