物化习题参考答案

物理化学习题参考答案

第1章 热力学第一定律及应用

1-2

解：（1）∵ 31

211121058.41ln ln

⨯=-=-=V V

V p V V nRT W ∴ 10ln 10650.2021058.41133=⨯-=⨯V

解得 331dm 89.69m 69089.0==V （2）由pV =nRT ，得

K 1093314

.821069.8910650.2023

3=⨯⨯⨯⨯==-nR pV T

1-4

解：(1)可逆膨胀过程 kJ 4.031J 143025

100ln 2.373314.81ln

12=-=⨯⨯⨯-=-=V V nRT W 0=∆U 0=∆H

（2）向真空膨胀

0=W 0=Q 0=∆U 0=∆H

（3）变化过程框架图如下：

n =1mol

V 1=25dm 3

T 1=373.2K

p 1=?

n =1mol V 2=50dm 3

T 2=373.2K p 2=?

n =1mol V 3=100dm 3T 3=373.2K p 3=?

11ΔU 1ΔH 1

Q 2 W 2ΔU 2ΔH

2

kPa 11.124Pa 12411210252.373314.813

11

1==⨯⨯⨯==

-V nRT p a kP 62.056Pa 6205610502

.373314.813222==⨯⨯⨯==

-V nRT p kPa 31.028Pa 1028310

1002

.373314.813

333==⨯⨯⨯==

-V nRT p J 1551.410)2550(10056.62)(331221-=⨯-⨯⨯-=--=-V V p W

J 1551.410)500100(10028.31)(332332-=⨯-⨯⨯-=--=-V V p W

kJ 3.102J 3102.8J )4.1551(221-=-=-⨯=+=W W W

0=∆U 0=∆H

kJ 102.3=-=W Q

（4） )()(12212V V p V V p W e --=--=()⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛--=--

=2121222

1V V nRT V V V nRT J k 2.237J 2327502512.314373.8-=-=⎪⎭

⎫

⎝⎛--=

1-5

解： kJ 16.1746.39106.4100.23

2

m vap =⨯⨯⨯=

∆=∆--H n H 322

g m 0124.0607.0100.2100.2=⨯⨯=⨯=

=

--ρ

ρ

m

V

kJ 16.17=∆=H Q p

nRT V p V V p W e -=-≈--=g e l g )(J 3.1269)15.27378(314.81046100.23

2

-=+⨯⨯⨯⨯-

=-- kJ 89.15103.126916.173=⨯-=+=∆-W Q U

1-8

解：根据题意设计如下框图

T 1=300K

p 1=101.325kPa

V 1=?

T 1=300K p 2=?V 2=?

=370K p 3=1013.25kPa V 3=V 2

T 1=（1）

（2）

33311

1dm 24.62m 02462.010

325.101308314.81==⨯⨯⨯==

p nRT V 3

33

3332dm 04.3m 00304.010

25.1013370314.81==⨯⨯⨯==

=p nRT V V kPa 46.820Pa 82046000304

.0300314.81222==⨯⨯==

V nRT p kJ 71.17)62.2404.3(46.820)(121=-⨯-=--=V V p W e 02=W

kJ 71.1721=+=W W W

01=∆U J 4.1464)600370(92.201)(23m ,2=-⨯⨯=-=∆T T nC U V J 4.146421=∆+∆=∆U U U

01=∆H ()J 4.2046)600370(314.892.201)(23m ,2=-⨯+⨯=-=∆T T nC H p

J k 25.1671.17104.14643=-⨯=-∆=-W U Q

1-14

解：2×③+2×②-①得

COOH(l)CH (g)2O (g)H 2石墨）C(232=++

Θ

m,1r Θ2m,r Θm,3r Θm r 22K)(298.15H H H H ∆-∆⨯+∆⨯=∆

=2×（-285.8）+2×（393.4）-（-870.3）= -488.1kJ 1-18

解：O(l)H 3(g)CO 2(g)O 3OH(l)H C 22252+=+

152Θm c mol kJ 1366.8l)OH,H (C -⋅-=∆H

又知

H 2O(l)

H 2O(g)

H 2

(g) +

1

2 O 2

(g)Δr H m =Δvap H m =44.01kJ mol -1

H m (H 2O,g)

Δf H m O,l)

θ

θθ

Θ

m

vap 2Θm f 2Θm f g)O,(H 2l)O,(H H H H ∆-∆=∆=01.4482.241-- 而 l)OH,H (C l)O,(H 3g),(CO 252Θ

m f 2Θm f 2Θm f Θm c Θm r H H H H H ∆-∆+∆=∆=∆

所以

)(l)O,(H 3g),(CO 2l)OH,H (C Θm r Θm c 2Θm f 2Θm f 52Θm f H H H H H ∆∆-∆+∆=∆或

=2×(-393.15）+3×(-241.82-44.01)+1366.8=-276.99J·mol -1