关于物理化学课后习题答案

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 100 C，另一个球则维持 0 C，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H2与N2，P(H2）=20kpa，P(N2)=10kpa,二者均可视为理想气体。

H2 3dmP(H2） T 3

N2 1dm P(N2) T 3（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H2和N2的分压力； （3）计算混合气体中H2和N2的分体积。

第二章

2.2 1mol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。 2.11 1mol某理想气体与27℃，101.325kpa的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态，在恒容升温至97.0℃，250.00kpa。求过程的W,Q, ΔU, ΔH。已知气体的体积Cv,m=20.92J*mol-1 *K-1。

2.15 容积为0.1 m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0 C，4 mol的Ar(g)及150 C，2 mol的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度t及过程的

。已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容

，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

分别为

及

??????? 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ΔfusHm=6.012KJ*mol-1 *K-1。已知在-10~0℃范围内过冷水（H2O,l）和冰的摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=76.28J*mol-1 *K-1和Cpm（H2O,S）=37.20J*mol-1 *K-1。求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。

2.26 已知水（H2O, l）在100 C的摩尔蒸发焓

。水和水蒸气在

25~100℃间的平均摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=75.75J*mol-1 *K-1和Cpm（H2O,g）=33.76J*mol-1 *K-1。求在25C

时水的摩尔蒸发焓。

2.29 应用附录中有关物资的热化学数据，计算 25 C时反应

的标准摩尔反应焓，要求：

（1）??? 应用25 C的标准摩尔生成焓数据； （2）??? 应用25 C的标准摩尔燃烧焓数据。

解：查表知

Compound 0 0 0 因此，由标准摩尔生成焓

由标准摩尔燃烧焓

2.31????? 已知25 C甲酸甲脂（HCOOCH3, l）的标准摩尔燃烧焓为，甲

酸（HCOOH, l）、甲醇（CH3OH, l）、水（H2O, l）及二氧化碳（CO2, g）的标准摩尔生成焓

分别为

、

、

及

。应用这些数据求25 C时下列反应的标准摩尔反应焓。

?????? 解：显然要求出甲酸甲脂（HCOOCH3, l）的标准摩尔生成焓

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??????? 始态为到

，

，的某双原子理想气体1 mol，经下列不同途径变化

的末态。求各步骤及途径的

。

（1）??? 恒温可逆膨胀；

（2）??? 先恒容冷却至使压力降至100 kPa，再恒压加热至；

（3）??? 先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa，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100 kPa，系统的温度T: （3）??? 同理，先绝热可逆膨胀到使压力降至100 kPa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

3.15 5mol单原子理想气体从始态300K，50kpa，先绝热可逆压缩至100kpa，再恒压冷却使体积小至85dm3。求整个过程的W,Q, ΔU, ΔH及ΔS。

3.21绝热恒容容器中有一绝热耐压隔板，隔板一侧为2 mol的200 K，50 dm3的单原子理想气体A，另一侧为3 mol的400 K，100 dm3的双原子理想气体B。今将容器中的绝热隔板撤去，气体A与气体B混合达到平衡。求过程的?????? 解：过程图示如下

????????????? 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N2(g)。一侧容积50 dm3，内有200 K的N2(g) 2 mol；另一侧容积为75 dm3, 内有500 K的N2(g) 4 mol；N2(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 ?????? 注意21与22题的比较。

3.29 已知苯（C6H6）的正常沸点为80.1C，ΔvapHm=30.878KJ*mol-1。液体苯的摩尔定压热容Cp,m=142.7J*mol-1 *K-1。今将40.53kpa，80.1C的苯蒸气1 mol，先恒温可逆压缩至101.325kpa,并凝结成液态苯，再在恒压下将其冷却至60C.求整个过程的W,Q, ΔU, ΔH及

。

ΔS。

3.36? 已知在101.325 kPa下，水的沸点为100 C，其比蒸发焓

。已知液态水和水蒸气在100 ~ 120 C范围内的平均比定压热容分别? 为

及

。今有101.325 kPa下120 C

的1 kg过热水变成同样温度、压力下的水蒸气。设计可逆途径，并按可逆途径分别求过程的

及

。

解：设计可逆途径如下 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25 C时的；

（2）??? 利用附录中各物质的数据，计算上述反应在25 C时的；

（3）??? 25 C，若始态CH4(g)和H2(g)的分压均为150 kPa，末态CO(g)和H2(g)的分压均为50 kPa，求反应的解：（1） ?????? （2）

?????? （3）设立以下途径

3.48? 已知水在77 C是的饱和蒸气压为41.891 kPa。水在101.325 kPa下的正常沸点为100 C。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105 C。

。

?????????? 解：（1）将两个点带入方程得

????????????? ?（2）根据Clausius-Clapeyron方程

????????????? ?（3） 第四章

4.3??????? 在25 ?C，1 kg水（A）中溶有醋酸（B），当醋酸的质量摩尔浓度bB介于

和

?????? ?

之间时，溶液的总体积

。求：

（1）??? 把水（A）和醋酸（B）的偏摩尔体积分别表示成bB的函数关系。 （2）??? 解：根据定义 ???? 当

时

时水和醋酸的偏摩尔体积。

4.5??????? 80 ?C是纯苯的蒸气压为100 kPa，纯甲苯的蒸气压为38.7 kPa。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，80 ?C时气相中苯的摩尔分数

，

求液相的组成。

?????? 解：根据Raoult定律

4.7??????? 20 ?C下HCl溶于苯中达平衡，气相中HCl的分压为101.325 kPa时，溶液中HCl的摩尔分数为0.0425。已知20 ?C时苯的饱和蒸气压为10.0 kPa，若20?C时HCl和苯蒸气总压为101.325 kPa，求100 g笨中溶解多少克HCl。 ?????? 解：设HCl在苯中的溶解符合Henry定律

4.21??? 在100 g苯中加入13.76 g联苯（C6H5C6H5），所形成溶液的沸点为82.4 ?C。已知纯苯的沸点为80.1 ?C。

?????? 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-0.200 ?C，计算此溶液在25 ?C时的蒸气压。已知水的为

。

，纯水在25 ?C时的蒸气压

?????? 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25 ?C时的蒸气压

4.27??? 人的血液（可视为水溶液）在101.325 kPa下于-0.56 ?C凝固。已知水的

。求：

（1）??? 血液在37 ?C时的渗透压；

（2）??? 在同温度下，1 dm3蔗糖（C12H22O11）水溶液中需含有多少克蔗糖才能与血液有相同的渗透压。 解：根据已知条件 ?????? 稀水溶液条件下

，因此

?????? 稀水溶液时，渗透压与溶质的性质无关， 第五章

5.9??? 在真空的容器中放入固态的NH4HS，于25 C下分解为NH3(g)与H2S(g)，平衡时容器内的压力为66.66 kPa。

（1）??? 当放入NH4HS时容器内已有39.99 kPa的H2S(g)，求平衡时容器中的压力。 （2）??? 容器内原有6.666 kPa的NH3(g)，问需加多大压力的H2S，才能形成NH4HS 解：反应的化学计量式如下 ?????? 由题给条件，25 C下 5.11一直下列数据（298.15K）： 物质 C（石墨） H2(g) CO(NH2)2(s) 5.740 130.68 191.6 205.14 104.6 -393.51 -285.83 0 0 -631.66 物质 NH3(g) CO2(g) H2O(g) -16.5 -394.36 -228.57 求298.15K下CO(NH2)2的标准摩尔生成吉布斯函数 ，以及下列反应的 。

CO2(g)+2NH3(g)=H2O(g)+CO(NH2)2(s)

N2（g） O2（g）