第二章 物理化学习题及答案
物理化学第四版-第二章热力学第一定律习题(答案) (1)精选全文
2024/8/15
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例6. 根据下列数据，求乙烯C2H4(g)的标准摩尔生成焓 与标准摩尔燃烧焓：
（1）C2H4(g) + H2(g) == C2H6(g) ，
rHm
,
l
=
－137
kJ·mol1
；
（2）C2H6(g) + 7/2O2(g) == 2CO2(g) + 3H2O(l) ，
rHm 2 = －1560 kJ·mol1 ；
例5. 已知某些物质的标准摩尔燃烧焓与标准摩尔生成焓的数据列于 下表：
物质
H2(g) C(石墨)
c Hm (298 K) / kJ·mol1 f Hm (298 K) / kJ·mol1
－28584
0
－39351
0
(C3H6环丙烷 , g)
－209168
－
(C3H6丙烯 , g)
－
2040
计算由环丙烷(g)异构化制丙烯(g)时在298 K的r Hm 。
A(液体) H2 n = 2mol
T3 = 350K p3 = 101325Pa
H1 = nCp,m( T2－T1 ) = 2 mol 30 J·K1·mol1 ( －50 ) K
=－3.00 kJ
H2 = n VapHm =－2 mol 38 kJ·mol1 =－76 kJ H = H1 + H2 = (－76－3.0 ) kJ =－79 kJ U = H－( pV ) H－(－pVg )
恒容热QV=ΔU 恒压热 Qp=ΔH 绝热功 W= ΔU
这时，恒容热QV ，恒压热 Qp=ΔH ，绝热功 W= ΔU才 能借助于热力学状态函数法进行计算。(最典型的如反 应热效应计算…)
第五版物理化学第二章习题答案
第二章热力学第一定律1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。
解：理想气体n = 1mol对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3）W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,下全部凝结成液态水。
求过程的功。
假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。
解: n = 1mol恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3）W =－p ambΔV =－p(V l-V g ) ≈ pVg = nRT =在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。
H2O(l) ＝ H2(g) + 1/2O2(g)解: n = 1mol恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3）W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。
若途径a的Q a=,Wa=－；而途径b的Q b=－。
求W b.解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a= ΔU b 由热力学第一定律可得Qa + Wa = Q b + W b∴ W b = Q a + W a－Q b = －始态为25℃，200 kPa的5 mol某理想气体，经途径a，b两不同途径到达相同的末态。
途经a先经绝热膨胀到 -28.47℃，100 kPa，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa的末态，步骤的热。
途径b为恒压加热过程。
求途径b的及。
解：先确定系统的始、末态3111061902000001529831485m ...P nRT V =××==32101601000005824431485m ...P nRT V V =××=== kJ .kJ )..(Q W U Δa a 85194225575=+=+=－对于途径b ，其功为kJ .J ..V Δp W b 932706190101602000001－）－（－－===根据热力学第一定律4mol 某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH－ΔU 的值。
物理化学课后习题第二章答案
2.15 容积为0.1m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板,其两侧分别为0℃,4mol的Ar(g)及150℃,2mol的Cu(s)。
现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度t及过程的ΔH 。
已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容C p,m分别为20.786J·mol-1·K-1及24.435 J·mol-1·K-1，且假设均不随温度而变。
解: 恒容绝热混合过程Q = 0 W = 0∴由热力学第一定律得过程ΔU=ΔU(Ar,g)+ΔU(Cu,s)= 0ΔU(Ar,g) = n(Ar,g) C V,m (Ar,g)×(t2－0)ΔU(Cu,S) ≈ΔH (Cu,s) = n(Cu,s)C p,m(Cu,s)×(t2－150)解得末态温度t2 = 74.23℃又得过程ΔH =ΔH(Ar,g) + ΔH(Cu,s)=n(Ar,g)C p,m(Ar,g)×(t2－0) + n(Cu,s)C p,m(Cu,s)×(t2－150)= 2.47kJ或ΔH =ΔU+Δ(pV) =n(Ar,g)RΔT=4×8314×(74.23－0)= 2.47kJ2.17 单原子理想气体A与双原子理想气体B的混合物共5mol，摩尔分数y=0.4，B始态温度T1=400K，压力P1=200kPa，今该混合气体绝热反抗恒外压p=100kPa 膨胀到平衡态，求末态温度T2及过程的W,ΔU及ΔH。
