材料物化習題解答

1、第一章 熱力學第一定律1、10mol氧在壓力為101kpa下等壓加熱，使體積自1000dm3膨脹到2000dm3，設其為理想氣體，求系統(tǒng)對外所做的功。解：w= -pev= -101103(2000-1000) 10-3 = -101103(j) 即系統(tǒng)對外做功101103j2、在一絕熱箱中裝有水，接聯(lián)電阻絲，由蓄電池供應電流，試問在下列情況下，q、w及u的值時大于零，小于零，還是等于零？系統(tǒng)電池電阻絲*水水+電阻絲電池+電阻絲環(huán)境水+電阻絲水+電池電池+電阻絲電池水解：q=0,w0, u0w=0,q0(0)q0,w0, u0w0,q=0, u0w=0,q0, u0灰錫穩(wěn)定。（2）精確球算先求2

2、74.9k時的rhmrhm（274.9）=rhm（273）+（26.4-25.7）（274.9-273）=2227（jmol-1）rsm（274.9）= 2227/274.9=8.101（jmol-1k-1）再求273k時的rsmrsm（273）=rsm（274.9）+ =8.101+0.7ln（273/274.9）=8.096（jmol-1k-1）則（jmol-1）0灰錫穩(wěn)定。書上答案不對。精確計算過于復雜，而且對結(jié)果影響極小！21、混合理想氣體組分b的化學勢可用b=+rtln(pb/p)表示。這里，是組分b的標準化學勢，pb是其分壓。（1）求在恒溫、恒壓下混合這些組份氣體成理想混合氣體的熱

3、力學能、焓、熵、吉布斯函數(shù)及體積變化；（2）求理想混合氣體的狀態(tài)方程。解：混合前各氣體的壓力為p，混合后總壓仍為p，分壓為xb,p(1)g=()后-()前=-=由p=-s，得s=-h=g+ts=0u=h-(pv)= h-(nrt)=0v=t=0(2) 因為b=+rtln(pb/p)，所以nbb=nb+nbrtln(pb/p),即gb=+ nbrtln(pb/p)，t恒定下兩邊對p求導，得=vb=nbrt/pb，即pb vb=nbrt第三章 化學平衡1、 氣相反應：2so3(g)=2so2(g)+o2(g)在1000k時的平衡常數(shù)=3.54103，求該反應的(1000k)和(1000k)。解：=

4、kc(rt/p)1=294.3；=(p/ p)-1=294.3（mol） （本題的應該是有單位的，但沒有給出，一般c的單位為mol/m3）2、氧化鈷(coo)能被氫或co還原為co，在721、101325pa時，以h2還原，測得平衡氣相中h2的體積分數(shù)=0.025；以co還原，測得平衡氣相中co的體積分數(shù)=0.0192。求此溫度下反應co(g)+h2o(g)=co2(g)+h2(g) 的平衡常數(shù)。解：coo(s) + h2(g) = co(s) + h2o (1) 0.025 (1-0.025) coo(s) + co(g) = co(s) + co2 (2) 0.0192 (1-0.0192

5、) (2)-(1)= co(g)+h2o(g)=co2(g)+h2(g) ，所以=51/39=1.313、計算加熱純ag2o開始分解的溫度和分解溫度。（1）在101325pa的純氧中；（2）在101325pa且=0.21的空氣中。已知反應2ag2o(s)=4ag(s)+o2(g)的=(58576-122t/k)jmol-1。解：分解溫度即標態(tài)下分解的溫度。令=(58576-122t/k)480k開始分解溫度即非標態(tài)下分解的溫度。令=(58576-122t/k)+8.314tln0.21434k4、已知ag2o及zno在溫度1000k時的分解壓分別為240及15.7kpa。問在此溫度下（1）哪一

6、種氧化物容易分解？（2）若把純zn及純ag置于大氣中是否都易被氧化？（3）反應zno(s)+2ag(s)=zn(s)+ag2o(s)的=242.09kjmol-1，問增加溫度時，有利于那種氧化物的分解？解：（1）氧化銀易分解；（2）銀不易被氧化；（3）zno5、已知下列反應的-t關系為：si(s)+o2(g)=sio2(s); =(-8.715105+181.09t/k)jmol-12c(s)+o2(g)=2co(g); =(-2.234105-175.41t/k)jmol-1試通過計算判斷在1300k時，100kpa下，硅能否使co還原為c？硅使co還原的反應為：si(s)+2co(g)=s

7、io2(s)+2c(s)解：（1）-（2）=（3），則=(-6.481105+356.5t/k)jmol-11300k時，=(-6.481105+356.51300)=-1.847105（jmol-1）0解得x=0.049=4.9%19、已知下列熱力學數(shù)據(jù) 金剛石 石墨(298k)/ kjmol-1 -395.3 -393.4(298k)/ jk-1mol-1 2.43 5.69密度/kgdm-3 3.513 2.260求（1）在298k時，由石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的標準摩爾反應吉布斯函數(shù)。（2）根據(jù)熱力學計算說明單憑加熱得不到金剛石，而加壓則可以的道理（假定密度和熵不遂溫度和壓力變化）。（3）298k時石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的平衡壓力。解：（1）= -393.5+395.3= -1.9（ kjmol-1）= 2.43-5.69= -3.26 (jk-1mol-1)= 1900+2983.26= 2871( jmol-1) = -1.89