程兰征版物理化学习题解答2
程兰征版物理化学习题解答3知识讲解
程兰征版物理化学习题解答3第三章 化学平衡1、气相反应：2SO 3(g)=2SO 2(g)+O 2(g)在1000K 时的平衡常数θc K =3.54×103，求该反应的θK (1000K)和θx K (1000K)。
解：第一问能做，第二问不能做（不知道系统总压）。
解答略。
2、氧化钴(CoO)能被氢或CO 还原为Co ，在721℃、101325Pa 时，以H 2还原，测得平衡气相中H 2的体积分数2H φ=0.025；以CO 还原，测得平衡气相中CO 的体积分数2H φ=0.0192。
求此温度下反应CO(g)+H 2O(g)=CO 2(g)+H 2(g) 的平衡常数θK 。
解：CoO(s) + H 2(g) = Co(s) + H 2O (1)0.025θp (1-0.025) θp390.025025.0-11==θK CoO(s) + CO(g) = Co(s) + CO 2 (2)0.0192θp (1-0.0192) θp510.01920192.0-12==θK (2)-(1)= CO(g)+H 2O(g)=CO 2(g)+H 2(g) ，所以θθθ123/K K K ==51/39=1.313、计算加热纯Ag 2O 开始分解的温度和分解温度。
（1）在101325Pa 的纯氧中；（2）在101325Pa 且2O φ=0.21的空气中。
已知反应2Ag 2O(s)=4Ag(s)+O 2(g)的)(T G m r θ∆=(58576-122T/K)J ·mol -1。
解：分解温度即标态下分解的温度。
令)(T G m r θ∆=(58576-122T/K)<0，得T >480K 开始分解温度即非标态下分解的温度。
令)(T G m r ∆=(58576-122T/K)+8.314×Tln0.21<0，得T >434K4、已知Ag 2O 及ZnO 在温度1000K 时的分解压分别为240及15.7kPa 。
物理化学第2章习题精解
第二章 热力学第二定律本章通过卡诺定理引入了熵的概念及克劳修不等式，定义了亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能两个辅助热力学函数，导出了封闭系统中热力学基本公式，对应系数和麦克斯韦关系式以及克拉贝龙方程等一系列重要的热力学公式，简要介绍了熵的统计意义和热力学第三定律。
通过本章内容的学习，可以了解S 、A 、G 等热力学函数改变值在各种过程中的计算，以及如何运用它们判别自发变化的方向，学会运用热力学基本原理演绎平衡系统性质的方法，为学习多组分系统和相平衡系统等后续内容奠定良好的基础。
一、基本内容（一）热力学第二定律的经典表述 开尔文（Kelvin ）说法：“不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不引起其他变化”。
此表述也可说成：“第二类永动机不可能造成”。
克劳修斯（Clausius ）说法：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化。
” （二）卡诺（Carnot ）定理工作在两个给定的热源之间的任何热机，其热机效率I η不可能超过卡诺热机的效率R η。
设从高温热源2T 吸热2Q ，对外做功为W ，向低温热源1T 放热1Q ，则1221I R 222Q Q T T W Q Q T ηη+-=-=≤= 由此式可以得到12120Q Q T T +≤ “=”表示可逆，“<”表示不可逆。
即在指定的低温热源和高温热源之间，一切可逆循环的热温商之和等于零，一切不可逆循环的热温商之和小于零。
（三）熵的概念及其统计意义R δd Q S T =或RδQ S T∆=∑ 熵变是可逆过程中的热温商之和。
熵具有统计意义，它是系统微观状态数Ω（或混乱度）的量度，这一关系可由玻耳兹曼公式给出ln S k =Ω 式中k 为玻耳兹曼常量，2311.38110J K k --=⨯⋅。
（四）克劳修斯不等式BAδ0QS T∆-≥∑或δd 0Q S T -≥此式称为克劳修斯不等式，并作为热力学第二定律的数学表达式。
将此式应用于绝热系统（或隔离系统）时得到0S ∆≥或d 0S ≥此式称为熵增加原理。
《物理化学》教材习题参考解答
第一篇化学热力学第一章热力学基本定律.1-1 0.1kg C6H6(l)在，沸点353.35K下蒸发，已知(C6H6) =30.80 kJ mol-1。
试计算此过程Q，W，ΔU和ΔH值。
解：等温等压相变。
n/mol =100/78 , ΔH = Q = n = 39.5 kJ , W= - nRT = -3.77 kJ , ΔU =Q+W=35.7 kJ1-2 设一礼堂的体积是1000m3，室温是290K，气压为pϑ，今欲将温度升至300K，需吸收热量多少?(若将空气视为理想气体，并已知其C p,m为29.29 J K-1·mol-1。
)解：理想气体等压升温（n变）。
Q=nC p,m△T=(1000pϑ)/(8.314×290)×C p,m△T＝1.2×107J1-3 2 mol单原子理想气体，由600K，1.0MPa对抗恒外压绝热膨胀到。
计算该过程的Q、W、ΔU和ΔH。
(Cp ,m=2.5 R)解：理想气体绝热不可逆膨胀Q＝0 。
ΔU＝W ，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1), 因V2= nRT2/ p2, V1= nRT1/ p1，求出T2=384K。
ΔU＝W＝nCV,m(T2-T1)＝-5.39kJ ，ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-8.98 kJ1-4 在298.15K，6×101.3kPa压力下，1 mol单原子理想气体进行绝热膨胀，最后压力为pϑ，若为；(1)可逆膨胀(2)对抗恒外压膨胀，求上述二绝热膨胀过程的气体的最终温度；气体对外界所作的功；气体的热力学能变化及焓变。
(已知C p,m=2.5 R)。
解：(1)绝热可逆膨胀:γ=5/3 , 过程方程p11-γT1γ= p21-γT2γ, T2=145.6 K ,ΔU＝W＝nC V,m(T2-T1)＝-1.9 kJ , ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-3.17kJ(2)对抗恒外压膨胀,利用ΔU＝W ，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1) ，求出T2=198.8K。
物理化学第二章_习题及答案
第一章 热力学第一定律填空题1、一定温度、压力下，在容器中进行如下反应：Zn(s)+2HCl(aq)= ZnCl 2(aq)+H 2(g)若按质量守恒定律，则反应系统为 系统；若将系统与环境的分界面设在容器中液体的表面上，则反应系统为 系统。