2.21 已知水(H2O,l)在100℃的饱和蒸气压p s=101.325kPa，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓。
求在100℃,101.325kPa下使1kg水蒸气全部凝结成液体水时的W，Q，ΔU，ΔH和ΔH。
设水蒸气适用理想气体状态方程式。
解: 题给过程的始末态和过程特性如下：n = m/M = 1kg/18.015g·mol-1 = 55.509mol题给相变焓数据的温度与上述相变过程温度一致，直接应用公式计算W=－p ambΔV =－p(V l-V g )≈pVg = n g RT=172.2kJΔU = Q p + W =－2084.79kJ2.24蒸气锅炉中连续不断地注入20℃的水，将其加热并蒸发成180℃，饱和蒸气压为1.003Mpa的水蒸气。
物理化学第二章作业及答案
第二章多相多组分系统热力学2007-4-24§2.1 均相多组分系统热力学 练习1 水溶液(1代表溶剂水，２代表溶质)的体积V 是质量摩尔浓度b 2的函数，若 V = A +B b 2+C (b 2)2(1)试列式表示V 1和V 2与b 的关系；答： b2: 1kg 溶剂中含溶质的物质的量， b 2=n 2, 112222,,,,2T P n T P n V V V B cb n b ⎛⎫⎛⎫∂∂===+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ ∵ V=n 1V 1+n 2V 2( 偏摩尔量的集合公式)∴ V 1=(1/n 1)(V-n 2V 2)= (1/n 1)( V-b 2V 2)= (1/n 1)(A+Bb 2+c(b 2)2-Bb 2-2cb 2)= (1/n 1)[A-c(b 2)2] (2)说明A ,B , A/n 1 的物理意义；由V = A +B b 2+C (b 2)2 ， V=A;A: b 2→0, 纯溶剂的体积，即1kg 溶剂的体积B; V 2=B+2cb 2, b 2→0, 无限稀释溶液中溶质的偏摩尔体积A/n 1：V 1= (1/n 1)[A-c(b 2)2]，∵b 2→0，V = A +B b 2+C (b 2)2, 纯溶剂的体积为A, ∴A/n 1 为溶剂的摩尔体积。
(3)溶液浓度增大时V 1和V 2将如何变化?由V 1，V 2 的表达式可知， b 2 增大，V 2 也增加，V 1降低。
2哪个偏微商既是化学势又是偏摩尔量?哪些偏微商称为化学势但不是偏摩尔量? 答： 偏摩尔量定义为,,c B B T P n Z Z n ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭所以,,c B B T P n G G n ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ ,,c B B T P n H H n ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ ,,cBB T P n F F n ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ ,,cB B T P n U U n ⎛⎫∂= ⎪∂⎝⎭ 化学势定义为：,,c B B T P n G n μ⎛⎫∂=⎪∂⎝⎭= ,,c B T V n F n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭= ,,c B S V n U n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭= ,,cB S P n H n ⎛⎫∂ ⎪∂⎝⎭ 可见，偏摩尔Gibbs 自由能既是偏摩尔量又是化学势。
《物理化学》第二章热力学第一定律练习题(含答案)
《物理化学》第二章热力学第一定律练习题(含答案)第二章练习1，填入1，根据系统与环境之间的能量和物质交换，系统可分为，，2，强度性质显示了体系的特征，与物质的量无关。
容量属性体现了系统的特征，它与物质的数量有关，具有性别。
3年，热力学平衡态同时达到四种平衡，即，，，4，系统状态改变称为进程常见的过程有、、、和，5.从统计热力学的观点来看，功的微观本质是热的微观本质6，每种气体的真空膨胀功w = 0.7，在绝热钢瓶内的化学反应△ u = 0.8，焓定义为2.真或假:1。
当系统的状态不变时，所有状态函数都有一定的值(√) 2。
当系统的状态改变时，所有状态函数的值也相应地改变。
(χ) 3。
因为=δH和=δU，所以和都是状态函数(χ)4，密闭系统在恒压过程中吸收的热量等于系统的焓(χ)误差只有当封闭系统不做非膨胀功等压过程δH = QP5且状态被给定时，状态函数才有固定值；在状态函数被确定之后，状态也被确定(√) 6。
热力学过程中的W值由具体过程(√)7和1摩尔理想气体从同一初始状态经过不同的循环路径后返回初始状态决定，其热力学能量保持不变(√) 3。
单一主题1。
系统中的以下几组物理量都是状态函数:(C) A，T，P，V，Q B，M，W，P，H C，T，P，V，N，D，T，P，U，W2，对于内能是系统的单值函数的概念，误解是(C)系统A处于某一状态，某一内能B对应于某一状态，内能只能有一个值，不能有两个以上的值c的状态改变，内部能量也必须随着对应于内部能量值的d而改变。
可以有多种状态3以下语句不具有状态函数的特征:(d)当系统A的状态确定后状态函数值也确定时，状态函数值的变化值只由系统C的恒定状态通过循环过程来确定。
状态函数值是常数。
D态函数的可加性为4。
在下面的描述中正确的是(a)A物体的温度越高，它的内能越大，B物体的温度越高，它包含的热量越多。
当系统温度升高时，一定是它吸收了热量。
当系统温度恒定时，解释它既不吸热也不放热。
物理化学 答案 第二章_习题解答
