物理化學(xué)第二章02習(xí)題課件

1mol理想氣體由202.65kPa,10dm3恒容升溫,使壓力升高到2026.5kPa,再恒壓壓縮至體積為1dm3.求整個過程的W,Q,

U,及

H.p1=202.65kPaV1=10dm3T1p2=2026.5kPaV2=10dm3T2p3=2026.5kPaV3=1dm3T3=T1(1)恒容(2)恒壓因p1V1=p3V3,所以T3=T1;又因是理想氣體,故

U=0,

H=0.Q=－W=－W2=p2(V3

－

V2)=202.65

103Pa

(1－10)

10－3m3

=－18.239kJ32023/8/3011mol理想氣體由202.65kPa,10

1mol理想氣體由27℃,101.325kPa受某恒定外壓恒溫壓縮到平衡,再恒容升溫至97℃,則壓力升至1013.25kPa.求整個過程的W,Q,

U,及

H.已知該氣體的CV,m恒定為20.92J

mol－1

K－1.t1=27℃p1=101.325kPaV1t2=

t1p2=p(環(huán))V2t3=97℃p3=1013.25kPaV3=V2

(1)恒溫恒外壓(2)恒容W=

W1=－

p(環(huán))(V2－V1)=－

p2(V2－V1)=－(p2V2－p3T2V1/T3)

=－nRT2(1－p3T2/p1T3)=－18.314300.15[1－1013.23

300.15/(101.325

370.15

)]J=17.74kJp(環(huán))=p2=p3T2/T3

U=nCV,m(T2－T1)=1

20.92(97－27)J=1.464kJ

H=nCp,m(T2－T1)=1

(20.92+8.314)(97－27)J=2.046kJQ=

U－W=(1.46－17.74)kJ=－16.276kJ72023/8/3021mol理想氣體由27℃,101.325k

已知CO2的Cp,m={26.75+42.258

10－3T/K-14.25

10－6(T/K)2}J

mol－1

K－1.試求100kg常壓,27℃的CO2恒壓升溫至527℃的

H,并按定義求算該溫度范圍內(nèi)的平均定壓摩爾熱容.102023/8/303已知CO2的Cp,m={26.75+42.2

水煤氣發(fā)生爐出口的水煤氣的溫度是1100℃,其中CO及H2的體積分?jǐn)?shù)各為0.50.若每小時有300kg水煤氣由1100℃冷卻到100℃,并用所回收的熱加熱水,使水溫由25℃升高到75℃.試求每小時生產(chǎn)的熱水量.從附錄查得兩者的熱容后求平均熱容:112023/8/304水煤氣發(fā)生爐出口的水煤氣的溫度是1100℃,每小時300kg水煤氣降溫所放出的熱:每小時生產(chǎn)75℃的熱水的質(zhì)量為:2023/8/305每小時300kg水煤氣降溫所放出的熱:每小時生產(chǎn)75℃的熱水

已知25℃水的飽和蒸氣壓為3.167kPa,它的

vapHm(298.15K)=44.01kJ

mol－1.今有1mol25℃水在相對濕度為30%的101kPa大氣中蒸發(fā),試求所需的熱,并由此題的計算過程體會到:只要蒸發(fā)過程中液相的焓隨壓力變化可以忽略,氣體可被視為理想氣體,則摩爾蒸發(fā)焓與壓力無關(guān).n=1mol,恒溫298.15Kp(總)=101kPa恒壓蒸發(fā)H2O(l)p1=101kPaH2O(g),空氣中p(H2O)=3.167kPa0.3H2O(l)p2=3.167kPa(1)水降壓H2O(g),純態(tài)p3=p2(2)可逆蒸發(fā)(3)理想氣體擴(kuò)散132023/8/306已知25℃水的飽和蒸氣壓為3.167kPa,dH=dU+d(pV)=dU+pdV+Vdp上述計算表明,在液體的蒸發(fā)過程中,若忽略外壓對液體焓值的影響,氣體可視為理想氣體,則液態(tài)物質(zhì)的摩爾蒸發(fā)焓與壓力的大小無關(guān).2023/8/307dH=dU+d(pV)=dU+pdV+V

