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5
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10.226kPa ，在-78.5℃时等于101.325kPa ，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=37.27(kPa)(书上答案少个0) 5、能否在容量1.4dm 3的坩埚里熔化10kg 锡？已知锡的熔点为232℃，H fus ∆=59.84J/g ，固体锡的密度为7.18g/cm 3，dT/dp=3.26×10-5K/kPa 。
《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。
程兰征版物理化学习题解答
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 。
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=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。
物理化学3答案资料
物理化学试卷班级 姓名 分数一、选择题 ( 共 8题 15分 ) 1. 2 分 (5553) 55531-1 级对峙反应 12AB k k 由纯 A 开始反应，当进行到 A 和 B 浓度相等的时间为： (正、逆向反应速率常数分别为 k 1 ，k 2) ( ) (A) t = ln12k k (B) t =11221ln kk k k -(C) t =1121212ln k k k k k +-(D) 112121ln k t k k k k =+-2. 2 分 (9109) 9108吉布斯自由能判据可以写作： ( ) （A ）(d G )T, p, W =0 ≤0 （B ）(d G )f,,0T p W=≤0（C ）(d G )T, p, W =0 ≥0 （D ）(d G )f,,0T p W=≥03. 2 分 (2184) 2184在310 K,纯H 2O(l)的蒸气压为6.275 kPa,现有1 mol 不挥发物质B(s)溶于4 mol H 2O(l)形成溶液,若溶液中水的活度为0.41(以纯水为标准态),则溶解过程中1 mol H 2O(l)的Gibbs 自由能变化为：( ) (A) -557 J ⋅mol -1 (B) -2298 J ⋅mol -1 (C) -4148 J ⋅mol -1 (D) 4148 J ⋅mol -14. 2 分(0186)0186一定量的理想气体从同一始态出发，分别经(1) 等温压缩，(2) 绝热压缩到具有相同压力的终态，以H1，H2分别表示两个终态的焓值，则有：( )(A) H1> H2(B) H1= H2(C) H1< H2(D) H1 H25. 2 分(0847)0847101.325 kPa，-5℃时，H2O(s)−−→H2O(l)，其体系熵变：( )(A) Δfus S体系＞0(B) Δfus S体系＜0(C) Δfus S体系≤0(D) Δfus S体系＝06. 2 分(1704)1704有关化学势与物质流动方向的关系中下述哪种说法是不正确的。
物理化学,课后习题详解
作业题1-1. 10mol理想气体由25℃，1.00MPa 。
设过程为：（i）向真空膨胀；（ii）对抗外压0.100MPa膨胀。
分别计算以上各过程的体积功。
(i) Wv=0(ii) Wv=-P S△V=- P S nRT(1／R2-1／R1)=-nRT(P S／P2- P S／P1)P2= P S∴Wv=-PnRT(1- P S／P1)=-10mol×8.3145J·mol-1·k-1×298.15k×(1-0.100 MPa／1.00MPa)=-22.31kJ体会：（i）真空膨胀不做体积功（ii）膨胀功做负功，W=-P△V运用W=-∫V1V2Pdv=-P(V2-V1)计算体积功。
1-3.473K，0.2MPa，1dm3 的双原子分子理想气体，连续经过下列变化：（Ⅰ）定温膨胀到3dm3；（Ⅱ）定容升温使温度升到0.2MPa；（Ⅲ）保持0.2 MPa降温到初始温度473K。
（i）在p-V图上表示处该循环全过程；（ii）计算各步及整个循环过程的Wv、Q 、△U 和△H 。
一直双原子分子理想气体Cp,m=7／2R 。
