物化答案_妈妈再也不想担心我的学习了

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1、1.将298K,p下的1dm3的O2绝热不可逆压缩到5p,消耗功502J,求终态的T2、S2及H、G。已知：SmO2,298K=205.14 JK-1mol-1题解氧气的物质的量为由热力学第一定律,U=Q+W；系统绝热,Q=0,U= WU=nCV,mT2T1=0.4mol2.5RT2298K=502J解得T2=896.4KS2=S+S1=7.4 JK-1+205.14JK-1mol-10.40mol=89.46 JK-1DH=nCp,mT2T1=0.4mol3.5R698.4298K=6965.1JDG=HTS=HT2S2T1S1=6965.1J896.4K89.46 JK-1298K0.4m

2、ol05.14JK-1mol-1=48.77kJ剖析本题考察的知识点为计算理想气体的单纯pVT变化的状态函数变,有两点需注意：1题中已知条件给出氧气在298K时的标准摩尔熵,可利用该数据计算其始态熵,再结合过程的熵变计算终态熵；2计算G时,需利用TS,它代表的含义是T2S2T1S1,而不应理解为TS2S1,因为本题属变温过程2.3将1 mol O2由298.15 K,的压强下经恒温可逆压缩增至压强为607950 Pa的末态,试求、体,及隔。如改为恒外压 压缩至同一末态,上述各热力学量又为多少?答案： Q = -4.44 kJ,H =U = 0,W =G =A = 4.44 kJ,S = 14.

3、9 JK-1,S隔= 0, Q = -12.4,W = 12.4 kJ,S隔= 26.67 JK-1,其余同解： 将O2视为理想气体,因是恒温可逆压缩,故=0 =-T= - Qr = 4.44 kJ=-T= - Qr = 4.44 kJ体= Qr / T= -4441298.15= -14.9 JK-1外= -Qr / T = 4441298.15= 14.9 JK-1隔= 体+外= 0 因恒外压压缩,则外= -Q/T=12394298.15 = 41.57 JK-1隔=体+外= -14.9 + 41.57 = 26.67 J,及均与同。41 mol理想气体从同一始态分别经历下列过程达到相同末

4、态： 绝热可逆膨胀然后恒压可逆膨胀； 恒压可逆膨胀然后经恒容到达末态。试分别计算此二过程的、及。已知此气体的恒压摩尔热容12.47 Jmol-1-1。答案：U =H =0,S = 13.4 JK-1,G = -3995 J解：两过程的始末态相同,故其DU,DH,DS及DG均相同,计算时选任一过程皆可： 因恒温,故： DU = DH = 0 而 所以：DG = DH - TDS = -3995 J5在298.15 K及506625 Pa下,1 dm3的氧气经绝热可逆膨胀至,试计算该过程的、及。已知氧的205 Jmol-1K-1,29.1Jmol-1-1,并可将氧视为理想气体。答案：U = -46

5、6 J,H = -652 J,A = 3831 J,G = 3645 J,S = 0解： 先求出氧气的量n及终态的温度T2：n=PV/=506625110-3/=0.204 molr=Cp,m/Cv,m=7/5T2=T1/r=298.15=188.24 K 求,：=nCv,m=0.204= - 466 J= nCp,m=0.20429.1 = -652 J绝热可逆,所以：=Qr/T=0 求,=-=-S=-=-S给出的氧的熵值是298.15K,Pq的熵值,而本题的始态是298.15 K及506625 Pa,故应把给出的摩尔熵变为本题始态的摩尔熵Sm。因： Sm - = RTln=8.314ln=

