物理化学总习题解答
物理化学综合练习题-答案
物理化学综合练习题-答案物理化学练习题⼀、判断题1. 绝热过程Q ＝0，由于Q ＝ΔH ，所以ΔH ＝0。
（ × ）2. . ⼀定量理想⽓体的熵只是温度的函数。
（× ）3. 在恒温、恒压、⾮体积功为零的条件下，某反应的△rG m <０，则反应物全部变成产物，反应将进⾏到底。
（ × ）4. 单组分系统的相数最多为3。
（ √ ）5. 在⼀定温度下，p*B >p*A ，由纯液态物质A 和B 形成理想液态混合物，当⽓—液两相达到平衡时，⽓相组成y B 总是⼤于液相组成x B 。
（ √ ）6. 理想⽓体绝热过程功的计算式为W=nC v ，m (T 2-T 1)，此式⽆论绝热过程是否可逆均适⽤。
（ √ ）7. △f H Θm （C ，⾦刚⽯，298.15K ）=0（ × ）8. 在⼀体积恒定的绝热箱中置⼀绝热隔板，将其分为左右两部分。
在两侧分别放⼊T 、p 皆不相同的同种⽓体。
现将隔板抽去并达到平衡，若以箱内全部⽓体为系统，则此混合过程的Q 、W 、△U 都为零。
（√ ）9. 在⼀定温度下，p*B>p*A ，由纯液态物质A 和B 形成理想液态混合物，当⽓—液两相达到平衡时，⽓相组成y B 总是⼤于液相组成x B 。
（ √ ）10. 纯物质完美晶体，0O C 时熵值为零。
（ × ）⼆、填空题1. n mol 某理想⽓体在恒容下由T 1加热到T 2，其熵变为ΔS 1，相同量的该⽓体在恒压下由T 1加热到T 2，其熵变为ΔS 2，则ΔS 1与ΔS 2的⼤⼩关系为 ΔS 1<ΔS 2 。
2. 1mol 理想⽓体在298K 下，从2×10-3m 3等温可逆膨胀到20×10-3m 3，此过程中系统的熵变△S 为 19.15 J·K -1。
3. 反应2O 3 = 3O 2 的速率⽅程可表⽰为2121323232d (O )d (O )(O )(O ) (O )(O )d d c c kc c k c c t t--'-==或则速度常数 k 和 k ˊ的关系为 3k =2 k ˊ。
物理化学习题及答案
一、选择题（每题2分，共30分）1、丁达尔现象是光照射到溶胶粒子上发生的( C )A.反射B.折射C.散射D.透射2、实验测定电池电动势采用对消法，其目的是为了( C )A. 测量时保持回路电流恒定B. 测量时保持回路电压恒定C. 测量时回路电流接近于零D. 测量时回路电压接近于零3、下面关于表面活性剂的讨论，不正确的是( D )A.表面活性剂是能显著降低水的表面张力的物质B.表面活性剂都是亲水的极性基和憎水的非极性基组成C.表面活性剂的浓度超过某一特定值后，将在溶液内部形成胶束D.在水中加入表面活性剂时，吸附量Г<04、等温等压下，将一定质量的水由一个大球分散为许多小水滴时，以下物理量保持不变的是( B )A.表面吉布斯函数B.表面张力C液体上的附加压力 D.饱和蒸汽压5、某溶液中溶质B的浓度为c B(表层)> c B(体相)，表面( C )A. dσ/dc>0, ГB>0B. dσ/dc>0, ГB<0C. dσ/dc<0, ГB>0D. dσ/dc<0, ГB<06、在吸附过程中，以下热力学量的变化正确的是( A )A.△G<0 △H<0 △S<0B. △G>0 △H>0 △S>0C. △G<0 △H>0 △S>0D. △G>0 △H<0 △S<07、在下述各量中，表示偏摩尔量的是（）A、(∂H∕∂n B)T,p,n C(C≠B)B、(∂U∕∂n B)T,V,n C(C≠B)C、(∂F∕∂p)T,V,n C(C≠B)D、(∂G∕∂T)p,V,n C(C≠B)8、373K和101325Pa下的1molH2O(l)，令其与373K的大热源接触，并使其向真空器蒸发，变为373K和101325Pa下的1molH2O(g)，对于这一过程可用以下哪个量来判断过程的方向？（D ）A、△S系B、△U C、△G D、△S总9、NaCl(s)和含有稀盐酸的NaCl饱和水溶液的平衡体系，其独立组分数是多少？（B ）A、5B、3C、2D、410、对峙反应A ⇔ B,当温度一定时，由A纯开始，有下列几种说法，其中正确的是( B )A.