解：解：(Ⅰ).W Ⅰ=-Q Ⅰ=-n RT ㏑v 2/v 1=-8.3145*473*㏑3/1*n n=p A v A /T A R=0.2*106*1*103/8.3145*473=0.0508molW Ⅰ=-219.5J Q Ⅰ=219.5△ u=△H=0(Ⅱ).△H =nCp.m(T C -T B )=0.0508*7/2*8.3145*(1419-473) =1398JH 定容 Wv=0Q Ⅱ=△u Ⅱ=nCv,m(T C -T B )=0.0508*5/2*8.3145*(1419-473)双原子分子理想气体 473K 0.2MPa1dm 3 双原子分子理想气体 473K 1／3×0.2MPa 3dm 3 双原子分子理想气体 1419K 0.2MPa 1dm 3=998.9J(Ⅲ).Wv=-p A(v A-v B)=-0.2*106*(1-3)*103=400JQⅢ=△HⅢ=nCp,m(T A-T C)=0.O508*7/2*8.3145*(473-1419)=-1398J△uⅢ=nCv,m(T A-T C)=0.0508*5/2*8.3145*(473-1419)=-998.9J循环过程：△u=0, △H=0,Wv=180.5J,Q=-179.6J体会：U和H为状态函数，循环过程△u=0, △H=0理想气体：p A v A =p B v B PV=n RT∆ U = n C V，m（T2- T1)∆ H = n C p，m （T2- T1)1-4.10mol理想气体从2×106 Pa、10-3 定容降温，使压力降到2×105 Pa，再定容膨胀到10-2 m3 。
物理化学课后答案
第一章气体一、思考题1. 如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢复原状？采用了什么原理？答：将打瘪的乒乓球浸泡在热水中，使球壁变软，球中空气受热膨胀，可使其恢复球状。
采用的是气体热胀冷缩的原理。
2. 在两个密封、绝热、体积相等的容器中，装有压力相等的某种理想气体。
试问，这两容器中气体的温度是否相等？答：不一定相等。
根据理想气体状态方程，若物质的量相同，则温度才会相等。
3. 两个容积相同的玻璃球内充满氮气，两球中间用一玻管相通，管中间有一汞滴将两边的气体分开。
当左球的温度为273 K，右球的温度为293 K时，汞滴处在中间达成平衡。
试问：（1）若将左球温度升高10 K，中间汞滴向哪边移动？（2）若两球温度同时都升高10 K, 中间汞滴向哪边移动？答：（1）左球温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。
（2）两球温度同时都升高10 K，汞滴仍向右边移动。
因为左边起始温度低，升高10 K所占比例比右边大，283/273大于303/293，所以膨胀的体积（或保持体积不变时增加的压力）左边比右边大。
4. 在大气压力下，将沸腾的开水迅速倒入保温瓶中，达保温瓶容积的0.7左右，迅速盖上软木塞，防止保温瓶漏气，并迅速放开手。
请估计会发生什么现象？答：软木塞会崩出。
这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨胀，当与迅速蒸发的水汽的压力加在一起，大于外面压力时，就会使软木塞崩出。
如果软木塞盖得太紧，甚至会使保温瓶爆炸。
防止的方法是灌开水时不要太快，且要将保温瓶灌满。
5. 当某个纯物质的气、液两相处于平衡时，不断升高平衡温度，这时处于平衡状态的气-液两相的摩尔体积将如何变化？答：升高平衡温度，纯物的饱和蒸汽压也升高。
但由于液体的可压缩性较小，热膨胀仍占主要地位，所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。
而蒸汽易被压缩，当饱和蒸汽压变大时，气体的摩尔体积会变小。
随着平衡温度的不断升高，气体与液体的摩尔体积逐渐接近。
当气体的摩尔体积与液体的摩尔体积相等时，这时的温度就是临界温度。
物理化学习题课精讲附答案完整版讲解
化学反应等容过程或等压过程不管是一步完成
还是分几步完成，该反应的热效应相同，这一规律
在 1840 年由 Hess （赫斯）发现，称为 Hess 定律。 自热力学第一定律产生后，上述结论就成为必然结 果了。利用Hess定律可以通过已知的反应热效应求 算难以直接测量的反应热效应。热效应的种类有生
成焓、燃烧焓、溶解热、稀释热。人们规定在反应
p外V p外V
CV (T1 T2 )
( p V p2V2 ) 1 1 1
C dT
p
Qp pV
Qp
C dT
p
C C
V
dT dT
C dT
p
0
V
C dT
p
-
nR (T1 T2 ) 1
U W
C
V
