物理化学考试题库完整
3322、1mol理想气体在300K下,从1dm定温可逆膨胀至10dm,求此过程Q、W、 ?U及?H。解:理想气体定温可逆过程 W??nRTlnV210??1?8.314?300?ln??5743(J) V11理想气体定温下?U?0,?H?0,所以 Q??W?5743(J)
23、1molH2由始态25℃以及p?可逆压缩至5dm。求(1)最后温度;(2)最后压力;(3)过程做
3功。
解:(1)设氢气为理想气体,则1molH225℃时的体积为 V1?nRT1?8.314?298??24.8(dm3),V2?5dm3 P100.00理想气体绝热可逆压缩时?Q?0,dU??W,则 dU?nCV,mdT??pdV 根据理想气体绝热过程方程式
V2T2??CV,mln V1T157对于双原子理想气体CV,m?R,Cp,m?R,所以
2255T2 Rln??Rln,T2?563K
24.82298 Rln(2)根据理想气体绝热过程方程式 Cp,mlnV1p2?CV,mln V2p1
724.85p2Rln?Rln,252100.00p2?936.2kPa
5T2W??U??T1CV,mdT?CV,m(T2?T1)??8.314?(565?298)（3） 2?5508(J)24、40g氦在3p?下从25℃加热到50℃。试求该过程的?H、?U、Q与W。该氦就是理想气体。
解:Qp??H??T1nCp,mdT?nCp,m(T2?T1) 单原子理想气体Cp,m?T253R,CV,m?R,所以 22页脚
物理化学考试题库完整
Qp?405??8.314?(323?298)?5196(J) 42T2?U??T1nCV,mdT?nCV,m(T2?T1) 403???8.314?(323?298)?3118(J)42 W??U??H?3118?5196??2078(J)
25、已知水在100℃、101、325kPa时蒸发热为2259、4J?g,则100℃时蒸发30g水,过程的W、?U、?H、?S与?G为多少(计算式可忽略液态水的体积)？ 解:?H?Cp,g?m?2259.4?30?67782(J) 将水蒸气视为理想气体,气体体积功为Vg??1nRT,其中p?pe,忽略液态水的体积,那么 p
W??pe?V??pe(Vg?Vl)??penRT??nRT pe??30?18?8.314?373??5169(J) ?U??H?W??H?p?V?67782?5169?62613(J)
?H67782??181.7(J?K?1) T373可逆相变,所以?G?0
?S?26、298K时,将液态苯氧化为CO2与液态H2O,其定容热为?3267kJ?mol,求定压反应热。 解:C6H6(l)?7?11O2(g)?6CO2(g)?3H2O(l) 2?1 ?rUm?QV??3267kJ?mol
1?rHm??rUm??vB,gRT??3267?(6?7)?8.314?298?10?3 2??3271(kJ?mol?1)27、300K2mol理想气体由1dm可逆膨胀至10dm,计算此过程的熵变。 解:?S体?nRln28、
33V210?2?8.314?ln?38.29(J?K?1) V11已知反应及有关数据如下:
??1 ?fHm/(kJ?mol) 52、3 -241、8 -277、6 ?1?1Cp,m/(J?mol?K) 43、6 33、6 111、5
页脚
物理化学考试题库完整
??求(1)298K时反应的?rHm;(2)反应物的温度为288K,产物温度为348K时反应的?rHm。 ?解:(1)?rHm??vB?fHm??277.6?(52.3?241.8)
?1??88.1(kJ?mol)
?（2）将反应过程设计成下列过程: 288KC2H4(g)?H2O(g)
?H2??H1??88.1kJ?mol??1 298KC2H4(g)?H2O(g)
C2H5OH(l)
?H3? 348KC2H5OH(l)
??1 ?H1??88.1kJ?mol
??H2??Cp,m(反)?T?(43.6?33.6)?(298?288)?10?3?0.772(kJ?mol)?1
??3?1 ?H3??Cp,m(产)?T?111.5?(348?298)?10?5.575(kJ?mol) ?????1 ?H??H1??H2??H3??88.1?0.772?5.575??81.8(kJ?mol)
29、
定容下,理想气体1molN2由300K加热到600K。求过程?S。已知
Cp,m,N2?(27.00?0.006T)J?mol?1?K?1。
解:?S??T1T2nCV,mdTT2n(Cp,m?R)dT ??T1TTT2
30、 若上题就是在定压下进行,求过程的熵变。 解:理想气体定压过程熵变 ?S??T1T2??T11?(27.00?0.006T?8.314)dT?14.76(J?K?1)T
nCp,mdTT2dT??T11?(27.00?0.006T)?20.51(J?K?1) TT?131、101、325kPa下,2mol甲醇在正常沸点337、2K时汽化,求体系与环境的熵变各位多少？已知甲醇的汽化热?Hm?35.1kJ?mol。 解:101、325kPa、337、2K甲醇汽化,发生可逆相变
QRn?Hm2?35.1???0.208(kJ?mol?1) TT337.2n?Hm??0.208(kJ?K?1) ?S环??T ?S体?31、
?在298K及p下,用过量100%的空气燃烧1molCH4,若反应热完全用于加热产物,求
页脚
物理化学考试题库完整
燃烧所能达到的最高温度。所需热力学数据如下所示。 CH4 O2 CO2 H2O N2
??fHm/(kJ?K?1) —74、81 0 —393、51 —241、82
Cp,m/(J?mol?1?K?1) 28、17 26、75 29、16 27、32
解:甲烷燃烧的化学反应如下:
CH4(g)?2O2?CO2(g)?2H2O(g) N2
??fHm/(kJ?K?1) —74、81 0 —393、51 —241、82
Cp,m/(J?mol?1?K?1) 28、17 26、75 29、16 27、32
空气过量100%时,O2量为2?(1?100%)?4mol,甲烷燃烧后剩余各气体的量为: O2(g):2molCO2(g):1molH2O(g):2mol
N2(g):4?0.79/0.21?15.05(mol)
???rHm??vB?fHm
??393.51?2?241.82?(?74.81)??802.34(kJ?mol)T?1
若该反应热完全用于加热产物,则
??rHm??298(nO2Cp,m,O2?nCO2Cp,m,CO2?nH2OCp,m,H2O?nN2Cp,m,H2O)dT ?(2?28.17?1?26.75?2?29.16?15.05?27.32)?(T?298)
?802.34?103(kJ?mol?1)解得:T=1747K 32、
在110℃、10Pa下使1molH2O(l)蒸发为水蒸气,计算这一过程体系与环境的熵
?15变。已知H2O(g)与H2O(l)的热容分别为1、866J?g5?K?1与4、184J?g?1?K?1,
?1在100℃、10Pa下H2O(l)的汽化热为2255、176J?g(MH2O?18g?mol。) 解:
?1W??pe?V??peVg??nRT??1?8.314?383.15??3.816(kJ)
题给过程可以设计为如下可逆过程,以计算体系熵变:
页脚