《物理化学》-习题答案

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1、《物理化学》习题答案（水121~4）习题9计算lmol理想气体在下列四个过程中所作的体积功。已知始态体积为25dm3，终态体积为lOOdm3，始态及终态温度均为100℃。(1)向真空膨胀；(2)在外压力恒定为气体终态的压力下膨胀；(3)先在外压力恒定为体积等于50dm3时的气体的平衡压力下膨胀，当膨胀到50dm3(此时温度仍为100℃)以后，再在外压力等于lOOdm3时气体的平衡压力下膨胀；(4)等温可逆膨胀。试比较这四个过程的功，比较的结果说明了什么问题?解：（1）由于p(外）=0，W=0；（2）由于p(外）=P2，PV=nRT,P2=nRT/V

2、2W=-P2(V2-V1)=-nRT(V2-V1)/V2=-1×8.314×373.15(100-25)/100=-2327(J)（3）W=W1+W2==P2(V2-V1)-P3(V3-V2)=-3101(J)（4）W=-nRTlnV2/V1=-4301(J)以上结果说明，虽然始终态相同，但所作的功不同，其中以等温可逆膨胀所作的功最大。P17第一章热力学第一定律＊※习题23P25试求算2mol100℃、4×104pa的水蒸气变成100℃及pθ的水时，此过程的ΔU和ΔH。设水蒸气为理想气体，液态水的体积可忽略不计。已知水的摩尔汽化热为40．67kJ·

3、mol-1。解：上述过程可分为下面两个过程100℃,4×104pa,H2O(g)→100℃,pθ,H2O(g)→100℃,pθ,H2O(l)第一步是理想气体等温过程：ΔU1=ΔH1=0第二步是等温等压下可逆相变：ΔH2=-nΔvapHθm=-81.34kJΔU2=ΔH2－pθΔV=ΔH2+2RT=-75.14kJ所以全过程的ΔU和ΔH为：ΔU=ΔU1+ΔU2=-75.14kJΔH=ΔH1+ΔH2=-81.34kJ※习题39P38已知下列反应在25℃时的热效应为：（1）Na(s)+1/2Cl2(g)=NaCl(s)ΔrHmθ=－411.0kJ·mol

4、－1（2）H2(g)+S(s)+2O2(g)=H2SO4(l)ΔrHmθ=－800.8kJ·mol－1（3）2Na(s)+S(s)+2O2(g)=Na2SO4(s)ΔrHmθ=－1382.8kJ·mol－1（4）1/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g)ΔrHmθ=－92.30kJ·mol－1计算反应2NaCl(s)+H2SO4(l)=Na2SO4(s)+2HCl(g)在25℃时的ΔrHmθ和ΔrUmθ。解：∵所求方程=（3）+（4）×2－（1）×2－（2）∴ΔrHmθ=ΔrHmθ（3）+2ΔrHmθ（4）－2ΔrHmθ（1）－ΔrHmθ（

5、2）=55.4kJ·mol－1ΔrUmθ=ΔrHmθ－nRT(g)=ΔrHmθ－2RT=50.4kJ·mol－1※习题41P38已知反应（1）C(金刚石)+O2(g)=CO2(g)ΔrHmθ（298K）=－395.4kJ·mol－1（2）C(石墨)+O2(g)=CO2(g)ΔrHmθ（298K）=－393.5kJ·mol－1求C(石墨)=C(金刚石)的ΔtrsHmθ（298K）解：∵所求方程=（2）－（1）∴ΔtrsHmθ=ΔrHmθ（2）－ΔrHmθ（1）=－393.5－(－395.4)=1.9kJ·mol－1※习题43P40利用标准mol生成焓

6、数据，计算下列反应的△rHθm(298.15K)。(1)Cl2(g)+2KI(s)=2KCl(s)+I2(s)(2)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)(3)SO2(g)+1/2O2(g)+H2O(l)=H2SO4(l)(4)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)(5)CaO(s)+3C(石墨)=CaC2(s)+CO(g)(6)Fe2O3(s)+CO(g)=CO2(g)+2FeO(s)(7)2H2S(s)+SO2(g)=3S(s)+2H2O(g)(8)Fe2O3(s)+3C(石墨)=4Fe(s)+3CO2(g)解：△rHθm(2

7、98.15K)=∑γi△fHθi(β,298.15K)(1)Cl2(g)+2KI(s)=2KCl(s)+I2(s)ΔfHmθ(298)kJ·mol－10-327.65-435.890△rHθm(298.15K)=2(-435.89)-2(-327.65)=-216.5kJ·mol－1(2)CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔfHmθ(298)kJ·mol－1–110.52-241.83-393.510△rHθm(298.15K)=-41.16kJ·mol－1(3)SO2(g)+1/2O2(g)+H2O(l)=H2SO4(l)ΔfHm

8、θ(298)kJ·mol－1–296.900-285.84-800.8△rHθm(298.15K)=-218.06kJ·m