dT
C dT
p
p外V p外V
Qp
Qp
Qp W Qp W
Qp (相变热)
Qp
B
rU m r H m B RT H H ( B) B f m r m B
三、Carnot(卡诺)循环
Carnot循环是热力学基本循环。由等温可逆膨胀、 绝热可逆膨胀、等温可逆压缩、绝热可逆压缩四步 构成一个理想热机。虽然实际上不可能实现，但却 得到了热功转换的极限公式：
与途径有关。为了应用需要，定义了一个状态函数
由该定义和热力学第一定律得到 H Qp 的关系式，此式 很有实用价值。因为大多数化学反应是在等压下进行的， 在非膨胀功为零的封闭系统中，系统在等压过程中所吸 收的热量全部用于焓的增加。 热力学第一定律应用于理想气体时，通过Joule实验得 到理想气体的热力学能和焓都仅是温度的函数的结论。 热力学第一定律应用于真实气体时通过 Joule-Thomson实 验得到实际气体的热力学能和焓不仅是温度的函数，且 与压力有关的结论。
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。
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。
物理化学第四版课后习题答案
物理化学第四版课后习题答案物理化学第四版课后习题答案物理化学是一门综合性的学科，涵盖了物理学和化学的知识。
学习物理化学需要理解和掌握一定的理论知识，并通过解决问题来加深对这些知识的理解。
课后习题是一个很好的学习工具，通过解答习题可以巩固和应用所学的知识。
本文将为大家提供物理化学第四版课后习题的答案。
第一章：量子力学基础1. 量子力学是描述微观世界的物理理论，它通过波函数描述微观粒子的运动状态。
波函数的平方表示了找到粒子在某个位置的概率。
2. 波函数的归一化条件是∫|Ψ(x)|^2dx = 1，其中Ψ(x)是波函数。
3. 薛定谔方程描述了波函数的演化，它是一个时间无关的定态方程，形式为HΨ = EΨ，其中H是哈密顿算符，Ψ是波函数，E是能量。
4. 电子在原子中的运动状态由量子数来描述。
主量子数n描述了电子的能级大小，角量子数l描述了电子的轨道形状，磁量子数ml描述了电子在轨道上的方向。
5. 电子自旋是电子的一个内禀属性，它有两个可能的取值：向上自旋和向下自旋。
第二章：分子结构与光谱学1. 分子的几何构型对其性质有重要影响。
分子的几何构型可以通过VSEPR理论来确定，根据原子间的排斥力确定分子的空间结构。
2. 共振现象是指分子中电子的位置可以在不同原子间跳跃，从而使分子的结构发生变化。
3. 光谱学是研究物质与光的相互作用的学科。
分子的光谱可以提供关于分子结构和化学键的信息。
4. 红外光谱可以用来确定分子中的化学键类型和它们的存在形式。
5. 核磁共振光谱可以提供关于分子中原子核的信息，包括原子核的类型、数量和化学环境。
第三章：热力学1. 热力学是研究能量转化和能量传递的学科。
它描述了物质和能量之间的关系。
2. 热力学第一定律是能量守恒定律，它表明能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量保持不变。
3. 热力学第二定律描述了能量转化的方向性，它表明自然界中能量转化总是朝着熵增的方向进行。
4. 熵是描述系统无序程度的物理量，它可以用来判断一个过程的可逆性。
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
程兰征版物理化学习题解答247190
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=T Qr =12ln V V nR =15.24(J 〃K -1)（3）ΔU=ΔH=0；Q=-W=101×(50-20) =3030(J)；ΔS=TQ r=12lnV 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。
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
（2）Q=0 ;γ=2.5R/1.5R=1.67 γ γ 。 。 。 。 根据 p1- T =常数，得 10101-1 672441 67=5051-1 67T21 67 ,解得 T2=183K W=ΔU= nCV,m(T2-T1)=1.5³8.314³(183-244)=-761(J)
kh
W=-Q=-nRTln
18 18 )³10-6=-0.165(J) 0.917 1
da w.