2、所谓状态是指系统所有性质的 。
而平衡态则是指系统的状态 的情况。
系统处于平衡态的四个条件分别是系统内必须达到 平衡、 平衡、 平衡和 平衡。
3、下列各公式的适用条件分别为：U=f(T)和H=f(T)适用于 ；Q v =△U 适用于 ；Q p =△H 适用于 ； △U=dT nC 12T T m ,v ⎰适用于 ； △H=dT nC 21T T m ,P ⎰适用于 ； Q p =Q V +△n g RT 适用于 ；PV r=常数适用于 。
4、按标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓的定义，在C （石墨）、CO （g ）和CO 2(g)之间， 的标准摩尔生成焓正好等于 的标准摩尔燃烧焓。
标准摩尔生成焓为零的是 ，因为它是 。
标准摩尔燃烧焓为零的是 ，因为它是 。
5、在节流膨胀过程中，系统的各状态函数中，只有 的值不改变。
理想气体经节流膨胀后，它的 不改变，即它的节流膨胀系数μ= 。
这是因为它的焓 。
6、化学反应热会随反应温度改变而改变的原因是 ；基尔霍夫公式可直接使用的条件是 。
7、在 、不做非体积功的条件下，系统焓的增加值 系统吸收的热量。
8、由标准状态下元素的 完全反应生成1mol 纯物质的焓变叫做物质的 。
9、某化学反应在恒压、绝热和只做膨胀功的条件下进行, 系统温度由T 1升高到T 2，则此过程的焓变 零；若此反应在恒温（T 1）、恒压和只做膨胀功的条件下进行，则其焓变 零。
10、实际气体的μ=0P T H〈⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,经节流膨胀后该气体的温度将 。
11、公式Q P =ΔH 的适用条件是 。
12、若某化学反应，只做体积功且满足等容或等压条件，则反应的热效应只由 决定，而与 无关。
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第五章 相平衡1、指出下面二组分平衡系统中的相数、独立组分数和自由度数。
（1）部分互溶的两个液相成平衡。
（2）部分互溶的两个溶液与其蒸气成平衡。
（3）气态氢和氧在25℃与其水溶液呈平衡。
（4）气态氢、氧和水在高温、有催化剂存在。
解：（1）C=2,φ=2,f=2-2+2=2（2）C=2,φ=3,f=2-3+2=1（3）C=3,φ=2,f=3-2+1=2（4）C=2,φ=1,f=2-1+2=32、固态NH 4HS 和任意量的H 2S 和NH 3相混合，并按下列反应达成平衡：NH 4HS （s ）= H 2S(g)+NH 3(g)求（1）独立组分数（2）若将NH 4HS(s)放在抽真空的容器内，达到化学平衡后，独立组分数和自由度数各为若干？解：（1）C=3-1=2，f=2-2+2=2（2）C=3-1-1=1，f=1-2+2=13、右图为CO 2的平衡相图示意图。
是根据该图回答下列问题：（1）使CO 2在0℃时液化需要加多大压力？（2）把钢瓶中的液体CO 2项空气中喷出，大部分成为气体，一部分成为固体（干冰），温度下降到多少度，固体CO 2才能形成？（图略）（3）在空气中（101325Pa 下）温度为多少度可使固体CO 2不经液化而直接升华。
解：（1）3458kPa ；（2）-56.6℃；（3）-78.5℃4、固体CO 2的饱和蒸汽压在-103℃时等于，在-78.5℃时等于，求：（1）CO 2的升华热；（2）在-90℃时CO 2的饱和蒸汽压。
解：根据克-克方程（1）)5.19411701(314.8H 10.226101.325ln m vap -∆=，解得m vap H ∆=25733（J ·mol -1） （2）)5.19411831(314.825733p 101.325ln-=，解得p=(kPa)(书上答案少个0) 5、能否在容量的坩埚里熔化10kg 锡？已知锡的熔点为232℃，H fus ∆=g ，固体锡的密度为7.18g/cm 3，dT/dp=×10-5K/kPa 。
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第六章 电解质溶液1、 用10A 的电流电解ZnCl 2水溶液，经30分钟后，理论上（1）阴极上析出多少可锌？（2）阳极上析出多少升氯气？解：通过的电量为：10×30×60/96500=0.1865（F ）析出的Zn 为：0.1865/2×65.4=6.10（g ）析出的Cl 2为：0.1865/2×22.4=2.09（L ，STP ）2、今用电解法处理含Cr 3+离子浓度为0.10mol/dm 3的废液1dm 3，以除去Cr 3+，最终消耗了3.86×104库仑的电量，求电解过程的电流效率。
解：0.1×3×96500/38600=75%3、25℃时，在一电导池中装入0.100mol/L KCl 溶液，测得电阻为30.10Ω。
在同一电导池中，换为0.05mol/L 的NaOH 溶液后，测得电阻为33.20Ω，求：（1）NaOH 的电导率；（2）NaOH 的摩尔电导率。
解：由表6-2查得25℃时0.100mol/L KCl 的κ=1.2886Ω-1·m -1，所以K =)(A l =κR =1.2886×30.10=38.79（m -1）（1）NaOH 的电导率为：κ=38.79/33.20=1.1684（Ω-1·m -1）（2）NaOH 的摩尔电导率为：Λm =1.1684/(0.05×103)= 0.02337（Ω-1·m 2·mol -1） 注意单位换算。
4、利用表6-4求CaF 2和Na 2SO 4的无限稀释摩尔电导率。
解：CaF 2 ：59.50×10-4×2+54.40×10-4×2=227.80×10-4（Ω-1·m 2·mol -1） Na 2SO 4：50.11×10-4×2+80.00×10-4×2=260.22×10-4（Ω-1·m 2·mol -1）5、已知K +和Cl -的无限稀释离子电迁移率为7.61×10-8和7.91×10-8(m 2·V -1·s -1)，利用表6-4和上述数据求（1）KCl 的无限稀释摩尔电导率；（2）离子的无限稀释迁移率。
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程兰征版物理化学习题解答3(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第三章 化学平衡1、气相反应：2SO 3(g)=2SO 2(g)+O 2(g)在1000K 时的平衡常数θc K =×103，求该反应的θK (1000K)和θx K (1000K)。
解：第一问能做，第二问不能做（不知道系统总压）。
解答略。
2、氧化钴(CoO)能被氢或CO 还原为Co ，在721℃、101325Pa 时，以H 2还原，测得平衡气相中H 2的体积分数2H φ=；以CO 还原，测得平衡气相中CO 的体积分数2H φ=。
