大学物理化学习题解
《物理化学》教材习题参考解答
第一篇化学热力学第一章热力学基本定律.1-1 0.1kg C6H6(l)在，沸点353.35K下蒸发，已知(C6H6) =30.80 kJ mol-1。
试计算此过程Q，W，ΔU和ΔH值。
解：等温等压相变。
n/mol =100/78 , ΔH = Q = n = 39.5 kJ , W= - nRT = -3.77 kJ , ΔU =Q+W=35.7 kJ1-2 设一礼堂的体积是1000m3，室温是290K，气压为pϑ，今欲将温度升至300K，需吸收热量多少?(若将空气视为理想气体，并已知其C p,m为29.29 J K-1·mol-1。
)解：理想气体等压升温（n变）。
Q=nC p,m△T=(1000pϑ)/(8.314×290)×C p,m△T＝1.2×107J1-3 2 mol单原子理想气体，由600K，1.0MPa对抗恒外压绝热膨胀到。
计算该过程的Q、W、ΔU和ΔH。
(Cp ,m=2.5 R)解：理想气体绝热不可逆膨胀Q＝0 。
ΔU＝W ，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1), 因V2= nRT2/ p2, V1= nRT1/ p1，求出T2=384K。
ΔU＝W＝nCV,m(T2-T1)＝-5.39kJ ，ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-8.98 kJ1-4 在298.15K，6×101.3kPa压力下，1 mol单原子理想气体进行绝热膨胀，最后压力为pϑ，若为；(1)可逆膨胀(2)对抗恒外压膨胀，求上述二绝热膨胀过程的气体的最终温度；气体对外界所作的功；气体的热力学能变化及焓变。
(已知C p,m=2.5 R)。
解：(1)绝热可逆膨胀:γ=5/3 , 过程方程p11-γT1γ= p21-γT2γ, T2=145.6 K ,ΔU＝W＝nC V,m(T2-T1)＝-1.9 kJ , ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-3.17kJ(2)对抗恒外压膨胀,利用ΔU＝W ，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1) ，求出T2=198.8K。
大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案
热力学第一定律课后习题一、是非题下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“√”，错误的画“⨯”。
1.在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。
( )2. d U = nC V,m d T这个公式对一定量的理想气体的任何pVT过程均适用。
( )3. 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。
( )4. 25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。
( )5. 稳定态单质的∆f H(800 K) = 0。
( )二、选择题选择正确答案的编号，填在各题后的括号内：1. 理想气体定温自由膨胀过程为：（）。
（A）Q > 0；（B）∆U < 0；（C）W <0；（D）∆H = 0。
2. 对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的值的是：( )。
( A ) Q；( B ) Q＋W；(C ) W( Q = 0 )；( D ) Q( W = 0 )。
3. pVγ = 常数(γ = C p,m/C V,m)适用的条件是：( )(A)绝热过程；( B)理想气体绝热过程；( C )理想气体绝热可逆过程；(D)绝热可逆过程。
4. 在隔离系统内：( )。
( A ) 热力学能守恒，焓守恒；( B ) 热力学能不一定守恒，焓守恒；(C ) 热力学能守恒，焓不一定守恒；( D) 热力学能、焓均不一定守恒。
5. 从同一始态出发，理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：( )。
( A )可以到达同一终态；( B )不可能到达同一终态；( C )可以到达同一终态，但给环境留下不同影响。
6. 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：( )。
( A )焓总是不变；(B )热力学能总是增加；( C )焓总是增加；(D )热力学能总是减少。
7. 已知反应H2(g) +12O2(g) ==== H2O(g)的标准摩尔反应焓为∆r H(T)，下列说法中不正确的是：（）。
大学物化习题及答案
19. 理 想 气 体 经 历 绝 热 不 可 逆 过 程 从 状 态 1 (P1,V1,T1) 变 化 到 状 态 2
(P2,V2,T2)，所做的功为
()
(A) P2V2-P1V1
(B) P2(V2-V1)
