四川大学物理化学习题6第六章习题
物理化学章节习题
第一章热力学第一定律一、单选题1) 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有：( )A.W =0，Q <0，∆U <0B.W <0，Q <0，∆U >0C.W <0，Q <0，∆U >0D. W <0，Q =0，∆U >02) 如图，用隔板将刚性绝热壁容器分成两半，两边充入压力不等的空气(视为理想气体)，已知p右> p左，将隔板抽去后: ( )A.Q＝0, W ＝0, ∆U ＝0B.Q＝0, W <0, ∆U >0C.Q >0, W <0, ∆U >0D.∆U ＝0, Q＝W ≠03）对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的：( )A. (∂U/∂T)V＝0B. (∂U/∂V)T＝0C. (∂H/∂p)T＝0D. (∂U/∂p)T＝04）凡是在孤立孤体系中进行的变化，其∆U 和∆H 的值一定是：( )A.∆U >0, ∆H >0B.∆U ＝0, ∆H＝0C.∆U <0, ∆H <0D.∆U ＝0，∆H 大于、小于或等于零不能确定。
5）在实际气体的节流膨胀过程中，哪一组描述是正确的: ( )A.Q >0, ∆H＝0, ∆p < 0B.Q＝0, ∆H <0, ∆p >0C.Q＝0, ∆H ＝0, ∆p <0D.Q <0, ∆H ＝0, ∆p <06）如图，叙述不正确的是：( )A.曲线上任一点均表示对应浓度时积分溶解热大小B.∆H1表示无限稀释积分溶解热C.∆H2表示两浓度n1和n2之间的积分稀释热D.曲线上任一点的斜率均表示对应浓度时HCl的微分溶解热7）∆H＝Q p此式适用于哪一个过程: ( )A.理想气体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5sPaB.在0℃、101325Pa下，冰融化成水的水溶液C.电解CuSO4D.气体从(298K，101325Pa)可逆变化到(373K，10132.5Pa )8) 一定量的理想气体，从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V1、V2。
物理化学第06章习题（含答案）
物理化学第06章习题（含答案）第六章测试练习选择题：1、某反应速率常数单位是mol·l-1·s-1,该反应级数为（ D ）A、3级B、2级C、1级D、0级2、某反应物反应了3/4所需时间是反应了1/2所需时间的2倍，则该反应级数为（ B ）A、0级B、1级C、2级D、3级3、某反应在指定温度下，速率常数是k=4.62×10-2min-1，反应物的初始浓度为0.1mol·l-1，则该反应的半衰期为（ A ）A、15minB、30minC、150minD、不能求解4、已知某反应的级数是一级，则可确定该反应一定是（ D ）A、简单反应B、单分子反应C、复杂反应D、上述都不对5、任何化学反应的半衰期与初始浓度c0、速率常数k的关系是（ C）A、与k、c0均有关B、与c0有关，与k无关C、与k有关D、与c0无关，与k有关6、某反应进行时，反应物浓度与时间成线性关系，则此反应的半衰期与反应物初始浓度的关系是（ A ）A、成正比B、成反比C、平方成反比D、无关7、某复杂反应表观速率常数k与各基元反应速率常数间关系为k=k2（k1/2k4）1/2则表观活化能E a与各基元反应活化能E i之间关系是（ B ）A、E a=E2+1/2(E1-2E4)B、E a=E2+1/2(E1-E4)C、E a=E2+ (E1-2E4)1/2D、E a=E2×1/2(E1/ 2E4)8、半衰期为10天的某放射性元素净重8克，40天后其净重为（ D ）A、4克B、2克C、1克D、0.5克9、氢和氧的反应发展为爆炸是因为（ D ）A、大量的引发剂引发B、直链传递的速率增加C、自由基被消除D、生成双自由基，形成支链10、一个反应的活化能为83.68kJ·mol-1，在室温27℃时，温度每增加1K，反应速率常数增加的百分数（ C ）A、4%B、90%C、11%D、50%11、在T、V恒定的条件下，基元反应A(g)+B(g)→D(g)，若初始浓度c A,0 >>c B,0，即在反应过程中物质A大量过剩，其反应掉的物质的量浓度与c A,0相比较，完全可以忽略不计。
物理化学第六章习题答案讲解
第六章化学动力学(三)计算题1. 293K时，敌敌畏在酸性介质中水解反应的速率常数为0.01127d-1。
若敌敌畏水解为一级反应，试求其水解反应的半衰期。
=ln2/ k =0.6931/0.01127d-1=61.5d解：t1/22．某人工放射性元素放出a粒子的半衰期为15h。
求该试样分解速率常数和分解80％所需的时间。
解：= 0.6931/15h=0.04621h-1放射性元素分解为一级反应，k=ln2/t1/2t=-ln(1-x)/k=-ln(1-0.8)/0.04621h-1=34.83h二级反应规律3. 某溶液含有NaOH 和CH3CO2C2H5，浓度均为0.0100mol ·dm-3。
在308.2K时，反应经600s 后有55.0% 的分解。
已知该皂化反应为二级反应。