nO2 、 nN2 、 nAr ，收集得到的干燥空气中各气体的物质的量为 nO′ 2 、 n′N2 、 nA′ r ，空气组成
为 78%N2，21%O2 和 0.94%Ar。
依据亨利定律对 1.0kg H2O 有：pB = kB nB
= 0.017
2-6 20℃下 HCl 溶于苯中达平衡，气相中的 HCl 的分压为 101.325kPa 时，溶液中
HCl 摩尔分数为 0.0425，已知 20℃时苯的饱和蒸气压为 10.0kPa。若 20℃时 HCl 和苯蒸气
总压为 101.325kPa，求 100 克苯中溶解多少克 HCl。
解：令 A 为苯，B 为 HCl。
mol·dm3 = 0.547mol·dm-3
bB
=
nB mA
=
wB M (1 − wB )
=
0.095 0.18 × (1 − 0.095)
mol·kg-1 = 0.583mol·kg-1
2-4 若将 25℃、101.325KPa 纯理想气体的状态定为气体的标准状态，则氧气的标准
熵 S1O =205.03J·K-1·mol-1，现改为 25℃、100Kpa 的纯理想气体作为气体的标准态，氧气
=
pA p
=
p
* A
x
A
p
=
91.19kPa × 1 3
50.663kPa
= 0.6
5
yB = 1 - yA = 0.4 2-10 苯和甲苯在 293.15K 时的蒸气压分别为 9.958 和 2.973kPa，今以等质量的苯和 甲苯在 293.15K 时相混合，试求（1）苯和甲苯的分压；（2）液面上蒸气的总压力（设混 合物为理想溶液）。
物理化学上册习题及答案
第二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＝W03）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。
大学物理化学 第二章 热力学第二定律学习指导及习题解答
3．熵可以合理地指定
Sm$
(0K)
0
，热力学能是否也可以指定
U
$ m
(0K)
0
呢？
答：按能斯特热定理，当温度趋于0K，即绝对零度时，凝聚系统中等温变化过
程的熵变趋于零，即
， 只要满足此式，我们就可以任意
选取物质在0K时的任意摩尔熵值作为参考值，显然 Sm$ (0K) 0 是一种最方便的
选择。但0K时反应的热力学能变化并不等于零，
（2）变温过程
A．等压变温过程 始态 A（p1,V1,T1） 终态 B（p 1,V2,T2）
S
T2
δQ R
T T1
T2 Cp d T T T1
Cp
ln
T2 T1
B．等容变温过程 始态 A（p1,V1,T1） 终态 B（p2,V1,T2）
S
T2
δQ R
T T1
C．绝热过程
T2 CV d T T T1
，所以不
能指定
U
$ m
(0K)
0
。
4．孤立系统从始态不可逆进行至终态S＞0，若从同一始态可逆进行至同
一终态时，则S＝0。这一说法是否正确？
答：不正确。熵是状态函数与变化的途径无关，故只要始态与终态一定S
必有定值，孤立系统中的不可逆过程S＞0，而可逆过程S＝0 是毋庸置疑的，
问题是孤立系统的可逆过程与不可逆过程若从同一始态出发是不可能达到相同
4．熵 （1）熵的定义式
dS δ QR T
或
S SB SA
B δ QR AT
注意，上述过程的热不是任意过程发生时，系统与环境交换的热量，而必须是在
可逆过程中系统与环境交换的热。
（完整版）《物理化学》第二章热力学第一定律练习题（含答案）
（完整版）《物理化学》第⼆章热⼒学第⼀定律练习题（含答案）第⼆章练习题⼀、填空题1、根据体系和环境之间能量和物质的交换情况，可将体系分成、、。
2、强度性质表现体系的特征，与物质的数量⽆关。
容量性质表现体系的特征，与物质的数量有关，具有性。
3、热⼒学平衡状态同时达到四种平衡，分别是、、、。
4、体系状态发⽣变化的称为过程。
常见的过程有、、、、。
5、从统计热⼒学观点看，功的微观本质是，热的微观本质是。
6、⽓体各真空膨胀膨胀功W= 07、在绝热钢瓶中化学反应△U= 08、焓的定义式为。
⼆、判断题（说法对否）：1、当体系的状态⼀定时，所有的状态函数都有⼀定的数值。
（√）2、当体系的状态发⽣变化时，所有的状态函数的数值也随之发⽣变化。
（χ）3．因= ΔH， = ΔU，所以与都是状态函数。
（χ）4、封闭系统在压⼒恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。
（χ）错。
只有封闭系统不做⾮膨胀功等压过程ΔH=Q P5、状态给定后，状态函数就有定值；状态函数确定后，状态也就确定了。
（√）6、热⼒学过程中W的值应由具体过程决定( √ )7、1mol理想⽓体从同⼀始态经过不同的循环途径后回到初始状态，其热⼒学能不变。
( √ )三、单选题1、体系的下列各组物理量中都是状态函数的是（ C ）A 、T、P、V、QB 、m、W、P、HC、T、P、V、n、D、T、P、U、W2、对于内能是体系的单值函数概念，错误理解是（ C ）A体系处于⼀定的状态，具有⼀定的内能B对应于某⼀状态，内能只能有⼀数值不能有两个以上的数值C状态发⽣变化，内能也⼀定跟着变化D对应于⼀个内能值，可以有多个状态3下列叙述中不具有状态函数特征的是（D ）A体系状态确定后，状态函数的值也确定B体系变化时，状态函数的改变值只由体系的始终态决定C经循环过程，状态函数的值不变D状态函数均有加和性4、下列叙述中正确的是（ A ）A物体温度越⾼，说明其内能越⼤B物体温度越⾼，说明其所含热量越多C凡体系温度升⾼，就肯定是它吸收了热D凡体系温度不变，说明它既不吸热也不放热5、下列哪⼀种说法错误（ D ）A焓是定义的⼀种具有能量量纲的热⼒学量B只有在某些特定条件下，焓变△H才与体系吸热相等C焓是状态函数D焓是体系能与环境能进⾏热交换的能量6、热⼒学第⼀定律仅适⽤于什么途径（A）A同⼀过程的任何途径B同⼀过程的可逆途径C同⼀过程的不可逆途径D不同过程的任何途径7. 如图，将CuSO4⽔溶液置于绝热箱中,插⼊两个铜电极，以蓄电池为电源进⾏电解，可以看作封闭系统的是（A）(A) 绝热箱中所有物质； (B) 两个铜电极；(C) 蓄电池和铜电极；(D) CuSO4⽔溶液。
