物理化學(xué)第三章習(xí)題答案

1、 將將1mol1mol雙原子理想氣體從雙原子理想氣體從298K298K、100kPa100kPa的始態(tài)，恒熵壓縮的始態(tài)，恒熵壓縮到體積為到體積為5dm5dm3 3，求終態(tài)溫度及過程的，求終態(tài)溫度及過程的Q Q、W W、U U、H H、S S。解解：0Q?)(12,TTnCUmV?)(12,TTnCHmpmVCRVVTT,)(21120S111pnRTV ?2T理想氣體理想氣體恒熵molmol11 T2，5dm3298K，100kPa)(12,TTnCUWmV2. 2. 將將298.15K298.15K、100kPa100kPa的的0.1mol0.1mol的雙原子理想氣體絕熱不可的雙原子理想氣體

2、絕熱不可逆壓縮至逆壓縮至150kPa150kPa，測得此過程系統(tǒng)得功，測得此過程系統(tǒng)得功502J502J，求終態(tài)溫度，求終態(tài)溫度T T2 2及該過程的及該過程的 Q Q、U U、H H、S S系統(tǒng)系統(tǒng)、S S環(huán)境環(huán)境和和S S隔離隔離。理想氣體理想氣體絕熱不可逆molmol1 .01 .0T2，150kPa298.15K，100 kPaJTTnCUWmV502)(12,0QKT67.5392JTTnCHmp8 .702)(12,12112,39. 1lnlnKJppnRTTnCSmp0（環(huán)）SSS（隔）解：解：3. 1mol O3. 1mol O2 2，始態(tài)為，始態(tài)為300K 300K 和和

3、1013.25kPa1013.25kPa，經(jīng)過恒溫可，經(jīng)過恒溫可逆膨脹至終態(tài)壓力為逆膨脹至終態(tài)壓力為101.325 kPa101.325 kPa。試計算該過程的。試計算該過程的W W、Q Q、U U、H H、S S。理想氣體理想氣體恒溫可逆molmol11300K，1013.25 kPa300K，101.325kPa?ln21ppnRS0dT0HU?ln21,ppnRTWrT解：解：WQ4. 10mol H4. 10mol H2 2( (理想氣體理想氣體) )，從始態(tài)，從始態(tài)298.15K298.15K、50 kPa50 kPa絕熱可絕熱可逆地壓縮到逆地壓縮到100 kPa100 kPa，計算

4、該過程的，計算該過程的Q Q、W W、U U、H H、S S、A A和和G G 。巳知。巳知 (298.15K) = 130.59 JK(298.15K) = 130.59 JK-1-1molmol-1-1 。mS理想氣體理想氣體絕熱可逆molmol1010298.15K，50 kPaT2，100kPa解解：0QkJTTnCUWmV57.13)(12,kJTTnCHmp99.18)(12,mpCRppTT,)(1212KT27.3632)()(121122TTSHSTSTHGkJG01.70kJTTSUSTSTUA43.75)()(121122理想氣體理想氣體molmolS1010298.15

5、K，100kPa298.15K，50 kPa163.5750100lnKJnRS153.1363)15.298(KJKnSSSm理想氣體理想氣體絕熱molnmoln T2，500kPa298.15K，100 kPaJTTnCUWmV502)(12,0Q?2T?)(12,TTnCHmp?lnln2112,ppnRTTnCSmp?12SSSmolRTVpn04. 01111121. 814.20504. 0KJnSSm?)(1122STSTHG5. 5. 將將298.15 K298.15 K， 下的下的 1dm1dm3 3 O O2 2絕熱壓縮到絕熱壓縮到 5 5 ，耗費(fèi)功，耗費(fèi)功 502 J50

6、2 J。求終態(tài)的。求終態(tài)的T T2 2和和S S2 2以及過程的以及過程的U U、H H、S 和和G G。已知已知 (O(O2 2,298.15 K) = 205.14 JK,298.15 K) = 205.14 JK1 1molmol-1-1，C Cp,mp,m (O(O2 2) = 29.29 JK) = 29.29 JK-1-1molmol-1-1 。ppmS6 61mol1mol某雙原子理想氣體，從某雙原子理想氣體，從300K300K、p p等溫可逆壓縮到等溫可逆壓縮到1010p p， 計算該過程的計算該過程的Q Q、W W、U U、H H、S S、A A和和G G。理想氣體理想氣體恒

