南京大学《物理化学》每章典型例题.docx

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1、第一章热力学第一定律与热化学例题11mol理想气体于27℃、101325Pa状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡，再由该状态恒容升温到97℃，则压力升到1013.25kPa。求整个过程的W、Q、△U及△H。已知该气体的CV，m恒定为20.92Jmol-1K-1。解题思路：需先利用理想气体状态方程计算有关状态：(T1=27℃,p1=101325Pa，V1)→(T2=27℃,p2=p外=?，V2=?)→(T3=97℃,p3=1013.25kPa，V3=V2)例题2水在-5℃的结冰过程为不可逆过程，计算时要利用0℃结冰的可逆相变过程，

2、即H2O（l，1mol，-5℃，pθ）△H1H2O（s，1mol，-5℃，pθ）↓△H2↑△H4H2O（l，1mol，0℃，pθ）△H3H2O（s，1mol，0℃，pθ）∴△H1=△H2＋△H3＋△H4例题3在298.15K时，使5.27克的甲醇(摩尔质量为32克)在弹式量热计中恒容燃烧，放出119.50kJ的热量。忽略压力对焓的影响。(1)计算甲醇的标准燃烧焓cHmθ。(2)已知298.15K时H2O(l)和CO2(g)的标准摩尔生成焓分别为－－1、－285.83kJmol·393.51kJmol·－1

3、，计算CH3OH(l)的fHmθ。(3)如果甲醇的标准蒸发焓为－1θ35.27kJmol·，计算CH3OH(g)的fHm。解：(1)甲醇燃烧反应：CH3OH(l)+3→CO2(g)+2H2O(l)O2(g)2QV=θ－1cUm=－119.50kJ/(5.27/32)mol=－725.62kJmol·θθvB(g)RTQp=cHm=cUm+=(－725.62－0.5×8.3145×298.15×10－3－1)kJ.·mol=－726.86kJmol·－1(2)cHmθ=fHmθ(CO2)+2fHmθ（H2O)－fHmθ[CH3OH(

4、l)]fHmθ[CH3OH(l)]=fHmθ(CO2)+2fHmθ(H2O)－cHmθ=[－393.51+2×(－285.83)－(－726.86)]kJ－1mol·－1=－238.31kJmol·OH(l)→CH，θ－1(3)CH33OH(g)vapHm=35.27kJ.mol·θ[CHOH(g)]=θ[CHOH(l)]+θfHm3fHmvapHm3=(－38.31+35.27)kJ.mol·－1=－203.04kJmol·－1第二章热力学第二定律例1.1mol理想气体从300K,100kPa下等压加热到600K，求此过程的Q、

5、W、U、H、S、G。已知此理想气体300K时的S－1－1－1－1··，c··。m=150.0JKmolp,m=30.00JKmol解：W＝－pV=－p(V2-V1)=－pV2+pV1=-nRT2+nRT1=nR(T1-T2)－1－1=1mol×8.315JK··mol×(300K-600K)=-2494.5JU=ncV,m(T2-T1)=1mol－1－1×(30.00-8.315)JK·mol×(600K-300K)=6506JH=ncp,m21－1－1×30.00JK··mol×(600K-300K)=9000J(T-T)=1m

6、olQp=H=9000J1－1S=ncp,mln(T2/T1)=1mol－×30.00JK··mol×ln(600K/300K)－1－1=20.79JK··mol由Sm(600K)=Sm(300K)+－1－1S=(150.0+20.79)JK··mol－1－1=170.79JK··molTS=n(T22－T11SS)－1－1－1－1－300K×150.0J·K·mol=1mol×(600K×170.79JK··mol)＝57474JG=H－TS＝9000J－57474J=－48474J。例2：lmol单原子理想气体由始态(273K

7、，p)经由下列两个途径到达终态(T2，p/2)：(l)可逆绝热膨胀；(2)反抗p/2的外压绝热膨胀．试分别求出T2，W，Sm和Gm．并回答能否由Gm来判断过程的方向?已知S(298K)=100J-1-1。K··mol解：(1)可逆绝热膨胀过程Qr=Q=0J-1)S=0JK·(可逆过程为恒熵过程单原子理想气体的绝热系数=1.667，利用绝热可逆公式111.667TT(p1)273K(p)1.66721p2p/2=207K∴W=U=nCV,m(T2-T1)=1mol×(1.5-1-1×(207K-273K)=-823.1J8×.314

8、5JK··mol)H=nCP,m(T2-T1)=1mol×(2.5-1-1×(207K-273K)=-1371.9J8×.3145JK··mol)G=H-(TS)=H-(T2S2-T1S1)=H-S(T2-T1)=-1371.9J-100JK-1×