物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案
物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案第二章 热力学第二定律练习题一、判断题（说法正确否）：1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。
2．不可逆过程一定是自发过程。
3．熵增加的过程一定是自发过程。
4．绝热可逆过程的∆S = 0，绝热不可逆膨胀过程的∆S > 0，绝热不可逆压缩过程的∆S < 0。
5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。
6．由于系统经循环过程后回到始态，∆S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。
7．平衡态熵最大。
8．在任意一可逆过程中∆S = 0，不可逆过程中∆S > 0。
9．理想气体经等温膨胀后，由于∆U = 0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗?10．自发过程的熵变∆S > 0。
11．相变过程的熵变可由T H S ∆=∆计算。
12．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。
13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。
14．冰在0℃，p 下转变为液态水，其熵变TH S ∆=∆>0，所以该过程为自发过程。
15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。
16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。
17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。
18．系统由V 1膨胀到V 2，其中经过可逆途径时做的功最多。
19．过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本方程可得∆G = 0。
20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以 -p d V = 0，此过程温度不变，∆U = 0，代入热力学基本方程d U = T d S - p d V ，因而可得d S = 0，为恒熵过程。
21．是非题：⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否？⑵“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”，此话对否？⑶ 绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点？⑷ 自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程？举一例。
《物理化学》第二章-热力学第一定律练习题(含标准答案)
《物理化学》第二章-热力学第一定律练习题(含答案)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第二章练习题一、填空题1、根据体系和环境之间能量和物质的交换情况，可将体系分成、、。
2、强度性质表现体系的特征，与物质的数量无关。
容量性质表现体系的特征，与物质的数量有关，具有性。
3、热力学平衡状态同时达到四种平衡，分别是、、、。
4、体系状态发生变化的称为过程。
常见的过程有、、、、。
5、从统计热力学观点看，功的微观本质是，热的微观本质是。
6、气体各真空膨胀膨胀功W= 07、在绝热钢瓶中化学反应△U= 08、焓的定义式为。
二、判断题（说法对否）：1、当体系的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。
（√）2、当体系的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。
（χ）3．因= ΔH， = ΔU，所以与都是状态函数。
（χ）4、封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。
（χ）错。
只有封闭系统不做非膨胀功等压过程ΔH=Q P5、状态给定后，状态函数就有定值；状态函数确定后，状态也就确定了。
（√）6、热力学过程中W的值应由具体过程决定( √ )7、1mol理想气体从同一始态经过不同的循环途径后回到初始状态，其热力学能不变。
( √ )三、单选题1、体系的下列各组物理量中都是状态函数的是（ C ）A 、T、P、V、QB 、m、W、P、HC、T、P、V、n、D、T、P、U、W2、对于内能是体系的单值函数概念，错误理解是（ C ）A体系处于一定的状态，具有一定的内能B对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值C状态发生变化，内能也一定跟着变化D对应于一个内能值，可以有多个状态3下列叙述中不具有状态函数特征的是（D ）A体系状态确定后，状态函数的值也确定B体系变化时，状态函数的改变值只由体系的始终态决定C经循环过程，状态函数的值不变D状态函数均有加和性4、下列叙述中正确的是（ A ）A物体温度越高，说明其内能越大B物体温度越高，说明其所含热量越多C凡体系温度升高，就肯定是它吸收了热D凡体系温度不变，说明它既不吸热也不放热5、下列哪一种说法错误（ D ）A焓是定义的一种具有能量量纲的热力学量B只有在某些特定条件下，焓变△H才与体系吸热相等C焓是状态函数D焓是体系能与环境能进行热交换的能量6、热力学第一定律仅适用于什么途径（A）A同一过程的任何途径B同一过程的可逆途径C同一过程的不可逆途径D不同过程的任何途径7. 如图，将CuSO4水溶液置于绝热箱中,插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行电解，可以看作封闭系统的是（A）(A) 绝热箱中所有物质； (B) 两个铜电极；(C) 蓄电池和铜电极；(D) CuSO4水溶液。