(C) [P2V2γ/(1-γ)](1/V2γ-1)- (1/ V1γ-1) (D) (P2V2-P1V1)/(1-γ)
(B) Q = 0 W < 0 △U > 0
(C) Q > 0 W < 0 △U > 0
(D) △U = 0 , Q ＝ W ≠ 0
3. 有一容器四壁导热，上部有一可移动的活塞，在该容器中同时放入锌块和
盐酸，发生化学反应后活塞将上移一定距离，若以锌和盐酸为体系则( )
(A ) Q < 0 , W = 0 , △rU < 0 (B) Q = 0 , W > 0 , △rU < 0
基本单元，则反应进度ξ应是： H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)
(A) 1 mol
(B) 2 mol
(C) 4 mol
(D) 5 mol
二 . 填空题：
1. 对于任何宏观物质，其焓 H 一定 _______ 内能 U，(填上 ＞、＜、＝) 因
为_________；对于等温理想气体反应，分子数增多的△H 一定 _________ △
13. 理想气体从同一始态 (P1,V1) 出发，经等温可逆压缩或绝热可逆压缩，使
其终态均达到体积为 V2，此二过程做的功的绝对值应是： (
)
(A ) 恒温功大于绝热功
(B) 恒温功等于绝热功
(C) 恒温功小于绝热功
(D) 无法确定关系
物理化学题库及详解答案
物理化学题库及详解答案物理化学是一门结合物理学和化学的学科，它通过物理原理来解释化学现象，是化学领域中一个重要的分支。
以下是一些物理化学的题目以及相应的详解答案。
题目一：理想气体状态方程的应用题目内容：某理想气体在标准状态下的体积为22.4L，压力为1atm，求该气体在3atm压力下，体积变为多少？详解答案：根据理想气体状态方程 PV = nRT，其中P是压力，V是体积，n是摩尔数，R是理想气体常数，T是温度。
在标准状态下，P1 = 1atm，V1 = 22.4L，T1 = 273.15K。
假设气体摩尔数n和温度T不变，仅压力变化到P2 = 3atm。
将已知条件代入理想气体状态方程，得到：\[ P1V1 = nRT1 \]\[ P2V2 = nRT2 \]由于n和R是常数，且T1 = T2（温度不变），我们可以简化方程为：\[ \frac{P1}{P2} = \frac{V2}{V1} \]代入已知数值：\[ \frac{1}{3} = \frac{V2}{22.4} \]\[ V2 = \frac{1}{3} \times 22.4 = 7.46667L \]所以，在3atm的压力下，该气体的体积约为7.47L。
题目二：热力学第一定律的应用题目内容：1摩尔的单原子理想气体在等压过程中吸收了100J的热量，如果该过程的效率为40%，求该过程中气体对外做的功。
详解答案：热力学第一定律表明能量守恒，即ΔU = Q - W，其中ΔU是内能的变化，Q是吸收的热量，W是对外做的功。
对于单原子理想气体，内能仅与温度有关，且ΔU = nCvΔT，其中Cv 是摩尔定容热容，对于单原子理想气体，Cv = 3R/2（R是理想气体常数）。
由于效率η = W/Q，我们有：\[ W = ηQ \]\[ W = 0.4 \times 100J = 40J \]现在我们需要找到内能的变化。
由于过程是等压的，我们可以利用盖-吕萨克定律（Gay-Lussac's law）PV = nRT，由于n和R是常数，我们可以简化为PΔV = ΔT。
物理化学习题解答
物理化学习题解答物理化学习题解答(⼗⼀)习题p216~2241、298K 时，2N 2O 5(g)==N 2O 4(g)+O 2(g)，该分解反应的半衰期t 1/2=，此值与N 2O 5(g)的起始浓度⽆关，试求： (1) 该反应的速率常数；(2) N 2O 5(g)转化掉90%所需的时间。
解：(1) 反应的半衰期t 1/2与N 2O 5(g)的起始浓度⽆关，故为⼀级反应。
(2) .ln10= t =2、某物质A 分解反应为⼆级反应，当反应进⾏到A 消耗了1/3时，所需时间为2min ，若继续反应掉同样多这些量的A ，应需多长时间解：1/2=4/t ，t =8min ，t a =8–2=6min3、有反应A→P，实验测得是级反应，试证明：(1)(2) kt A A 21][][21210=-21210])[12(2A kt -=12ln 21k t =12/111216.07.52ln 2ln -===h t k t k xa a1ln =-t a a a 1216.09.0ln =-t k a x a 211=--221311k a a a =--241k a =tk a a a 21321=--t k a 22=解：(1)(2)4、在298K 时，⽤旋光仪测定蔗糖的转化率，在不同时间所测得的旋光度αt 如下：试求该反应的速率常数k 值。
解：由ln(αt –α∞)~t 作图，直线斜率–k = –×10-3，速率常数k =×10-3min -1。
