第一章化学热力学基础习题集解答

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1、第一章化学热力学基础1-1气体体积功的计算式中，为什么要用环境的压力？在什么情况下可用体系的压力？答：在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式中，可用体系的压力代替。1-2298K时，5mol的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的2倍；(2)定压下加热到373K；（3）定容下加热到373K。已知Cv,m=28.28J·mol-1·K-1。计算三过程的Q、W、△U、△H和△S。解（1）△U=△H=0（2）W=△U–QP=－3.12kJ（3）W=01-3容器内有理想气体，n=2mol,P=1

2、0Pq，T=300K。求(1)在空气中膨胀了1dm3，做功多少？(2)膨胀到容器内压力为lPq，做了多少功？(3）膨胀时外压总比气体的压力小dP,问容器内气体压力降到lPq时，气体做多少功？解：（1）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且（2）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且（3）1-41mol理想气体在300K下，1dm3定温可逆地膨胀至10dm3，求此过程的Q、W、△U及△H。解：△U=△H=01-51molH2由始态25℃及Pq可逆绝热压缩至5dm-3,求（1）最后温度；(2）最后压力；(3)过

3、程做功。解：（1）（2）（3）1-640g氦在3Pq下从25℃加热到50℃，试求该过程的△H、△U、Q和W。设氦是理想气体。（He的M=4g·mol-1)解：W=△U–QP=-2078.5J1-7已知水在100℃时蒸发热为2259.4J·g-1，则100℃时蒸发30g水，过程的△U、△H、Q和W为多少？（计算时可忽略液态水的体积）解：1-8298K时将1mol液态苯氧化为CO2和H2O(l)，其定容热为－3267kJ·mol-1,求定压反应热为多少？解：C6H6(l)+7.5O2(g)→6CO2

4、(g)+3H2O(l)1-9300K时2mol理想气体由ldm-3可逆膨胀至10dm-3，计算此过程的嫡变。解：1-10．已知反应在298K时的有关数据如下C2H4(g)+H2O(g)→C2H5OH(l)△fHmӨ/kJ·mol-152.3－241.8－277.6CP,m/J·K-1·mol-143.633.6111.5计算（1）298K时反应的△rHmӨ。（2）反应物的温度为288K，产物的温度为348K时反应的△rHmӨ。解（1）△rHmӨ=－277.6+241.8－52.3=－88.1kJ

5、·mol-1（2）288KC2H4(g)+H2O(g)→C2H5OH(l)348K↓△H1↓△H2↑△H3298KC2H4(g)+H2O(g)→C2H5OH(l)298K△rHmӨ=△rHmӨ(298K)+△H1+△H2+△H3=－88.1+[(43.6+33.6)×(298-288)+111.5×(348-298)]×10-3=-81.75kJ·mol-11-11定容下，理想气体lmolN2由300K加热到600K，求过程的△S。已知解：1-12若上题是在定压下进行，求过程的嫡变。解：1-13

6、101.3kPa下，2mol甲醇在正常沸点337.2K时气化，求体系和环境的嫡变各为多少？已知甲醇的气化热△Hm=35.1kJ·mol-1解：1-14绝热瓶中有373K的热水，因绝热瓶绝热稍差，有4000J的热量流人温度为298K的空气中，求（1）绝热瓶的△S体；(2）环境的△S环；(3）总熵变△S总。解：近似认为传热过程是可逆过程△S总=△S体+△S环=2.70J·K-11-15在298K及标准压力下，用过量100%的空气燃烧1molCH4,若反应热完全用于加热产物，求燃烧所能达到的最高温度。

7、CH4O2CO2H2O(g)N2△fHmӨ/kJ·mol-1－74.810－393.51-241.82CP,m/J·K-1·mol-128.1726.7529.1627.32解;空气中n(O2)=4mol,n(N2)=n(O2)×(79%÷21%)=15molCH4(g)+2O2→CO2(g)+2H2O(g)△rHmӨ(298K)=2×(-241.82)+(-393.51)–(-74.81)=-802.34kJ反应后产物的含量为：O2CO2H2O(g)N2n/mol21215-802.34×10

8、3+(2×28.17+15×27.32+26.75+2×29.16)(T-298)=0T=1754K1-16．在110℃、105Pa下使1molH2O(l)蒸发为水蒸气，计算这一过程体系和环境的熵变。已知H2O(g)和H2O(l)的热容分别为1.866J·K-1·g-1和4.184J·K-1·g-1，在100℃、105Pa下H2O(l)的的汽化热为2255.176J·g-1。解:1molH2O(l,110℃,105Pa)----→1molH2O(g,110℃,105Pa)↓∆H1,∆S1↑∆H3