第二章物理化学习题及答案

由天下分享时间：2024/9/8 10:34:49 加入收藏我要投稿点赞

?G??H??(TS)??H?(T2S2?T1S1)?11348?(2?273?128.82?273?100)??3.169?104J（3）绝热可逆膨胀至压力减少1倍，Q?0 Cp,mp11??T2?()?() ??CV,mp2T1得：T2＝207 K

5R?2?1.667 3R23?U?nCv,m(T2?T1)?2??8.314?(207?273)??1646.2J

2W??U??1646.2J

5?H?nCp,m(T2?T1)?2??8.314?(207?273)??2743.6J

2?S?0

?F??U??(TS)??U?S?T??1646.2?100?(207?273)?4953.8J ?G??H??(TS)??H?S?T??2743.6?100?(207?273)?3856.4J

（4）绝热不可逆反抗恒外压50 kPa膨胀至平衡，Q?0

W??U

即： nCv,m(T2?T1)??pe(V2?V1) n?T3?(T2?T1)??nR(T2?1?p2) 2p1 T2?218.4K

3?U?nCv,m(T2?T1)?2??8.314?(218.4?273)??1361.8J

25?H?nCp,m(T2?T1)?2??8.314?(218.4?273)??2269.7J

2?S?nCp,mlnT2p5218.4100?nRln1?2??8.314ln?2?8.314ln?2.244J?K?1 T1p2227350S2?S1??S?100?2.244?102.244J?K?1

?F??U??(TS)??U?(T2S2?T1S1)??1361.8?(218.4?102.244?273?100)?3.608?103J?G??H??(TS)??H?(T2S2?T1S1)??2269.7?(218.4?102.244?273?100)?2.700?103J8. 解：

?S?nRlnV2T2dTV??C1v1TT?2?8.314ln10060019.37?3.39?10?3T25?2??300TdT

?51.96J?K?19. （1）QR＝△S＝0，W＝△U （2）Q＝W＝△U＝△H＝0 （3）△U＝0、△H＝0

（4）Q＝－WR、△U＝△H＝0、△G＝△F＝WR （5）Qp＝△H、△F＝WR、△G＝0 （6）QV＝△U＝0

10. 解：反应 2Fe(s)?32O2(g)?Fe2O3(s) 可由题目中3?(3)?(1)?32?(2)得到，所以 ?H???3m,4?3?Hm,3??Hm,1??H?12m,2??822kJ?mol?同理，得 ?S??1m,4??271.8J?K?1?mol

所以 ?G???m,4??Hm,4?T?Sm,4??740kJ?mol?1 ?G?m,4??Gm,4?RTln10

(p??734kJ?mol?1?O322p?)故可以氧化。

11. 解：W?W电?W体?－200kJ Q??6kJ

?U?Q?W??206kJ

?H??U??(pV)??U?p?(V)??206kJ ?S?Qp6000T??298.2??20.1J?K?1

?F??U?T?S??200kJ ?G??H?T?S??200kJ 12. 解：（1）?S?QR?4000.15?13.4J?K?1T298 （2）?SQ环??T?40000298.15?134J?K?1 4）（ ?S总??S??S环?147.4J?K?1

（3）W??G??H?T?S??4.4?10J 13. 解： 298 K下，

（1）?Hm??cHm（石墨）??cHm（金刚石）＝1.88kJ?mol?1 ?Sm?Sm（金刚石）?Sm（石墨）＝?3.263J?K?1?mol?1 ?Gm??Hm?298?Sm?2.852kJ?mol?1

p2?(?G?)??（2）()T??V ?Gm(p2)??Gm(p1)??V?dp

p1?p4???ΘΘ???? 若使?Gm(p2)?0，则p2?1.51?10Pa 14. 解：需要设计可逆过程如下图 C6H6(l) 268K, p △G1 C6H6(l) 268K, 2675 Pa △G2 C6H6(g) 268K, 2675 Pa p2θ?9△G C6H6(s) 268K, p △G5 C6H6(s) 268K, 2280Pa △G4 θ△G3 C6H6(g) 268K, 2280Pa ?G1??V1dp?V1(p2?p1)?Vl(2675?p?)

p1?G5??Vsdp?Vs(p2?p1)?Vs(p??2280)

p1p2由于Vl、Vs体积差别小，可以忽略；压力差也可以忽略。所以 ?G1???G5

途径（2）和（4）都是等温等压可逆相变，所以?G2??G4?0

?G3?nRTlnp22280?2?8.314?268.2ln??712.3J p12675?G??G1??G2??G3??G4??G5??G3??712.3J

?U??1448J，?H??2028J，?G?10550J，?F?11130J ?S?4J?K-1，15. Q?0，

16. 偏摩尔量：（1）、（2）、（6）化学势：（2）、（4）、（5）、（8） 17. 解： pA?pA*(1?xB)

xB?1?pA pA*WB0.01MBMBp56.79?1? ?1?A

0.010.1WBWA58.95pA*??MB0.07411MBMA MB＝0.195 kg·mol-1 18. 解：由公式 dU?TdS?pdV得

(?U?S?p)T?T()T?p?T()V?p （1） ?V?V?Tan2对于范德华气体满足方程式 (p?2)(V?nb)?nRT

VnRTn2a?2 p?V?nbV (?pnR)V? （2） ?TV?nb?UnRTnRTn2aan2a将式（2）代入式（1）得：()T??(?2)?2?2

?VV?nbV?nbVVVm19. 解：由公式 dU?TdS?pdV得 (由公式dH?TdS?Vdp得 (?U?U)V?T，()S??p ?S?V?H)S?V ?p?U?H)s()spV?V?p????nR 所以，

?UT()V?S(20. 解：设T?T(p,H)，则全微分方程可写为 dT?(?T?T)Hdp?()pdH ?p?H?H?H)Tdp?()pdT?p?T又因为