给排水物理化学习题参考答案

第一章 习题参考答案一. 选择题1－10 CBBDA BBCBB 11-20 ACCBA CACBC 21-30 CCCAC DDCDD 31-40 CCCCB DCDCC 41-50 BB二. 判断题1-10 ××××√ ××√√三. 简答题1. 在隔离系统中，能量形式可以相互转化，但能量总值不变。

或“第一类永动机”是不能创造的。

或内能是系统的状态函数。

2. 以电炉丝+电源为系统：Q<0,W=0, ∆U<0以电炉丝+电源+水：Q=0,W=0, ∆U=03. 热平衡：系统各部分温度相同。

力平衡：系统有单一的压力相平衡：系统中各相组成和数量不随时间而改变化学平衡：系统的组成不随时间而改变。

4. 在整个过程恒容或恒压情况下，化学反应的热仅与始终态有关，而与变化的具体途径无关。

5. 分子本身没有体积，分子间无作用力。

6. 不可能将热从低温物体传到高温物体而不产生其它影响。

或：不可能从单一热源吸取热量使之完全转变成功而不产生其它影响7. 在绝对零度时，任何完美晶体的熵都等于零。

8. 系统经某一过程后若能使系统和环境都完全复原，则称原过程为可逆过程。

或：在一系列无限接近平衡条件下进行的过程 ，称为可逆过程。

9. 一切自发过程都是热力学不可逆过程。

四. 计算题1. 4 mol 双原子理想气体，由600K 、1000 kPa 经绝热、反抗600 kPa 恒定的环境压力膨胀到平衡态。

求过程的Q 、W 、∆U 、∆H 。

解：因为绝热：Q=0W=-P e (V 2-V 1)=-P e (nRT 2/P 2-nRT 1/P 1)∆U=nC v,m (T 2-T 1)因为∆U=W ，两式联立可求得T 2得到：T 2=531.43 K∆U=W=nC v,m (T 2-T 1)=4×2.5R ×(531.43-600)=-5701 (J ) ∆H=nC p,m (T 2-T 1)=-7981 (J ) （2分） 2. 已知298K 时H 2O(g)和CO(g)的标准摩尔生成热分别为-242 kJ mol -1和-111 kJ mol -1。

求反应H 2O(g)+C(石墨) = CO(g)+H 2(g)在298K 时的反应热。

)600(5.24)1010006004106004(1060023323−××=××−×××−T R R RT解：∆r H m 0=∆f H m 0(CO)+ ∆f H m 0(H 2)- ∆f H m 0(C)- ∆f H m 0(H 2O)= -111+0-0-(-242)=131(kJ mol -1)3. 1mol 水在101325Pa 、100°C 时向真空蒸发成101325Pa 、100°C 的水蒸气。

求此过程的W 、Q 、∆H 、∆U 、∆G 、∆S （已知蒸发焓为40.63 kJ mol -1）。

解：由于真空蒸发，外压为零，则：W=0∆H=Q R = 40.63 (KJ mol -1)∆U = ∆H- n g RT=37.53(KJ) Q= ∆U= 37.53 (K J)∆G=0∆S=∆H/T= 40630/373.15=108.9 (J K -1)4. 1mol 理想气体在273K 下由10000 Pa 向真空膨胀到1000 Pa ，求此过程的W 、Q 、∆H 、∆U 、∆G 、∆F 、∆S 。

解：由于真空膨胀，外压为零，则：W=0由于温度不变，则∆U=∆H = 0则Q= ∆U-W=0∆F = ∆G=nRTln(P 2/P 1) = -5227(J)∆S= nRln(P 1/P 2)=19.1 (J K -1)5. 高温热源温度T 1=600K, 低温热源温度T 2=300K 。

今有120 kJ 的热直接从高温热源传给低温热源。

求此过程的∆S ，并判断此过程的可逆性。

解：根据题意Q 1 = -120 kJ ，Q 2=120 kJ∆S = Q 1/T 1+ Q 2/T 2 =-120/600+120/300=0.2 (kJ K -1)由于∆S>0，所以该过程为不可逆过程。

6. 求1mol H 2O(g,25°C,101.3 kPa)凝结成H 2O(l,25°C,101.3 kPa)的 ∆G 、∆F ，并判断过程是否自发。

已知25°C 时水的饱和蒸气压为3167Pa 。

解：过冷水蒸气凝结成水是一不可逆相变，但在25°C 、3167Pa 下水与水蒸气的相变是一可逆相变。

这样可将本题的不可逆相变设计成：H 2O(g,25°C,101.3KPa)→ H 2O(g,25°C,3167Pa)→H 2O(l,25°C,3167Pa) →H 2O(l,25°C,3167Pa)对于可逆相变∆G ２＝0∆G 3=V l ∆P=(18×10-6)(101300-3167)=1.77(J)则， ∆G=∆G 1+ ∆G 2+∆G 3=-8584 (J)<0 （所以过程自发）∆F= ∆G- P ∆V= ∆G- ∆n g RT =-11.06(KJ)7. 在298.2K 时，将2 mol 氩气（理想气体）从101.325 kPa 等温可逆压缩到1013.25 kPa 。