在该温下，计算：(1) 反应速率常数?(2) 1200s能分解多少?(3) 分解50.0%的时间?(c A解：(1) 反应为 NaOH ＋CH 3CO 2C 2H 5 → CH 3CO 2Na + C 2H 5OH 该反应为二级且初浓度相同，故有 -d c A /d t =kc A 2 , c A =c A0(1-x ), 积分后得k = (1/t )(1/c A -1/c A0) = x /tc A0(1-x )=0.550/[600s ×0.0100mol ·dm -3×(1-0.550)]=0.204 dm 3·mol -1·s -1(2) x =1/(1+1/ktc A0) = 1/[1+1/( 0.204 dm 3·mol -1·s -1×1200s ×0.0100mol ·dm -3)]= 0.710 =71.0%(3) t 1/2= 1/kc A0 = 1/( 0.204 dm 3·mol -1·s -1×0.0100mol ·dm -3) = 490s4. 溶液反应 A + 2B → 2C + 2D 的速率方程为 -d c B /d t =kc A c B 。
物理化学课后习题答案(全)
−
300)
+
0.263 × (5002 2
− 3002
)
−
84 ×10 −6 3
× (5003
−
300
3
⎤ )⎥
⎦
J
= 37.6×103 J = 37.6 kJ
11. 将 101325 Pa 下的 100 g 气态氨在正常沸点 (-33.4℃) 凝结为 液体，计算 Q 、 W 、 ΔU 、 ΔH 。已知氨在正常沸点时的蒸发焓为 1368 J ⋅ g −1 ，气态氨可作为理想气体，液体的体积可忽略不计。
⎝ 16.04
⎠
5. 计算 1000 g CO2 在 100℃、5.07MPa 下的体积：(1) 用理想气体 状态方程；(2) 用压缩因子图。
第 1 章 物质的 pVT 关系和热性质
·29·
解：(1) V = nRT p
=
⎡ ⎢⎣
(1000
/
44.01)
× 8.3145 × 5.07 ×106
(100
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
物理化学习题解答(六)
物理化学习题解答(六)习题 p389~3931、反应CO(g)+H 2O(g)==H 2(g)+CO 2(g)的标准平衡常数与温度的关系为lg K p ө=2150K/T -2.216，当CO ， H 2O ，H 2，CO 2的起初组成的质量分数分别为0.30，0.30，0.20和0.20时，总压为101.3kPa 时，问在什么温度以下(或以上)反应才能向生成物的方向进行？解：x CO =0.30/28 /(0.30/28+0.30/18+0.20/2+0.20/44)=0.081214x H 2O =0.30/18 /(0.30/28+0.30/18+0.20/2+0.20/44)=0.12633x H 2=0.20/2 /(0.30/28+0.30/18+0.20/2+0.20/44)=0.758x CO 2=0.20/44/(0.30/28+0.30/18+0.20/2+0.20/44)=0.034454Q p = △G =-RTln K p ө+RT ln Q p =-RTln 10(2150/T -2.216)+RT ln Q p=-8.314×2.30258×2150+8.314×2.30258×2.216T+8.314T ×ln2.54549 = -41158.8+50.19T<0，T <820K2、PCl 5(g)的分解反应为PCl 5(g)==PCl 3(g)+Cl 2(g)，在523K 和100kPa 下达成平衡，测得平衡混合物的密度ρ=2.695kg·m -3，试计算：(1) PCl 5(g)的解离度；(2) 该反应的K p ө和△r G өm 。
解：(1) PCl 5(g) ==PCl 3(g) + Cl 2(g)起始时mol ： x 0 0平衡时mol ： x (1- α) αx αxn 总= x (1+α)，m 总= x (1- α)×208.2388+αx ×137.3328+αx ×70.906p 总V 总=n 总RT ，p 总=m 总RT /(V 总M 均)=ρRT/M 均M 均=ρRT/p 总= (2.695×103×8.314×523) /(100×103)=117.1846 g·mol -1M 均= m 总/ n 总=[ x (1- α)×208.2388+αx ×137.3328+αx ×70.906]/ [x (1+α)]=[(1- α)×208.2388+α×137.3328+α×70.906]/ (1+α)= 117.1846 54549.212633.0081214.0034454.0758.0222222=⨯⨯==O H CO H CO O H CO H CO x x x x p p p p(1-α)×208.2388+α×137.3328+α×70.906=117.1846(1+α)(208.2388+117.1846-137.3328-70.906)α=208.2388-117.1846117.1846α=91.0542，α=0.777(2)x PCl5= x(1- α)/ x(1+α)= (1- α)/ (1+α)=(1-0.777)/(1+0.777)=0.125483 x PCl3= x Cl2=αx/ x(1+α)=α/(1+α)=0.777/(1+0.777)=0.437259K pө= =△r Gөm=-RT ln K pө=-8.314×523ln1.5237=-1831.4 J·mol-13、373K时，2NaHCO3(s)==Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)反应的K pө=0.231。
物理化学第六章习题答案