6、 -13.4 Jmol-1K-1故本题始、终态的熵值 S= S2=S1=0.204 = 39.1 JK-1所以：= -466-39.1 = 3831 J= -652-39.1 = 3645 J6苯的正常沸点为353 K,此时30.77 kJmol-1。现将353 K、下的1 mol液态苯向真空恒温蒸发为同温同压下的苯蒸气,试计算： 此过程中苯吸收的热和所做的功； 及； 在298.15K时苯的饱和蒸气压。答案：Q= 0,W= 27835J, 87.81 Jmol-1K-1,0, 14722.53 Pa解： 因是恒温向真空膨胀 W=0,又因 T1=T2,P1=P2,=30770 Jmol-1Q=-

7、 P- PVg=-nRT=30770-8.314353=27835.16 J 因温度变化很小,故可视为常数。 ln = /R/=298.15-353/=-1.9291所以：P2/P1=0.1453P2 =0.1453101325=14722.53Pa7.8试计算263.15 K及的压强下,1 mol水凝结成冰时,冰和水的饱和蒸气压之比。已知冰及水的摩尔恒压热容分别为 37.65 Jmol-1K-1及75.31 Jmol-1K-1；在273.15 K时冰的熔化热为6 025 Jmol-1。答案：0.906解：现设计如下的五步可逆过程来代替原过程：H2O263.15 K, PlH2O263.15

8、K, PqH2O263.15 K, Pl12H2O263.15 K, Ps4DG, DSH2O263.15 K, Pq53H2O263.15 K, Ps解题思路：为求得Ps和Pl的比值,过程3是关键。当水蒸气当作理想气体时,过程3的热力学量中只有DS或DG与有关。计算DS较简单。S=S1+S2+S3+S4+S5因压强不大,对凝聚相的影响可以忽略,故：S1=0,S5=0；而：S3=Rln；S2=；S4=-所以：S2+S4=-= -又因：C p,m =Cp,m- Cp,m则：=+S2+S4= -5648.5/263.15= -21.47 JK-1S =S2+S3+S4= -21.47+Rln为了求

9、得原过程的S,还需设计另外的循环：H2O263.15 K, PqH2O273.15 K, PqIIIIIH2O263.15 K, Pq DSH2O273.15 K, PqI可见：S= SI+SII+SIII= 75.31ln-6025/273.15+37.65ln = -20.65JK-1所以有：-20.65= -21.47+Rln Rln=0.82故 Pl/Ps=0.90613有一绝热筒,其中被一块导热良好的金属板隔开A,2 mol B,2 mol 400 K 400 K1013250 Pa 1013250 Pa为A及B两室。每室均装有温度为400 K、压强为1013250 Pa的单原子理想

10、气体。现使B室的气体在恒外压下绝热膨胀至压强为101325 Pa。试计算在A、B室内气体达到平衡后两室气体在此过程中的、及。已知该气体始态的熵为130 Jmol-1-1。解： 此过程为绝热不可逆过程,Q=0。B室膨胀时对外作功,不对外传热,但B室与A室时刻处于热平衡。设末态的温度为T2,B室始态体积为V1,B室末态体积为V2；已知nA=nB=2 mol,Cv,m=3R/2。U = W= -P外 nACv,m + nBCv,m =-P外nBR4= -10132528.314得：T2=310 K 求DH,DS,DG：A室是恒容降温：DHA= nACp,mDT=2 = -3741JDSA = nAC

11、v,mln = 2ln = -6.4 JK-1DGA= DHA- DA = DHA- = -3741 310- 400260 = 21643 J B室的压强,温度及体积均变化：DHB= nBCp,mDT=2 = -3741JDSB = nBCp,mln +nBRln= 2ln +2Rln= 27.7 JK-1DGB= DHB- DB = DHB- = -3741 310 - 400260 = 11072 J整个体系：DH=DHA+DHB= -7482 JDS =DSA +DSB = 21.3 JK-1DG=DGA+DGB= 32715 J = 32.7 kJ14293.15 K时,质量分数为6

