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
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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H与N,P(H2)22
=20kpa,P(N)=10kpa,二者均可视为理想气体。
2
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23NH1dm
2
33dm
P(N)T2
P(H)T2
(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H和N的分压力;22
(3)计算混合气体中H和N的分体积。
22
第二章
2.21mol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。
2.111mol某理想气体与27℃,101.325kpa的始态下,先受某恒定外压恒温压
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缩至平衡态,在恒容升温至97.0℃,250.00kpa。
求过程的W,Q,U,H。
已知气体的-1-1体积Cv,m=20.92J*mol*K。
,3
0C4mol
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Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容分别为末态温度。
已知:
及过程的t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
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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
2.25冰(H2O,S)在100kpa下的熔点为0℃,此条件下的摩尔熔化焓-1-1fusHm=6.012KJ*mol*K。
已知在-10~0℃范围内过冷水(H2O,l)和冰的摩尔-1-1-1定压热容分别为Cpm(H2O,l)=76.28J*mol*K和Cpm(H2O,S)=37.20J*mol-1*K。
求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。
2.26)在100C的摩尔蒸发焓O,l已知水(H。
水和2
*K和Cpm水蒸气在=75.75J*mol)Cpm(H2O,l℃间的平均摩尔定压热容分别为25~100-1-1
-1-1时水的摩尔蒸发焓。
C*K)(H2O,g=33.76J*mol25。
求在
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2.29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
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C甲酸甲脂(HCOOCH已知25,l2.31)的标准摩尔燃烧焓为3OH,l)、水(HO,l)及二氧)、甲醇(,甲酸(23HCOOH,lCH
化碳(CO,g)的标准摩尔生成焓分别为、2
25。
应用这些数据求及、
C时下列反应的标准摩尔反应焓。
解:
显然要求出甲酸甲脂(HCOOCH,l)的标准摩尔生成焓3---
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2.38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
3.9始态为,的某双原子理想气体1mol,经下列不同
的末态。
求各步骤及途径的。
,途径变化到
(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;
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(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
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3.155mol单原子理想气体从始态300K,50kpa,先绝热可逆压缩至100kpa,再
3及U,H。
求整个过程的W,Q,85dm恒压冷却使体积小至。
S
33.21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的双原子理想气体100dm的400K,3molA的单原子理想气体,另一侧为B。
今将容器中的绝热隔板撤去,气体混合达到平衡。
求过程的A与气体B。
解:
过程图示如下
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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。
3.22绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板,隔板两侧均为N(g)。
一侧容积502
33内有500K的N(g)4mol;的75dm,(g)2mol;另一侧容积为dm,内有22
N200K
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N(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2
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
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注意21与22题的比较。
-1。
液体苯的摩vapHm=30.878KJ*mol80.1C,已知苯(3.29C6H6)的正常沸点为-1-1,1mol的苯蒸气40.53kpa,80.1C。
今将尔定压热容Cp,m=142.7J*mol*K先恒温可逆压缩至60C.101.325kpa,并凝结成液态苯,再在恒压下将其冷却至
U,W,Q,求整个过程的及H。
S
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3.36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
101.325。
今有及
过热水变成同样温度、压力下的水蒸气。
设计可逆途径,1kg的120kPa下C
。
并按可逆途径分别求过程的及
解:
设计可逆途径如下
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3.40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CH(g)和H(g)的分压均为150kPa,末态CO(g)和H(g)242
的分压均为50kPa,求反应的。
解:
(1)
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)2(
)设立以下途径3(
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3.48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
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Clausius-Clapeyron方程2()根据
)(3
第四章
4.3),当醋酸的质量摩尔浓度在25A)中溶有醋酸(B水(,C1kgbB
和介于之间时,溶液的总体积
。
求:
)的偏摩尔体积分别表示成把水()(1B)和醋酸(A的函数关系。
bB
)(2时水和醋酸的偏摩尔体积。
解:
根据定义
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当时
4.580C是纯苯的蒸气压为100kPa,纯甲苯的蒸气压为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,80C时气相中苯的
摩尔分数,求液相的组成。
解:
根据Raoult定律
4.720C下HCl溶于苯中达平衡,气相中HCl的分压为101.325kPa时,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
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4.21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:
4.24现有蔗糖(C12H22O11)溶于水形成某一浓度的稀溶液,其凝固点为-0.20025CC,计算此溶液在时的蒸气压。
已知水的,纯水
25C时的蒸气压为。
在
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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