求此温度下反应CO(g)+H 2O(g)=CO 2(g)+H 2(g) 的平衡常数θK 。
解：CoO(s) + H 2(g) = Co(s) + H 2O (1) θp θp390.025025.0-11==θKCoO(s) + CO(g) = Co(s) + CO 2 (2) θp θp510.01920192.0-12==θK(2)-(1)= CO(g)+H 2O(g)=CO 2(g)+H 2(g) ，所以θθθ123/K K K ==51/39=3、计算加热纯Ag 2O 开始分解的温度和分解温度。
（1）在101325Pa 的纯氧中；（2）在101325Pa 且2O φ=的空气中。
已知反应2Ag 2O(s)=4Ag(s)+O 2(g)的)(T G m r θ∆=(58576-122T/K)J ·mol -1。
解：分解温度即标态下分解的温度。
令)(T G m r θ∆=(58576-122T/K)<0，得T >480K开始分解温度即非标态下分解的温度。
令)(T G m r ∆=(58576-122T/K)+×<0，得T >434K4、已知Ag 2O 及ZnO 在温度1000K 时的分解压分别为240及。
物理化学上册作业习题答案
第一章气体的pVT 关系1-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。
若将其中一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃，忽略连接管中气体体积，试求该容器内空气的压力。
解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。
并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为 )/(2,2,1i i i i RT V p n n n=+=终态（f ）时 ⎪⎪⎭⎫⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=ff ff f ff f ff T T T T R Vp T V T V R p n n n ,2,1,1,2,2,1,2,1 kPaT T T T T p T T T T VR n p f f f f i i ff f f f 00.117)15.27315.373(15.27315.27315.373325.1012 2,2,1,2,1,2,1,2,1=+⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=1-7 今有20℃的乙烷-丁烷混合气体，充入一抽真空的200 cm 3容器中，直至压力达101.325kPa ，测得容器中混合气体的质量为0.3879g 。
试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。
解：设A 为乙烷，B 为丁烷。
mol RT pV n 008315.015.293314.8102001013256=⨯⨯⨯==-BA B B A A y y mol g M y M y n m M 123.580694.30 867.46008315.03897.01+=⋅==+==- （1） 1=+B A y y （2）联立方程（1）与（2）求解得401.0,599.0==B By ykPap y p kPa p y p B B A A 69.60325.101599.063.40325.101401.0=⨯===⨯==1-8 如图所示一带隔板的容器中，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均克视为理想气体。
程兰征版物理化学习题解答4学习资料
程兰征版物理化学习题解答4第四章 液态混合物和溶液1、25℃时，w B =0.0947的硫酸水溶液，密度为1.0603g/cm -3，求硫酸的摩尔分数，质量摩尔浓度和物质的量浓度以及质量浓度。
解：1L 溶液中，硫酸的质量为1000×1.0603×0.0947=100.4g ，n B =100.4/98=1.025mol 水的质量为1000×1.0603×（1-0.0947）=959.89g ，n A =959.89/18=53.33molx B =1.025/(1.025+53.33)=0.01885；m B =1.025×1000/959.89=1.068mol/kg ；c B =1.025mol/L ；ρB =100.4g/L2、25℃时水的蒸气压为3.17kPa ，若一甘油水溶液中甘油的质量分数w =0.0100，问溶液的蒸气压为多少？（甘油即丙三醇，摩尔质量为93.1g/mol ，是不挥发性溶质）。
解：18/991.93/118/99x B +==0.998；p=3.17×0.998=3.16kPa3、20℃时乙醚的蒸气压为59.00kPa ，今有100.0g 乙醚中溶入某挥发性有机物质10.0g ，蒸汽压下降到56.80kPa ，试求该有机物的摩尔质量。
解：1122122M /G M /G *p n n *p x *p p ===∆ 59.00-56.80=59.00×18/90M /102；解得M 2=53.6g/mol 书上答案不对。
4、0℃时，101325Pa 的氧气在水中的溶解度为344.90cm 3，同温下，101325Pa 的氮气在水中的溶解度为23.50cm 3，求0℃时与常压空气呈平衡的水中所溶解的氧气和氮气的摩尔比。
解：k (O 2)=101325/344.9；k (N 2)=101325/23.5c (O 2)=0.21×101325/k(O 2)=72.43 cm 3；c (N2)=0.78×101325/k(N2)=18.33 cm 3显然二者之比为3.955、40℃时苯及二氯乙烷的蒸气压分别为24.33及20.66kPa ，求40℃时与x (苯)=0.250的苯-二氯乙烷溶液呈平衡的蒸气组成及苯的分压。
大学物理化学2-热力学第二定律课后习题及答案
热力学第二定律课后习题答案习题1在300 K ，100 kPa 压力下，2 mol A 和2 mol B 的理想气体定温、定压混合后，再定容加热到600 K 。
求整个过程的∆S 为若干？已知C V ,m ,A = 1.5 R ，C V ,m ,B = 2.5 R[题解]⎪⎩⎪⎨⎧B(g)2mol A(g)2mol ，，纯态 3001001K kPa，（）−→−−−−混合态，，2mol A 2mol B100kPa 300K 1+==⎧⎨⎪⎪⎩⎪⎪p T 定容（）−→−−2混合态，，2mol A 2mol B 600K 2+=⎧⎨⎪⎩⎪T ∆S = ∆S 1 + ∆S 2，n = 2 mol∆S 1 = 2nR ln ( 2V / V ) = 2nR ln2 ∆S 2 = ( 1.5nR + 2.5nR ) ln （T 2 / T 1）= 4nR ln2 所以∆S = 6nR ln2= ( 6 ⨯ 2 mol ⨯ 8.314 J ·K -1·mol -1 ) ln2 = 69.15 J ·K -1 [导引]本题第一步为理想气体定温定压下的混合熵，相当于发生混合的气体分别在定温条件下的降压过程，第二步可视为两种理想气体分别进行定容降温过程，计算本题的关键是掌握理想气体各种变化过程熵变的计算公式。