物理化学中国石油大学课后习题答案第2章
物理化学习题解答
变化值。 解： 将O2视作理想气体 （1）等温过程 ∆U = 0, ∆H = 0,因U , H 为状态函数，且U = f ( T ) , H = g (T ) Q = W = nRT ln p1 = −4443J p2
∆Fm = −WR = 4443J ∆Gm = 4443J ∆S m = ∆S隔离 Q −4443J = = −14.90J ⋅ K −1 T 298.2 =0
1
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物理化学习题解答
（3） 如设等温下可逆地使气体回到原状，计算过程中的Q和W。 解：（1）混合前 O2,N2 的体积 V 是相等的，最后是 1mol 气体占有全部容器 VO2 = VN 2 = p终 = nO2 RT pO2 nN 2 RT p N2 = 0.02447m 3 = 0.02447m3
3. 实验室中某一大恒温槽（例如是油浴）的温度为400 K，室温为300 K。因恒温槽绝热 不良而有4000 J 的热传给空气，用计算说明这一过程是否为可逆？ 解： ∆S体系 = Q −4000J = = −10J ⋅ K −1 T体 400K Q 4000J = = 13.33J ⋅ K −1 T环 300K
! ! ∆ vapGm 、和 ∆ vap Fm 。 已知该温度下 CH3C6H5 的气化热为362 kJ⋅ kg-l。
解：CH3C6H5 的摩尔质量M＝92.14 g ⋅ mol-1，并将 CH3C6H5 视作理想气体，则
Q p = ∆H m = 0.09214 × 362 = 33.35kJ W = p ⋅ (Vg − Vl ) = nRT = 3186J = 3.186kJ
物理化学第二章课后习题解答
第二章习题及答案2.1mol 某理想气体（11m ,mol K J 10.29−−⋅⋅=p C ），从始态（400K 、200kPa ）分别经下列不同过程达到指定的终态。
试计算各过程的Q 、W 、∆U 、∆H 、及∆S 。
(1)恒压冷却至300K ；(2)恒容加热至600K ；(3)绝热可逆膨胀至100kPa ；解：(1)==111p nRT V L 63.16m 1063.1610200400314.81333=×=×××−1122V T V T =47.1263.164003001122=×=×=V T T V L 832)63.1647.12102003−=−××=∆=（外V P W kJ)400300()314.810.29(1m ,−×−×=∆=∆T nC U V kJ08.2−=,m 129.10(300400)p H nC T ∆=∆=××−2.92kJ=−kJ830=−∆=W U Q ∫=∆21d T T P T T C S =37.810.29300400−=×∫T dT J∙K -1(2)0=W )400600()314.810.29(1m ,−×−×=∆=∆T nC U V kJ16.4=,m 129.10(600400)p H nC T ∆=∆=××−5.82kJ=kJ16.4=−∆=W U Q ∫=∆21d T T V T T C S =43.8)314.810.29(600400=×−∫T dT J∙K -1(3)40.1314.810.2910.29,,=−==m V m P C C γ，γγγγ−−=122111P T P T 40.1140.1240.1140.1100200400−−=T 3282=T K=Q)400328()314.810.29(1m ,−×−×−=∆−=∆−=T nC U W V kJ50.1=)400328(314.810.291m ,−×××=∆=∆T nC H p kJ4.17−=0==∆TQ S R 12.1mol He(g)在400K 、0.5MPa 下恒温压缩至1MPa ，试计算其Q 、W 、∆U 、∆H 、∆S 、∆A 、∆G 。
物理化学 第二章 热力学第一定律 经典习题及答案
V3 = V2 =
W b = − p外 ΔV = − p3 (V3 − V1 ) = − 200 × 103 (0.10167 − 0.06197) = −7.940kJ
由热力学第一定律
Wa + Qa = Wb + Qb -5.57+25.42= − 7.940 + Qb ∴ Qb = 27.79
= − 2 × 8.314 × 300 × (1 −
2.
∂H ∂p 求证： C p − CV = − + V ∂p T ∂ T V
方法一：和课件中的证明类似
方法二：
∂H ∂U ∂H ∂( H m − pVm C p,m − CV,m = m − m = m − ∂T ∂T p ∂T V ∂T p V ∂H ∂H ∂p = m − m +Vm ∂T V ∂T p ∂T V 令H = H (T , p) ∂H ∂H dH = dT + dp ∂T p ∂p T
2.10 2 mol 某理想气体，
。由始态 100 kPa，50 dm3，先恒容加热使
压力体积增大到 150 dm3，再恒压冷却使体积缩小至 25 dm3。求整个过程的 。 解：过程图示如下 n = 2mol 理想气体 T1 = ? p1 = 100kPa V1 = 0.05m3 n = 2mol 理想气体 恒容 → T2 = ? p2 = 200kPa V2 = 0.05m3 n = 2mol 理想气体 恒压 → T3 = ? p3 = 200kPa V3 = 0.025m3
3.
