物理化学计算题1知识分享Word文档格式.docx
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(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。
(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;
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
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。
(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。
(3)相图中三相线的自由度数是多少?
(1)1.l+A(s)2.l+α(s)3.A(s)+α(s)4.α(s)
(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)?
(1)1.l2.l+A(s)3.C(s)+l4.C(s)+l5.B(s)+C(s)6.B(s)+l
(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)
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
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,
⑵求上述反应的和平衡常数。
Zn=Zn2+{α(Zn2+)=0.0004}+2e-
阴极:
2AgCl(s)+2e-→2Ag+2Cl-(a2)
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]
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。
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?
(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。
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?
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×
dm-3的Na3PO4为0.0074dm3,求各电解质的聚沉值;
聚沉能力之比。
⑴
⑵向负极
⑶
NaCl聚沉值:
512×
dm-3,Na2SO4聚沉值:
4.31×
dm-3,Na3PO4聚沉值:
0.90×
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。
(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:
(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Schü
lze-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=100