壓力恒定下單位質(zhì)量物質(zhì)升溫1K所需的熱稱為定壓熱容,以Cp表示,常用單位是J

g－1.今有15℃,212g的合金塊置于量熱計中,于恒壓101.325kPa下通過一定量100℃的水蒸氣.當(dāng)金屬塊溫度上升到97.6℃時,表面上有3.91g水凝出.已知100℃時水的摩爾蒸發(fā)焓為40.64kJ

mol－1,水的定壓熱容為4.184J

g－1

℃－1,設(shè)量熱計絕熱良好,試求該金屬的定壓熱容.過程可視為絕熱恒壓過程,

H1+H2+H3=0m1=3.91g,H2O(g)t1=100℃m2=212g,合金塊t1

=15℃H2O(l)t2=100℃H2O(l)t3=97.6℃合金塊t3=97.6℃

H1

H2

H3142023/8/308壓力恒定下單位質(zhì)量物質(zhì)升溫1K所需的熱稱為定壓2023/8/3092023/8/29

水在180℃溫度下飽和蒸氣壓為1000.2kPa.試求生產(chǎn)180℃飽和蒸氣的鍋爐中注入水溫為20℃時,每生產(chǎn)1kg180℃的飽和蒸氣所需的熱.水的平均熱容可取=75.37J

mol－1

K－1,

vapHm(373.15K)=40.64kJ

mol－1.向180℃的蒸氣鍋爐中注水時必須加壓.m=1kg,n=1kg/(18.015

10－3kg

mol－1)

=55.51mol恒壓加熱蒸發(fā)H2O(l)t1=20℃

p1=1000.2kPaH2O(g)

t3=180℃p3=1000.2kPaH2O(l)t2=100℃

p2=101.325kPa(1)降壓加熱H2O(g)

t

2=100℃p

2=101.325kPa(2)可逆蒸發(fā)(3)加壓加熱172023/8/3010水在180℃溫度下飽和蒸氣壓為1000.2kP從附錄查得:每生產(chǎn)1kg180℃的飽和蒸氣所需之熱量為2023/8/3011從附錄查得:每生產(chǎn)1kg180℃的飽和蒸氣所需之熱量為20

已知25℃時反應(yīng)CH3COOH(l)+C2H5OH(l)

CH3COOC2H5(l)+H2O(l)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)焓為－9.20kJ

mol－1,C2H5OH(l)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓為－1366.8kJ

mol－1,CH3COOH(l)則為－874.54kJ

mol－1.試求CH3COOC2H5(l)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓

fH

m(298.15K).(1)CH3COOH(l)+C2H5OH(l)

CH3COOC2H5(l)+H2O(l)先求出298.15K下CH3COOC2H5(l)的標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓

cH

m(酯,l).222023/8/3012已知25℃時反應(yīng)CH3COOH(l)+(2)CH3COOC2H5(l)+5O2(g)

4CO2(g)+4H2O(l)再求298.15K下CH3COOC2H5(l)的標(biāo)準(zhǔn)生成焓

fH

m(酯,l).2023/8/3013(2)CH3COOC2H5(l)+5O2(g)計算1000K溫度下,下列反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓

2MgO(s)+Si(s)

SiO2(s)+2Mg(g)已知MgO(s)及SiO2(s)的

fH

m(291.15K)分別為－611.282kJ

mol-1及－85.077kJ

mol－1,金屬Mg的升華焓近似取151.126kJ

mol－1,各物質(zhì)的定壓摩爾熱容分別為2Mg(g),291K(1)(3)(4)(5)252023/8/3014計算1000K溫度下,下列反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓22023/8/30152023/8/215