习题22 mol 某理想气体，其定容摩尔热容C v ，m =1.5R ，由500 K ，405.2 kPa 的始态，依次经历下列过程：(1)恒外压202.6 kPa 下，绝热膨胀至平衡态； (2)再可逆绝热膨胀至101.3 kPa ； (3)最后定容加热至500 K 的终态。
试求整个过程的Q ，W ，∆U ，∆H 及∆S 。
[题解] （1）Q 1 = 0，∆U 1 = W 1， nC V ,m （T 2－T 1）)(1122su p nRT p nRT p --=， K400546.2022.405)(5.11221211212====-=-T T kPa p kPa p T p T p T T ，得，代入，（2）Q 2 = 0，T T p p 3223111535325=-=-=--()γγγγ，， T T 320.42303==-()K（3）∆V = 0，W 3 = 0，Q U nC T T V 3343232831450030314491==-=⨯⨯⨯-=∆,()[.(.)].m J kJp p T T 434350030310131671==⨯=(.).kPa kPa 整个过程：Q = Q 1 + Q 2+ Q 3 =4.91kJ ，∆U = 0，∆H = 0，Q + W = ∆U ，故W =－Q =－4.91 kJ∆S nR p p ==⨯=--ln (.ln ..).141128314405616711475J K J K ··[导引]本题的变化过程为单纯pVT 变化，其中U 、H 和S 是状态函数，而理想气体的U 和H 都只是温度的函数，始终态温度未变，故∆U = 0，∆H = 0。
程兰征版物理化学习题解答7
第七章 电池电动势及极化现象习题解答1、已知0.100mol/kgBaCl 2溶液中，γ±=0.501，求BaCl 2的活度。
解：m ±=34m B =0.1587mol/kg ，a ±=34γ±·m B =0.07953a B = 4（γ±·m B ）3=5.03×10-42、在25℃，Ag(s)+0.5Hg 2Cl 2(s)=AgCl(s)+Hg(l)的ΔH θ(298K)=7950J/mol ，又知Ag 、AgCl 、Hg 2Cl 2、Hg 的标准摩尔熵分别为：42.7、96.1、196.0、77.4J ·K -1·mol -1。
求下列电池的标准电动势及其温度系数：Ag(s),AgCl(s)|KCl(aq)|Hg 2Cl 2(s),Hg(l)解：ΔS θ(298K)=96.1+77.4-42.7-0.5×196.0=32.8（J ·K -1·mol -1）ΔG θ(298K)=7950-298×32.8=-1824.4（J/mol ）E θ= -1824.4/1×(-96500)=0.01891(V)p )(T E ∂∂=32.8/1×(96500)=3.4×10-4(V/K)3、查标准电极电势表（表7-1），计算下列电池的电动势（25℃）。
（1）Ag,AgBr|Br -(a =0.10)||Cl -(a =0.010)|AgCl,Ag（2）Pt,H 2(p θ)|HCl(a ±=0.10)|Cl 2(p =5066Pa),Pt（3）Pt,H 2(p θ)|HCl(a ±=0.10)|Hg 2Cl 2,Hg（4）K-Hg(a =0.010)|KOH(a ±=0.50)|HgO,Hg（5）Pb,PbSO 4|CdSO 4(0.20mol/kg, γ±=0.11)|| CdSO 4(0.020mol/kg, γ±=0.32)|PbSO 4,Pb （6）Zn|Zn 2+(a =0.01)||Fe 2+(a =0.001),Fe 3+(a =0.10)|Pt 解：（1）AgCl+Br - =AgBr+Cl -E =0.2223-0.0713-10.0010.0lg10592.0=0.2102V （2）0.5 H 2+ 0.5Cl 2=HClE =1.3583-0.0-0.5225)(5066/101310.0lg10592.0=1.4382V(注意：a = a ±2)书上答案不对（3）0.5H 2+ 0.5Hg 2Cl 2=Hg+HClE =0.2799-0.0-110.0lg 10592.02=0.3983V书上答案不对（4）K+0.5HgO+0.5H 2O=Hg+KOHE =0.0986-(-2.924)-010.050.0lg 10592.02=2.9398V[注意：E θ(HgO/Hg)=0.0986V]书上答案不对（5）SO 42-(0.20mol/kg, γ±=0.11) =SO 42-(0.020mol/kg, γ±=0.32)近似：a +=a -= a ±=m ±γ±E =-0.1120.00.32020.0lg20592.0⨯⨯=0.01587V书上答案不对（6）Zn+2Fe 3+=Zn 2++2Fe 2+E =0.770-(-0.7628)-2210.00.01001.0lg20592.0⨯=1.7104V4、电池Pb,PbCl 2|KCl(aq)|AgCl,Ag 在25℃、p θ下的E θ=0.490V （1）写出电极反应和电池反应；（2）求电池反应的θm r S ∆、θm r G ∆、θm r H ∆，已知p )(TE ∂∂=-1.80×10-4V ·K -1解：正极：2AgCl+2e=2Ag+2Cl - ；负极：Pb-2e+2Cl -=PbCl 2电池反应：Pb+2AgCl=PbCl 2+2Agθm r G ∆=-2×96500×0.490=-94570(J/mol)θm r S ∆=2×96500×(-1.80×10-4)=-34.74(J ·K -1·mol -1)θm r H ∆=-94570+298×(-34.74)=-104922.5(J/mol)5、试验测出具有下列电池反应的可逆电池，其电动势与温度的关系式为：Cd(s)+Hg 22+=Cd 2++2Hg(l)E t =[0.6708+1.02×10-4(t/℃-25)-2.4×10-6(t/℃-25)2]V求该反应在40℃时的θm r H ∆、θm r G ∆、θm r S ∆。
参考答案 物理化学 第三版 (程兰征 章燕豪 著) 上海科学技术出版社 课后答案
解：(1) W=-peΔV=-101³103³10³8.314³300³( (2)W=nRTln
p2 101 10 3 =10³8.314³300³10-3ln =57.43(kJ) p1 101 10 4
ww
w.