案 网
1 1 ) ³10-3=-22.45(kJ) 3 101 10 丝 电池 W>0,Q=0, ΔU>0 电池+电阻丝 水 W=0,Q<0, ΔU<0
2、在一绝热箱中装有水，接联电阻丝，由蓄电池供应电流，试问在下列情况下，Q、W 及 ΔU 的值时大于零，小于零，还是等于零？
100 ³3.5R³(546-273)=28372(J) 28
co m
ΔH= nCp,m(T2-T1)=2.5³8.314³(183-244)=-1268(J) 14、在 101325Pa 下，1.00mol 的水从 50℃变为 127℃的水蒸气，求所吸收的热。 解：Cp,m(l)=46.86+0.03T , Cp,m(g)=30+0.011T
1000 1000 1000 ³24.48³(1083-25)+ ³13560+ ³31.40³(1200-1083) 63.54 63.54 63.54
=407615+213409+57819=678843（J）=678.8kJ 9、求 55.85kg 的α-Fe 从 298K 升温到 1000K 所吸收的热。 （1） 按平均热溶计算，Cp,m=30.30Jmol-1K-1; （2） 按 Cp,m=a+bT 计算（查本书附录） 解： （1）Qp=
物理化学课后问题详解
每小时 90kg 的流量折合 p 摩尔数为 v 90 103 90 103 1441.153mol h1
M C2H3Cl
62.45
n/v=（14618.623÷1441.153）=10.144 小时
pV
13330 10 4
1-5 两个体积均为 V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡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
n n1,i n2,i 2 piV /(RTi )
p
nRT V
(nN2
3n
N
2
)
RT 4dm3
4nN2 RT 4dm3
nN2 RT 1dm3
（2）
比较式（1）、（2），可见抽去隔板后两种气体混合后的压力仍为 p。
（2）抽隔板前，H2 的摩尔体积为Vm,H2 RT / p ，N2 的摩尔体积Vm,N2 RT / p
抽去隔板后
V总 n V H2 m,H2 n V N2 m,N2 nRT / p (3nN2 nN2 )RT / p
所以第O2 ,1 p
0.05 p常 4 p常
0.05 4
0.05 pO2 ,2 p常 yO2 ,2 4 p常
yO2 ,3
pO2 ,2 p
(0.05/ 4) p常 4 p常
0.05 16
0.00313 0.313%
1-11 25℃时饱和了水蒸汽的乙炔气体（即该混合气体中水蒸汽分压力为同温度下水的饱和蒸气压）总压力为 138.7kPa，于恒定总压下泠却到 10℃，使部分水蒸气凝结成水。试求每摩尔干乙炔气在该泠却过程中凝结出水的物 质的量。已知 25℃及 10℃时水的饱和蒸气压分别为 3.17kPa 和 1.23kPa。
物理化学习题课精讲附答案完整版
与途径有关。为了应用需要，定义了一个状态函数
U pV
。
由该定义和热力学第一定律得到 H Q p 的关系式，此式 很有实用价值。因为大多数化学反应是在等压下进行的， 在非膨胀功为零的封闭系统中，系统在等压过程中所吸 收的热量全部用于焓的增加。 热力学第一定律应用于理想气体时，通过Joule实验得 到理想气体的热力学能和焓都仅是温度的函数的结论。 热力学第一定律应用于真实气体时通过Joule-Thomson实 验得到实际气体的热力学能和焓不仅是温度的函数，且 与压力有关的结论。
H H dH dT dp T p T T
9. 反应进度
nB nB
0
B
10. 化学反应的等压热效应与等容热效应的关系
Q p Q V nRT
当反应进度ξ=1mol时，
r H m rU m
B
B
RT
11.化学反应等压热效应的几种计算方法 利用生成焓值:
Q1 W
'
可逆制冷机冷冻系数:
1 2 1
7. Joule-Thomson系数
J
Τ H p Τ Cp p H
8. 实际气体的dU和dH
U U dU dT dV V V