习 题1． 在293K 时，把半径为1mm 的水滴分散成半径为1μm 的小水滴，问比表面增加了多少倍？表面吉布斯自由能增加了多少？完成该变化时，环境至少需做功若干？已知293K 时水的表面张力为0.0727N·m －1。
解：半径为1.0×10-3m 水滴的表面积为A ，体积为V 1，半径为R 1；半径为1×10-6m 的水滴的表面积为A 2，体积为V 2，半径为R 2，因为1V =NV 2，所以32313434R N R ππ⋅=，式中N 为小水滴的个数。
936332110100.1100.1=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=⎪⎭⎫⎝⎛=--R R N 1000100.1100.110442369212212=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯=⋅=--R R N A A ππ ΔG A =γΔA=()21224R NR -πγ={0.0727×4×3.14×[109×（1.0×10-6）2-（1.0×10-3）2]}J =9.13×10-4J W f = -ΔG A =-9.13×10-4J2．293K 时，根据下列表面张力的数据：试计算下列情况的铺展系数及判断能否铺展：（1）苯在水面上（未互溶前）；（2）水在汞面上；（3）苯在汞面上。
解：（1）γ（水-气）-[γ（苯-气）+γ（苯-水）] =[（72.7-28.9-35）×10-3] N·m -1=8.8×10-3 N·m -1＞0所以在苯与水未互溶前，苯可在水面上铺展。
当苯部分溶于水中后，水的表面张力下降，则当苯与水互溶到一定程度后，苯在水面上的铺展将会停止。
（2）γ（汞-气）-[γ（水-气）+γ（汞-水）] =[（486-72.7-375）×10-3]N·m -1 =38.3×10-3N·m -1＞0水在汞面上能铺展。
华理大物答案第6章(2015)
V1 0.08s （s 为截面积）
P' 2 0.734d 汞 0.017d 汞 0.7511.33105 0.999 105 (Pa)
2、可用下面方法测定气体的摩尔质量。先在容积为 V 的容器内装入被测量的气体，测 出其压强为 P1，温度为 T，并称出容器连同气体的质量为 m1。然后放掉一部分气体，这 时压强降到 P2，再称出容器连同气体的质量为 m2，假定温度保持不变，试求该气体的摩 尔质量。 解：设容器的质量为 m 开始时 放气后 解得
53
大学物理上习题册参考解答
8、今有 N 个粒子，其速率分布函数为 dN f (v) C (v0 v 0, C为常数 ) Ndv
f (v) 0 (v v0 )
（1）画出该速度分布曲线； （2）由 v0 求常数 C； （3）求粒子的平均速率。 解： （1）
（2）由归一化条件 0 f (v)dv 1得
v 0 0 Cdv v0 0 dv 1 v 0
1 C
C
1 v0
v0 v0 （3） v 0 vf (v)dv 0 Cvdv
v0 2
9、设容器体积为 V0 内盛有质量为 m1 和 m2 的两不同的单原子气体，此混合气体处于平衡 — — 状态时内能相等均为 E，求这两种分子平均速率v1和v2的比值以及混合气体的压力。 解： E
0
1 2 m i mv RT 2 M2
T
mv 2 28 10 3 200 2 27.0K iR 5 8.31
P
mR 50 103 8.31 27 T 4 104 Pa 3 3 MV 28 10 10 10
7、将 1kg 氦气和 m 氢气混合，平衡后混合气体的内能是 2.45×10 J。氦分子平均动能 -21 是 6×10 J。求氢气质量 m 。 解：由题意可知
物理化学第六章课后答案完整版
第六章相平衡6.1(1)(2)(3)(4)(5)解：指出下列平衡系统中的组分数G相数P及自由度尸。
島(S)与其蒸气成平衡；CaC03 (s)与其分解产物CaO (s)和C02 (g)成平衡；NHJIS (s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH$ (g)和H2S (g)成平衡；取任意量的NH, (g)和泾(g)与NH<HS (s)成平衡。
L作为溶质在两不互溶液体氏0和CCh中达到分配平衡(凝聚系统)。
(1) C=1,P = 2,F = C - P+2=l-2 + 2= 1・(2) C = 3- l = 2,P = 3,F = C- P + 2 = 2 ・3 + 2= 1・(3) C = 3- l- l = l,P=2,F = C- P + 2= l- 2 + 2=l.(4) C = 3- l = 2,P = 2,F = C- P + 2 = 2- 2 + 2 = 2.(5) C = 3,P = 2,F = C- P+ l= 3- 2+ l = 2・6.2已知液体甲苯（A）和液体苯（B）在90°C时的饱和蒸气压分别为卩；二54-22kPa和讥二l36.12kPa。
两者可形成理想液态混合物。
今有系统组成为So二的甲苯 -苯混合物5 mol,在90 °C下成气-液两相平衡，若气相组成为沟二°4%6求：(1)平衡时液相组成忑及系统的压力a(2)平衡时气、液两相的物质的量从8丄皿）解：（1）对于理想液态混合物，每个组分服从拉乌尔定律，因此"兀2；+恶卩;卫;十&; ■ pix0.4556X54.22珑■◎訂加為136J2- (136.12- 54.22>0.4556P = “; + 裨;=0.75X54.22+ 0.25X136.12= 74.70 kPa(2)系统代表点花。