5、2.00mol 的水蒸气在 100℃、101325Pa 下变为水，求 Q、W、ΔU 及ΔH。已知水的气化 热为 2258J/g。 解：Q=Qp=ΔH=-nΔvapHm=-2³2258³18³10-3=-81.29(kJ) W=-peΔV=peVg=nRT=-2³8.314³373³10-3=6.20(kJ) ΔU=Q+W=-81.29+6.20=-75.09(kJ) 6、 1.00mol 冰在 0℃、 101325Pa 下变为水， 求 Q、 W、 ΔU 及ΔH。 已知冰的熔化热为 335J/g。 -3 冰与水的密度分别为 0.917 及 1.00g/cm 。 解：Q=Qp=ΔH=nΔfusHm=1³335³18³10-3=6.03(kJ) W=-peΔV=-101325³(
系统电池电阻丝水电阻丝电池电阻丝环境水电阻丝水电池电池电阻丝电池有者表示通电后电阻丝及水温皆升高假定电池放电时无热效应310mol的气体设为理想气体压力为1011010101101011032245kj2wnrtln108314300103ln10101101015743kj4在101kpa下气体由100dm1610103606jhqp1255juqw1255606649j5200mol的水蒸气在100101325pa及h
ww
w.
kh
课
后 答
29.71 ³10-3³(10002-2982)]=9898200+134-535817=23434017(J)=23434(kJ) 2
程兰征版物理化学习题解答2
第二章 热力学第二定律1、2.0mol 理想气体在27℃、20.0dm 3下等温膨胀到50.0dm 3，试计算下述各过程的 Q 、W 、ΔU 、ΔH 、ΔS 。
（1）可逆膨胀；（2）自由膨胀；（3）对抗恒外压101kPa 膨胀。
解：（1）ΔU=ΔH=0；Q=-W=12ln V V nRT =2.0×8.314×300×2050ln =4571(J); ΔS=T Q r =3004571=15.24(J ·K -1) （2）Q=0；W=0；ΔU=0；ΔH=0；ΔS=TQ r=12ln V V nR =15.24(J ·K -1)（3）ΔU=ΔH=0；Q=-W=101×(50-20) =3030(J)；ΔS=TQ r=12ln V V nR =15.24(J ·K -1)2、1.0mol α-Fe 由25℃加热到850℃，求ΔS 。
已知C p,m =30.30J ·mol -1·K -1解：ΔS=dT T⎰112329830.30=30.30×2981123ln=40.20(J ·K -1)3、2.0mol 理想气体由5.00MPa 、50℃加热至10.00MPa 、100℃，试计算该过程的ΔS 。
已知C p,m =29.10 J ·mol -1·K -1。
解：属于pTV 都改变的过程。
ΔS=105ln 314.80.2323373ln 10.290.2ln ln2112,,⨯⨯+⨯⨯=+p p nR T T nC m p =8.38-11.53=-3.15(J ·K -1)4、N 2从20.0dm 3、2.00MPa 、474K 恒外压1.00MPa 绝热膨胀到平衡，试计算过程的ΔS 。
已知N 2可看成理想气体。
解：Q=0; ΔU=W,即 nC V,m (T 2-T 1)=-p e (V 2-V 1)将n=474314.81020100.236⨯⨯⨯⨯-=10.15(mol); C V,m =2.5R; V 2=62100.1314.815.10⨯⨯T =84.39×10-6代入上式得：10.15×2.5R ×(T 2-474)=-1.0×106×(84.39×10-6T 2-20×10-3)解得 T 2=406.2K该过程属于pTV 都改变的过程，所以ΔS=01023148151047420645315102112..ln ...ln R ..p p ln nR T T lnnC m ,,p ⨯⨯+⨯⨯=+ =-45.59+58.49=12.9(J ·K -1)5、计算下列各物质在不同状态时熵的差值。
新版物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案-新版-精选.pdf
⑴ 理想气体自由膨胀过程；
⑵ 实际气体节流膨胀过程；
⑶ 理想气体由 (p1, T1) 状态绝热可逆变化到 (p2, T2)状态；
⑷ H2 和 Cl2 在刚性绝热的容器中反应生成 HCl ；
⑸ 0℃、 p
⑹ 理想气体卡诺循环。
25． a mol A 与 b mol B 的理想气体，分别处于 (T, V , pA )与 (T, V, pB)的状态，等温等容混合
1
做的功仅为相同终态最大功的 10 ，该变化中从热源吸热多少？
(A) 5000 J ；
(B) 500 J ；
(C) 50 J ；
(D) 100 J 。
7． 1mol 双原子理想气体的 H T V 是：
(A) 1.5R ；
(B) 2.5 R ；
(C) 3.5R ；
(D) 2R 。
8． 理想气体在绝热条件下，在恒外压下被压缩到终态，则体系与环境的熵变：
第二章 热力学第二定律练习题
一、判断题（说法正确否） ： 1． 自然界发生的过程一定是不可逆过程。 2． 不可逆过程一定是自发过程。 3．熵增加的过程一定是自发过程。 4．绝热可逆过程的 ? S = 0 ，绝热不可逆膨胀过程的 ?S > 0 ，绝热不可逆压缩过程的 ? S < 0 。 5． 为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。 6． 由于系统经循环过程后回到始态， ? S = 0 ，所以一定是一个可逆循环过程。 7． 平衡态熵最大。 8． 在任意一可逆过程中 ?S = 0 ，不可逆过程中 ?S > 0 。 9． 理想气体经等温膨胀后，由于 ? U = 0 ，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定
(A) 不变 ；
物理化学课后习题答案(全)
6. 1mol N2 在 0℃时体积为 70.3cm3，计算其压力，并与实验值 40.5 MPa 比较： (1) 用理想气体状态方程； (2) 用范德华方程； (3) 用压
缩因子图。
解：(1) p = RT Vm
=
⎜⎛ ⎝
8.3145× 273.15 70.3 ×10 −6
⎟⎞ ⎠
Pa
=
32.3 ×10 6
=
−
1 1672
=