∂U 已知：理想气体 =0 ∂V T
第五版物理化学第二章习题答案解析
第二章 热力学第一定律2.1 1mol 理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。
解：理想气体n = 1mol对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3）W =－p amb ΔV =－p(V 2-V 1) =－(nRT 2-nRT 1) =－8.314J2.2 1mol 水蒸气(H 2O,g)在100℃,101.325kPa 下全部凝结成液态水。
求过程的功。
假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。
解: n = 1mol恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3）W =－p amb ΔV =－p(V l -V g ) ≈ pVg = nRT = 3.102kJ2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol 水(H 2O,l)，求过程的体积功。
H 2O(l) ＝ H 2(g) + 1/2O 2(g) 解: n = 1mol恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3）W=－p amb ΔV =－(p 2V 2-p 1V 1)≈－p 2V 2 =－n 2RT=－3.718kJ2.4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。
若途径a 的Q a =2.078kJ,Wa=－4.157kJ ；而途径b 的Q b =－0.692kJ 。
求W b .解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故 ΔU a = ΔU b由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Q b + W b ∴ W b = Q a + W a －Q b = －1.387kJ2.5 始态为25℃，200 kPa 的5 mol 某理想气体，经途径a ，b 两不同途径到达相同的末态。
途经a 先经绝热膨胀到 -28.47℃，100 kPa ，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa 的末态，步骤的热。
途径b 为恒压加热过程。
求途径b 的及。
解：先确定系统的始、末态3111061902000001529831485m ...P nRT V =××==32101601000005824431485m ...P nRT V V =××=== kJ .kJ )..(Q W U Δa a 85194225575=+=+=－对于途径b ，其功为kJ .J ..V Δp W b 932706190101602000001－）－（－－===根据热力学第一定律2.6 4mol 某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH－ΔU 的值。
物理化学(天津大学第四版)课后答案 第二章 热力学第一定律
（2）
的
；
（3）
的
；
解：（1）C10H8 的分子量 M = 128.174，反应进程 。
（2）
。
（3）
2.34 应用附录中有关物资在 25 °C 的标准摩尔生成焓的数据，计算下列反应
在 25 °C 时的
及
。
（1）
（2）
为
，甲酸（HCOOH, l）、甲醇（CH3OH, l）、水（H2O, l）及二氧
化碳（CO2, g）的标准摩尔生成焓
分别为
、
及
°C 时下列反应的标准摩尔反应焓。
、 。应用这些数据求 25
解：显然要求出甲酸甲脂（HCOOCH3, l）的标准摩尔生成焓
课 后 答 案 网
2.39 对于化学反应
（3）
课 后 答 案 网
解：查表知
NH3(g) -46.11 NO2(g) 33.18
NO(g) 90.25
H2O(g)
H2O(l)
-241.818 -285.830
HNO3(l) -174.10
Fe2O3(s) -824.2
CO(g) -110.525
（1） （2） （3） 3.35 应用附录中有关物资的热化学数据，计算 25 °C 时反应
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：
课 后 答 案 网
（1）气体 B 的末态温度 。 （2）气体 B 得到的功 。 （3）气体 A 的末态温度 。
（4）气体A从电热丝得到的热 。 解：过程图示如下
由于加热缓慢，B 可看作经历了一个绝热可逆过程，因此 功用热力学第一定律求解
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习题1. 1 mol H 2 于 298.2K 时、由 101.3 kPa 等温可逆压缩到608.0 kPa ，求Q 、W 、△U 、△H 、△S 。
2. 5mol 理想气体，在300K 时，分别经历下列两个过程由10L 膨胀到100L 。
（1）等温可逆膨胀；（2）等温向真空膨胀，分别求两过程的△S 系统和△S 孤立。
3. 10g 0℃ 的冰加到50g 40℃水中，设热量没有其他损失，求上述过程的△S 为多少？已知冰的熔化热△m H ＝333.5J·g -1，水的比热为C p ＝4.184 J·g -1·K -1。
4. 在298 K 、100 kPa 下，1mol 过冷水蒸汽变为298 K 、100 kPa 的液态水，求此过程的ΔS 。
已知298K 水的饱和蒸气压为3.1674 kPa,汽化热为2217 kJ·kg -1。
5. 画出理想气体系统从同一始态A 出发的下列各线。
（1）等温可逆膨胀 （2）绝热可逆膨胀 （3）绝热不可逆膨胀 （4）等温可逆压缩 （5）绝热可逆压缩 （6）绝热不可逆压缩6. 1 mol 0℃、0.2 MPa 的理想气体沿着p/V ＝常数的可逆途径到达压力为0.4 MPa 的终态。
已知C V ，m ＝5R/2，求过程的Q 、W 、△U 、△H 、△S 。
