物理化学考试题库完整
?S1??mCp,g(l)T1T2TdT373.15?mCp,g(l)In2?18?4.184?In??1.992(J?K?1)TT1383.15m??VHm18?2255.176??108.79(J?K?1)T373.15T2TdT383.15?S3??mCp,g(g)?mCp,g(g)In1?18?1.866?In??0.8883(J?K?1)T1TT2373.15?S2??S??S1??S2??S3?105.90(J?K?1)?H1??mCp,g(l)dT?1?4.184?18?(373.15?383.15)??753.1(J)T1T2?H2?n?VHm?1?2255.176?18?40593(J)?H3??mCp,g(g)dT?1?1.866?18?(383.15?373.15)?335.9(J)T1T2?H??H1??H2??H3?40176(J)?H40176?S环??????104.86(J?K?1)T383.15?S总??S??S环?3.87(J?K?1)?033、lmol ideal gas with CV,m?21J?mol?1
?K?1,was heated from 300K to 600K by (1)
reversible isochoric process, (2) reversible isobaric process、 Calculate the Q、?U、ΔH、ΔS and ΔG separately、 解:?U1?nCV,m?T?6300J?U2??U1
34.Calculate the heat of vaporization of 1 mol liquid water at 20 ℃, 101、325kPa、
??vapHm(water)?40.67kJ?mol?1,
Cp,m(water)?75.3J?mol?1?K?1,
Cp,m(watervapor)?33.2J?mol?1?K?1 at 100℃, 101、325kPa、
解:由基尔霍夫公式
293?H293K??H373K??373(33.2?75.3)dT
?40.67?(33.2?75.3)?(293?373)?10?3 ?44.04(kJ?mol?1)0℃,经pT = 常数的可逆压缩过程压缩到终态35、1mol单原子理想气体,始态为2?10Pa、为4?10Pa。计算终态的T与V,过程的W、?U、?H。 解:?U??1703J页脚
55W?2271J?H??2839J
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?36、298K时,1molCO(g)放在10molO2中充分燃烧。求(1)在298K时的?rHm;(2)该反应在398K??时的?rHm。已知CO2与CO的?fHm分别为?393.509kJ?mol与
?1?110.525kJ?mol?1,CO、CO2与O2的Cp,m分别为29.142J?mol?1?K?1、
37.11J?mol?1?K?1与29.355J?mol?1?K?1。
??1解:(1)?rHm??283.0kJ?mol
??1 (2)?rHm,398K??283.7kJ?mol
38、过冷CO2(l)在?59℃,其蒸气压为465、8kPa,同温度固体CO2(s)的蒸汽压为439、2kPa。求1mol过冷CO2(l)在该温度固化过程的?S、已知该过程中放热189、5J?g。 解:该过程为不可逆相变过程,须设计一可逆过程来计算。
CO2(l)(?59℃，465.8kPa) CO2(l)(?59℃，465.8kPa)
?1?S?S1?S2?S3 CO2(l)(?59℃，465.8kPa) CO2(l)(?59℃，465.8kPa)
?S1、?S3就是可逆相变过程的熵变,?S2就是定温可逆膨胀过程的熵变。
?S??S1??S2??S3?