−0.06 ％
(3) 1 g 水蒸气的体积
V
=
nRT
=
⎡ ⎢ ⎢
1 18.02
×
8.3145
×
(100
+
273.15)
⎤ ⎥ ⎥
m
3
p⎢
101325
⎥
⎢⎣
⎥⎦
= 1.699 ×10−3 m 3 = 1699cm3
[ ] W = − 101325 × (1699 − 1.044) × 10−6 × 18.02 J
及 101325Pa 时 1g 水的体积为 1.044cm3，1 g 水蒸气的体积为 1673cm3。
(1) 试求此过程的功； (2) 假定略去液态水的体积，试求结果的百分误
差； (3) 假定把水蒸气当作理想气体，试求结果的百分误差； (4) 根
据(2)、(3)的假定，证明恒温下若外压等于液体的饱和蒸气压，则物质
Pa
=
32.3
MPa
(2) 由表 1–6 查得， a = 0.141 Pa ⋅ m6 ⋅ mol−2 ，
b = 0.0391 × 10−3 m3 ⋅ mol −1 ，则
p = RT − a Vm − b Vm2
物理化学第二、三章习题及答案
热力学第一定律
习题
5、求在常压及－10 ℃下过冷水结冰的摩尔 凝固焓。已知冰(H2O, s)在100 kPa下的熔点 为0℃，此条件下的摩尔熔化焓 ΔfusHm＝6.012 kJ· mol-1；在－10℃～0℃的范 围内过冷水(H2O, l)和冰的摩尔定压热容分 别为Cp,m(H2O, l)=76.28 J· mol-1· K-1和Cp,m (H2O, s)=37.20 J· mol-1· K-1。
G H T2S 2 T1S1
恒T
2）
V2 P1 G nRT ln nRT ln V1 P2
3）化学反应的 r G m (T)计算
热力学部分
总结
rGm
T
r Hm
T
T r Sm
T
r Hm (T)
热力学第一定律
习题
6．已知25℃甲酸甲酯的标准燃烧焓ΔcHɵm（ HCOOCH3，l）为－979.5 kJ· mol-1，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Δf Hɵm分别 为－424.72 kJ· mol-1，－238.66 kJ· mol-1，－ 285.83 kJ· mol-1及－393.509 kJ· mol-1，应用这些 数据求25℃时下列反应的摩尔反应焓。 HCOOH (l) + CH3OH (l) ＝ HCOOCH3 (l + H2O (l)
vap H m 1 1 p2 ( ) 克-克方程 ln p1 R T2 T1
可用来计算不同温度下的蒸气压或摩尔蒸发热。
热力学第一定律
习题
1、 1 mol 某理想气体于27oC ，101.325 kPa 的始态下，先受 某恒定外压恒温压缩至平衡态，再恒容升温至97oC ， 250.00 kPa。求过程的W，Q, △U， △H。已知气体的
物理化学课后答案解析_热力学第一定律
第二章热力学第一定律【复习题】【1】判断下列说法是否正确。
（1）状态给定后，状态函数就有一定的值，反之亦然。
（2）状态函数改变后，状态一定改变。
（3）状态改变后，状态函数一定都改变。
（4）因为△U=Q v, △H =Q p，所以Q v，Q p是特定条件下的状态函数。
（5）恒温过程一定是可逆过程。
（6）汽缸内有一定量的理想气体，反抗一定外压做绝热膨胀，则△H= Q p=0。
（7）根据热力学第一定律，因为能量不能无中生有，所以一个系统若要对外做功，必须从外界吸收热量。
[（8）系统从状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，若△T=0，则Q=0，无热量交换。
（9）在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，使其温度上升，则△H = Q p = 0。
（10）理想气体绝热变化过程中，W=△U，即W R=△U=C V△T，W IR=△U=C V△T，所以W R=W IR。
（11）有一个封闭系统，当始态和终态确定后；（a）若经历一个绝热过程，则功有定值；（b）若经历一个等容过程，则Q有定值（设不做非膨胀力）；（c）若经历一个等温过程，则热力学能有定值；（d）若经历一个多方过程，则热和功的代数和有定值。
（12）某一化学反应在烧杯中进行，放热Q1，焓变为△H1，若安排成可逆电池，使终态和终态都相同，这时放热Q2，焓变为△H2，则△H1=△H2。
【答】（1）正确，因为状态函数是体系的单质函数，体系确定后，体系的一系列状态函数就确定。
相反如果体系的一系列状态函数确定后，体系的状态也就被惟一确定。
（2）正确，根据状态函数的单值性，当体系的某一状态函数改变了，则状态函数必定发生改变。
（3）不正确，因为状态改变后，有些状态函数不一定改变，例如理想气体的等温变化，内能就不变。
（4）不正确，ΔH＝Qp，只说明Qp 等于状态函数H的变化值ΔH，仅是数值上相等，并不意味着Qp 具有状态函数的性质。
ΔH＝Qp 只能说在恒压而不做非体积功的特定条件下，Qp 的数值等于体系状态函数H 的改变，而不能认为Qp 也是状态函数。
物理化学习题解答
每个球的体积为：0.03446/2=0.01723m3 由于两个球之间有细玻璃管连通，两个球处于不同温度时，体积和 压力均相同，则：
pV n1 RT1 n2 RT2
即: n1T1 n2T2 , 300n1 400n2 且： n1 n2 0.7
联立解得： n1 0.4mol, n2 0.3mol 压力为： p
与实测值产生的误差：
5.37 4.16 0.291 29.1% 4.16
（ii）二氧化碳气体的范德华参数： a=0.3640Pa·m6·mol-2, b=4.267×10-5 m3·mol-1,
RT n2a 8.314 323 0.3640 2 3 5 (V nb) V (0.5 10 1 4.267 10 ) (0.5 10 3 ) 2 2685 0.3640 5871419 1456000 4.415 10 6 Pa 4.415MPa 0.0004573 0.25 10 6 p
解： （1）以电炉丝为系统：环境对系统做功，W>0,电炉丝放热，Q<0, 电炉丝温度升高， U >0； (2)以电炉丝和水为系统：环境对系统做功，W>0,绝热，Q=0，U >0； (3)以电炉丝、水、电源及其它一切有影响的部分为系统： W=0,Q=0, U =0。