二°6根据杠杆原理(y B.g一U H = (m一m )叫n l +— = 0.5（0.4556 —0.3”. = （0.3-0.25 Xii K = 1.216/?/<?/ n t =3.784加o/6.3 单组分系统的相图示意如右图。
(完整版)物理化学习题答案
《物理化学》作业习题物理化学教研组解2009，7第一章 热力学第一定律与热化学1. 一隔板将一刚性决热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。
现将隔板抽去左、右气体的压力达到平衡。
若以全部气体作为体系，则ΔU 、Q 、W 为正为负或为零解：0===∆W Q U2. 试证明1mol 理想气体在衡压下升温1K 时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R 。
证明：R T nR V V p W =∆=-=)(123. 已知冰和水的密度分别为：×103kg ·m -3，现有1mol 的水发生如下变化： (1) 在100o C ，下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体； (2) 在0 o C 、下变为冰。
试求上述过程体系所作的体积功。
解：(1) )(m 1096.11092.010183633--⨯⨯⨯＝＝冰V )(m 1096.1100.110183633--⨯⨯⨯＝＝水V )(10101.3373314.81)(3J nRT V V p W e ⨯=⨯⨯===冰水－ (2) )(16.0)108.11096.1(101325)(55J V V p W e =⨯-⨯⨯=-=--水冰4. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。
(1)Q 、W 、Q －W 、ΔU 是否已经完全确定。
(2)若在绝热条件下，使体系从某一始态变化到某一终态，则(1)中的各量是否已完全确定为什么解：(1) Q －W 与ΔU 完全确定。
(2) Q 、W 、Q －W 及ΔU 均确定。
5. 1mol 理想气体从100o C 、0.025m 3 经过下述四个过程变为100o C 、0.1m 3： (1) 恒温可逆膨胀； (2) 向真空膨胀；(3)恒外压为终态压力下膨胀；(4)恒温下先以恒外压等于气体体积为0.05m 3时的压力膨胀至0.05 m 3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m 3。
求诸过程体系所做的体积功。
物理化学第六章习题答案
传播优秀Word版文档，希望对您有帮助，可双击去除！第六章化学动力学(三)计算题1. 293K时，敌敌畏在酸性介质中水解反应的速率常数为0.01127d-1。
若敌敌畏水解为一级反应，试求其水解反应的半衰期。
解：t1/2=ln2/ k =0.6931/0.01127d-1=61.5d2．某人工放射性元素放出a粒子的半衰期为15h。
求该试样分解速率常数和分解80％所需的时间。
解：放射性元素分解为一级反应，k=ln2/t1/2 = 0.6931/15h=0.04621h-1t=-ln(1-x)/k=-ln(1-0.8)/0.04621h-1=34.83h二级反应规律3. 某溶液含有 NaOH 和 CH3CO2C2H5，浓度均为 0.0100mol ·dm-3。
在308.2K时，反应经600s 后有55.0% 的分解。
已知该皂化反应为二级反应。
在该温下，计算：(1) 反应速率常数?(2) 1200s能分解多少?(3) 分解50.0%的时间?1 / 28传播优秀Word 版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！(c A解：(1) 反应为 NaOH ＋CH 3CO 2C 2H 5 → CH 3CO 2Na + C 2H 5OH该反应为二级且初浓度相同，故有 d c A /d t =kc A 2 , c A =c A0(1-x ), 积分后得k = (1/t )(1/c A -1/c A0) = x /tc A0(1-x )=0.550/[600s ×0.0100mol ·dm -3×(1-0.550)]=0.204 dm 3·mol -1·s -1(2) x =1/(1+1/ktc A0) = 1/[1+1/( 0.204 dm 3·mol -1·s -1×1200s ×0.0100mol ·dm -3)]= 0.710 =71.0%(3) t 1/2= 1/kc A0 = 1/( 0.204 dm 3·mol -1·s -1×0.0100mol ·dm -3) = 490s4. 溶液反应 A + 2B → 2C + 2D 的速率方程为 d c B /d t =kc A c B 。
物理化学课后习题第六章答案教学总结
第六章相平衡6.1指出下列平衡系统中的组分数C，相数P及自由度F。
（1）I2(s)与其蒸气成平衡；（2）CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)和CO2(g)成平衡；（3）NH4HS(s)放入一抽空的容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)成平衡；（4）取任意量的NH3(g)和H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。