12、0 %的甲醇水溶液的密度是0.894 6 kgdm-3,在此溶液中水的偏摩尔体积为1.6810-2dm3mol-1。求甲醇的偏摩尔体积。答案： 3.97710 2 dm3mol -1解： M H2O =18.01510-3 kgmol-1； M CH3OH = 32.04210-3 kgmol-1以1kg溶液计算：n H2O=1-0.6/18.01510-3= 22.204 moln CH3OH = 0.6/32.04210-3= 18.725 moln总= n H2O+ n CH3OH = 40.929 molx H2O = 18.725/40.929 = 0.4575溶液体积：V = W/

13、= 1/0.8946 =1.1178 dm3Vm =1.1170/40.929 = 0.02731 dm3mol-1甲醇=Vm- x H2O, H2O/ x CH3OH=0.02731-0.54250.0168/0.4575= 0.03977dm3mol-115在298.15 K, NaCl水溶液的体积V与NaCl的质量摩尔浓度m的关系式如下：1.001 40.016 621.7710-33/21.210-42dm3。试计算1 molkg-1的NaCl溶液中NaCl和H2O的偏摩尔体积。答案：1.951510 2,1.802210 2 dm3mol -1解： M H2O=18.01510-3

14、kgmol-1按含1kg水的NaCl溶液计算,则n2=mn1= n H2O=1/18.01510-3=55.501 mol=Tn=0.016622.65510-3m1/22.410-4m =0.019515 dm3mol 1 V=n1n2=v- n2/n1 =1.00140.016621.7710-3+1.210-40.019515/55.509 =0.018022 dm3mol 116973.15 时,溶液的摩尔混合焓如下：0.10.20.30.40.50.60.70.80.9/7531326172819582054200017741377787试计算合金在973.15 K,= 0.6时,和

15、的偏摩尔混合热。答案：2012 Jmol-1解：以XZn为横坐标,mixHm为纵坐标作图,在XZn=0.6处作切线,得到两截距分别为1207Jmol-1和3125 Jmol-1,分别为和的偏摩尔焓热,则在XZn=0.6时,和的偏摩尔混合热为：H=12700.63125= 2012 Jmol-117在1653K下,CrTi合金的摩尔混合吉布斯自由能与摩尔分数的数据如下：0.090.190.270.370.470.620.780.89/3 3935 3265 9916 5656 9046 8285 9294 058试计算在1653K下0.47的液体合金中铬和钛的偏摩尔混合自由能。答案：6897 J

16、mol-1解：以为横坐标,mixGm为纵坐标作图,在为0.47处做切线,得两截距分别为 -5830和-8100 Jmol-1,即分别为Ti和Cr的偏摩尔自由能,则在0.47处Ti和Cr的偏摩尔混合自由能为：G =-58301-0.47+-81000.47= -6897Jmol-118 298 K时K2SO4在水溶液中的偏摩尔体积由下式表示：= dm3mol-1为K2SO4溶液的质量摩尔浓度,已知纯水的摩尔体积0.017 96 dm3mol-1。试求该溶液中水的偏摩尔体积的表示式。答案：17.960.10925m3/21.99810 4m2解：含1kg溶剂、浓度为m molkg-1的溶液中含水n

17、1 mol,含K2SO4为m mol。n1=1/1.810-3=55.51molV= n1+ n2=55.51+m =55.51+0.03228m+0.01822m3/2+2.2210-5m21因为：T,P,n1=T,P,n1=0.032280.01822m1/22.2210-5m 所以：=0.01822m1/22.2210-5mdm当m=0时为纯水,这时V0=55.560.01796=0.9979 dm3积分得：V=0.9979+0.03228m+2/30.01822 m3/2+1.1110-5m2 =0.9979+0.3228m+0.01215 m3/2+1.1110-5m2 将式代入1式得：=1/55.560.9979+0.03228m+0.01215 m3/2+1.1110-5m203228m+0.01822 m3/2+2.2210-5m2=1/55.560.99790.80607 m3/21.1110-5m2=0.017961.092510-4 m3/21.99810-7m2 dm3mol-121. .