物理化学复习例题

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1、10mol理想气体由25℃，1.0MPa膨胀到25℃，0.1MPa，设过程为：(1)自由膨胀；(2)对抗恒外压力0.1MPa膨胀；(3)定温可逆膨胀。试计算三种膨胀过程中系统对环境作的功。解：(1)W=0(2)W=－pambV=－pambnRT(1/p2－1/p1)=－0.1MPa×10mol×8.314J·mol1·K1×298K×(1/0.1MPa－1/1.0MPa)=－22.30kJ(3)W=－nRTln(V2/V1)=nRTln(p2/p1)=－57.05kJ1计算25℃时50g铁溶解在盐酸中所做的功：（1）在密闭

2、容器中，（2）在敞开的烧杯中。设外压力恒定，产生的H2视做理想气体，液体体积可忽略。(已知Fe的摩尔质量为55.8g·mol1。)解：Fe(s)＋2HCl(aq)FeCl2(aq)＋H2(g)（1）V=0，W=－pambV=0。（2）H2反抗恒定的外压力作功：W=－pamb(V2－V1)=－pambV2=－pV2=－nRT=(－50/55.8×8.314×298)J=－2220J2某理想气体，其CV,m=20J·mol1·K1，现有该气体10mol处于283K，采取下列不同途径升温至566K。试计算各个过程的Q，W，

3、U，H，并比较之。(1)体积保持不变；(2)系统与环境无热交换；(3)压力保持不变。解：(1)dV=0，W=0。QV=U=nCV,m(T2－T1)=(10×20×283)J=56.6kJH=nCp,m(T2－T1)={10×(20＋8.314)×283}J=80.129kJ3(2)Q=0，U2=U1=56.6kJ，H2=H1=80.129kJW=U2=56.6kJ(3)dp=0，U3=U1=56.6kJQp=H=80.129kJ=－23.529kJ4解：设计变化途径如下：已知苯在101.3kPa下的熔点为

4、5℃。在5℃时，fusHm=9916J·mol1，，，计算在101.3kPa，t=－5℃下的fusHm。苯(s)268.15K101.3kPafusHm(278.15K)fusHm(268.15K)苯(s)278.15K101.3kPa苯(l)278.15K101.3kPa苯(l)268.15K101.3kPaH1H256试从H=f（T，P）出发，证明：若一定量某种气体从298K，100kPa定温压缩时，系统的焓增加，则气体在298K，100kPa下的节流膨胀系数（即J-T系数）μJ-T<0。证由H=f（T，P）7

5、8在下列情况下，1mol理想气体在27℃定温膨胀，从50dm3至100dm3，求过程的Q，W，U，H及S。（1）可逆膨胀；（2）膨胀过程所作的功等于最大功的50%；（3）向真空膨胀。解：(1)dV=0，W=0。QV=U=nCV,m(T2－T1)=(10×20×283)J=56.6kJH=nCp,m(T2－T1)={10×(20＋8.314)×283}J=80.129kJ(2)Q=0，U2=U1=56.6kJ，H2=H1=80.129kJ，W=U2=56.6kJ(3)dp=0，U3=U1=56.6kJQp=

6、H=80.129kJ=－23.529kJ9温度为200℃，体积为20dm3的1mol氧，反抗恒定的1013kPa的外压进行绝热膨胀，直到气体的压力与外压平衡，设氧服从理想气体行为，则气体在该过程中的熵变为多少？已知。解：Q=0，U=W，即1011苯在正常沸点353K时摩尔汽化焓为3075kJ·mol1。今将353K，101325kPa下的1mol液态苯向真空等温蒸发变为同温同压的苯蒸气（设为理想气体）。（1）求此过程的Q，W，U，H，S，A和G；（2）应用有关原理，判断此过程是否为不可逆过程。解：(1)定温

7、可逆相变与向真空蒸发(不可逆相变)的终态相同，故两种变化途径的状态函数变化相等，即：G=G’=0H=H’=1mol×30.75kJ·mol=30.75kJS=S’==87.11J·K1U=U’=H’－pV=H’－nRT=30.75kJ－1mol×8.314J·K1·mol1×353K=27.82kJA=U－TS=27.82kJ－353K×87.11×103kJ·K1=－2.93kJ12向真空蒸发，pamb=0，故W=0因U=Q+W所以Q=U=2782kJ2）由（1）的计算结果可知，A

8、r