（5）I2作为溶质在两不互溶液体H2O和CCl4中达到分配平衡（凝聚系统）。
解：（1）C = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.（2）C = 3 – 1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2 – 3 + 2 = 1.（3）C = 3 – 1 – 1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1.（4）C = 3 – 1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2 – 2 + 2 = 2.（5）C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3 – 2 + 1 = 2.6.2 常见的Na2CO3(s)水合物有Na2CO3∙H2O(s)，Na2CO3∙7H2O(s)和Na2CO3∙10H2O(s).（1）101.325kPa下，与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的水合物最多能有几种？（2）20℃时，与水蒸气平衡的水合物最多可能有几种？解:（1）C = S – R - R' = 2 – 0 – 0 =2F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0，即P-2≤1，那么能与Na2CO3水溶液及冰平衡共存的水合物最多只有一种。
（2）C = S – R - R' = 2 – 0 – 0 =2F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0，即P-1≤2，那么与水蒸气平衡的水合物最多可能有两种。
6.4 单组分系统碳的想吐（示意图）如附图所示。
四川大学大学物理练习册答案第六章 静电场中的导体与电介质
R1
r R3
例4 将不带电的金属板B放在面密度为σ的金属板A旁边,求金属 板各面上的电荷面密度。忽略金属板的边缘效应。 解：因静电平衡时电荷只分布在导体的表面 1 2 3 上。若不考虑边缘效应，可认为这些电荷是 均匀分布。设四个面上面电荷密度分别为1， 2， 3， 4。据电荷守恒定律有： 处于静电平衡时板内的场强为0，据此可得： 板 A 内 P1 点场强 板 B 内 P2 点场强
3 导体表面电荷分布规律
导体表面电荷的分布与导体本身的形状以及附近 带电体的状况等多种因素有关。
孤立导体电荷分布规律
孤立导体——导体周围无其它导体，导体也不受外 电场的作用。 孤立导体电荷分布大致规律：在导体表面凸起部尤其 是尖端处，面电荷密度较大；表面平坦处，面电荷密 度较小；表面凹陷处，面电荷密度很小，甚至为零。
R Q
o
l
1
q
q
4 0 l
S
2 dU
1
S
O
R Q q l
q Q 1 2 0 4 0 l R
ds Q 4 0 R 4 0 R
例3 金属球A,半径为 R 1 , 它的外面套有 B 一同心的金属球壳B，其内外半径分别 q3 为R2, R3。已知A,B带电后的电势为 A q1 A,B 。求（1）此系统的电荷分布和电 o q2 场分布 . （ 2 ）如用导线将 A 和 B 连接， 结果又将如何。 解：（ 1 ）处于静电平衡的导体球内和 R1 球壳内场强均为 0 ，电荷均匀分布在它 R3 R2 们的表面，设q1,q2,q3分别表示三个表面 上的电荷分布。 q1 1 1 q1 q2 q3 R2 A E dr Edr Edr 4 R2 40 R3 R1 R1 R3 0R 1
四川大学考研物理化学习题
内能 体积功
dU = δQ − δW
封闭体系
δWe = p外 dV
H = U + pV
第 一 章 热力学第一定律和热化学
焓
Cv =
热容
δ Qv ∂ U = d T ∂T v δ Qp dT ∂H = ∂T p
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∂H ∂T ∂U ∂ ( H − pV ) ∂H )p ( )p − p ) =[ ]p = ( )p − p = ( ∂T ∂V ∂V p ∂V ∂V C − nR ∂T = Cp( )p − p = p .p ∂V nR
ideal gas:T =
pV nR
(
∂T p )p = ∂V nR
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RT
R ∂p ∂T = V − b V m
= ∫ [Vm − T
p1 23
p2
R p2 ] dp = ∫ p1 b dp = b( p2 − p1 ) p
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24
4
Cp =
2
小结——II.热力学第一定律对理想气体的应用
组成不变的均相封闭体系，Wf = 0
∆U = Qv = ∫ nC v,mdT
T1
T2
U = f (T )
任何变温过程
T2
H = f '(T ) ∆H = ∫ nC p,mdT
T1 T2
∆H = Qp =
∫
T2
T1
nC p,m d T
∂H ∂p − ∂p T ∂ T V
大学物理答案第6章备课讲稿
2
2
N 1 mv2
3 RTNm
N Am
3 =M
3 M mol RT=
RT M mol ρＶ= 7.31×106 J.