?vapHmp??subHm??dV?TTT?vapHm??subHmnR?vapHm??subHmp1???dV??nRln
TVTp2?189.5?44465.8??1?8.314?ln??38.47(J?K?1)(273?59)439.239、1molO2(理想气体)Cp,m?29.355J?mol?1?K?1,处于293K,采用不同途径升温至586K。求(1)定容过程;(2)定压过程;(3)绝热过程的Q、?H、W、?U。 解:(1)W?0 (2)
?U1?6165J?H1?8601JQV??U1?6165J
?U2??U1?6165JW2??2436J
?H2??H1?8601JQp??H2?8601J
(3)Q?0?U3??U2??U1?6165J?H3??H2??H1?8601J
W3??U3?6165J
40、1mol单原子理想气体,始态:298K,200kPa,终态:348K,100kPa,通过两个途径:(1)等压加热到348K,再等温可逆膨胀至100kPa;(2)等温可逆膨胀至100kPa,再等压加热到348K。计算两个途径的Q、?H、W、?U。比较有何不同,说明原因。
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解:?U?0?H?0
(1)第一条途径 Q?3564J (2)第二条途径 Q?3132JW??2629J W??2197J
41.某理想气体,其CV,m?20J?mol?1?K?1,现有该气体100mol处于283K,采取以下不同途径升温至566K:(1)体积不变;(2)体系与环境无热交换;(3)压力保持不变。计算各个过程的Q、
?H、W、?U。
解:(1)定容 W?0 (2)绝热 Q?0QV??U?56.6kJ?H?80.1kJ ?U?56.5kJ?H?80.1kJW?56.5kJ
?U?56.6kJW??23.5kJ
(3)定压 ?H?Qp?80.1kJ42、反应2H2(g)?O2(g)?H2O(l),在298K与标准压力下的摩尔反应焓
已知H2O(l)在373K标准?rHm??285.84kJ?mol?1,计算该反应在500K时的摩尔反应焓。压力下的摩尔蒸发焓为?vapHm?40.65kJ?mol?1
Cp,m(H2,g)?29.07J?mol?1?K?1
Cp,m(O2,g)?36.16J?mol?1?K?1 Cp,m(H2O,g)?30.00J?mol?1?K?1 Cp,m(H2,g)?29.07J?mol?1?K?1 Cp,m(H2O,l)?75.26J?mol?1?K?1
解:2H2(g)?O2(g)?H2O(l),(500K时H2O以气态存在)
?rHm(500K)??rHm(298K)??Cp,m?T?n?vapHm?nCp,m(H2O,g)?T ??285.84?(75.26?29.07?2?36.16?2)?(500?298)?10?3?1?40.65?1?30?(500?373)?10?3??258.1kJ42、如nAnBVAVB?nA?nBVA?VB 所示,定容容器温度为T。两侧都为理想气体nAmol与nBmol,压力
相同。求混合过程中的ΔG。
解:给过称为定压下不同气体混合过程,以A、B两种气体为体系,总的自由能改变值等于A、B两气体自由能改变值之与,即ΔG=ΔGA+ΔGB,定温下混合,dG=Vdp。
?GA??VAdp?nA?p1
RTp2dp?nARTlnpAp1
V1VA?nARTln?nARTlnV2VA?VBp2同理
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?GB?nBRTln所以
?G??GA??GB?nARTln?VB
VA?VBVAVB ?nBRTlnVA?VBVA?VB43、计算说明:-10℃、p下的过冷C6H6(l)变成定稳定压的C6H6(s),该过程就是否为自发过程。已知1mol过冷C6H6(l)的蒸汽压为2632Pa,C6H6(s)的蒸汽压为2280Pa,Cp,m(l)=127J·mol·K,
-1-1-1
Cp,m(s)=123J·mol·K,凝固热为9940J·mol。
解:该过程为不可逆相变,需将其设计为可逆过程,p1为液态C6H6的蒸汽压,p2为固态C6H6的蒸汽压。
C6H6(l,p) C6H6(s,p)
?-1
-1
?G??G1?G5 C6H6(l,p1) C6H6(s,p2)
?G2?G4 C6H6(g,p1) C6H6(g,p2)
?G3 ?G??G1??G2??G3??G4??G5
其中,?G2??G4?0为两个可逆相变过程。?G1与?G5为凝聚相定温变压过
程,?G1?0,?G5?0。设气体为理想气体,则 ?G3??Vdp??RTp22280dp?RTln?8.314?263?ln??314(J) pp12632所以?G??G3?0,就是一个自发过程。 44、已知C6H6(l,25℃,100kPa) 苯的饱与蒸汽压。
*解:根据已知条件,设计如下途径计算25℃的苯的饱与蒸汽压p
C6H6(g,25℃,100kPa)的?Gm?6.7kJ?mol。求25℃
?1 C6H6(l,25℃,100kPa) C6H6(g,25℃,100kPa)
?Gm?G1*?G3?G2* C6H6(l,25℃,p) C6H6(g,25℃,p)
?Gm??G1??G2??G3?6.7kJ?mol?1?G1?（凝聚相定温变压过程0自由能的的改变近似为零）?G2?（定温定压可逆相变过0程）100?G3?RTln*??Gmp页脚