《简明物理化学》第二章答案docx.docx
《《简明物理化学》第二章答案docx.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《简明物理化学》第二章答案docx.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
《简明物理化学》第二章答案docx
1.2mol298K,5dm3的He（g）,经过下列可逆变化:
（1）等温压缩到体积为原来的一半；
（2）再等容冷却到初始的压力。
求此过程的Q、W、∙ΔU、ΔH和AS。
已知Cp,m（He,g）=20.8J?
K-1?
mol-1。
解：
体系变化过程可表示为等温压缩>等容冷却〉
V2
W=W计W2=nRTIn2+0=2×8.314×298×ln0.5=-3435（J）
V1
Q=Q1+Q2=W1+ΔU2=-3435+nCv,mΔT=-3435+nCv,m（298-298/2）
=-3435+（-3716）=-7151（J）
ΔU=ΔUι+ΔU2=ΔU2=-3716（J）
V2T2dT
ΔS=ΔS什ΔS2=nRlnV-+帀nCv,m=2×8.314×In0.5+2×1.5×8.314lnθ.5
=-2818（J^J）
2.10mol理想气体从40C冷却到20C,同时体积从250dm3变化到50dm3。
已知该气体的
-1-1、
Cp,m=29.20J?
K?
mol,求ΔS。
解：
假设体系发生如下两个可逆变化过程
250dm3
等温.
50dm3
等容
ΔS2
50dm3
40C
>
ΔS1
40C
20C
ΔS=ΔS什ΔS2=nRln+
V1
T2
dT
nCv,mT
=10Rln竺+10×（29.20-8.314）×In^^
250273.15+40
=-147.6（J水JI）
-1-1
3.2mol某理想气体（Cp,m=29.36J?
K?
mol）在绝热条件下由273.2K,1.0MPa膨胀到203.6K,
0.1MPa求该过程的Q、W、AU>H和口厶S。
解：
273.2K
绝热'203.6K
A
1.0MPa
膨胀0.1MPa
Cp,m=29.36J^AJmo∖λ
1
∙∙∙Cv,m=29.36-8.314=21.046J∙K」
且Q=O
T2
ΔU=TnCv,mdT=2×21.046×（203.6-273.2）=-2930（J）
W=-ΔU=2930（J）
4.有一带隔板的绝热恒容箱，在隔板两侧分别充以不同温度的H2和。
2,且V1=V2（见图）,
若将隔板抽去，试求算两种气体混合过程的US（假设此两种气体均为理想气体）。
1molO2
10C,V1
1molH2
20C,V2
解：
先由能量衡算求终温。
02与H2均为双原子分子理想气体，故均有Cv,m=5R∕2,设终温
为T,则
Cv,m（H2）（293.2-T）=Cv,m（O2）（T-283.2）
=T=288.2K
整个混合过程可分以下三个过程进行：
恒容δS1
1mol,O2,283.2K-①~Pr1mol,O2,T—δs3
恒容δS2在恒温恒压下混合达状态
1mol,H2,293.2K—1mol,H2,T—
当过程①与②进行后，容器两侧气体物质的量相同，温度与体积也相同，故压力也必然相同，即可进行过程③。
三步的熵变分别为：
ΔSI=CVm（O2）ln2882=8.314ln2882J^KJ=0.364J*KJ
283.2283.2」
Q吸=-Q放
t为混合后的温度
C?
mi（t-tι）=-C?
m2（t-t2）
t-t1m2200——
-22=t-10=2（40-t）=t=30C=303.15K
t2-tmi100
1
=1.40（JK）
6.过冷CO2（l）在—59C时其蒸气压为465.96kPa,而同温度下CO2（s）的蒸气压为439.30kPa°
189.54J?
g-1.
求在—59C、101.325kPa下，1mol过冷CO2（∣）变成同温、同压的固态CO2（s）时过程的丄S，
设压力对液体与固体的影响可以忽略不计。
已知过程中放热
CO2（g）
-59C,P（S）
G4
∞2（g）-^G3
-59C,P（l）
ΔG1：
?
0,∆G5<^0ΔG2=ΔG4=0
P（S）P（S）439.30
.∙.δG=ΔG3=VdP=nRTIn=1×8.314×214.2In=-104.9J
'p（∣）p（l）465.96
TΔG=ΔH-TΔSΔH=-189.54×44=-8339.76J
7.2molO2（g）在正常沸点—182.97C时蒸发为101325Pa的气体，求此过程的AS。
已知在正常
沸点时O2（l）的AVaPHm=6.820kJ?
K。
解：
。
2在Pr,—182.97C时的饱和蒸气压为101.325Pa,该相变为等温可逆相变
的S,并与实际过程的热温熵相比较以判断此过程是否自发。
向真空膨胀，W=O,Q=△U=△H-△（PV）=△H-nRT=40.67×103-8.314×373.2
=37.567kJpol
Q/T=37567=100.66J$」pol/
373.2
△S>Q/T,所以此过程为不可逆过程
9.1molH2θ（l）在100C,101325Pa下变成同温同压下的H2O（g）,然后等温可逆膨胀到
W2=nRTIn巴=8.314×373.15×ln101325=2.883kJ
P240000
故W=Wj+W2=5.983kJ
Q1=n-VaPHm=40.67kJ
Q2=W2=2.883kJ
故Q=Q什Q2=40.67+2.883=43.55kJ
△U1=Q1-W1=37.57kJ
△U=△U1=37.57kJ
△H1=n-VaPHm=40.67kJ
△H2=0
故△H=△H什△H2=40.67kJ
故△S=△S什△S2=116.73J/
来的10倍，试计算此过程的Q、W、厶U、厶H、厶S、.IG和厶F。
解：
W=-P外ΔV=-P外（V2-V1）=-P外（10V1-V1）
11.若一5C时,C5H6（s）的蒸气压为2280Pa,-5C时CeHe（I）凝固时ASm=—35.65J?