2
2
2
2
△ E= M M mol
1
iR △ R△ T =
2
ρＶ
M
mol
1 iR △ R△ T = 4 .16 ×10 4 J
2
12
v2
12
v22
12
v12
= 3R M mol 1 2 T2
数与 T 成反比。
解 ：由 v
8RT 则速率分布函数可化为 m
f (v) 4
3
mv 2
m
2
e 2RT
v2
2 RT
2
4v
32 2v
3e
v
v2
速率在 v v △ｖ 区间内分子数 N 为
4
N
Nf (v ) v
32N
2
v
1
e
v
可见：
N v 1 ( T) 1
6－ 8 一密封房间的体积为 5× 3× 3m3，室温为 20℃，室内空气分子热运动的平均平动
π 2182
10 2182
速度在 vp ~ vp10 米 /秒间的分子数
2
2182 2
N 2 N 4 2182 e 2182 π 2182
10 2182
2
故
N 1 3000 N 2 2182
e
3000 2
0.78
e 2182
6－ 6 有 N个粒子，其速率分布函数为
f (v) dN C Ndv
( v0> v>0)
物理化学习题解(1-6章)
第1 章 气体的性质习题解1 物质的体膨胀系数V α与等温压缩率T κ的定义如下：1 V p V V T α∂⎛⎫=⎪∂⎝⎭1T TV V p κ⎛⎫∂=- ⎪∂⎝⎭ 试导出理想气体的T κ，T κ 与压力、温度的关系。
解：对于理想气体, V = nRT /p, 得 2() , ()p T V nR V nRT T p p p∂∂==∂∂ 所以 11== V p V nR V T pV T α∂⎛⎫=⎪∂⎝⎭211T T V nRT V p p V pκ⎛⎫∂=-=-=- ⎪∂⎝⎭ 答：1V T α=，1T pκ=-。
2 气柜内贮有121.6 kPa ，27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl)气体300 m 3，若以每小时90 kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？ 解：假设气体能全部送往车间3121.61030014.626kmol 8.314300pV n RT ⨯⨯===⨯3311114.62610mol 62.49910kg mol 10.16h 90kg h 90kg h nM t ----⨯⨯⨯⋅===⋅⋅答：贮存的气体能用10.16小时。
3 0℃，101.325 kPa 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：将甲烷（M =16.042g/mol ）看成理想气体：pV =nRT =m RT / M33101.32516.042kg m 0.716kg m 8.314273.15m mpM V mRT ρ--⨯===⋅=⋅⨯ 答：甲烷在标准状况下的密度是0.7163kg m -⋅4 一抽成真空的球形容器，质量为25.00 g ，充以4℃水之后，总质量为125.00 g 。
若改充以25℃，13.33 kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.016 g 。
试估算该气体的摩尔质量。
（水的密度按1 g·cm 3 计算） 解：球形容器的体积为33(125.0025.00)g 100cm 1g cm V --==⋅将某碳氢化合物看成理想气体，则1136(25.01625.00)8.314298.15g mol 29.75g mol 13.331010010mRT M pV ----⨯⨯==⋅=⋅⨯⨯⨯答：该碳氢化合物的摩尔质量为29.751g mol -⋅。
物理化学课后习题第六章答案
第六章相平衡6、1指出下列平衡系统中得组分数C,相数P及自由度F。
(1)I2(s)与其蒸气成平衡;(2)CaCO3(s)与其分解产物CaO(s)与CO2(g)成平衡;(3)NH4HS(s)放入一抽空得容器中,并与其分解产物NH3(g)与H2S(g)成平衡;(4)取任意量得NH3(g)与H2S(g)与NH4HS(s)成平衡。
(5)I2作为溶质在两不互溶液体H2O与CCl4中达到分配平衡(凝聚系统)。
解:(1)C = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 – 2 + 2 = 1、(2)C = 3 – 1 = 2, P = 3, F = C–P + 2 = 2 – 3 + 2 = 1、(3)C = 3 – 1 – 1 = 1, P = 2, F = C–P + 2 = 1 –2 + 2 = 1、(4)C = 3 – 1 = 2, P = 2, F = C–P + 2 = 2 – 2 + 2 = 2、(5)C = 3, P = 2, F = C–P + 1 = 3 – 2 + 1 = 2、6、2 常见得Na2CO3(s)水合物有Na2CO3∙H2O(s),Na2CO3∙7H2O(s)与Na2CO3∙10H2O(s)、(1)101、325kPa下,与Na2CO3水溶液及冰平衡共存得水合物最多能有几种？(2)20℃时,与水蒸气平衡得水合物最多可能有几种？解:(1)C = S – R R' = 2 – 0 – 0 =2F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0, 即P2≤1,那么能与Na2CO3水溶液及冰平衡共存得水合物最多只有一种。
