物理化学教程课后习题答案
(完整版)物理化学课后答案
第一章气体的pVT 关系1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下：1 1TT p V p V V T V V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系？解：对于理想气体，pV=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯==每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H Cn/v=（14618.623÷1441.153）=10.144小时1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。
试求甲烷在标准状况下的密度。
解：33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。
充以4℃水之后，总质量为125.0000g 。
若改用充以25℃、13.33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g 。
试估算该气体的摩尔质量。
解：先求容器的容积33)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm Vl O H ==-=ρ n=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 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。
物理化学简明教程第四版课后练习题含答案
物理化学简明教程第四版课后练习题含答案
本文为物理化学简明教程第四版课后练习题，包含答案。
主要介绍了热力学和
量子化学方面的知识。
第一章热力学基础
1.1 热力学第一定律
1.1.1 以下哪种是热力学第一定律的表述？
A. 热量是一个守恒量
B. 能量不能被消灭，只能转化成其他形式
C. 系统的内能等于热量和功的代数和
答案：C
1.1.2 如果一个系统的内能增加了100 J，并且从系统中流出了30 J 的热量，那么系统所做的功是多少？
答案：70 J
1.2 热力学第二定律
1.2.1 以下哪种是最常用的热力学第二定律的表述？
A. 任何热量都不能从低温物体传递到高温物体，除非做功
B. 热力学过程的总熵永远不会减少
C. 热力学系统是一个孤立的系统
答案：B
1.2.2 熵的单位是什么？
答案：J/K
第二章量子力学基础
2.1 波粒二象性
2.1.1 波长为400 nm的光的能量是多少？
答案：4.94×10^-19 J
2.1.2 电子穿过双缝的实验表明电子具有波粒二象性。
在哪些情况下，电子的波动性会更加显著？
答案：在动量较小和物体尺寸较大的情况下
2.2 氢原子的结构
2.2.1 氢原子基态的能量是多少？
答案：-2.18×10^-18 J
2.2.2 在电子半径平方的图像中，哪些区域表示电子最有可能出现？
答案：波峰处
总结
本文介绍了物理化学中的热力学和量子化学方面的知识，包含了相关的课后练习题，答案也一并给出。
希望这些例题能够帮助读者更好地理解物理化学的相关知识。
大学生 物理化学核心教程课后答案完整版(第二版学生版)(2)
第 七 章 化学反应动力学一、思考题1. 有如下化学计量式，分别写出用参与反应的各种物质表示的速率表达式。
设反应都是基元反应，根据质量作用定律写出反应的速率方程式。
（1）A + B = C （2）2A + B = 2C （3）A + 2B = C + 2D （4）2Cl + M = Cl 2 + M答：根据质量作用定律上述式子的出反应的速率方程式如下：（1）r = k [A][B] （2）r = k [A]2[B] （3）r = k [A][B]2 （4）r = k [Cl]2[M]2. 某化学反应化学计量方程为A + B = C ，能认为这是二级反应吗？答： 不能。
反应级数应该从实验中求出。
化学反应方程式只表示参与反应的各物质的量之间的关系，不代表反应机理。
若注明它是基元反应，则可以运用质量作用定律，确定它是二级反应，也是双分子反应。
3. 化学反应化学计量方程为AB 3 = A + 3B,这样的反应是否可能为基元反应？答： 不可能。
根据微观可逆性原理，正、逆反应必须遵循相同的途径。
基元反应最多只有三分子反应，现在逆反应有四个分子，所以逆反应不可能是基元反应，则正反应也不可能是基元反应。
4. 零级反应是否是基元反应？答： 不是。
因为不可能有零分子反应。
一般是由于总反应机理中的决速步与反应物的浓度无关，所以对反应物呈现零级反应的特点。
零级反应一般出现在表面催化反应中，决速步是被吸附分子在表面上发生反应，与反应物的浓度无关，反应物通常总是过量的。