7、溫可逆molmol11300K，100 kPa300K，1000kPa?ln21ppnRS0dT0HU?ln21,ppnRTWrT?STUA?STHGWQ7.10 mol 7.10 mol 過冷水在過冷水在 -10 -10 ，101.325 kPa101.325 kPa下結(jié)冰。下結(jié)冰。 已知：已知： C Cp p,m,m(s) = 37.20 J(s) = 37.20 J molmol1 1 K K1 1, , C Cp p,m,m(l) = 76.28J(l) = 76.28J molmol1 1 K K1 1 . . 求：求：Q Q 、 S S 、 G G. .1012. 6)0(molk

8、JHmfuskPaK325.101,15.273)()(22sOHlOH)()(22sOHlOHSkPaKT325.101,15.2631kPaK325.101,15.263kPaKT325.101,15.27321S2S3S3H1HH2HkJKHnHmfus12.60)15.273(2kJTTlnCHmp63. 715.263-15.27328.7610)(12,1）（kJTTsnCHmp72. 315.273-15.2632 .3710)(21,3）（kJH21.56HQp321SSSS112,145.28ln)(KJTTlnCSmp121,387.13ln)(KJTTsnCSmp1221

9、0.220KJTHnSmfus152.205KJSJSTHG4 .212705.522-15.26356210）（ 8. 1 mol 8. 1 mol液體水于液體水于298.15K298.15K，101.325 kPa101.325 kPa下蒸發(fā)為水蒸氣，下蒸發(fā)為水蒸氣， 試計算此過程的試計算此過程的W W、Q Q、U U、H H、S S及及 G G， 并判斷此過程能否自發(fā)進(jìn)行并判斷此過程能否自發(fā)進(jìn)行. .已知在已知在298.15K298.15K、3.1673.167 kPa kPa 下水的下水的vapvapH Hm m（298.15K298.15K）= 43.76kJmol= 43.76kJ

10、mol-1 -1 )()(22gOHlOH)()(22gOHlOHHkPapK325.101,15.2981kPaK325.101,15.298kPapK167. 3,15.2982kPaK167. 3 ,15.2981H3H2H?)15.298(2KHnHmvap031HH2HH?)(nRTHpVHVVpHUglg325.101167.3ln3nRSTHS22103.118KJS?STHG321SSSS01S0G0dp0dT0W根據(jù)吉布斯函數(shù)判據(jù)，過程不可自發(fā)進(jìn)行。根據(jù)吉布斯函數(shù)判據(jù)，過程不可自發(fā)進(jìn)行。 9. 9. 通過設(shè)計過程求通過設(shè)計過程求1mol H1mol H2 2O(g)O(g)在

11、在2525平衡壓力下凝結(jié)為平衡壓力下凝結(jié)為 液態(tài)水的過程的液態(tài)水的過程的H H、S S 和和G G。已知。已知2525下，水的飽和蒸氣下，水的飽和蒸氣壓為壓為3.167kPa3.167kPa；在；在100100下水的下水的vapvapH Hm m = 40.63 kJmol = 40.63 kJmol-1-1， C Cp,mp,m= 75.30 JK= 75.30 JK-1-1molmol-1-1 ，C Cp,mp,m（g g）= 33.50 JK= 33.50 JK- -1 1molmol-1-1。)()g(22lOHOH)()(22lOHgOHHkPapK167.3,15.2981kPaK

12、167.3 ,15.298kPapK325.101,15.3732kPaK325.101,15.3731H3H2H)()g(22lOHOH)()(22lOHgOHHkPapK167.3,15.2981kPaK167.3 ,15.298kPapK325.101,15.3732kPaK325.101,15.3731H3H2H)15.373(2KHnHmvap)(12,1TTgnCHmp)(21,3TTlnCHmpkJH77.43179.146KJTHS0STHG10.10. 298.15K 298.15K和和p p下進(jìn)行的相變：下進(jìn)行的相變：H H2 2O O（l l） H H2 2O O（g g

