物理化学题解一

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1、一.2mol乙醇在正常沸点（78.4℃）下，变为蒸汽，其摩尔汽化焓为41.50kJ·mol-1，乙醇蒸汽可视为理想气体。(1)试求该相变过程的Q，W，△U，△S，△A，△G。(2)若乙醇摩尔汽化焓可认为与温度无关时，那么50℃时乙醇的饱和蒸汽压应为多少？(3)当2mol乙醇蒸汽在101325Pa下，从78.4℃升温至100℃时，△H，△S各为多少？（已知Cp，m(C2H5OH，g)=65.44J·mol-1·K-1）。(本题15分)解：(1)Qp=DH=nDvapHm=2mol×41.50kJ·mol

2、-1=83.00kJW=-pDV=-pVg=-nRT=-[2×8.315×(273.15+78.4)]J=5846JDU=Q+W=83.00kJ+5.846kJ=88.85kJDS=Q/T=83000J/(273.15+78.4)K=236.1J·K-1DG=0(可逆相变)DA=DU－TDS=W=5846J(2)已知T=351.55K，p=101.325kPa，蒸发焓DvapHm=41.50kJ·mol-1，利用克－克方程可求T’=323.15K时的蒸气压p’：ln(p’/101.325kPa)=-(

3、41500/8.315)[(1/323.15)-(1/351.55)]p’=28.10kPa(3)乙醇蒸汽Cp，m与温度无关，△H＝nCp，m△T＝(2×65.44×21.6)J=2827J△S=nCp，mln(T2/T1)＝[2×65.44×ln(373.15/351.55)]J·K-1=7.804J·K-1二.已知在298K，100kPa下，反应：C2H4(g)+H2O(l)==C2H5OH(l)数据如下：（C2H4(g)视为理想气体）C2H4(g)H2O(l)C2H5OH(l)△fHmq/kJ·

4、mol-152.26-285.83-277.7Smq/J·mol-1·K-1219.669.91161Cp，m/J·mol-1·K-143.5675.291111.5(1)试求在298K下，反应的标准平衡常数Kq。(2)在298K时，当乙烯的压力为200kPa，能否生成C2H5OH(l)？(3)在500K，100kPa下，反应的△rHmq和△rSmq各为多少？升高温度对C2H5OH(l)生成是否有利？(本题20分)解：(1)△rHmq=SvB△fHm，Bq=(-277.7-52.26+285.83)k

5、J·mol-1=-44.13kJ·mol-1△rSmq=SvBSm，Bq=(161-219.6-69.91)J·mol-1·K-1=-128.51J·mol-1·K-1△rGmq=△rHmq-T△rSmq=[-44130－298×(-128.51)]J·mol-1=-5834J·mol-1Kq=exp(-△rGmq/RT)=exp[-(-5834)/(8.315×298)]＝10.53(2)Jp=p(C2H4)/pq=200kPa/100kPa=2

6、)△rCp=SvBCp，m，B=(111.5-43.56-75.291)J·mol-1·K-1=-7.351J·mol-1·K-1△rHmq(500K)=△rHmq(298K)+△rCp△T=(-44130-7.351×202)J·mol-1=-45615J·mol-1△rSmq(500K)=△rSmq(298K)+△rCpln(T2/T1)=[-128.51-7.351×ln(500/298)]J·mol-1·K-1=-132.31J·mol-1·K-1△rGmq=△rHmq-T△rSmq=[-45

7、615－500×(-132.31)]J·mol-1=20540J·mol-1>0可见500K时反应无法正向进行，即升温对反应不利。8/8三.电池Pt│H2(100kPa)│HCl(0.1mol·kg-1)│Hg2Cl2(S)│Hg在298K时电动势为0.3724V，标准电动势为0.3335V，电动势的温度系数为1.526×10-4V·K-1。(1)写出正、负极及电池反应。(2)计算在298K时该反应的标准平衡常数Kq，△rGm，Qr，m。(3)计算在298K时，HCl(0.1mol·kg-1)水溶液的

8、活度、平均活度a±及离子平均活度系数g±。(本题15分)解：(1)正极：Hg2Cl2(s)+2e-→2Hg+2Cl-负极：H2(100kPa)→2H++2e-电池反应：Hg2Cl2(s)+H2(100kPa)＝2Hg+2HCl(0.1mol·kg-1)(2)Kq=exp(zFEq/RT)=exp[2×96500×0.3335/(8.315×298)]=1.911×1011△rGm＝－zFE=(－2×96500×0.3724)J·mol-1=71.87kJ