物化作业课后答案
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CH4O2CO2H2O (g)N2
△fHmӨ/kJ·mol-1－74.81 0－393.51 - 241.82
CP,m/J·K-1·mol-128.17 26.75 29.16 27.32
解;空气中n (O2) = 4mol ,n (N2) = n (O2) ×(79%÷21%)= 15mol
CH4(g) +2O2→CO2(g) +2H2O (g)
计算三过程的Q、W、△U、△H和△S。
解（1）△U =△H = 0
（2）
W =△U – QP=－3.12 kJ
（3）
W = 0
1-3容器内有理想气体，n=2mol , P=10P，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lP，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lP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）
1-4 1mol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 = 0
1-5 1molH2由始态25℃及P可逆绝热压缩至5dm-3,求（1）最后温度；(2）最后压力；( 3 )过程做功。
△rHmӨ( 298K ) = 2×(-241.82) + (-393.51) – (-74.81) = - 802.34 kJ
反应后产物的含量为：
O2CO2H2O (g) N2
n / mol 2 1 2 15
- 802.34×103+ ( 2×28.17+ 15×27.32 + 26.75 + 2×29.16 )(T-298) = 0
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Байду номын сангаас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-1
1-15在298K及标准压力下，用过量100%的空气燃烧1mol CH4,若反应热完全用于加热产物，求燃烧所能达到的最高温度。
解：
1-8 298K时将1mol液态苯氧化为CO2和H2O (l)，其定容热为－3267 kJ·mol-1,求定压反应热为多少？
解：C6H6(l) + 7.5O2(g) → 6CO2(g) +3 H2O (l)
1-9 300K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：
=－88.1 + ( 43.6 + 33.6 ) ×(298-288) + 111.5×( 348-298)
= - 81.75 kJ·mol-1
1-11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：
1-13101.3kPa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）△rHmӨ=－277.6 + 241.8－52.3 =－88.1 kJ·mol-1
（2）288KC2H4(g) + H2O (g)→C2H5OH (l)348K
↓△H1↓△H2↑△H3
298K C2H4(g) + H2O (g)→C2H5OH (l)298K
△rHmӨ=△rHmӨ( 298K ) +△H1+△H2+△H3
解：(1)rSm（体系）= 2.377 –5.740 =3.363 J·K-1
rHm=393.51－(395.40) = 1.89 kJ
S（环境）=－1.89×103 / 298 =－6.342 J·K-1
S =rSm(体系)+S(环境)=－9.705 J·K-1<0
因此在298K , P下，石墨不能转变为金刚石.
解：（1）
（2）
（3）
1-640g氦在3P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=-2078.5J
1-7已知水在100℃时蒸发热为2259.4 J·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）
(2)由于rSm< 0 ,rHm> 0 ,则rGm在任意温度下都大于零，因此，不能通过升温的方法使石墨转变为金刚石。
因为
且，当压力增大时，可以使
P = 1.5×109Pa
计算说明, 298K下,当压力大于1.5×109时,石墨可以转变为金刚石
1-17 1mol ideal gas withCv,m= 21J·K-1·mol-1,was heated from 300K to 600K by (1) reversible isochoric process; (2)reversible isobaric process. Calculate the△Useparately.
T = 1754K
1-16298K , P下，金刚石、石墨的有关数据如下
cHm/kJ·mol-1Sm/J·K-1·mol-1/kg·m-3
金刚石395.40 2.377 3513
石墨393.51 5.740 2260
讨论：(1) 298K , P下，石墨能否转变为金刚石？
(2)用加热或加压的方法能否使石墨转变为金刚石,并计算转变条件.
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。
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-152.3－241.8－277.6
CP , m/ J·K-1·mol-143.6 33.6 111.5
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。
△fHmӨ/kJ·mol-1－74.81 0－393.51 - 241.82
CP,m/J·K-1·mol-128.17 26.75 29.16 27.32
解;空气中n (O2) = 4mol ,n (N2) = n (O2) ×(79%÷21%)= 15mol
CH4(g) +2O2→CO2(g) +2H2O (g)
计算三过程的Q、W、△U、△H和△S。
解（1）△U =△H = 0
（2）
W =△U – QP=－3.12 kJ
（3）
W = 0
1-3容器内有理想气体，n=2mol , P=10P，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lP，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lP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）
1-4 1mol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 = 0
1-5 1molH2由始态25℃及P可逆绝热压缩至5dm-3,求（1）最后温度；(2）最后压力；( 3 )过程做功。
△rHmӨ( 298K ) = 2×(-241.82) + (-393.51) – (-74.81) = - 802.34 kJ
反应后产物的含量为：
O2CO2H2O (g) N2
n / mol 2 1 2 15
- 802.34×103+ ( 2×28.17+ 15×27.32 + 26.75 + 2×29.16 )(T-298) = 0
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Байду номын сангаас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-1
1-15在298K及标准压力下，用过量100%的空气燃烧1mol CH4,若反应热完全用于加热产物，求燃烧所能达到的最高温度。
解：
1-8 298K时将1mol液态苯氧化为CO2和H2O (l)，其定容热为－3267 kJ·mol-1,求定压反应热为多少？
解：C6H6(l) + 7.5O2(g) → 6CO2(g) +3 H2O (l)
1-9 300K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：
=－88.1 + ( 43.6 + 33.6 ) ×(298-288) + 111.5×( 348-298)
= - 81.75 kJ·mol-1
1-11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：
1-13101.3kPa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）△rHmӨ=－277.6 + 241.8－52.3 =－88.1 kJ·mol-1
（2）288KC2H4(g) + H2O (g)→C2H5OH (l)348K
↓△H1↓△H2↑△H3
298K C2H4(g) + H2O (g)→C2H5OH (l)298K
△rHmӨ=△rHmӨ( 298K ) +△H1+△H2+△H3
解：(1)rSm（体系）= 2.377 –5.740 =3.363 J·K-1
rHm=393.51－(395.40) = 1.89 kJ
S（环境）=－1.89×103 / 298 =－6.342 J·K-1
S =rSm(体系)+S(环境)=－9.705 J·K-1<0
因此在298K , P下，石墨不能转变为金刚石.
解：（1）
（2）
（3）
1-640g氦在3P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=-2078.5J
1-7已知水在100℃时蒸发热为2259.4 J·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）
(2)由于rSm< 0 ,rHm> 0 ,则rGm在任意温度下都大于零，因此，不能通过升温的方法使石墨转变为金刚石。
因为
且，当压力增大时，可以使
P = 1.5×109Pa
计算说明, 298K下,当压力大于1.5×109时,石墨可以转变为金刚石
1-17 1mol ideal gas withCv,m= 21J·K-1·mol-1,was heated from 300K to 600K by (1) reversible isochoric process; (2)reversible isobaric process. Calculate the△Useparately.
T = 1754K
1-16298K , P下，金刚石、石墨的有关数据如下
cHm/kJ·mol-1Sm/J·K-1·mol-1/kg·m-3
金刚石395.40 2.377 3513
石墨393.51 5.740 2260
讨论：(1) 298K , P下，石墨能否转变为金刚石？
(2)用加热或加压的方法能否使石墨转变为金刚石,并计算转变条件.
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。
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-152.3－241.8－277.6
CP , m/ J·K-1·mol-143.6 33.6 111.5
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。