13、） 計算相變的計算相變的G G，并判斷能否自動進(jìn)行。，并判斷能否自動進(jìn)行。 已知已知H H2 2O O（l l）在）在298.15K298.15K時飽和蒸氣壓為時飽和蒸氣壓為3.168kPa3.168kPa， H H2 2O O（l l）的摩爾體積為）的摩爾體積為 18.02 mL/mol 18.02 mL/mol 。02G?)()(211plVdplVGmppm?ln)(21312ppRTdpgVGppm1mol H1mol H2 2O(l)O(l)298.15K,100kPa298.15K,100kPa1mol H1mol H2 2O(g)O(g)298.15K,100kPa298.15K

14、,100kPa不可逆相變不可逆相變1mol H1mol H2 2O(l)O(l)298.15K,3.168kPa298.15K,3.168kPa1mol H1mol H2 2O(g)O(g)298.15K,3.168kPa298.15K,3.168kPa可逆相變可逆相變G2G3G1G1p2p?G0dp0dT0W根據(jù)吉布斯函數(shù)判據(jù)，不可自發(fā)進(jìn)行。根據(jù)吉布斯函數(shù)判據(jù)，不可自發(fā)進(jìn)行。0G11.11.已知苯在已知苯在101.325 kPa 101.325 kPa 下的熔點(diǎn)為下的熔點(diǎn)為5 5 ，在此條件下的摩爾熔化，在此條件下的摩爾熔化焓焓 ， C Cp p,m,m(s) = 122.59 J(s) =

15、 122.59 J molmol1 1 K K1 1, , C Cp p,m,m(l) = 126.78J(l) = 126.78J molmol1 1 K K1 1 求在求在101.325 kPa 101.325 kPa ，-5 -5 下下1 mol 1 mol 過冷苯凝固為固體苯的過冷苯凝固為固體苯的 S S 和和 G G 。 1916. 9)5(molkJHmfuskPaK325.101,15.278)()(6666sHClHC)()(6666sHClHCSkPaKT325.101,15.2681kPaK325.101,15.268kPaKT325.101,15.27821S2S3S3H

16、1HH2H?)15.278(2KHnHmfus?)(12,1TTlnCHmp?)(21,3TTsnCHmp321SSSS?ln)(12,1TTlnCSmp?ln)(21,3TTsnCSmp?22THnSmfus?S?STHG12.12. 在在400K400K、標(biāo)準(zhǔn)壓力下，理想氣體間進(jìn)行下列、標(biāo)準(zhǔn)壓力下，理想氣體間進(jìn)行下列恒溫、恒壓化學(xué)反應(yīng)：恒溫、恒壓化學(xué)反應(yīng)：A A（g g）+ 2B+ 2B（g g） 3C 3C（g g）+ D+ D（g g）求進(jìn)行求進(jìn)行1mol1mol上述反應(yīng)的上述反應(yīng)的r rG Gm m已知已知2525數(shù)據(jù)如下：數(shù)據(jù)如下：ABCDfHm/kJmol10-40-300Cp,

17、m /Jmol1K-110502025 /Jmol1K-120703040mS?)15.298()15.298(KHKHmfBmr?)15.298()15.298(KSKSmBmr?)(,BCCmpBmpr?)15.298400()15.298()400(,KKCKHKHmprmrmr?15.298400ln)15.298()400(,mprmrmrCKSKS?)400()400()400(KSTKHKGmrmrmr1313353.25K353.25K、101.325kPa101.325kPa的的1mol1mol苯放入一密閉的真空容器苯放入一密閉的真空容器中，最終蒸發(fā)為同溫同壓的苯蒸氣。（設(shè)該

18、容器放在溫度中，最終蒸發(fā)為同溫同壓的苯蒸氣。（設(shè)該容器放在溫度恒定在恒定在353.25K353.25K的極大恒溫槽內(nèi)）已知苯（的極大恒溫槽內(nèi)）已知苯（l l）在）在353.25K353.25K、101.325kPa101.325kPa下的摩爾蒸發(fā)焓為下的摩爾蒸發(fā)焓為30.77kJmol30.77kJmol-1-1. .（1 1）計算該過程）計算該過程W W、Q Q、U U、S S和和G G。（2 2）S S、G G 兩個判據(jù)中，兩個判據(jù)中，何者可以作為上述過程是否自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)。何者可以作為上述過程是否自發(fā)進(jìn)行的判據(jù)。請計算出具體數(shù)值來說明。請計算出具體數(shù)值來說明。)()(6666gHClHC

