化教例题习题上 学生版

一、热力学

1（例题）某一化学反应若在定温定压下(298K 、P 0)进行，放热40.0KJ ，若使反应通过可逆电池来完成，则吸热4.0KJ 。计算： (1)计算该化学反应的∆r S m 。

(2)当该反应自发进行时(即不做功时)，环境的熵变及总熵变。 (3)反应体系可能做的最大功为多少？ 解：

(1)11400013.42298.151r r r m S Q J

S J K mol T K mol

ξξ--∆∆===

=⋅⋅⋅⨯ （2）114000--=-134.2298.151r Q Q J

S J K mol T T K mol

ξξ--+∆===⋅⋅⋅⋅⨯实P 环 1113.42134.2147.6S S S J K mol --∆=∆+∆=+=⋅⋅环总系

（3）40000400044000R G H T S H Q J J J ∆=∆-∆=∆-=--=- f ,max 44000W G J ∴=+∆=- 2、（习题）1mol 理想气体从300K ,100kPa 下等压加热到600K ，求此过程的Q 、W 、U 、H 、S 、G 。

已知此理想气体300K 时的S m =150.0J·K －

1·mol －

1，c p ,m =30.00 J·K －

1·mol －

1。

3、（例题）在K 15.298的等温情况下，两个瓶子中间有旋塞相通，开始时，一放2m olO 2.0，压力为KPa 325.1012.0⨯，另一放2m olN 8.0，压力为KPa 325.1018.0⨯，打开旋塞后，两气互相混合，计算：（1）终了时瓶中的压力；（2）混合过程中的Q 、W 、U ∆、S ∆（3）如等温下可逆地使气体回到原状，计算过程中的Q 和W 。 解：

（1）22222

2

3

20.02447,50663O N O N O N n RT n RT n RT

V V V m P Pa P P V =+=

+

=⨯==总总终总

（2）以二球内气体为体系，w=0，0u =，则Q=0

222222

22

1

N ln n ln n ln 2n ln 2 5.763mix O N O O N O N V V S S S n R R R R J K V V -=+=+=+=⋅总总 (3)1

mix 5.763S S J K -=-=-⋅分离 而R

S Q T =分离

∴1

mix 298.2 5.7631719R S Q T T S K J K J -==-=-⨯⋅=-分离

又∵0U =，∴1719R W Q J =-=+

3、 （习题）液态Br 2在331.4K 时沸腾，Br 2（l ）在282.5K 时的蒸气压为13.33KPa ，计算298.2K 时Br 2（g ）的标准摩尔生成吉布斯自由能 。已知 △f Gm θ（Br 2,l,Φ）=0。

设Br 2（l ）→Br 2（g ）的θ∆m

H ，θ

m S ∆与T 无关。 4、（例题）已知Br 2（g ）的标准生成热△f Hm θ（Φ）和标准生成自由能△f Gm θ（Φ）分别为30.71和3.14 KJ mol -1。

（1）计算液态溴在298K 时的蒸气压 （2）近似计算溴在323K 时的蒸气压

（3）近似计算标准压力下液态溴的沸点

已知 △f Gm θ（Br 2,l,Φ）=0, △f Hm θ（Br 2,l,Φ）=0 解： Br 2(l )Br 2(g ) （1）()()2ln ln

Br r m

p

P G RT K RT P

θ

θθ

Φ=-Φ-

∴()

()22g 3140ln

1.2674

8.314298

Br f

m r

m P G G Rr P

RT

RT θθ

θ

ΦΦ=-

=-

=-=-⨯、、

2(298)0.2816Br P P K K P θ

θ

=

=，∴2

0.281628.53Br P P kPa θ=⨯=

（2） 近似计算，可认为

v

m H θ

为常数.

211

(323)(,,)11113071011ln

0.9594(298)

2983238.3142983238.314298323p f m v

m p K K H Br g H K K R J K mol θθθ

θ--Φ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=

-=-=-= ⎪ ⎪ ⎪⋅⋅⎝⎭⎝⎭⎝⎭

(323) 2.610(298)

p p K K K K θθ

=，(323) 2.6100.28610.7350p K K θ=⨯=

2(323)0.7350Br p P K K P

θ

θ

=

=，20.735074.47Br P P kPa θ=⨯=

（3）沸点时，2Br P P θ

=，2

()1Br P P P K T P P

θ

θ

θθ===

(323)11ln ()()323

v m P P b H K K K T R T θθ

θ

=-，3071011ln 0.735()8.314323b T =- ∴ 332b T K =

5、（例题）双原子分子理想气体 B 从初态 300K 、100KPa 分别经可逆及不可逆绝热膨胀至压力均为10KPa 的终态。如果不可逆过程所作的功仅为可逆过程的 10％，请计算不可逆过程的终态温度、ΔU 、ΔH 、Q 、W 。