《物理化学》课后习题第一章答案

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1、习题解答第一章1.1mol理想气体依次经过下列过程:(1)恒容下从25℃升温至100℃,(2)绝热自由膨胀至二倍体积,(3)恒压下冷却至25℃。试计算整个过程的、、及。解:将三个过程中、及的变化值列表如下:过程(1)0(2)000(3)则对整个过程:=+0+==[1×8.314×(-75)]J=-623.55J=+0+=0=-=-=-[1×8.314×(-75)]J=623.55J因为体系的温度没有改变,所以=02.0.1mol单原子理想气体,始态为400K、101.325kPa,经下列两途径到达相同

2、的终态:(1)恒温可逆膨胀到10dm3,再恒容升温至610K;(2)绝热自由膨胀到6.56dm3,再恒压加热至610K。分别求两途径的、、及。若只知始态和终态,能否求出两途径的及?解:(1)始态体积==(0.1×8.314×400/101325)dm3=32.8dm3==8=(0.1×8.314×400×+0)J=370.7J==[]J=261.9J=+=632.6J==[]=436.4J(2)==0+=463.4J==0+=261.9J==0+=463.4J=-=174.5J若只知始态和终态也可以求

3、出两途径的及,因为是状态函数,其值只与体系的始终态有关,与变化途径无关。2.已知100℃,101.325kPa下水的=40.67kJ•mol-1,水蒸气与水的摩尔体积分别为=30.19dm3•mol-1,=18.00×10-3dm3•mol-1,试计算下列两过程的、、及。(1)1mol水于100℃,101.325kPa下可逆蒸发为水蒸气;(2)1mol水在100℃恒温下于真空容器中全部蒸发为蒸气,而且蒸气的压力恰好为101.325kPa。解:(1)恒压下的可逆变化===40.67kJ=-=-=-[10

4、1325(30.19-18.00×10-3)×10-3]J=-3.06kJ=+=(40.67-3.061)kJ=37.61kJ(2)向真空中蒸发,所以=0由于两过程的始终态相同故和与(1)相同=-=37.61kJ3.1mol乙醇在其沸点时蒸发为蒸气,已知乙醇的蒸发热为858J•g-1,1g蒸气的体积为607cm38,忽略液体的体积,试求过程的、、及。解:因为是恒压蒸发=(46×858)J=17.16kJ==(-1.013×105×670×10-6×46)J=-3.122kJ=+=14.04kJ恒压过程

5、==14.04kJ2.在101.325kPa下,把一块极小冰粒投入100g、-5℃的过冷水中,结果有一定数量的水凝结为冰,体系的温度则变为0℃。过程可看作是绝热的。已知冰的熔化热为333.5J•g-1,在-5~0℃之间水的比热容为4.230J•K-1•g-1。投入极小冰粒的质量可以忽略不计。(1)确定体系的初、终状态,并求过程的。(2)求析出冰的量。解:(1)体系初态:100g、-5℃、过冷水终态:0℃、冰水混合物因为是一个恒压绝热过程,所以==0(2)可以把这个过程理解为一部分水凝结成冰放出的热量用

6、以体系升温至0℃。设析出冰的数量为,则:=100×4.230×5=×333.5得=6.34g3.0.500g正庚烷放在氧弹量热计中,燃烧后温度升高3.26℃,燃烧前后的平均温度为25℃。已知量热计的热容量为8176J•K-1,计算25℃时正庚烷的恒压摩尔燃烧热。解:反应方程式C7H16(l)+11O2(g)→7CO2(g)+8H2O(l)反应前后气体化学计量数之差=-4==(8176×2.94)J=24.037kJ=kJ=5150.88kJ=+=(5150.88-4×8.314×298.15×10-3

7、)kJ=5141kJ4.B2H6(g)的燃烧反应为:B2H6(g)+3O2(g)→B2O3(s)+3H2O(g8)。在298.15K标准状态下每燃烧1molB2H6(g)放热2020kJ,同样条件下2mol元素硼燃烧生成1molB2O3(s)时放热1264kJ。求298.15K下B2H6(g)的标准摩尔生成焓。已知25℃时(H2O,l)=-285.83kJ•mol-1,水的=44.01kJ•mol-1。解:2mol元素硼燃烧生成1molB2O3(s)时放热1264kJ,2B(s)+1.5O2B2O3(

8、s)=-1264kJ,此反应是B2O3(s)的生成反应,则(B2O3)=-1264kJ由反应方程式可得:=(B2O3,s)+3[(H2O,l)+]-(B2H6,g)(B2H6,g)=(B2O3)+3((H2O,l)+)-(B2O3)=-1264kJ,=-2020kJ可求得(B2H6,g)=30.54kJ•mol-12.试求反应CH3COOH(g)→CH4(g)+CO2(g)在727℃的反应焓。已知该反应在25℃时的反应焓为-36.12kJ•mol-1。C

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