19、不可逆kPaK325.101,25.353kPaK325.101,25.353H可逆kJHnHmvap77.30kJnRTHpVHVVpHUglg08.28)(119.95KJTHS0STHG0WUQ（2）非恒壓過程，所以只能用）非恒壓過程，所以只能用S判據(jù)判據(jù)149.79KJTQS環(huán)系環(huán)070.151KJS隔可自發(fā)1.1.在在100100和和2525之間工作的熱機(jī)，其最大效率為（之間工作的熱機(jī)，其最大效率為（ ） A.100% B.75% C.25% D.20% A.100% B.75% C.25% D.20% 2.2.當(dāng)理想氣體在等溫當(dāng)理想氣體在等溫(500K)(500K)下進(jìn)行膨脹時，下

20、進(jìn)行膨脹時， 求得體系的熵變求得體系的熵變S S = l0 JK-1 = l0 JK-1， 若該變化中所做的功僅為相同終態(tài)最大功的若該變化中所做的功僅為相同終態(tài)最大功的1/101/10， 該變化中從熱源吸熱（該變化中從熱源吸熱（ ） A.5000 J B.500 J C.50 J D. 100 J A.5000 J B.500 J C.50 J D. 100 J DB3.3.正常沸點(diǎn)時，液體蒸發(fā)為氣體的過程中（正常沸點(diǎn)時，液體蒸發(fā)為氣體的過程中（ ） A.A.S S=0 B. =0 B. G G=0=0 C.C.H H=0=0 D. D. U U=0=04. 4. 一定量的理想氣體經(jīng)絕熱可逆膨

21、脹后，一定量的理想氣體經(jīng)絕熱可逆膨脹后，下列各量正確的是下列各量正確的是( )( ) A AQ Q 0 B 0 BW W 0 C 0 CS S=0 D=0 DH H=0 =0 5.5.理想氣體由始態(tài)經(jīng)過絕熱自由膨脹至終態(tài)理想氣體由始態(tài)經(jīng)過絕熱自由膨脹至終態(tài), ,其以下各量變化正確的是其以下各量變化正確的是( )( ) A. A. Q Q 0 B. 0 B. S S=0 C. =0 C. W W 0 D. 0 D. U U =0 =0BCD6.6.若系統(tǒng)經(jīng)歷一任意的不可逆過程，則該系統(tǒng)的熵變?nèi)粝到y(tǒng)經(jīng)歷一任意的不可逆過程，則該系統(tǒng)的熵變S S( )( ) A A一定大于零一定大于零 B B 一定小

22、于零一定小于零 C C一定等于零一定等于零 D D 可能大于零也可能小于零可能大于零也可能小于零7.7.若在隔離系統(tǒng)中發(fā)生一任意的不可逆過程后則該系統(tǒng)的若在隔離系統(tǒng)中發(fā)生一任意的不可逆過程后則該系統(tǒng)的 熵變熵變S( )S( )。 A A一定大于零一定大于零 B B一定小于零一定小于零 C C一定等于零一定等于零 D D可能大于零也可能小于零可能大于零也可能小于零DA8.8.理想氣體由始態(tài)經(jīng)過絕熱可逆膨脹至終態(tài)理想氣體由始態(tài)經(jīng)過絕熱可逆膨脹至終態(tài), ,其以下其以下各量變化正確的是各量變化正確的是( )( )A.A.Q Q 0 B . 0 B .S S =0 C. =0 C. W W 0 D. 0