7. 2 mol 单原子理想气体始态为273 K 、100 kPa ，分别经历下列可逆变化：（1）恒温下压力加倍；（2）恒压下体积加倍；（3）绝热可逆膨胀至压力减少1倍；（4）绝热不可逆反抗恒外压50 kPa 膨胀至平衡。
试计算上述各过程的Q 、W 、△U 、△H 、△S 、△F 、△G 。
已知273 K 、100 kPa 下该气体的S ＝100 J·K -1·mol -1。
8. 体积为 25 dm 3的 2 mol 理想气体从 300 K 加热到 600 K ，其体积为 100 dm 3，求△S 。
已知 C v ，m ＝19.37＋3.39×10-3 J·K －1·mol －1。
9. 指出下列各过程中，Q 、W 、△U 、△H 、△S 、△F 、△G 等热力学函数哪些为零，哪些绝对值相等。
（1）实际气体绝热可逆膨胀。
（2）理想气体真空膨胀。
（3）理想气体绝热节流膨胀。
（4）理想气体等温可逆膨胀。
（5）水在273.15 K ，p θ下凝结成冰。
（6）氢气和氧气在绝热钢瓶中发生反应生成水。
10. 已知下列反应在298.2 K 时的标准摩尔反应焓为：（1）3CO(g)2Fe(s)3C(石C((s)O Fe 32+=+ 1m,1mol kJ 489-θ⋅=∆H （2）(g)2CO (g)O 2CO(g)22=+ 1m,2mol kJ 564-θ⋅-=∆H （3）(g)CO (g)O C(石(石22=+ 1m,3mol kJ 393-θ⋅-=∆H且O 2（g ），Fe(s)，Fe 2O 3(s)的θm,298.2K S 分别为205.0、27.15、90.0 J·K -1·mol -1。
问θp ,298.2 K 下的空气（其中O 2含量为20%）能否将Fe(s)氧化为Fe 2O 3(s)？11. θp ,298.2 K 下，Zn 和CuSO 4溶液的置换反应在可逆电池中进行，作电功200 kJ ，放热6 kJ 。
如设反应前后该系统体积不变，求△U 、△H 、△S 、△F 、△G 。
12. 某溶液中化学反应，若在等温等压（θp ,298.2 K ）下进行，放热4×104 J ，若使该反应通过可逆电池来完成，则吸热4000 J 。
试求：（1）该化学反应的△S 。
（2）当该反应自发进行（即不作电功）时，求环境的熵变和总熵变。
（3）该系统可能作的最大功。
13. θp ,298.2 K 下，金刚石的摩尔燃烧焓为395.3 kJ·mol -1，摩尔熵为2.42 J·K -1·mol -1。
石墨的摩尔燃烧焓为393.4 kJ·mol -1，摩尔熵为5.69 J·K -1·mol -1。
（1）求θp ,298.2 K 下，石墨变为金刚石的θ∆m G 。
（2）金刚石和石墨的密度分别为3510 kg·m -3和2260 kg·m -3，并设温度不随压力而变化，则298.2 K 下，若使石墨变为金刚石，至少需要多大压力？14. 试计算2 mol 的过冷苯（液态）在θp ，268.2 K 时凝固过程的△G 。
（已知268.2 K 时固态苯和液态苯的饱和蒸气压分别为2280 Pa 和2675 Pa ）15. 273.2 K ，3θp 的氧气10 L ，反抗恒外压θp 进行绝热不可逆膨胀，求该过程的Q 、W 、△U 、△H 、△S 、△F 、△G 。
（O 2在298 K 时的规定熵为205J ·K -1·mol -1）16. 下列偏微分哪些是偏摩尔量？哪些是化学势？ （1）c n p T n H ,,B )(∂∂ （2）c n p T n G ,,B )(∂∂ （3）c n V T n G,,B )(∂∂ （4）c n V S n U ,,B )(∂∂ （5）c n p S n H ,,B )(∂∂ （6）c n p T n F,,B )(∂∂ （7）c n T S n U ,,B)(∂∂ （8）c n V T n F,,B )(∂∂ 17. 在293.15 K 时，乙醚的蒸气压为58.95 kPa ，今在 0.10 kg 乙醚中溶入某非挥发性有机物质0.01 kg ，乙醚的蒸气压降低到56.79 kPa ，试求该有机物的摩尔质量。
18. 对范德华气体，证明2)(mT V a V U =∂∂ 19. 证明理想气体，nR SU pH V U V s s -=∂∂∂∂∂∂)()()(20. 某实际气体的状态方程为ap RT pV m +=，式中a 为大于零的常数，求H pT)(∂∂。
21. 有一个水和乙醇形成的溶液，水的物质的量分数为0.4，乙醇的偏摩尔体积为57.5cm 3·mol -1，溶液的密度为0.8494 kg·L -1，求此溶液中水的偏摩尔体积。
习题答案1. 解：J 44430.6083.101ln 2.298314.81ln21=⨯⨯⨯-=-=p p nRT W J 4443,0,0-=-==∆=∆W Q H U11mol K J 9.142.2984443--⋅⋅-=-==∆T Q S 2. 解：（1）112K J 7.9510100ln 314.85ln-⋅=⨯=∆V V nR S ＝系统 112K J 7.95ln -⋅-=-=-=∆V V nR T QS 环境 0=∆+∆∆环境系统孤立＝S S S 此为可逆平衡过程。
（2）向真空膨胀为不可逆过程，此过程始终态与（1）相同，则17.95-⋅∆K J S ＝系统，0=∆环境S ，0K J 7.951〉⋅=∆+∆∆-环境系统孤立＝S S S此为自发不可逆过程。
3. 解： （1）根据热力学第一定律，求成终态温度T 。
10×333.5＋10×4.184×（T -0）=50×4.184×(40-T ) T =20.05 ℃=293 K (2) 分别求成熵变：⎰-⋅=⨯+⨯=∆29327311K J 17.15ln )184.410(2735.33310T d S ⎰-⋅-=⨯=∆29331312K J 82.13ln )184.450(T d S035.1121〉⋅=∆+∆=∆-K J S S S由此例可知，将温度不同的物体放在一起，高温物体会将热自发地传给低温物体，直至达到平衡，其原因就在于此绝热系统的混合熵大于零。