5. 某一反应进行完全所需时间是有限的，且等于0c k（c 0是反应物起始浓度），则该反应是几级反应？ 答： 零级。
根据零级反应动力学程x = kt ，则有：0c tk 。
6. 具有简单级数的反应是否一定是基元反应？ 答： 不一定。
基元反应一定具有简单反应级数，但具有简单级数的反应不一定是基元反应，例如氢气和碘发生反应生成碘化氢，实验测得这是二级反应，但它是个总包反应，反应机理有若干步基元反应组成。
物理化学教程课后习题答案
物理化学教程课后习题答案第一章 化学热力学基础姓名：刘绍成 学号 ：120103208026 金材10-1-16-34P 82(1-1) 10 mol 理想气体由25℃，1.00MPa 。
设过程为：（i ）向真空膨胀；（ii ）对抗恒外压0.100MPa 膨胀。
分别计算以上各过程的体积功。
解：(i) 外(ii)（ii ）P 1V 1=nRT V 1=24.777m 3;因为是恒温过程，故 V 2=21P P V 1=66101.0101777.24⨯⨯⨯=247.77m 3W=-⎰21v v Pdv =-P(V 2-V 1)=-22.2995J小结：此题考查真空膨胀的特点及恒外压做功的求法，所用公式有：PV=nRT;TPV=常数；W=-⎰21v v Pdv 等公式。
P 82(1-3) 473k, 0.2MPa ，1dm 3的双原子分子理想气体，连续经过下列变化：（I ）定温膨胀到3 dm 3；（II ）定容升温使压力升到0.2MPa ；（III ）保持0.2MPa 降温到初始温度473K 。
（i ）在p-v 图上表示出该循环全过程；（ii ）计算各步及整个循环过程的Wv 、Q ，ΔU ，及ΔH 。
已知双原子分子理想气体C p,m =27R 。
解：(ii) p (i) 向真T=273kP 1=1.0T=273kP 2=0.dT=0 dV=0 dP=0P 1V 1=nRT 1 n=111RT V P =4733145.8101102.036⨯⨯⨯⨯-mol=0.0509mol,P 1V 1=P 2V 2 ∴P 2=21V VP 1=31×0.2×106=0.067MPa,T 2=21P P T 1=6316102.0102.0⨯⨯⨯×473K=1419K.(i) 恒温膨胀A B△U i =0，△H i =0. W i =-⎰21v v Pdv =-nRTln12v v =-0.0509×8.3145×473×ln3=-219.92J.∴Q i =-W=219.92J.(ii) 等体过程 B C 因为是等体积过程所以W ii =0,Q ii =△U ii =nC V,m △T=n(C p,m -R)(T 2-T 1)=0.0509×(27-1)×8.3145×(1419-473)=1000.89J;T 1=473k P=0.T 1=473k P =T 2=P 1=0.2MPaT 1=473k P =0.△ H ii =nC p,m △T=0.0509×3.5×8.3145×(1419-473)=1401.2J. (iii) 等压过程 C AW iii =-P △V=-P(V 1-V 2)=-0.2×106×(1-3)×10-3=400J;△ H iii =nC p,m △T=0.0509×3.5×8.3145×(473-1419)=-1401.2J △ U iii =nC V,m△T=0.0509×2.5×8.3145×(473-1419)=-1000.89J Q=△U-W=-1000.89-400=-1400.89J在整个过程中由于温度不变所以△U=0, △H=0; Q=-W=-180.08J.小结：此题考查了恒温过程、等体过程以及等压过程的公式应用，内能和焓只是过于温度的函数。
物理化学核心教程第二版课后习题答案5-8
四．概念题参考答案1．在等温、等压且不做非膨胀功的条件下，当反应的1r m 5 kJ mol G -∆=⋅时，该反应自发进行的方向为 ( )(A) 正向自发进行 (B) 逆向自发进行(C) 无法判断 (D) 反应不能进行答：(C)。
判断反应能否自发进行，要用等温、等压且不做非膨胀功的条件下r m G ∆的变化值，而不能用r m G ∆的值。
除非该反应是在标准压力下进行，则r m 0G ∆>，反应能逆向自发进行。
或者r m G ∆是一个绝对值很大的负值，改变压力商也不可能改变r m G ∆的符号，则r m G ∆也小于零，这时可以估计反应能自发正向进行。
2．理想气体混合物在化学反应达平衡时，应该使用下列哪个关系式 （ ）（A ）r m ln p G RT K ∆=- （B ）r m ln p G RT K ∆=-（C ）r m ln x G RT K ∆=- （D ）r m ln c G RT K ∆=-答：（B ）。