21][][A k dtA d r =-=kdt A A d -=21][][kdt A d A -=-][][21kdt A d -=21][2t d k A d t A A ??-=0][][210][2)0(}][]{[221210--=-t k A A kt A A 21][][21210=-21212121}][21{][00kt A A =-21212121}][22][00kt A A =-212121])[222(0kt A =-21210])[22(kt A =-21210])[12(2A kt -=)ln()ln(0∞∞-+-=-ααααkt tl n (αt -α∞)t/min5、在298K 时，测定⼄酸⼄酯皂化反应速率。
物理化学练习题及答案
物理化学练习题及答案
以下是物理化学练题及其答案：
1. 已知氯气在0℃时密度比空气大
2.44倍，求氯气的摩尔质量。
答案：70.91 g/mol
2. 算出10mol一氧化碳和15mol氧气在完全燃烧下产生的水的
质量并写出反应式。
答案：反应式2CO + O2 → 2CO2；水的质量为180g。
3. 有一容积为1L的，温度为25℃，内装有SO2Dioxide,在标
准状况下浓度为1mol/L。
求体积为1L的内的SO2质量。
答案：64.07g
4. 已知非极性H2O2在正己烷中的溶解度为0.25 g/L，求该物
质在正己醇中的溶解度。
假设两种溶剂的体积相等。
答案：0.2 g/L
5. 已知分子式为C4H10的有机物A和分子式为C2H6O的有机物B在相同的条件下燃烧生成的CO2的质量之比为27：22，求A 和B的分子式。
答案：A为C4H10，B为C2H6O2。
6. 在65℃时，硫的三种同素异形体均匀自由某室温下倾斜的中慢慢流出。
它们的密度分别为1.96，2.07和2.30g/cm³。
问它们按照密度从小到大的顺序排列，应先流出的是哪一个？
答案：轻硫S8。
以上是物理化学练题及答案。
物理化学课后习题详解
第四章化学动力学习题1．以氨的分解反应2NH3==== N2＋3H2为例，导出反应进度的增加速率t d/dξ与tn d/)NH(d3，t n d/)N(d2，tn d/)H(d2之间的关系，并说明何者用于反应速率时与选择哪种物质为准无关。
解：ξ=(nNH3-n NH3,0)/(-2)=(N N2-n N2,0/1)=(n H2-n H2,0)/3 dξ/dt=(-1/2)×dnNH3/dt=dn N2/dt=(1/3)×dn H2/dt) ∴dn NH3/dt=-2×dξ/dtdN N2/dt= dξ/dtdn H2/dt=3×dξ/dt2．甲醇的合成反应如下：CO＋2Ｈ2 ===== CH3OH，已知tc d/)OHCH(d3＝2.44mol·L-1·h-1，求－tc d/)CO(d，－tc d/)H(d2各为多少?（答案：2.44，4.88mol·dm-3·h-1）解：dCco/dt=dC CH3OH/dt=2.44mol·dm-3·h-1-dC H2/dt=2×dC CH3OH/dt=4.88 mol·dm-3·h-13．下列复杂反应由所示若干简单反应组成，试根据质量作用定律写出以各物质为准的速率方程式。
(1)(2)(3)(4)CGk2k3AGDk1k4A Dk1k2D + C Gk3 A2Dk1k22A Dk2k1A + C Gk3解：(1) -dC A /dt=k 1C A +k 4C AdC G /dt= k 1C A -k 2C G +k 3Cc dC D /dt=k 4C A dCc/dt=k 2C G -k 3Cc (2) - dC A /dt=k 1C A -k 2C DdC D /dt= k 1C A -k 2C D -k 3C D Cc dC G /dt=k 3C D Cc dCc/dt= -k 3C D Cc (3) -dC A /dt= k 1C A -k 22D CdC D /dt= 2(k 1C A -k 22D C ) (4) -dC A /dt=2(k 12A C -k 2C D )-k 3C A CcdC D /dt= k 12A C -k 2C D dCc/dt=- k 3C A Cc dC G /dt= k 3C A Cc4．理想气体反应 2N 2O 5 → 4NO 2＋O 2，在298.15 K 的速率常数k 是1.73×10-5ｓ-1，速率方程为 r ＝ｋｃ(N 2O 5)。
物理化学 习题解
物理化学习题解得：223N H n n=而抽去隔板后，体积为4dm 3，温度为，所以压力为3331444)3(2222dm RT n dm RT n dm RTn n V nRT p N N N N ==+== （2）比较式（1）、（2），可见抽去隔板后两种气体混合后的压力仍为p 。
（2）抽隔板前，H 2的摩尔体积为pRT V H m /2,=，N 2的摩尔体积pRT VN m /2,=抽去隔板后22222222223n 3 /)3(/H ,,N N N N N N m N H m H n pRT n pRT n p RT n n p nRT V n V n V =+=+==+= 总所以有 pRT VH m /2,=，pRT VN m /2,=可见，隔板抽去前后，H 2及N 2的摩尔体积相同。