2、在 25℃时，2mol H2 的体积为 15dm3,此气体 （1）在定温条件下（即始态和终态的温度相同） ，反抗外压为 105Pa 时，膨胀到体积为 50 dm3； （2）在定温下，可逆膨胀到体积为 50 dm3。
2、一球形容器抽空后质量为25.0000 g，充以4℃的水(体积质量为 1000 kg·m-3)，总质量为125.0000 g。若改充以25 ℃，l.333 × 104 Pa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163 g，试求该气体的摩尔质 量。若据元素分析结果，测得该化合物中各元素的质量分数ω分别为 ω(C)=0.799，ω(H)=0.201，试写出该碳氢化合物的分子式。 解：设容器的体积为V： 密度： 水 1000kg m 3
程兰征版物理化学习题解答2
第二章 热力学第二定律一、理想气体在27℃、劣等温膨胀到，试计算下述各进程的 Q 、W 、ΔU 、ΔH 、ΔS 。
〔1〕可逆膨胀；〔2〕自由膨胀；〔3〕对抗恒外压101kPa 膨胀。
解：〔1〕ΔU=ΔH=0；Q=-W=12ln V V nRT =××300×2050ln =4571(J); ΔS=T Q r =3004571=(J ·K -1) 〔2〕Q=0；W=0；ΔU=0；ΔH=0；ΔS=TQ r=12ln V V nR =(J ·K -1)〔3〕ΔU=ΔH=0；Q=-W=101×(50-20) =3030(J)；ΔS=TQ r=12ln V V nR =(J ·K -1)二、α-Fe 由25℃加热到850℃，求ΔS 。
C p,m =·mol -1·K -1解：ΔS=dT T⎰112329830.30=×2981123ln=(J ·K -1)3、理想气体由、50℃加热至、100℃，试计算该进程的ΔS 。
C p,m = J ·mol -1·K -1。
解：属于pTV 都改变的进程。
ΔS=105ln 314.80.2323373ln 10.290.2ln ln2112,,⨯⨯+⨯⨯=+p p nR T T nC m p =、N 2从、、474K 恒外压绝热膨胀到平稳，试计算进程的ΔS 。
N 2可看成理想气体。
解：Q=0; ΔU=W,即 nC V,m (T 2-T 1)=-p e (V 2-V 1)将n=474314.81020100.236⨯⨯⨯⨯-=(mol); C V,m =; V 2=62100.1314.815.10⨯⨯T =×10-6代入上式得：××(T 2-474)=×106××10-6T 2-20×10-3) 解得 T 2=该进程属于pTV 都改变的进程，因此ΔS=01023148151047420645315102112..ln ...ln R ..p p ln nR T T lnnC m ,,p ⨯⨯+⨯⨯=+ =+=(J ·K -1)五、计算以下各物质在不同状态时熵的差值。
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第二章 热力学第二定律1、2.0mol 理想气体在27℃、20.0dm 3下等温膨胀到50.0dm 3，试计算下述各过程的 Q 、W 、ΔU 、ΔH 、ΔS 。
（1）可逆膨胀；（2）自由膨胀；（3）对抗恒外压101kPa 膨胀。
解：（1）ΔU=ΔH=0；Q=-W=12lnV V nRT =2.0×8.314×300×2050ln =4571(J); ΔS=T Q r =3004571=15.24(J ·K -1)（2）Q=0；W=0；ΔU=0；ΔH=0；ΔS=TQr =12ln V V nR =15.24(J ·K -1)（3）ΔU=ΔH=0；Q=-W=101×(50-20) =3030(J)；ΔS=TQ r=12ln V V nR =15.24(J ·K -1)2、1.0mol α-Fe 由25℃加热到850℃，求ΔS 。
已知C p,m =30.30J ·mol -1·K -1解：ΔS=dT T⎰112329830.30=30.30×2981123ln=40.20(J ·K -1)3、2.0mol 理想气体由5.00MPa 、50℃加热至10.00MPa 、100℃，试计算该过程的ΔS 。
已知C p,m =29.10 J ·mol -1·K -1。
解：属于pTV 都改变的过程。
ΔS=105ln 314.80.2323373ln 10.290.2ln ln2112,,⨯⨯+⨯⨯=+p p nR T T nC m p =8.38-11.53=-3.15(J ·K -1)4、N 2从20.0dm 3、2.00MPa 、474K 恒外压1.00MPa 绝热膨胀到平衡，试计算过程的ΔS 。
已知N 2可看成理想气体。
解：Q=0; ΔU=W,即 nC V,m (T 2-T 1)=-p e (V 2-V 1)将n=474314.81020100.236⨯⨯⨯⨯-=10.15(mol); C V,m =2.5R; V 2=62100.1314.815.10⨯⨯T =84.39×10-6代入上式得：10.15×2.5R ×(T 2-474)=-1.0×106×(84.39×10-6T 2-20×10-3)解得 T 2=406.2K该过程属于pTV 都改变的过程，所以ΔS=01023148151047420645315102112..ln ...ln R ..p p ln nR T T lnnC m ,,p ⨯⨯+⨯⨯=+=-45.59+58.49=12.9(J ·K -1)5、计算下列各物质在不同状态时熵的差值。
（1）1.00g 水(273K,101325Pa)与1.00g 冰(273K,101325Pa)。
已知冰的熔化焓为335J/g 。
（2）1.00mol 水蒸气(373K,101325Pa)与1.00mol 水(373K,101325Pa)。
已知水的蒸发焓为2258J/g 。
（3）1.00mol 水(373K,0.10MPa)与1.00mol 水(298K,0.10MPa)。
已知水的质量热容为4.184J/(gK)。
（4）1.00mol 水蒸气(373K,0.10MPa)与1.00mol 水蒸气(373K,1.00MPa)。
假定水蒸气看作理想气体。