根据理想气体化学势的表示式，对数项中用B /p p 表示，在化学反应等温式中，对数项中是压力商p Q ，达平衡时，是平衡时的压力商，所以标准平衡常数是p K ，相应的Gibbs 自由能的变化值为r m G ∆。
3．理想气体反应23CO(g)2H (g)CH OH(g)+=的r m G ∆与温度T 的关系为：1r m /(J mol )21 66052.92/K G T -∆⋅=-+。
若要使反应的平衡常数大于1，则应控制的反应温度为 ( )(A) 必须低于℃ (B) 必须高于409.3 K(C) 必须低于409.3 K (D) 必须等于409.3 K答：(C)。
r m G ∆与标准平衡常数p K 的关系式为r m ln p G RT K ∆=-，要使1p K =，则r m 0G ∆=。
从已知的关系式，解得409.3 K T =。
要使反应在标准压力下能自发正向进行，r m G ∆必须小于零，所以，根据已知的关系式，反应温度必须低于409.3 K 。
物理化学课后习题答案（全）
第1章 物质的pVT 关系和热性质习 题 解 答1. 两只容积相等的烧瓶装有氮气，烧瓶之间有细管相通。
若两只烧瓶都浸在100℃的沸水中，瓶内气体的压力为0.06MPa 。
若一只烧瓶浸在0℃的冰水混合物中，另一只仍然浸在沸水中，试求瓶内气体的压力。
解： 21n n n +=2212112RT V p RT V p RT V p +=⋅2111121222112p T p T T p T T T T =+⎛⎝⎜⎞⎠⎟=+ ∴112222p T T T p ⋅+=MPa0.0507=MPa 06.02)15.273100()15.2730(15.2730⎥⎦⎤⎢⎣⎡××++++=2. 测定大气压力的气压计，其简单构造为：一根一端封闭的玻璃管插入水银槽内，玻璃管中未被水银充满的空间是真空，水银槽通大气，则水银柱的压力即等于大气压力。
有一气压计，因为空气漏入玻璃管内，所以不能正确读出大气压力：在实际压力为102.00kPa 时，读出的压力为100.66kPa ，此时气压计玻璃管中未被水银充满的部分的长度为25mm 。
如果气压计读数为99.32kPa ，则未被水银充满部分的长度为35mm ，试求此时实际压力是多少。
设两次测定时温度相同，且玻璃管截面积相同。
解：对玻璃管中的空气，p V p V 2211=kPa 0.96=kPa )66.10000.102(35251212−×==p V V p ∴ 大气压力 = kPa 28.100kPa )96.032.99(=+·28· 思考题和习题解答3. 让20℃、20 dm 3的空气在101325 Pa 下缓慢通过盛有30℃溴苯液体的饱和器，经测定从饱和器中带出0.950 g 溴苯，试计算30℃时溴苯的饱和蒸气压。
设空气通过溴苯之后即被溴苯蒸气所饱和；又设饱和器前后的压力差可以略去不计。
（溴苯Br H C 56的摩尔质量为1mol g 0.157−⋅）解：n pV RT 131013252010831452027315==×××+⎡⎣⎢⎤⎦⎥−().(.) mol =0.832 mol n m M 209501570==..mol =0.00605mol p py p n n n 22212101325732==+=×= Pa 0.006050.832+0.00605 Pa4. 试用范德华方程计算1000 g CH 4在0℃、40.5 MPa 时的体积(可用p 对V 作图求解)。
物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后习题答案5-8
第五章 化学平衡一．基本要求1．掌握化学反应等温式的各种形式，并会用来判断反应的方向和限度。
2．了解标准平衡常数的定义，掌握标准平衡常数的各种表示形式和计算方法。
3．掌握标准平衡常数K 与r m G ∆在数值上的联系，熟练用热力学方法计算r m G ∆，从而获得标准平衡常数的数值。
4．了解标准摩尔生成Gibbs 自由能f m G ∆的定义和它的应用。
5．掌握温度对化学平衡的影响，记住van ’t Hoff 公式及其应用。
6．了解压力和惰性气体对化学平衡的影响。
二．把握学习要点的建议把本章放在多组分系统之后的目的，就是要利用多组分系统中介绍的化学势的概念和各种表示方式，来导出化学反应等温式，从而用来判断化学反应的方向与限度。
本章又用到了反应进度的概念，不过其值处在0 1 mol -的区间之内。
因为在利用化学势的表示式来计算反应的Gibbs 自由能的变化值时，是将化学势看作为一个定值，也就是在有限的反应系统中，化学进度为d ξ，如果在一个很大的系统中， 1 mol ξ=。
严格讲，标准平衡常数应该用绝对活度来定义，由于本教材没有介绍绝对活度的概念，所以利用标准态化学势来对标准平衡常数下定义，其含义是一样的。
从标准平衡常数的定义式可知，标准平衡常数与标准化学势一样，都仅是温度的函数，因为压力已指定为标准压力。