求此过程的Q 、W 、∆U 、∆H 、∆S 。

解：由于温度不变，则∆U=∆H = 0则W= nRTln(P 2/P 1)=2×8.314×298.2×ln10=11.4 (kJ)Q = -W = -11.4 (kJ)∆S= nRln(P 1/P 2)= -38.3 (J K -1))(8586)101300/3167ln()/ln(121J nRT p p nRT G −===∆第二章 习题参考答案一. 选择题1－10 CDDBC BABCA 11-20 BACBC ACDCC21-30 CACCB DCAAA 31-40 ADDDB CDDDD41-50 ABACC二. 判断题1-10 ×√√√×三. 简答题1. 蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低、具有渗透压。

2．当指定了温度，根据相律F*=C-P+1=3-P F*min =0，则P max =3已有水蒸气一相，最多只有两种含水盐。

3．任一组分在全部浓度范围内都符合拉乌尔定律的溶液4．当指定了压力，根据相律F*=C-P+1=3-PF*min =0，则P max =3已有水溶液和冰两相，最多只有一种含水盐。

5．确定平衡系统的状态所需要的独立的强度因素。

6．增大压力，平衡向体积缩小的方向移动；减小压力，向体积增大的方向移动。

7．（1）在外界条件不变的情况下，平衡组成应不随时间而改变；（2）正向反应和逆向反应的反应速度相等；（3）在一定温度和压力下，反应的∆r G=0。

四. 计算题1. 溶液含非挥发性溶质，在 272.7 K 时凝固（已知K b =0.52 、K f =1.86，溶液密度近似为纯水的密度1000 kg m -3）求：（1）溶液的正常沸点。

（2）298.15 K 时溶液的渗透压。

解：(1) 因为∆T f = K f ×m b ，则：m b =∆T f /K f =(273.15-272.7)/1.86=0.2419 (mol kg -1) ∆T b = K b × m b =0.52×0.2419=0.13 (K)T b =373.15+0.13=373.3 (K)(2) C= m b ×ρ=0.2419×1000=241.9 (mol m -3)Π=CRT=241.9×8.314×298.15=599.7 (kPa)2．在293.15K 下将68.4 g 蔗糖(C 12H 22O 11)溶于1 kg 水中。

求：（1）此溶液的蒸气压；（2）此溶液的渗透压。

(已知溶液的密度为1.024 g cm -3, 纯水的饱和蒸气压为2.339 kPa) 解：003587.018/1000342/4.68342/4.68=+=B x P A =P A *(1-X B )=2.339(1-0.003587)=2.33 (kPa) )(7.191)(0001917.0024.1/)4.681000(2.033−−⋅=⋅=+=m mol cm mol c Π=CRT=191.7×8.314×293.15 = 467 (kpa)3. 反应C 2H 4(g)+H 2O(g)=C 2H 5OH(g)在500ºC 时标准平衡常数为0.01505，试计算在此温度和1000 kPa 下：（1）C 2H 4和H 2O 按摩尔比1:1投料时，乙烯的理论转化率。

（2）C 2H 4和H 2O 按摩尔比1:10投料时，乙烯的理论转化率。

解： (1) C 2H 4(g) + H 2O(g) = C 2H 5OH(g)开始： 1 1 0平衡： 1-x 1 1-x 1 x 1 ∑n=2-x 1K 0=K x (P/P 0) ∑ν = 01505.0)100/1000()]2/()1[()2/(121111=×−−−−x x xx解方程可得：x 1=0.0677(2) C 2H 4(g) + H 2O(g) = C 2H 5OH(g)开始： 1 10 0平衡： 1-x 2 10-x 2 x 2 ∑n=11-x 2K 0=K x (P/P 0) ∑ν = 01505.0)100/1000()]2/()1[()11/(122222=×−−−−x x xx解方程可得：x 2=0.124．已知457 K 、总压为100 kPa 时，NO 2有5%按下式分解：2NO 2(g) = 2NO(g)+O 2(g)求此反应的标准平衡常数。

解： 2NO 2(g) = 2NO(g) + O 2(g)开始： 2 0 0平衡： 2-0.1 0.1 0.05 ∑n=2.05K 0=K x (P/P 0) ∑ν = )100/100()05.2/9.1()05.2/05.0()05.2/1.0(22×=6.76×10-5一. 选择题1－10 CBACD BCAAB 11-20 BBCBA CCAAC 21-30 DCDCC BCAA二. 判断题1-10 √×××√ ×√√×三. 简答题1. 降低液体接界电势方法：在两溶液间使用盐桥。