（3）41,433322222==+=N N N N H y n n n yp p y p p p y p N N H H 41 ;432222====所以有1:341:43:22==p p p p N H33144134432222dm V y V dm V y V N N H H =⨯===⨯==1-9 氯乙烯、氯化氢及乙烯构成的混合气体中，各组分的摩尔分数分别为0.89、0.09和0.02。
于恒定压力101.325kPa 条件下，用水吸收掉其中的氯化氢，所得混合气体中增加了分压力为2.670 kPa 的水蒸气。
试求洗涤后的混合气体中C 2H 3Cl 及C 2H 4的分压力。
解：洗涤后的总压为101.325kPa ，所以有kPap p H C Cl H C 655.98670.2325.1014232=-=+ （1）02.0/89.0///423242324232===H C Cl H C H C Cl H C H C Cl H C n n y y p p （2）联立式（1）与式（2）求解得kPap kPa p H C Cl H C 168.2 ;49.964232==1-10 室温下一高压釜内有常压的空气。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2
• 而这些物理量都能联系到的一个量是 r G m • 所以 r G m 是我们解这个题的关键所在。
• 解：分析（1）中电池的反应
( ) H 2 ( p H ) 2O H
2
1
( a ) 2 H 2O (l ) 2 e
1
1
( ) H gO ( s ) H 2 O ( l ) 2 e
H g (l ) 2 O H ( a )
2
1
电 池 反 应 （ 1） 为 ： H 2 ( p H ) H gO ( s ) H g ( l ) H 2 O ( l )
又因为反应（2）为： H 2 ( g ) 2 O 2 ( g ) H 2 O ( l ) 1 所以（1）- （2）=（3），即 H g O s H g (l)+ O 2 ( g )
2
• 由（2）反应 H 2 ( g )
1 2
O 2 ( g ) H 2 O (l )
• 刚好这两个式子相减可得到HgO(s)的分解式
H g O s H g (l)+ 1 2 O2(g)
• 根据题目所提供的物理量 E r H m
S m 以及我
们要求的 K p O p
1
r G (3) r G (1) r G (2)
1 7 8 .8 1 ( 2 3 7 .1 5 ) 5 8 .3 4 ( kJ m o l
1
m
m
m
)
r G m (3) R T ln k p
k p = exp(
exp(
r G m (3) RT
)
)
5 8 .3 4 8 .3 1 4 5 2 9 8
11
5 .9 4 4 1 0
又 K
p
=（
pO pO
1
2ห้องสมุดไป่ตู้
2 ）
2
pO ( K p ) pO
2
2
2
(5 .9 4 4 1 0 3 .5 3 1 0
19
11
1 2
1 2
S m (O 2 )
2 0 5 .1 K
1 1
1 6 3 .3 4 ( J m o l
1
)
1
0 .1 6 3 3 4 ( k J m o l
K
)
r G m (2) r H m (2) T r S m (2)
285.83 298 ( 0.16334) 237.15( kJ m ol )
1 2 1 ； 285.83 kJ m ol O 2 ( g ) H 2 O (l )
• （3） 298K时，下表为各物质的标准摩尔熵：
化合物 HgO(s) O2（g） H2O（l） Hg(l) H2(g)
Sm / ( J m ol K )
1 1
70.29 205.1 69.91
第九章 可逆电池的电动势及其应用
第17题（Page112）
主讲：卢 梦
• 17.根据下列在298K和标准压力下的热力学数据，
计算HgO(s)在该温度是的解离压。已知： • （1）电池 Pt | H 2 ( pH ) | NaOH (a) | HgO( s) | Hg (l )
2
的标准电动势 E 0.9265V ； • （2）反应 H 2 ( g ) 的 H r m
2
1
• r G m (1) ZE F 2 0.9265 96500 178.81kJ m ol
1
• 由表中数据可得
r S (2) S ( H 2 O ) S ( H 2 )
6 9 .9 1 1 3 0 .7
m m m
) 100
2
( kP a )
-1 9
H g O ( s ) 在 2 9 8 K 时 的 解 离 压 为 3 .5 3 1 0
kP a
77.4
130.7
• 分析：
HgO(s)的分解反应为 H g O s H g (l)+
1 2
O2(g)
• ，求HgO(s)的解离压，即求分解达平衡时体系中氧气的 压力 p O 。我们可以联系公式 K = （ p
2
pO pO
1
2
2 ）
• 再分析已知条件：
2
2
• 由（1）可知电池 Pt | H 2 ( pH ) | NaOH (a) | HgO( s) | Hg (l ) 的电池反应为 H 2 ( p H ) H gO ( s ) H g ( l ) H 2 O ( l )