对于液相反应系统，标准平衡常数有其相应的形式。
对于复相化学反应，因为纯的凝聚态物质本身就作为标准态，它的化学势就是标准态化学势，已经归入r m G ∆中，所以在计算标准平衡常数时，只与气体物质的压力有关。
学习化学平衡的主要目的是如何判断反应的方向和限度，知道如何计算平衡常数，了解温度、压力和惰性气体对平衡的影响，能找到一个经济合理的反应条件，为科研和工业生产服务。
而不要过多地去考虑各种浓度表示式和各种平衡常数表示式之间的换算，否则会把自己搞糊涂了，反而没抓住主要内容。
由于标准平衡常数与r m G ∆在数值上有联系，r m ln p G RT K ∆=-，所以有了r m G ∆的值，就可以计算p K 的值。
物理化学课后习题与答案
逆过程。设气体的
Cv,m
＝
3 2
R
。试计算各个状态的压力
p
并填下表。
V/dm3•mol-1
44.8 C B
22.4 A
273
546
T/K
1
步骤
A B C
过程的名称
等容可逆 等温可逆 等压可逆
Q/J W/J △U/J
8. 一摩尔单原子理想气体，始态为 2×101.325kPa、11.2dm3，经 pT = 常数的可逆过程(即过
(1) 298K 时的“平衡常数”； (2) 正、逆反应的活化能； (3) 反应热；
(4) 若反应开始时只有 A，pA，0=105Pa，求总压达 1.5×105Pa 时所需时间（可忽略逆反应）。
8．有一反应，其速率正比于反应物浓度和一催化剂浓度。因催化剂浓度在反应过程中不变， 故表现为一级反应。某温度下，当催化剂浓度为 0.01 mol·dm-3 时，其速率常数为 5.8×10-6 s-1。 试问其真正的二级反应速率常数是多少？如果催化剂浓度为 0. 10 mol·dm-3，表现为一级反应
4. 固体 CO2 的饱和蒸汽压在 -103℃ 时等于 10.226kPa，在 -78.5℃ 时等于 101.325 kPa，求： （1）CO2 的升华热；（2）在 -90℃ 时 CO2 的饱和蒸汽压。
5. 设你体重为 50kg，穿一双冰鞋立于冰上，冰鞋面积为 2cm3，问温度需低于摄氏零下几 度，才使冰不熔化？已知冰的 ΔfusHm = 333.4kJ·kg-1，水的密度为 1000 kg·m3，冰的密度为 900kg·m3。
(2) 1mol 水在 100℃恒 温下于真 空容器中 全部蒸发 为蒸气， 而且蒸气 的压力恰 好为
物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后习题答案5-8
四．概念题参考答案1．在等温、等压且不做非膨胀功的条件下，当反应的1r m 5 kJ mol G -∆=⋅时，该反应自发进行的方向为( )(A) 正向自发进行 (B) 逆向自发进行(C) 无法判断 (D) 反应不能进行答：(C)。
判断反应能否自发进行，要用等温、等压且不做非膨胀功的条件下r m G ∆的变化值，而不能用r m G ∆的值。
除非该反应是在标准压力下进行，则r m 0G ∆>，反应能逆向自发进行。
或者r m G ∆是一个绝对值很大的负值，改变压力商也不可能改变r m G ∆的符号，则r m G ∆也小于零，这时可以估计反应能自发正向进行。
2．理想气体混合物在化学反应达平衡时，应该使用下列哪个关系式 （ ）（A ）r m ln p G RT K ∆=- （B ）r m ln p G RT K ∆=-（C ）r m ln x G RT K ∆=- （D ）r m ln c G RT K ∆=-答：（B ）。
根据理想气体化学势的表示式，对数项中用B /p p 表示，在化学反应等温式中，对数项中是压力商p Q ，达平衡时，是平衡时的压力商，所以标准平衡常数是p K ，相应的Gibbs 自由能的变化值为r m G ∆。
3．理想气体反应23CO(g)2H (g)CH OH(g)+=的r m G ∆与温度T 的关系为：1r m /(J mol )21 66052.92/K G T -∆⋅=-+。
若要使反应的平衡常数大于1，则应控制的反应温度为( )(A) 必须低于℃ (B) 必须高于409.3 K(C) 必须低于409.3 K (D) 必须等于409.3 K答：(C)。
r m G ∆与标准平衡常数p K 的关系式为r m ln p G RT K ∆=-，要使1p K =，则r m 0G ∆=。
从已知的关系式，解得409.3 K T =。
要使反应在标准压力下能自发正向进行，r m G ∆必须小于零，所以，根据已知的关系式，反应温度必须低于409.3 K 。
物理化学核心教程课后答案完整版(第二版学生版)
Cm O2， g =29.36J K 1 mol 1 ， Cm H 2O，g =33.58J K 1 mol 1 。试计算： 298K 时
的标准摩尔反应焓变 r H m (298 K) 和热力学能变化 rU m (298 K) ；（ 2）498K 时的标准摩尔反应焓