2. 热力学第一定律
热力学第一定律实际上是能量守恒与转化定律在热现象中所 具有的特殊形式，不考虑系统的宏观运动，不考虑特殊外力 场作用，能量只限于热力学能形式。系统由始态变到终态时， 热力学能的增量ΔU等于系统从环境中吸收的热量Q加上环境 对系统所做的功， 焓，H
def
U 。热力学能是状态函数，热和功 Q W
物理化学课后答案解析_热力学第一定律
物理化学课后答案解析_热力学第一定律-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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 。
问在此温度下（1）哪一种氧化物容易分解？（2）若把纯Zn 及纯Ag 置于大气中是否都易被氧化？（3）若把纯Zn 、Ag 、ZnO 、Ag 2O 放在一起，反应如何进行？（4）反应ZnO(s)+2Ag(s)=Zn(s)+Ag 2O(s)的m r H ∆=242.09kJ ·mol -1，问增加温度时，有利于那种氧化物的分解？解：（1）氧化银易分解；（2）银不易被氧化；（3）Zn + Ag 2O = Ag + ZnO ；（4）ZnO5、已知下列反应的θm r G ∆-T 关系为：Si(s)+O 2(g)=SiO 2(s); )(T G mr θ∆=(-8.715×105+181.09T /K)J ·mol -1 2C(s)+O 2(g)=2CO(g); )(T G mr θ∆=(-2.234×105-175.41T /K)J ·mol -1 试通过计算判断在1300K 时，100kPa 下，硅能否使CO 还原为C ？硅使CO 还原的反应为：Si(s)+2CO(g)=SiO 2(s)+2C(s)解：（1）-（2）=（3），则)(T G m r θ∆=(-6.481×105+356.5T /K)J ·mol -11300K 时，)(T G mr θ∆=(-6.481×105+356.5×1300)=-1.847×105J ·mol -1<0，可以6、将含水蒸气和氢气的体积分数分别为0.97和0.03的气体混合物加热到1000K ，这个平衡气体混合物能否与镍反应生成氧化物？已知Ni(s)+0.5O2=NiO(s); )1000(K G mr θ∆=-146.11 kJ ·mol -1 H 2(g)+0.5O 2(g)=H 2O(g); )1000(K G mr θ∆=-191.08 kJ ·mol -1 解：（1）-（2）得 Ni(s)+ H 2O(g)= NiO(s)+ H 2(g))1000(K G m r θ∆=-146.11+191.08 =44.97kJ ·mol -1)1000(K G m r ∆=)1000(K G m r θ∆+RT ln Q=44970+8.314×1000×ln （0.03/0.97）=16.07 kJ ·mol -1反应不能正向进行。
7、已知反应 PbS(s)+1.5O 2(g)=PbO(s,红)+SO 2(g)，试计算在762K 下的平衡常数，并证明此温度下反应可进行得很完全（可作近似计算）。
解：查表得 PbS(s) + 1.5O 2(g) = PbO(s,红) + SO 2(g))298K (f θm H ∆ -94.3 0 -218.99 -296.9 kJ ·mol -1)298K (θm S 91.2 205.02 67.8 248.53 J ·K -1·mol -1)298K (θm r H ∆= -296.9-218.99+94.3= -421.59（ kJ ·mol -1）)298K (θm r S ∆= 248.53+67.8-91.2-1.5×205.02= -82.4 (J ·K -1·mol -1))762K (θm r G ∆= -421590+762×82.4= -358801( J ·mol -1)ln θK =358801/(8.314×762)=56.63 ； θK =3.95×1024 ；数值很大，应可进行得很完全。