(2)C = S – R R' = 2 – 0 – 0 =2F = C–P + 1 =2 –P + 1= 3 – P ≥0,即P1≤2,那么与水蒸气平衡得水合物最多可能有两种。
6、4 单组分系统碳得想吐(示意图)如附图所示。
(1)分析图中各点、线、面得相平衡关系及自由度数;(2)25℃,101、325kPa下,碳以什么状态稳定存在？(3)增加压力可以使石墨转换为金刚石。
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9
t/oC
P分/kPa 纯水蒸气压/kPa
50 55 60 65 10.67 14.53 19.65 26.66 12.26 15.73 19.65 25.06
升温到60oC,将看到管壁有水凝结，升温到65oC， 将有大量液体水生成
平衡组成与压力和惰性组分有关
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3
(4) 因KӨ = ∏(aBν) ，所有化学反应的平衡状态随化学 反应计量系数而改变。
平衡状态与方程式的书写方式无关
(5) ∆rGm的大小表示了反应系统处于该反应进度ζ 时反 应的趋势。
(6)平衡常数 KӨ= 1的反应，在标准态下反应，反应朝 什么方向进行？
若p、xA不变，温度应当控制在什么范围?
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15
∑ (1)298K, Δr HmΘ = ν BΔf HmΘ(B) = −60.0 kJ.mol-1 ∑ Δr SmΘ = ν B SmΘ (B) = −200 J.K-1.mol-1
∑ Δ Cr p,m =
ν
CΘ
B p,m
物质
ΔfHm\ /kJ·mol-1
Sm\ /J·K-1·mol-1
Cp,m\ /J·K-1·mol-1
A(g)
35.0
250
38.0
B(g)
10.0
300
76.0
(1)当体系中 xA=0.50时，310K、p\下判断反应进行的 方向。
(2)欲使反应向与（1）相反方向进行，T、xA不变，压 力应当控制在什么范围？
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2
(2) 在 等 温 、 等 压 不 作 非 体 积 功 的 条 件 下 ， 反 应 的 ∆rGm<0时，若值越小，自发进行反应的趋势也越 强，反应进行得越快。
热力学中无时间量，因而无快慢。
(3) 因 KӨ= f (T)，所以对于理想气体的化学反应， 当温度一定时，其平衡组成也一定。
pH2O = 3.169× 0.80 = 2.54 kPa
ln( p2 )2 = Δr HmΘ ( 1 − 1 )
p1
R T1 T2
p ’ H2O(298.15K) = 1.887 kPa < pH2O
CaSO4(s) 容易潮解
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6. 理想气体反应 2A(g) == B(g), 已知298K时有如下数据：
Kγ = 1.09 × 1.10/(1.23 × 0.77) = 1.27 > 1
KfΘ
=
K pKγ
(
1 pΘ
)∑VB
=
K pKγ
Kf Ө不变，Kp 减少，平衡向左移动
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6
1
4. 25℃时，
⑴ 2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g) ⑵ NH4HCO3(s) = NH3(g) + H2O(g) + CO2(g) 反 应 ⑴ 、 ⑵ 分 解 压 力 分 别 为 p1=0.527kPa ， p2= 5.72kPa 。 若 在 25℃ 将 等 物 质 的 量 的 NaHCO3(s) 、 Na2CO3(s) 和NH4HCO3(s) 放在一个密闭的容器中， 试问：
5-4. 计算CaSO4.2H2O(s)分解反应的ΔHm\(假定反应热 效应不随温度变化） 。
K2Θ K1Θ
=(
p2 )2 p1
Δr HmΘ
=
RT1T2 T2 − T1
ln
K2Θ K1Θ
=
RT1T2 T2 − T1
ln(
p2 )2 p1
Δr HmΘ = 111.0 kJ.mol-1
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的平衡压力和纯水的饱和蒸气压皆随温度升高而增大：
t/oC
P分/kPa 纯水蒸气压/kPa
50 55 60 65 10.67 14.53 19.65 26.66 12.26 15.73 19.65 25.06
由于硫酸钙的溶解度很小，饱和溶液的蒸气压可视为 与纯水蒸气压相等。
5-1. 在一个预先抽空的密封管中放入足量的
10
t/oC
P分/kPa 纯水蒸气压/kPa
50 55 60 65 10.67 14.53 19.65 26.66 12.26 15.73 19.65 25.06