ΔS
2mol ，500kPa，323K
2mol ，1000kPa，373K
dT=0
ΔS1
dp=0 ΔS2
2mol ，1000kPa，323K
理想气体等温可逆过程：即有： ΔU=ΔH=0 ，则有
QR=-W= nRTln V2 V1
nRTln p1 p2
ΔS1 = Q R = nRln p1 =2×8.314 ×ln 500 = -11.52 J K·-1
2. 在 300 K 时，有 10 mol 理想气体，始态压力为 1000 kPa。计算在等温下，下列三个过程做膨胀 功：
（1）在 100 kPa 压力下体积胀大 1 dm3 ； （2）在 100 kPa 压力下，气体膨胀到压力也等于 100 kPa ；
（3）等温可逆膨胀到气体的压力等于 100 kPa 。
50
2)
nRT
V2
V3
50 100
1 mol 8.314 J mol 1 K 1 373 K 3101 J
说明作功与过程有关，系统与环境压差越小，膨胀次数越多，做的功也越大。
14. 在 373K 和 101.325kPa 时，有 1glH 2O 经（ l）等温、等压可逆气化； （ 2）在恒温 373K 的真空箱 中突然气化，都变为同温、同压的 H 2O（ g）。分别计算两个过程的 Q、 W、 ΔU 和 ΔH 的值。已知水的气 化热 2259J·g-1，可以忽略液态水的体积。 解：（ 1）水在同温同压条件下的蒸发
物理化学核心教程第三版课后答案
物理化学核心教程第三版课后答案1、1．公式v2－v02＝2ax适用于任何直线运动．[判断题] *对错(正确答案)2、甲、乙两灯的两端电压相等，甲、乙两灯一定是并联[判断题] *对错(正确答案)答案解析：甲乙电阻相同时，串联或并联电压都相等3、66．下列“粘”的现象，与静电有关的是（）[单选题] *A．湿餐布贴在冰冷的食品表面，可将食品粘住B．两个铅柱底面削平挤压后，能粘在一起C．在干燥的天气里，穿在身上的化纤衣服易粘住毛线(正确答案)D．用硬纸片盖住装满水的玻璃杯，倒置后，纸片粘在杯口不落下4、36.关于热现象和热学规律﹐下列说法正确的是（）*A.布朗运动表明，构成悬浮微粒的分子在做无规则运动B.两个分子的间距从极近逐渐增大到10ro的过程中，分子间的引力和斥力都在减小(正确答案)C.热量可以从低温物体传递到高温物体(正确答案)D.物体的摄氏温度变化了1℃，其热力学温度变化了273KE：两个分子的间距从极近逐渐增大到10ro的过程中，它们的分子势能先减小后增大。
5、59．1911年，卢瑟福在α粒子散射实验的基础上，提出了原子核式结构模型。
下列关于这个模型的说法中正确的是（）[单选题] *A．原子核位于原子的中心(正确答案)B．电子静止在原子核周围C．原子核带负电D．原子核占据了原子内大部分空6、72．学习质量和密度的知识后，小明同学想用天平、量筒和水完成下列实验课题，你认为不能够完成的是（）[单选题] *A．测量牛奶的密度B．鉴别金戒指的真伪C．鉴定铜球是否空心D．测一捆铜导线的长度(正确答案)7、水的温度没有达到沸点时，水是不能变为水蒸气的[判断题] *对错(正确答案)答案解析：水在任何温度下都可以蒸发变成水蒸气8、55．菜市场，有些卖肉的商贩在肉的上方点一盏红灯，发出红光，这些灯“有些特别”，光源内部是由一个个红、白小圆点组成的圆圈。
点这些灯目的是（）[单选题] *A．醒目，引人注意B．杀菌消毒C．防止蚊虫叮咬D．使肉看起来新鲜(正确答案)9、9．在某原子结构模型示意图中，a、b、c是构成该原子的三种不同粒子，能得出的结（）[单选题] *A.a和c数量不相等B．b决定原子种类C．质量集中在c上D．a和c之间存在吸引的力(正确答案)10、40．寒冷冬天的早晨，思雨同学从家里到学校后，发现头发上有白花花的霜；进入教室后，过一会儿头发变湿了。
《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。
物理化学核心教程第二版课后答案完整版
物理化学核心教程（第二版）参考答案第一章气体一、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。
最新《物理化学》课后习题答案(天津大学第四版)ppt课件
尔融化热
。已知在-10 °C ~ 0 °C范围内
过冷水（H2O, l）和冰的摩尔定压热容分别为
和
。求在常压及-10 °C下过冷水结冰的摩尔凝
固焓。
解：过程图示如下
平衡相变点
，因此
2.33 25 °C下，密闭恒容的容器中有10 g固体奈C10H8(s)在过量的 O2(g)中完全燃烧成CO2(g)和H2O(l)。过程放热401.727 kJ。求
因此绝热线在
处的斜率为
恒温线在
处的斜率为
由于 ，因此绝热可逆线的斜率的绝对值大于恒温可逆线的绝 对值。
