物理化学课后习题

2.27 25℃下，密闭恒容的容器中有10g 固体萘C

10H 8（s ）在过量的O 2（g ）中

完全燃烧成CO 2（g ）和H 2O （l ）。过程放热401.727 kJ 。求

（1）)(4)(10)(12)(222810l O H g CO g O s H C +=+的反应进度； （2）C 10H 8（s ）的θ

m C U ∆； （3）C 10H 8（s ）的θ

m C H ∆。 解：（1）反应进度：mmol mol n n n 019.78078019.0173

.12810

1//===

∆=∆=∆=νξ

（2）C 10H 8（s ）的θm C U ∆：M 萘=128.173 每摩尔萘的恒容恒温燃烧热为

1

15149 )727.401(10

173

.128)15.298()15.298(--⋅-=⋅-⨯=

∆=∆mol kJ mol kJ K U K U m r m c θ

（3）所以本题所给反应的标准摩尔反应焓为

1

-13-mol -5154kJ }10298.158.314(-2){-5149kJ )()15.298()15.298(⋅=⋅⨯⨯⨯+=⋅+∆=∆-∑mol kJ RT

g K U K H B m r m r νθ

θ -1mol -5154kJ ⋅=∆=∆θθm r m C H H

2.31

已知25℃甲酸乙酯（HCOOCH 3，l ）的标准摩尔摩尔燃烧焓θ

m c H ∆为

-979.5 1-⋅mol kJ ，甲酸乙酯（HCOOCH 3，l ）、甲醇（CH 3OH ，l ）、水（H 2O ，l ）及二氧化碳（CO 2，g ）的标准摩尔生成焓数据θ

m f H ∆分别为-424.721-⋅mol kJ ，-238.66

1-⋅mol kJ ，-285.831-⋅mol kJ 及-393.5091-⋅mol kJ 。应用这些数据求25℃时下列反应

的标准摩尔反应焓。

)()(3l OH CH l HCOOH + )()(23l O H l HCOOCH +

解：（1）先求),(3l HCOOCH H m f θ

∆

)(2)(23g O l HCOOCH + )(2)(222l O H g CO +

=∆θm r H ),(22g CO H m f θ∆⨯ + 2×),(2l O H H m f θ∆-),(3l HCOOCH H m f θ

∆

θm r H ∆=),(3l HCOOCH H m C θ∆

所以有

),(3l HCOOCH H m f θ∆=),(22g CO H m f θ∆⨯ + 2×),(2l O H H m f θ

∆-),(3l HCOOCH H m

C θ∆ =｛2×（-393.509）+2×（-285.83）-（-979.5）｝kJ ·mol -1 = - 379.178 kJ ·mol -1 （2）)

()(3l OH CH l HCOOH + )()(23l O H l HCOOCH +

=∆θm r H ),(3l HCOOCH H m f θ∆+),(2l HO H m f θ

∆

-),(l HCOOH H m f θ∆-),(3l OH CH H m f θ

∆

=｛（-379.178）+（-285.83）-（-424.72）-（-238.66）｝kJ ·mol -1 = - 1.628 kJ ·mol -1

3.11 2 mol 双原子理想气体从始态300K ，50 dm

3 ，先恒容加热至 400 K ，

再恒压加热至体积增大至 100m 3，求整个过程的Q ，W ，△U ，△H 及△S 。

解：过程为

320301

31,100 2,50400 2,50300 2p dm T mol p dm K

T mol p dm K T mol ？

双原子气体

双原子气体

双原子气体

恒压加热恒容加热=−−−→−=−−−→

−= Pa Pa V RT p 99774)}1050/(3003145.82{/2311=⨯⨯⨯==- Pa Pa T T p p 133032}300/40099774{/1010=⨯==

K K nR V p T 05.800)}3145.82/(10100133032{)/(31202=⨯⨯⨯==-

W 1=0； W 2= -p amb （V 2-V 0）= {-133032×（100-50）×10-3} J= - 6651.6 J 所以，W = W 2 = - 6.652 kJ

kJ J J R T T nC H m p 10.2929104)}30005.800(27

2{)(12,==-⨯⨯=-=∆

kJ J J R T T nC U m V 79.2020788)}30005.800(2

5

2{)(12,==-⨯⨯=-=∆

Q = △U – W = （27.79 + 6.65）kJ ≈ 27.44 kJ

2,10,ln ln

T T nC T T nC S S S m p m V p V +=∆+∆=∆ = {400

05.800ln 272300400ln 252R R ⨯+⨯} J ·K -1 = 52.30 J ·K -1

3.13 4 mol 单原子理想气体从始态750 K ，150 kPa ，先恒容冷却使压力降至 50 kPa ，

再恒温可逆压缩至 100 kPa 。求整个过程的Q ，W ，△U ，△H ，△S 。

解：过程为 kPa

V T T mol kPa

p V T mol kPa p V K T mol 100, 450, 4150,750 420

2010111=−−−→−==−−−→−==单原子气体

？单原子气体

单原子气体

可逆压缩恒容冷却

K K p p T T 250}150/75050{/1010=⨯== 01=W ，

kJ J J p p nRT W W 763.55763)}50/100ln(2503145.84{)/ln(0202==⨯⨯===

02=∆U ，kJ J J R U U 944.2424944)}750250(2

3

4{1-=-=-⨯⨯

=∆=∆ 02=∆H ，kJ J J R H H 57.4141570)}750250(254{1-=-=-⨯⨯=∆=∆

Q = △U – W = （-24.944 – 5.763）kJ = - 30.707 kJ ≈ 30.71 kJ

210,ln ln

p p nR T T nC S S S m V T V -=∆+∆=∆ = {50

100ln 4750250ln 234R R ⨯-⨯} J ·K -1 = - 77.86 J ·K -1

3.14 3 mol 双原子理想气体从始态100 kPa ，75 dm 3

，先恒温可逆压缩使体积缩小

至 50 dm 3，再恒压加热至100 dm 3。求整个过程的Q ，W ，△U ，△H ，△S 。

解：过程为 2

023

201301131,100 3,50 3100,75 3p p T dm V mol p T dm V mol kPa

p T dm V mol ==−−−→

−==−−−−→−==双原子气体？

双原子气体双原子气体

恒压加热恒温可逆压缩

K K nR V p T 68.300)}3145.83/(107510100{)/(33111=⨯⨯⨯⨯==-