23、 D. U U =0 =0 B9.9.封閉系統(tǒng)中，非體積功為零，且在恒溫、恒壓下，封閉系統(tǒng)中，非體積功為零，且在恒溫、恒壓下，化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行了化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行了1mol1mol的反應(yīng)進(jìn)度時，一定可以用來計算的反應(yīng)進(jìn)度時，一定可以用來計算系統(tǒng)熵變系統(tǒng)熵變r rS Sm m的公式為（的公式為（ ） A. B. A. B. C. D. C. D.TQSpmr/THSmrmr/TGHSmrmrmr/ )()/ln(12VVnRSmrC10. H10. H2 2和和O O2 2在絕熱鋼瓶中生成水的過程（在絕熱鋼瓶中生成水的過程（ ） A. A.H H = 0 B. = 0 B. U U = 0 C. = 0

24、C. S S = 0 D. = 0 D. G G = 0 = 0B11.11.下列函數(shù)中為強(qiáng)度性質(zhì)的是（下列函數(shù)中為強(qiáng)度性質(zhì)的是（ ） A. A. T T B. B. C CV V C. C. G G D. D. S S A12.12.理想氣體經(jīng)可逆與不可逆兩種絕熱過程（理想氣體經(jīng)可逆與不可逆兩種絕熱過程（ ） A.A.可以從同一始態(tài)出發(fā)達(dá)到同一終態(tài)?？梢詮耐皇紤B(tài)出發(fā)達(dá)到同一終態(tài)。 B.B.從同一始態(tài)出發(fā)，不可能達(dá)到同一終態(tài)。從同一始態(tài)出發(fā)，不可能達(dá)到同一終態(tài)。 C.C.不能斷定不能斷定A.A.、B.B.中哪一種正確。中哪一種正確。 D.D.可以達(dá)到同一終態(tài)，視絕熱膨脹還是絕熱壓縮而定可以達(dá)

25、到同一終態(tài)，視絕熱膨脹還是絕熱壓縮而定 13.13.恒溫恒壓下，一定量純物質(zhì)由氣態(tài)變成液態(tài)，恒溫恒壓下，一定量純物質(zhì)由氣態(tài)變成液態(tài)，則系統(tǒng)和環(huán)境的熵變?yōu)椋海▌t系統(tǒng)和環(huán)境的熵變?yōu)椋海?） B.B.A.A.C. D. C. D. 0S0環(huán)系、S0S0環(huán)系、S0S0環(huán)系、S0S0環(huán)系、SBB15.15.理想氣體卡諾循環(huán)的圖為下列四種情況中的哪一種理想氣體卡諾循環(huán)的圖為下列四種情況中的哪一種? ( )? ( ) CC14.14.某一化學(xué)反應(yīng)，已知其某一化學(xué)反應(yīng)，已知其 ，則該反應(yīng)的，則該反應(yīng)的 的數(shù)值的數(shù)值 隨溫度的升高而隨溫度的升高而( )( ) A A 升高升高 B B 減少減少 C C 不變不變

26、 D D不能肯定不能肯定mrS0,mprC16.16.在在101.325kPa101.325kPa下，下，9090的液態(tài)水汽化為的液態(tài)水汽化為9090的水蒸氣，的水蒸氣， 系統(tǒng)的熵變將系統(tǒng)的熵變將 ( ) ( ) A.S0 B.S0 B.S 0 C. 0 C.S S 0 D.0 D.G G 0 0AB18.18.理想氣體等溫過程的理想氣體等溫過程的A A（ ）A.A.G G B. B.G G C. = C. =G G D. D.不確定不確定C19.19.吉布斯函數(shù)判據(jù)可以寫作吉布斯函數(shù)判據(jù)可以寫作( ) ( ) A. 0 B. 0 A. 0 B. 0 C. 0 D. 0 C. 0 D. 00,WpTdG0,WpTdG0,WpTdG0,WpTdGB20.20.克勞修斯克勞修斯- -克拉佩龍方程可用于克拉佩龍方程可用于( )( ) A. A.固固- -氣及液氣及液- -氣兩相平衡氣兩相平衡 B. B.固固- -液兩相平衡液兩相平衡 C. C.固固- -固兩相平衡固兩相平衡 D. D.任意兩相平衡任意兩相平衡AC2121下列關(guān)系式中不需要理想氣體假設(shè)的是（下列關(guān)系式中不需要理想氣體假設(shè)的是（ ） A. A. B. B. C. C.對恒壓過程：對恒壓過