解：（1）可逆相变；ΔS=Qr/T=335/273=1.23 (J ·K -1)（2）可逆相变；ΔS=Qr/T=2258×18/373=108.9 (J ·K -1)（3）等压加热；ΔS=ΔS=dT T ⎰⨯37329818184.4=4.184×18×298373ln =16.91(J ·K -1) （4）等温膨胀；ΔS=TQr =12ln V V nR =1.00.1ln 314.8ln 21⨯=p p nR =19.14(J ·K -1)6、将1.00g 、273K 的冰加入到10.0g 沸腾的水中，求最后温度及此过程的ΔS 。
已知冰的质量熔化焓是335J/g ，水的质量热容是4.184J/(gK)。
解：1.0×335+1.0×4.184×(T-273)=10.0×4.184×(373-T) ;T=357KΔS=373357ln184.40.10273357ln 184.40.1273335⨯⨯+⨯⨯+=1.23+1.12-1.83=0.52(J ·K -1)7、铁制铸件质量为75g ，温度为700K ，浸入293K 的300g 油中。
已知铁制铸件的质量热容C p =0.502J ·K -1·g -1, 油的质量热容C p =2.51J ·K -1·g -1,设无热量传给环境，求铸件、油及整个隔离系统的熵变。
解：75×0.502×(700-T)=300×2.51×(T-293) ; T=312.4KΔS(铸件)= 75×0.502×7004.312ln=-30.38(J ·K -1) ΔS(油)=300×2.51×2934.312ln =48.28(J ·K -1)ΔS(隔离)=-30.38+48.28=17.9(J ·K -1) (若T=312K,结果与答案一致)8、利用热力学数据表求反应（1）FeO(s)+CO(g)==CO 2(g)+Fe(s)的)K 298(θmr S ∆=？ （2）CH 4(g)+2O 2(g)==CO 2(g)+2H 2O(l) 的)K 298(θmr S ∆=？ 解：（1）查表 FeO(s) + CO(g)== CO 2(g) + Fe(s)θm S 53.97 197.9 213.64 27.15 J ·mol -1·K -1)K 298(θm r S ∆=213.64+27.15-197.9-53.97=-11.08( J ·K -1·mol -1) （2）查表 CH 4(g) + 2O 2(g) == CO 2(g) + 2H 2O(l)θm S 186.19 205.02 213.64 69.96 J ·mol -1·K -1)K 298(θm r S ∆=213.64+2×69.96-186.19-2×205.02=-242.67( J ·K -1·mol -1)9、某车床刀具需进行高温回火，加热到833K ，求刀具在此温度下的熵值。
（刀具以铁制品计算，C p,m =30.30 (J ·mol -1·K -1)。
解：θm S （Fe,298K ）=27.15 J ·mol -1·K -1θm S (Fe,833K)=27.15+30.30×298833ln=58.30(J ·mol -1·K -1)10、证明（1）p T pT V U V T -∂∂=∂∂)()(； （2）p TpT V T C V U V p V p -∂∂+∂∂=∂∂)()()(（3）已知等压下，某化学反应的m r H ∆与T 无关，试证明该反应的m r S ∆亦与T 无关。
证：（1）dU=TdS-pdV ，恒温下，两边同除dV ，得 p V ST V U T T -∂∂=∂∂)()(，带入麦克斯威关系式：V T Tp V S )()(∂∂=∂∂ ，得证。
（2）设 U =f (T ,V )则 V VUT T U U d d d T v )()(∂∂+∂∂= 代入上题结果，并注意到 V V C TU=∂∂)( 得：V p TpT T C U V V d d d ])([-∂∂+= 恒压下，两边同除以d V得：p TpT V T C V U V p V p -∂∂+∂∂=∂∂)()()(证毕。
（3）根据基尔霍夫公式：∑=∂∆∂Bm p B p m r B C T H )(])([,ν=0 ，所以T B C T S Bm p B p m r /)(])([,∑=∂∆∂ν=011、1.00mol 理想气体，在298K 时，经（1）等温可逆膨胀，体积从24.4dm 3变为244dm 3；（2）克服恒定的外压10.1kPa 从24.4dm 3等温膨胀到244dm 3，求两过程的ΔS 、ΔG 、ΔA;（3）判断上述两过程的方向和限度以什么函数为判据较方便，试加以说明。
解：（1）ΔS=TQ r=12ln V V nR =1.0×8.314×ln10=19.14(J ·K -1)ΔG=ΔA=-T ΔS=-298×19.14=-5704(J)（2）始终态相同，结果不变。
（3）都应以ΔS 孤来判断。
因为过程2为等外压而非等压，两者是不同的。
12、1.00mol 氧在30℃下从0.10MPa 等温可逆压缩至0.50MPa ，求W 、ΔU 、ΔH 、ΔA 、ΔG 。
假定氧为理想气体。
解：ΔU=ΔH=0 W=12lnp p nRT =1.0×8.314×303×ln5=4054(J) ΔA=ΔG= -T ΔS= -Q=W=4054(J)13、1.00molH 2（假定为理想气体）由100℃、404kPa 膨胀到25℃、101kPa ，求ΔU 、ΔH 、ΔA 、ΔG 。
解：设计可逆过程：先等温可逆膨胀，再等压可逆降温100℃、404kPa 100℃、101kPa 25℃、101kPaΔU 1=0 ΔH 1=0ΔA 1=ΔG 1=-T ΔS 1=-1.00×R ×298×101404ln=-3435(J) ΔU 2=1.0×2.5R ×(25-100)=-1559(J) ΔH 2=1.0×3.5R ×(25-100)=-2182(J)25℃时，H 2的熵值为130.6 J ·mol -1·K -1，100℃时，H 2的熵值为S(373K)=S(298K)+1.00×3.5R×298373ln =130.6+6.5=137.1( J ·mol -1·K -1)ΔA 2=ΔU 2-Δ(TS)2=-1559-(298×130.6-373×137.1)=10661(J) ΔG 2=ΔH 2-Δ(TS)2=-2182-(298×130.6-373×137.1)=10038(J) ΔU=-1559(J) ΔH=-2182(J)ΔA=10661-3435=7226(J)ΔG=10038-3435=6603(J)14、1000g 的铜在其熔点1083℃101325Pa 下变为液体，温度、压力不变，求ΔH 、Q 、ΔS 、ΔG 。