化学热力学基础.doc

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1、化学热力学基础题1.将装有0.1mol乙醚液体的微小玻璃泡，放入35℃，100kPa，10dm3的恒温瓶中，其中充满N2气，将小玻璃泡打碎后，乙醚完全汽化，此时形成一混合理想气体。已知乙醚在100kPa时的沸点为35℃，其汽化焓为25.104kJ·mol-1，请计算：（1）混合气体中乙醚的分压p(乙醚)=（）（设该混合气体可视为理想气体）。（2）氮气变化过程的△H=（），△S=（），△G=（）。（3）乙醚变化过程的△H=（），△S=（），△G=（）。题2.已知硝基苯C6H5NO2(l)，在正常沸点483K时的摩尔蒸发焓为40.75kJ·mol-1，试求：（1）1mol硝基苯在483

2、K，100kPa定温定压完全汽化过程的Q、W、△U、△H、△S和△G。（2）1mol硝基苯在483K，130kPa定温定压完全汽化过程的△G，并判断该过程能否自动进行？题3将298K，p下的1dm3的O2(理想气体)绝热不可逆压缩到5p，消耗功502J，求终态的T2、S2及△H、△G。已知：Sm（O2，298K）=205.14J·K-1·mol-1题4.在－10℃，100kPa下，1mol的过冷水恒温凝固为冰。试计算过程的Q、W、△U、△H、△S和△G。已知：1g的水在0℃，100kPa下结冰放热333.4J，在－10℃，100kPa下结冰放热312.3J。水和冰的平均质量定压热容

3、分别为cp（水）=4.184J·K-1·gl-1，cp（冰）=2.089J·K-1·g-1；水和冰的平均体积质量分别为r（水）=1.000g·cm-3，r（冰）=0.917g·cm-3答案1.[题解]系统中存在的物质：n（乙醚，l）=0.1mol，系统的始态：p1=101325Pa，V1=10dm3，T1=308.15K系统的终态：p2，V2=V1=10dm3，T2=T1=308.15K（1）乙醚完全汽化后形成混合理想气体的总压力为：乙醚的分压为：（2）系统的变化过程为定温定容变化，对氮气，其始、终态没有变化，即其状态函数没有改变：△H=0，△S=0，△G=0。（3）乙醚由（l，3

4、08.15K，100000Pa）变为（g，308.15K，25620Pa），相当于经历一个不可逆相变化，可设计可逆过程如下：（l，308.15K，100000Pa）→（g，308.15K，101325Pa）→（g，308.15K，25620Pa）过程１过程２过程1是可逆相变，过程2属于理想气体的定温膨胀过程。△H=△H1+△H2=n(乙醚)×△vapHm+0=0.1mol×25.104kJ·mol-1=2.51kJ（△H2=0，因为理想气体的焓只是温度的函数。）△G=△H－T△S=－0.352kJ[剖析]本题解题关键是依据系统的变化过程确定其中两种物质的始、终态，整个系统发生的是定

5、温定容变化，系统的压力变化是由于乙醚的汽化，氮气本身的状态在系统状态变化前后并没有改变，所以其状态函数不变，乙醚的始、终态如题中图示。求取物质变化过程（包括pVT变化，相变化）中，△U、△H、△S、△A、△G某状态函数的改变量是各校试题热力学部分的重点试题。2.[题解]（1）该变化过程是定温、定压条件下的可逆相变，过程如下：C6H5NO2（l，483K，101.325kPa）→C6H5NO2（g，483K，101.325kPa）△H=n×△vapHm=1mol×40.75kJ·mol-1=40.75kJ因为过程定压，且没有非体积功，所以Q=△H=40.75kJ△G=0W=－ｐe（V

6、2－V1）=－ｐVg=－nRT=－1mol×8.314J·K-1·mol-1×483K=－4.02kJ△U=△H－ｐe（V2－V1）=△H－nRT=36.73kJ(2)该变化过程是定温、定压条件下的不可逆相变，需设计可逆过程如下：△GC6H5NO2（l，483K，130kPa）→C6H5NO2（g，483K，130kPa）↓D△G1过程1↑D△G3过程3C6H5NO2（l，483K，100kPa）→C6H5NO2（g，483K，100kPa）△G2过程2D△G=△G1+△G2+△G3△G1=0（凝聚系统定温变压过程）；D△G2=0（可逆相变过程）因为该过程是在定温定压条件下进行，且

7、过程中没有非体积功，可以用吉布斯函数判据，△G＞0，该过程不能自动进行[剖析]本题考察的知识点有：（1）定温、定压下可逆相变化过程△S、△G等的计算；（2）定温、定压下不可逆相变化过程△G等的计算；（3）用吉布斯函数判据，判断过程可否自动进行。本题是常见的题型。其中计算不可逆相变的△G为题目的难点，关键在于能否设计出正确的可逆途径。3.[题解]氧气的物质的量为由热力学第一定律，△U=Q+W；系统绝热，Q=0 ，△U=W△U=nCV，m（T2－T1）=0.4mol×2.