2.25 一水平放置的绝热恒容的圆筒中装有无摩擦的绝热理想活塞， 活塞左、右两侧分别为50 dm3的单原子理想气体A和50 dm3的双原子 理想气体B。两气体均为0 °C，100 kPa。A气体内部有一体积和热 容均可忽略的电热丝。现在经过通电缓慢加热左侧气体A，使推动活 塞压缩右侧气体B到最终压力增至200 kPa。求：
过程的
。
解：过程图示如下：
假定将绝热隔板换为导 热隔板，达热平衡后， 再移去隔板使其混合， 则
由于外压恒定，求功是方便的
由于汽缸为绝热，因此
2.20 在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。隔板靠活塞一
侧为2 mol，0 °C的单原子理想气体A，压力与恒定的环境压力相等；
隔板的另一侧为6 mol，100 °C的双原子理想气体B，其体积恒定。
今将绝热隔板的绝热层去掉使之变成导热板，求系统达平衡时的T及
过程的
。
解：过程图示如下
显然，在过程中A为恒压，而 B为恒容，因此
同上题，先求功 同样，由于汽缸绝热，根据热力学第一定律
2.23 5 mol双原子气体从始态300 K，200 kPa，先恒温可逆膨胀到压
物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后习题答案14
第一章气体三．试探题参考答案1．如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢恢复状？采纳了什么原理？答：将打瘪的乒乓球浸泡在热水中，使球的壁变软，球中空气受热膨胀，可使其恢复球状。
采纳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不是相等？答：不必然相等。
依照理想气体状态方程，假设物质的量相同，那么温度才会相等。
3．两个容积相同的玻璃球内充满氮气，两球中间用一根玻管相通，管中间有一汞滴将两边的气体分开。
当左侧球的温度为273 K，右边球的温度为293 K时，汞滴处在中间达到平稳。
试问：(1) 假设将左侧球的温度升高10 K，中间汞滴向哪边移动？(2) 假设将两个球的温度同时都升高10 K，中间汞滴向哪边移动？答：（1）左侧球的温度升高，气体体积膨胀，推动汞滴向右边移动。
（2）两个球的温度同时都升高10 K，汞滴仍向右边移动。
因为左侧球的起始温度低，升高10 K所占的比例比右边的大，283/273大于303/293，因此膨胀的体积（或维持体积不变时增加的压力）左侧的比右边的大。
4．在大气压力下，将沸腾的开水迅速倒入保温瓶中，达保温瓶容积的左右，迅速盖上软木塞，避免保温瓶漏气，并迅速放开手。
请估量会发生什么现象？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路，大于外面压力时，就会使软木塞崩出。
若是软木塞盖得太紧，乃至会使保温瓶爆炸。
避免的方式是，在灌开水时不要灌得太快，且要将保温瓶灌满。
5．当某个纯的物质的气、液两相处于平稳时，不断升高平稳温度，这时处于平稳状态的气-液两相的摩尔体积将如何转变？答：升高平稳温度，纯物质的饱和蒸汽压也升高。
但由于液体的可紧缩性较小，热膨胀仍占主腹地位，因此液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。
而蒸汽易被紧缩，当饱和蒸汽压变大时，气体的摩尔体积会变小。
随着平稳温度的不断升高，气体与液体的摩尔体积慢慢接近。
- 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)。
第一章 化学热力学基础姓名：刘绍成 学号 ：120103208026 金材10-1-16-34P 82(1-1) 10 mol 理想气体由25℃，1.00MPa 。
设过程为：（i ）向真空膨胀；（ii ）对抗恒外压0.100MPa 膨胀。
分别计算以上各过程的(i)外(ii)（ii ）P 1V 11=24.777m 3;因为是恒温过程，故 V 2=21P P V 1=66101.0101777.24⨯⨯⨯=247.77m 3W=-⎰21v v Pdv =-P(V 2-V 1)=-22.2995J小结：此题考查真空膨胀的特点及恒外压做功的求法，所用公式有：PV=nRT;TPV=常数；W=-⎰21v v Pdv 等公式。
P 82(1-3) 473k, 0.2MPa ，1dm 3的双原子分子理想气体，连续经过下列变化：（I ）定温膨胀到3 dm 3；（II ）定容升温使压力升到0.2MPa ；（III ）保持0.2MPa 降温到初始温度473K 。
（i ）在p-v 图上表示出该循环全过程；（ii ）计算各步及整个循环过程的Wv 、Q ，ΔU ，及ΔH 。
已知双原子分子理想气体C p,m =27R 。