甲烷與過量50%的空氣混合,為使恒壓燃燒的最高溫度能達(dá)2000℃,則混合氣體燃燒前應(yīng)預(yù)熱至多少度?計算中N2,O2,H2O(g),CH4(g),CO2的平均定壓摩爾熱容分別為33.47,33.47,41.84,75.31及54.39J

mol－1

K－1,所需其它數(shù)據(jù)見附錄.取n(CH4)=1mol,則n(O2)=2(1+50%)mol=3mol,n(N2)=n(O2)79/21=379/21mol=11.3molCH4(g)+3O2+11.3N2CO2+2H2O(g)+O2+11.3N2恒壓絕熱

rHm=025℃25℃t2=2000℃t1

(1)恒壓變溫(3)恒壓升溫CH4(g)+3O2+11.3N2CO2+2H2O(g)+O2+11.3N2(2)恒壓恒溫

H1=(

BCp,m)(25℃－t1)=553.45(25－t1/℃)J

mol－1

282023/8/3016甲烷與過量50%的空氣混合,為使恒壓燃燒的查得25℃時:℃℃553.45(25－t1/℃)

10－3

－802.34+1084.81=0℃℃2023/8/3017查得25℃時:℃℃553.45(25－t1/℃)10－取n(H2)=1mol,則n(O2)=(1+50%)/2mol=0.75mol,n(N2)=n(O2)79/21=0.7579/21mol=2.82mol

1molH2與過量50%的空氣的混合物的始態(tài)為25℃,101.325kPa.若該混合氣體于容器中發(fā)生爆炸,試求所能達(dá)到的最高爆炸溫度與壓力.設(shè)所有氣體均可按理想氣體處理,H2O(g),O2及N2的分別為37.66,25.1及25.1J

mol－1

K－1.H2(g)+0.75O2+2.82N2H2O(g)+0.25O2+2.82N2恒容絕熱

rUm=0t,pt1=25℃,p1=101.325kPa(1)恒容恒溫(2)恒容升溫H2O(g)+0.25O2+2.82N2t2=25℃查得25℃時:292023/8/3018取n(H2)=1mol,則n(O2)=(1+50℃℃240.58+0.1148(t/℃－25)=0℃℃2023/8/3019℃℃240.58+0.1148(t/℃－25)=

18℃時反應(yīng)CO(g)+(1/2)O2

CO2(g)的

rH

m=282043J

mol－1.今將CO與N2的摩爾分?jǐn)?shù)均為50%的可燃?xì)怏w與過量100%的空氣混合燃燒,若起始溫度為18℃,則燃燒所能達(dá)到的最高溫度是多少?所需熱數(shù)據(jù)見附錄.取n(CO)=1mol,則n(O2)=(1+100%)/2mol=1mol,n(N2)=n(CO)+n(O2)79/21=1+179/21mol=4.76molCO(g)+O2+4.76N2CO2(g)+0.5O2+4.76N2恒壓絕熱

rHm=0TT1=291.15K(1)恒壓恒溫(2)恒壓升溫CO2(g)+0.5O2+4.76N2T2=T1

302023/8/302018℃時反應(yīng)CO(g)+(1/2)O2從附錄查得:用牛頓法求解,得T=1564.51K,t=1291.36℃.2023/8/3021從附錄查得:用牛頓法求解,得T=1564.51K,

某理想氣體自25℃,5dm3可逆絕熱膨脹至6dm3,溫度則降為5℃,求該氣體的Cp,m與CV,m.V1=5dm3

T1=298.15KV2=6dm3

T2=278.15KQ(可)=0由理想氣體

絕熱

可逆方程可知:332023/8/3022某理想氣體自25℃,5dm3可逆絕熱膨脹至6

一水平放置的絕熱圓筒中裝有無摩擦的絕熱理想活塞,左,右兩側(cè)各有0℃,101.325kPa的理想氣體54dm3.左側(cè)內(nèi)部有一體積及熱容均可忽略的電熱絲,經(jīng)通電緩慢加熱左側(cè)氣體,推動活塞壓縮右側(cè)氣體使壓力最終到達(dá)202.650kPa.已知氣體的CV,m