5-2. 将CaSO4水溶液在55oC下加热等温蒸发，从溶液 中结晶出什么固相？为什么？
CaSO4.2H2O(s) YZZZXZ CaSO4 (s) + 2H2O(g) pH2O=15.73kPa > p分=14.53kPa，
减少
B .升高温度
增加
C .容器体积不变，通入N2气来增加总压力 不变
D. 加入催化剂
不变
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5
3. 反应CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)，在600℃、 100kPa下达到平衡(各物质的逸度系数均为1)，当压
力增大到500kPa时，各物质的逸度系数分别为： γ CO2 = 1.09, γ H2 = 1.10, γ CO = 1.23, γ H2O = 0.77 问这时平衡点向何方移动？
pH2O = 15.73×90%= 14.16 kPa < p分＝14.583 kPa
平衡右移，析出：CaSO4(s)
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12
2
t/oC
50 55 60 65
P分/kPa 纯水蒸气压/kPa
10.67 14.53 19.65 26.66 12.26 15.73 19.65 25.06
处于平衡态。各组分处于标准态，aB = 1
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4
2. 反应PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) 在212℃、p容器中达 到平衡，PCl5 离解度为0.5，反应的 Δr HmΘ= 88 kJ·mol-1，以下情况下，PCl5的离解度如何变化 :
A .通过减小容器体积来增加压力
温度低于60oC，p分< p*，不会有水凝结； 60oC，p分＝ p*，建立了 H2O(g) YZZZXZ H2O(l)
有水凝结
65oC，p分> p*，一旦有水生成，马上凝结为水
体系压力维持在25.06kPa, CaSO4.2H2O(s)分解，平 衡右移，直至CaSO4.2H2O(s)分解完全。
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13
5-5. 成都地区夏季平均气温约为25oC，平均相对湿度 （一定温度下，空气中水的蒸汽压占该温度下水 的饱和蒸汽压的百分数）约为80％，计算说明在 成都的夏季，CaSO4(s)是否容易潮解？已知25oC 时，水的饱和蒸汽压为3.169 kPa。
CaSO4.2H2O(s) YZZZXZ CaSO4 (s) + 2H2O(g)
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7
体系最终能实现平衡 p(H2O) = p(CO2) = 0.2635 kPa p(NH3) =5.72-2 ×0.2635=5.193 kPa
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8
5. CaSO4.2H2O(s)分解反应： CaSO4.2H2O(s) YZZZXZ CaSO4 (s) + 2H2O(g)
(A)这三种物质的数量将如何变化；
(B)体系最终能否实现平衡.
反应(1)：p(H2O) = p(CO2) = 0.5 × 0.527 = 0.2635 kPa，
反应(2)： p(H2O) = p(CO2) = ⅓ × 5.72 = 1.907 kPa
NaHCO3(s)↑ Na2CO3(s)↓ NH4HCO3(s)↓
第六章 化学平衡习题
1. 判断下列描述的对错，并简要说明理由。
(1) 在等温、等压、Wf=0的条件下，系统总是向着吉 布斯函数减小的方向进行。若某化学反应在给定 条件下∆rGm < 0，则反应物将完全变成产物，反应 将进行到底。
ΔrGm< 0: 在给定反应进度那一时刻的判定条件。 当反应进行后，ΔrGm会发生变化，到ΔrGm=0时达到 平衡。一般情况下反应物不可能全部变成产物
i：T、xA不变：即Kp\和ΔrGm\不变
ΔrGm = ΔrGmΘ + RT ln Qp
=
2000
+
RT
ln
xB xA2
Байду номын сангаас.(
p pΘ
)−1
<
0
解得：p > 4.35 pΘ
ii：p、xA不变: 即压力商Qp不变,Qp＝2
ΔrGmΘ = Δr HmΘ − T Δr SmΘ = −60000 + 200T
平衡左移，水蒸发完后，结晶: CaSO4.2H2O(s)。
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t/oC
P分/kPa 纯水蒸气压/kPa
50 55 60 65 10.67 14.53 19.65 26.66 12.26 15.73 19.65 25.06
5-3. 55oC时将CaSO4溶液蒸发为饱和溶液，然后加 入一定数量的CaCl2使蒸气压降低10％，将析出 什么固体？为什么？
(B)
=
0
310K:ΔrGmΘ = Δr HmΘ − TΔr SmΘ = 2.00 kJ.mol-1