化学热力学基础习题解答

化学热力学基础习题解

答

Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】

第一章 化学热力学基础

1-1 气体体积功的计算式 dV P W e ⎰-= 中，为什么要用环境的压力e P 在什么情

况下可用体系的压力体P

答： 在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式 dV P W e ⎰-= 中，

可用体系的压力体P 代替e P 。

1-2 298K 时，5mol 的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的 2 倍； ( 2 )

定压下加热到373K ；（3）定容下加热到373K 。已知 C v,m = ·mol -1·K -1。 计算三过程的Q 、W 、△U 、△H 和△S 。

解 （1） △U = △H = 0

（2） kJ nC Q H m P P 72.13)298373(,=-==∆

W = △U – Q P = － kJ

（3） kJ nC Q U m V V 61.10)298373(,=-==∆

W = 0

1-3 容器内有理想气体，n=2mol , P=10P ，T=300K 。求 (1) 在空气中膨胀了

1dm 3，做功多少 (2) 膨胀到容器内压力为 lP ，做了多少功(3）膨胀时外压总比气体的压力小 dP , 问容器内气体压力降到 lP 时，气体做多少功

解：（1）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且Pa P e 510=

（2）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且Pa P e 510=

（3） V

nRT P dP P P e =≈-= 1-4 1mol 理想气体在300K 下，1dm 3定温可逆地膨胀至10dm 3，求此过程的

Q 、W 、△U 及△H 。

解： △U = △H = 0

W f dl p A dl p dV

δ=-⋅=-⋅⋅=-⋅外外外

1-5 1molH 2由始态25℃及P 可逆绝热压缩至 5dm -3, 求（1）最后温度；(2）最

后压力； ( 3 ) 过程做功。

解：（1） 351

1178.2410298314.81-=⨯⨯==dm P nRT V （2） Pa V nRT P 53222104.910

53.565314.81⨯=⨯⨯⨯==- （3） )2983.565(314.85.21)(12,-⨯⨯⨯-=--=∆-=T T nC U W m V

1-6 40g 氦在3P 下从25℃加热到50℃，试求该过程的△H 、△U 、Q 和W 。设氦是理想

气体。（ He 的M=4 g·mol -1 )

解： J nC Q H m P P 3.519625314.825440)298323(,=⨯⨯⨯=

-==∆ W = △U – Q P =

1-7 已知水在100℃ 时蒸发热为 J·g -1，则100℃时蒸发30g 水，过程的△U 、△

H 、 Q 和W 为多少（计算时可忽略液态水的体积）

解： mol n 67.118

30== 1-8 298K 时将1mol 液态苯氧化为CO 2 和 H 2O ( l ) ，其定容热为 －3267 kJ·mol -

1 , 求定压反应热为多少

解： C 6H 6 (l) + (g) → 6CO 2 (g) +3 H 2O ( l )

1-9 300K 时2mol 理想气体由ldm -3可逆膨胀至 10dm -3 ，计算此过程的嫡变。 解： 11

229.3810ln 314.82ln -⋅=⨯==∆K J V V nR S 1-10．已知反应在298K 时的有关数据如下

C 2H 4 (g) + H 2O (g) → C 2H 5OH (l)

△f H m /kJ·mol -1 － －

C P , m / J·K -1·mol -1

计算（1）298K 时反应的△r H m 。

（2）反应物的温度为288K ，产物的温度为348K 时反应的△r H m 。

解（1） △r H m = － + － = － kJ·mol -1

（2） 288K C 2H 4 (g) + H 2O (g) → C 2H 5OH (l) 348K ↓△H 1 ↓△H 2 ↑△H 3

298K C 2H 4 (g) + H 2O (g) → C 2H 5OH (l) 298K

△r H m = △r H m ( 298K ) + △H 1 + △H 2 + △H 3

= － + [( + ) ×(298-288) + ×( 348-298)]×10-3

= - kJ·mol -1

1-11 定容下，理想气体lmolN 2由300K 加热到600K ，求过程的△S 。

已知11,,)006.000.27(2--⋅⋅+=mol K J T C N m P

解： T R C C m P m V 006.069.18,,+=-=

1-12 若上题是在定压下进行，求过程的嫡变。

解： ⎰+=∆600

300006.000.27dT T T S 1-13 下，2mol 甲醇在正常沸点时气化，求体系和环境的嫡变各为多少已知甲醇

的气化热△H m = ·mol -1

解： 13

2.2082

.337101.352-⋅=⨯⨯=∆=∆K J T H n S m 体系 1-14 绝热瓶中有373K 的热水，因绝热瓶绝热稍差，有4000J 的热量流人温度

为298K 的空气中，求（1）绝热瓶的△S 体；(2）环境的△S 环；(3）总熵变△S 总。

解：近似认为传热过程是可逆过程

△S 总 = △S 体 + △S 环 = ·K -1