8、通过计算说明磁铁矿（Fe 3O 4）和赤铁矿（Fe 2O 3）在25℃的空气中哪个更稳定？解：查表可知，磁铁矿（Fe 3O 4）和赤铁矿（Fe 2O 3）的)298K (f θmG ∆分别为-1014.2和-740.99 kJ ·mol -1空气中，磁铁矿分解的)298K (m r G ∆=1014.2+8.314×298ln0.212= 1021.9赤铁矿分解的)298K (m r G ∆=740.99+8.314×298ln0.211.5= 746.8显然，磁铁矿更稳定。
（答案不对）9、试用标准摩尔熵法计算25℃时制氢反应CO(g)+H 2O(g)=CO 2(g)+H 2(g)的θm r G ∆、θK 。
解：查表得 CO(g) + H 2O(g) = CO 2(g) + H 2(g))298K (f θm H ∆ -110.54 -241.84 -393.5 0 kJ ·mol -1)298K (θm S 197.9 188.74 213.64 130.58 J ·K -1·mol -1)298K (θm r H ∆= -393.5+110.54+241.84= -41.12（ kJ ·mol -1）)298K (θm r S ∆= 130.58+213.64-197.9-188.74= -42.42 (J ·K -1·mol -1))298K (θm r G ∆= -41120+298×42.42= -28479( J ·mol -1)ln θK =28479/(8.314×298)=11.49 ； θK =9.82×10410、设上题的θm r H ∆、θm r S ∆与温度无关，计算200℃时的θm r G ∆。
和前题结果比较，那个温度更有利于CO 的转化？工业上实际的温度在200-400℃，这是为什么？解：)298K (θmr G ∆= -41120+473×42.42= -21055( J ·mol -1)；可见，从热力学上考虑低温有利于反应。
但从动力学上考虑，温度高有利于反应。
11、试用标准生成吉布斯函数法求在25℃时反应3Fe(s)+2CO(g)=Fe 3C(s)+CO 2(g)的θm r G ∆、θK 。
解：查表得 3Fe(s) + 2CO(g) = Fe 3C(s) + CO 2(g))298K (f θm G ∆ 0 -137.28 14.64 -394.38 kJ ·mol -1)298K (θm r G ∆= -394.38+14.64+2×137.28= -105.21 kJ ·mol -1ln θK =105210/(8.314×298)=42.46 ； θK =2.77×101812、为除去氮气中的杂质氧气，将氮气在101325Pa 下通过600℃的铜粉进行脱氧，反应为：2Cu(s)+0.5O 2=Cu 2O(s)，若气流缓慢通过可使反应达到平衡，求经过纯化后在氮气中残余氧的体积分数。
已知298K 的θm H f ∆(Cu 2O)=-166.5 kJ ·mol -1, θm S (Cu 2O)=93.7，θm S (Cu)=33.5, θm S (O 2)=205 J ·K -1·mol -1,反应的∑)(,B C m p B ν=2.09 J ·K -1·mol -1并假定不随温度变化。
解：θm r H ∆(298K)=-166.5 kJ ·mol -1, )298K (θmr S ∆=93.7-2×33.5-0.5×205=-75.8 J ·K -1·mol -1 θm r H ∆(873K)= θm r H ∆(298K)+⎰87329809d .2T = -166500+2.09×(873-298)=-165298 J ·mol -1 θm r S ∆(873K)= θm r S ∆(298K)+⎰873298d 2.09T T=-75.8+2.09×ln(873/298)=-73.55 J ·K -1·mol -1 θm r G ∆(873K)=-165298+873×73.55=-101089 J ·mol -1ln θK =101089/(8.314×873)=13.93 ； θK =1.119×106=101325/pp =0.09055(pa) ; φ(O 2)=0.0906/101325=8.93×10-7 （书上答案有问题）。