K-1?
mol
ΔG=ΔH-TΔS=-9874-2e8.2×（-35.65）=-312.67JP（S）P（S）2280
ΔG3=VdP=nRTIn=1×8.314×268.2×In=-312.67
讽）P（I）P（I）
=P（I）=2632Pa
12.在298K及101325Pa下有下列相变化：
CaC03（文石）→CaCO3（方解石）
施加多大压力方能使文石成为稳定相?
解:
CaCOy文石）CaCθ3（方解石）
>
298K,Pr298K,Pr
ΔG1%G3
文石△G2二方解石
298K,P298K,P
HtrGm=ΔG什△G2+ΔG3
=（VI-V2）JpfP=ArSVm（P-PT）
13•在—3C时，冰的蒸气压为
=2.75×10-6×（P—101325）=800p=2.91×108Pa
475.4Pa,过冷水的蒸气压为489.2Pa,试求在-3C时1mol过冷
H2O转变为冰的AG。
=-64.27J
14.已知298.15K下有关数据如下:
物质
02（g）
C6H12θ6（s）
CO2（g）
H20（l）
.∖fHm/J?
K-1?
mol-1
o
-1274.5
—393.5
—285.8
-1I-1
Sb/J?
K?
mol
205.1
212.1
213.6
69.9
求在298.15K标准状态下，1moIα右旋糖CgHizOg（S）与氧反应的标准摩尔吉布斯自由能。
解：
因为化学反应一般是在恒T、恒V下或者在恒T、恒P下进行，所以求化学反应的.G最
基本公式应为∙*Gm（T）-τHm（T）-T∙*Sm（T）
本题求298.15K、标准状态下O-右旋糖的氧化反应如下：
298.15K标准状态下
C6H12θ6（S）+602（g>6Cθ2（g）+6H20
（1）
故的计算式为LrGm^rHm^rSm
ArGm（298.15K）的计算式为
TGm（298.15K）=THm（298.15K）-298.15K×.：
rSm（298.15K）
据题给数据
•：
fHm（298.15K）='：
BfHrm（298.15K）
=6.*Hm（H2O,l）+6∙,fHrm（C02,g）-SHtm（C6H12θ6,s）
=6×（-285.8kJmol'）+6×（-393.6kJ-1
=-2801.3kJ?
mol
TSm（298.15K）=V■BSm（298.15K）
=6Sm（H20,l）+6Sm（CO2,g）-Srm（（C6H12O6,s）-6Sm（O2,g）
=258.3J水'Mol'
ArGr（298.15K）=.vHm（298.15K）-298.15K×■=rSm（298.15K）
13
=-2801.3kJmol*-298.15K×258.3×10-kJ^mol
=-2878.3kJmolA
15.生物合成天冬酰胺的.∖rGm为一19.25kJ?
mol-1,反应式为：
天冬氨酸+NH4ATP天冬酰胺∙AMPPPi（无机焦磷酸）（0）
已知此反应是由下面四步完成的：
天冬氨酸ATPβ天冬氨酰腺苷酸PPi
（1）
β天冬氨酰腺苷酸+NH4天冬酰胺AMP
（2）
β-天冬氨酰腺苷酸H2O天冬氨酸AMP（3）
ATPH2OAMPPPi（4）
已知反应⑶和⑷的ArGm分别为—41.84kJ?
mol-1和—33.47kJ?
mol-1,求反应⑵的乙Gm值.解：
反应方程式
（1）+
（2）=（O）
ArGm
（1）+ArGm
（2）=ArGm
又有反应方程式2×
（1）+
（2）+（3）-（4）=（0）
•••2∙：
rGm
（1）+*Gm
（2）+∙：
rGm（3）-.：
rGm（4）=-VGm
*Grm
（1）+*Gm
（2）=-19.25
2]Gm
（1）+rGrm
（2）=-19∙25-33∙47+41∙84
—rGm
（2）=-27.62kJ^mol
16•固体碘化银AgI有α和β两种晶型，这两种晶型的平衡转化温度为1465C,由α型转化
为β型时，转化热等于6462J7mol-1。
试计算由α型转化为β型时的USO
解：
AgI（α）*AgI（β）
ΔS=Q∕T=∙τHm∕T=6462∕419.7=15.4J水'和ol'
17.试判断在10C及标准压力下，白锡和灰锡哪一种晶形稳定。
已知在25C及标准压力下有下列数据：
物质
=fHm/（J?
mol-1）
Sm,298/（J?
K-1?
mol-1）
11
Cp,m/（J?
K-?
mo「）
白锡
0
52.30
26.15
灰锡
-2197
44.76
25.73
解：
Sn^）—>Sn^）
.：
rHm（298.2K）=-2197J^olJ
TSm（298∙2K）=44∙76-52∙30=-7∙45（JZJ^olJ）
rr283.2
ΔrHm（283.2K）=⅛Hm（298.2K）+^98∕rCp,mdT=-2197+（25.73-26∙15）×（283.2-298.2）
1=-2197+6.3=-2190.7（J4mol）
283∙2[.rCp
.：
rSm（283.2K）=.rSm（298.2K）+dT
<298.2T
283.2=-7.45+（25.73-26.15）×In
298.2
11
=-7.43（JKmol）
γGm（283.2K）=THrm（283.2K）-T■√Sm（283.2K）=-2190.7-283.2×（-7.43）=-86.5（J^olJ）
∙∙∙Sn^）Sn^）的反应可自发进行
•••灰锡较白锡稳定
升级会员 