解：dT=0 dV=0 dP=0P 1V 1=nRT 1 n=111RT V P =4733145.8101102.036⨯⨯⨯⨯-mol=0.0509mol,P 1V 1=P 2V 2 ∴P 2=21V VP 1=31×0.2×106=0.067MPa,T 2=21P P T 1=6316102.0102.0⨯⨯⨯×473K=1419K.(i) 恒温膨胀A B △U i =0，△H i =0. W i =-⎰21v vPdv =-nRTln 12v v =-0.0509×8.3145×473×ln3=-219.92J.∴Q i =-W=219.92J.(ii) 等体过程 B C 因为是等体积过程所以W ii =0, Q ii =△U ii =nC V,m △T=n(C p,m -R)(T 2-T 1)=0.0509×(27-1)×8.3145×(1419-473)=1000.89J;△ H ii =nC p,m △T=0.0509×3.5×8.3145×(1419-473)=1401.2J.T 1=473k P 1=0.2MPa V 1=1dm 3 A T 1=473k P 2= V 2=3dm 3 B T 2=P 1=0.2MPa V 2=3dm 3 C T 1=473kP 1=0.2MPa V 1=1dm 3 A(iii) 等压过程 C AW iii =-P △V=-P(V 1-V 2)=-0.2×106×(1-3)×10-3=400J;△ H iii =nC p,m △T=0.0509×3.5×8.3145×(473-1419)=-1401.2J △ U iii =nC V,m△T=0.0509×2.5×8.3145×(473-1419)=-1000.89J Q=△U-W=-1000.89-400=-1400.89J在整个过程中由于温度不变所以△U=0, △H=0; Q=-W=-180.08J.小结：此题考查了恒温过程、等体过程以及等压过程的公式应用，内能和焓只是过于温度的函数。
所用公式有：C p,m -C V,m =R; △U=nC V,m △T; △H=nC p,m △T; W=-P △VP 82(1-4) 10mol 理想气体从2×106 Pa 、10-3m 3定容降温，使压力降到2×105 Pa ，再定压膨胀到2×10-2㎥，求整个过程的Wv ，Q ，ΔU 和ΔH 。
解： n=10mol,P 1=2×106 Pa,V 1=10-3m 3,,T 3） P 2=2×105 Pa V 2=2×10-2m 3VP 1V 1=nRT 1 T 1=nRV P 11=23.77KT 2=12P P T 1=0.1×23.77K=2.377K; T 3=12v v T 2=23.77K;W I=0 W II =-⎰21v v Pdv =-P 2(T 2-T 1)Q I =△U I =nC v,m △T= nC v,m (T 2-T 1) △U 2= nC v,m (T 3-T 2)△H I =△U I +△PV=△U+nR(T 2-T 1) Q II =△H II =△U II +△PV=△U II +nR(T 3-T 2) W V = W I + W II =-P 2(T 2-T 1)=-2×105×(10-2-10-3)=-1800J 因为T 1=T 2所以△U=0，△H=0; Q=-W=1800J.小结：此题考查U=f(T);H=f(T);以及热力学第一定律的公式U=W+Q.P 821-5 10mol 理想气体由25℃，106Pa 膨胀到25℃，105Pa ，设过程为：（i ）自由膨胀；（ii ）对抗恒外压105Pa 膨胀；（iii ）定温可逆膨胀。
分别计算以上各过程的W 、Q 、ΔU 和ΔH 。
解：（i ）自由膨胀 P 外=0，由W=-P ΔV 得 W=0；又因是等温过程，所以△H=0，△U=0，故 Q=0.（ii ）因是等温过程，所以△H=0，△U=0; W v =-P(V 2-V 1)=-105(2P nRT -1P nRT ) =-105×(510298314.810⨯⨯-610298314.810⨯⨯)=22.3JQ=△U-W=22.3J（iii ）因是等温过程，所以△H=0，△U=0; W v =-⎰21v v Pdv =-nRTln 12v v =-10×8.314×298×ln10=-57.05KJ;Q=-W v =57.05KJ小结：此题考查U=f(T);H=f(T); W v =-⎰21v v Pdv 等公式P 82 (1-6) 氢气从1.43 dm 3,3.04×105Pa ，298.15K 可逆膨胀到2.86 dm 3。
氢气的C p,m =28.8 J ·K -1·mol -1,按理想气体处理。
（i ）求终态的温度和压力；（ii ）求该过程的Q 、Wv 、ΔU 和ΔH 。