4. 解：设计可逆过程如下：22,221133,221,298,100,1,298,100,()()1,298,3.1674,1,298,3.1674,()()S G S G mol K kPa mol K kPa H O g H O l G S G S mol K kPa mol K kPa H O g H O l ∆∆∆∆−−−→∆∆↓∆∆↑−−−−→整个过程为等温变化过程，则：11223100ln18.314ln 28.7/3.1674221718133.9/298p S nR J K p H S J KT S ∆==⨯=-∆-⨯∆===-∆≈1321K J 2.105-⋅-=∆+∆+∆=∆S S S S5.各线如图所示，线（1）和线（4）为同一条可微线；线（2）和线（5）为同一条可微线；线（3）和线（6）为虚线，同在线（2）（5）的右侧，表示无论是绝热压缩或膨胀，只要是不可逆变化，熵值都将增加。
6. 解：L 35.111035.11102.015.273314.8133611=⨯=⨯⨯⨯==-m p nRT V1122V p V p = L 70.2235.112.04.01122=⨯=⨯=V p p V K 1092314.811070.22104.036222=⨯⨯⨯⨯==-nR V p TkJ405.310)35.112.070.224.0(21)(21)(2131122212221112121-=⨯⨯-⨯⨯-=--=-⨯⨯-=-=-=⎰⎰V p V p V V V p dV V p pdV W V V V VkJ 02.17J 1002.17)2731092(314.82513,=⨯=-⨯⨯⨯=∆=∆T nC U m v 23.83kJ J 1083.23)2731092(314.82713,=⨯=-⨯⨯⨯=∆=∆T nC H m pkJ 43.20=-∆=W U Q11212,K J 56.342.04.0ln314.815.2731092ln314.8)125(1ln ln -⋅=-⨯+⨯=-=∆p p nR T T nC S m p 7. 解： （1）恒温下压力加倍，0=∆U ，0=∆H J 3146200100ln 273314.82ln ln2112=⨯⨯⨯-=-=-=p p nRT V V nRT W J 3146-=-=W Q 121K J 52.1121ln 314.82ln-⋅-=⨯⨯==∆p p nR S J 3146==∆=∆R W F G（2）恒压下体积加倍，nRT pV = 当122V V =，122T T =。
J 6809273314.8232)(12,=⨯⨯⨯=-=∆T T nC U m vJ 4540273314.82)(112-=⨯⨯-=-=-=--=nRT pV V V p WJ 1134945406809=+=-∆=W U QJ 11348273314.8252)(12,=⨯⨯⨯=-=∆T T nC H m p 112,K J 82.282ln 314.8252ln-⋅=⨯⨯==∆T T nC S m p 112K J 82.12882.28100-⋅=+=∆+=S S SJ10623.3)10027382.1282732(6809)()(41122⨯-=⨯-⨯⨯-=--∆=∆-∆=∆S T S T U TS U FJ 10169.3)10027382.1282732(11348)()(41122⨯-=⨯-⨯⨯-=--∆=∆-∆=∆S T S T H TS H G （3）绝热可逆膨胀至压力减少1倍，0=Qγγ)()(12121T T p p =- 667.12325,,===R R C C mV m p γ 得：T 2＝207 KJ 2.1646)273207(314.8232)(12,-=-⨯⨯⨯=-=∆T T nC U m vJ 2.1646-=∆=U WJ 6.2743)273207(314.8252)(12,-=-⨯⨯⨯=-=∆T T nC H m p0=∆SJ 8.4953)273207(1002.1646)(=-⨯--=∆-∆=∆-∆=∆T S U TS U F J 4.3856)273207(1006.2743)(=-⨯--=∆-∆=∆-∆=∆T S H TS H G（4）绝热不可逆反抗恒外压50 kPa 膨胀至平衡，0=QU W ∆=即： )()(1212,V V p T T nC e m v --=- )()(23211212p p T T nR T T n ⨯--=-⨯⨯K 4.2182=TJ 8.1361)2734.218(314.8232)(12,-=-⨯⨯⨯=-=∆T T nC U m vJ 7.2269)2734.218(314.8252)(12,-=-⨯⨯⨯=-=∆T T nC H m p12112,K J 244.250100ln 314.822734.218ln 314.8252ln ln-⋅=⨯+⨯⨯=+=∆p p nR T T nC S m p 112K J 244.102244.2100-⋅=+=∆+=S S SJ 10608.3)100273244.1024.218(8.1361)()(31122⨯=⨯-⨯--=--∆=∆-∆=∆S T S T U TS U F J10700.2)100273244.1024.218(7.2269)()(31122⨯=⨯-⨯--=--∆=∆-∆=∆S T S T H TS H G 8. 解：1600300312K J 96.511039.337.19225100ln 314.82ln 21--⋅=⨯+⨯+⨯=+=∆⎰⎰dT TT TdTC V V nR S T T v9. （1）Q R ＝△S ＝0，W ＝△U （2）Q ＝W ＝△U ＝△H ＝0 （3）△U ＝0、△H ＝0（4）Q ＝－W R 、△U ＝△H ＝0、△G ＝△F ＝W R （5）Q p ＝△H 、△F ＝W R 、△G ＝0 （6）Q V ＝△U ＝010. 解： 反应 (s)O Fe (g)O 232Fe(s)322=+ （4） 可由题目中)2(23)1()3(3⨯--⨯得到，所以 12,1,3,4,mol kJ 822233-θθθθ⋅-=∆-∆-∆=∆m m m m H H H H同理，得 114,mol K J 8.271--θ⋅⋅-=∆m S所以 14,4,4,mol kJ 740-θθθ⋅-=∆-∆=∆m m m S T H G 0mol kJ 734)(1ln1234,4,2〈⋅-=+∆=∆-θθpp RT G G O m m故可以氧化。