解：C v,m =28.8-8.3145=20.4855 J ·K -1·mol -1 r=mv mp C C ,,=7/5（i ）由理想气体绝热可逆过程方程得：T 1V r-1= T 2V2r-1 T 2=(21v v )r-1T 1=0.50.4×298.15=225.9K; P 1V 1=常数2=(21v v )r P 1=0.51.4×3.04×105=1.15×105Pa;(iii) 有题知 Q=0，RTPV=15.2983145.81043.11004.335⨯⨯⨯⨯-=0.175molW v =△U= nC V,m (T 2- T 1)=0.175×20.4855×(225.9-298.15)=-259.1J△ H=△U+△PV=△U+nR △T=-259.1+0.175×8.3145×(225.9-298.15)=-364.3J.小结：此题考查理想气体绝热可逆过程的方程应用，有T 1V r-1= T 2V 2r-1； P 1V 1=常数；△H=△U+△PV=△U+nR △TP 82(1-7) 2mol 的单原子理想气体，由600k,1000MPa 对抗恒外压100KPa 绝热膨胀到100KPa 。
计算该过程的Q 、Wv 、ΔU 和ΔH 。
W v=-P su △V=-P su nR(22P T -11P T )△U=nC v,m (T 2-T 1) 所以nC v,m (T 2-T 1)= -P su nR(22P T -11P T )则 T 2=2,1,P su P Rmv C P suP Rmv C ++×T 1=［3/2+1/10］/［3/2+1/1］×600=384kW v =△U= nC v,m (T 2-T 1)=2×3/2×8.3145×（384-600）=-5.388kJ △ H= nC p,m (T 2-T 1)=2×5/2×8.3145×(384-600)=-8.980kJ 小结：对于理想气体要谨记单原子的C v,m =3/2×R ，双原子分子C v,m =5/2×R 且C p,m -C v,m =R;此题还有一个陷阱，那就是容易让人使用绝热可逆过程的方程。
此题之说了绝热而没说绝热可逆所以要审清题P 821-8 在298.15K ，6×101.3kPa 压力下，1mol 单原子理想气体进行绝热过程，最终压力为101.3kPa,若为：（i ）可逆过程；（ii ）对抗恒外压101.3kPa 膨胀，求上述二绝热膨胀过程的气体的最终温度；气体对外界所做的体积功；气的热力学能变化及焓变。
已知Cp,m=5R/2。
(i) 绝热可逆膨胀设最终温度为 T2 ,由式 T γ1 P 11-γ= T γ2P 21-γ ,对单原子理想气体γ=C p,m /Cv,m=1.67 所以T 2=()γγ-121P P T 1=60.4×298.15=145 .6 KW v =ΔU=nC v,m ( T2 - T1 )=-1×1.5×8.3145×152.55=-1902.6J ΔH = nCp,m ( T 2 – T 1 ) =-1×8 .3145 (145 .6 - 298 .15) = -3170.8J(ii) 对抗恒外压 101 .3 kPa 迅速膨胀W v =-P 外（V 2-V 1） △U=n C v,m ( T 2 – T 1 ) 因为是绝热过程 Q = 0 所以 W v = ΔU 即：-P 2()1122P nRT PnRT -=nCv,m( T 2 – T 1 )把C v,m =23R 代入上式消去 R 值,得- T 2+61T 1=23T 2-23T 1 解得 T = 198 .8 KW v =ΔU = nC v,m ( T 2 – T 1 )=1.5×8.3145×（198.8-298.15）=-1239 ΔH = nCp,m ( T2 - T1 )=1×2.5×8 .3145 × (198 .8 - 298 .15)=- 2065 J小结：此题主要考查绝热可逆过程一系列方程的应用，有PV γ=C ；T γ1 P 11-γ= T γ2P 21-γ；V γ-1T=C ；同时也考查了热力学能变化及焓变的求解公式ΔU = nC v,m ( T 2 – T 1 )；ΔH = nCp,m ( T2 - T1 )，此题有一误区那就是容易使用此公式W v =-⎰21v v Pdv =-nRTln 12v v ，要注意的是此公式只用于温度恒定的情况下，而此题是绝热，所以不能用！ P 82(1-10) 已知反应（i ）CO （g ）+H2O （g ）→CO2（g ）+H2（g ），（298.15K ）=-41.2kJ•mol -1,（ii）CH4（g）+2H2O（g）→CO2（g）+4H2（g）, （298.15K）=165.0 kJ•mol-1计算下列反应的（298.15K）（iii）CH4（g）+H2O（g）→CO（g）+3H2（g）解：（iii）=（ii）-（i）所以（298.15K）=165.0KJ.mol-1-(-41.2 KJ.mol-1)=206.2 KJ.mol-1小结：一个化学反应不管是一步完成还是经过多步完成，反应总的标准摩尔焓变是相同的，这就是盖斯定律，而此题正是其应用。