平衡时，正反应速率常数等于逆反应速率常数B.正逆反应进行的净速率是正逆二向反应速率之差C.反应的总速率是正逆反应速率之和D.达到平衡时，正反应速率常数大于逆反应速率常数11、下列电解质溶液中，离子平均活度系数最小的是（设浓度都为0.01mol/kg）( D )A、LaCl3B、CaCl2C、NaClD、CuSO412、下列两个电池，电动势分别为E1和E2,H2(pθ)︱KOH（0.1mol.kg-1）︱O2(pθ)H2(pθ)︱H2SO4（0.01mol.kg-1）︱O2(pθ)两个电动势的大小为( C )A、E1<E2B、E1>E2C、E1=E2D、E1=-E213、对于混合等体积的0.08mol.dm-3 KI和0.1mol.dm-3 AgNO3 溶液所得溶胶，下述电解质聚沉能力由强到弱的顺序：( D )①CaCl 2； ②NaCN ； ③Na 2SO 4； ④MgSO 4A 、①＞②＞③＞④B 、②＞③＞④＞①C 、④＞②＞③＞①D 、③＞④＞①＞②14、若A 、B 两种物质在α、β两相中达平衡，下列哪种关系式正确 ( D )A 、μA α = μB β B 、μA α = μB αC 、μA β =μB βD 、μA β = μA β15、FeCl 3溶液中离子的m ±与m 的关系是 （ C ）A 、m +=4 mB 、m +=271/3 mC 、m ±=271/4 mD 、m ±=41/3 m二、 填空题（每空2分，共20分）1、在一支干净的水平放置的玻璃毛细管中部注入一滴纯水，形成一自由移动的液柱，然后用微量注射器向液柱左侧注入小量KCl 水溶液，设润湿性质不变，则液柱将 ( 向左移动)2、溶剂服从拉乌尔定律同时溶质服从亨利定律的二元溶液是(稀溶液 )3、273K ，100kPa 下，1dm 3水中能溶解49mol 氧或23.5mol 氮，在此条件下1dm 3水中能溶解多少空气？( 28.6 mol )4、理想气体在绝热条件下，经恒外压压缩至稳定，此变化过程中△S 体 ( △S 体＞0 )（填<0、>0、=0）5、若某液体能在固体上发生铺展，则界面张力σg−l ，σl−s ，σg−s 之间的关系为（σg−l ＋σl−s ＜σg−s ）6、表面特征：指液体表面有 的趋势。
物理化学课后习题解答
第8章 表面和胶体化学习题解答1. 若一球形液膜的直径为2×10-3m ，比表面自由能为0.7 J ·m -2，则其所受的附加压力是多少？ 解：球形液膜 3440.7 kPa 2.8 kPa 210/2p r γ-⨯∆===⨯ 2. 若水在293 K 时的表面力为72.75×10-3N ·m -1，则当把水分散成半径为10-5m 的小液滴时，曲面下的附加压力为多少？解：3452272.7510 Pa 1.4510 Pa 10p r γ--⨯⨯∆===⨯ 3. 在293 K 时把半径1 mm 的水滴分散成半径为1 µm 的小水滴，问比表面增加了多少倍？表面吉布斯函数增加了多少？完成该变化时，环境至少需做多少功？已知水的表面力为72.75×10-3 N ·m -1。
解：设半径1 mm 水滴的表面积为A 1，体积为：V 1，半径为：R 1；半径1 µm 水滴的表面积为A 2，体积为：V 2，半径为：R 2；N 为小水滴的个数。
33121244 , 33V NV R N R ππ== 33912 1 mm 101 μm R N R ⎛⎫⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ 229222114 1 μm 1010004 1 mm A N R A R ππ⨯⎛⎫=== ⎪⎝⎭ 12221440.07288 N m 4()=9.14510 N m 9.14510 JA G dA NR R γπ---∆==⋅⨯-⨯⋅=⨯49.14510 J A W G -=-∆=-⨯4. 在298 K ，101.325 kPa 下，将直径为1 µm 的毛细管插入水中，问管需加多大压力才能防止水面上升？若不加额外压力，让水面上升达平衡后，管液面上升多高？已知：该温度下水的表面力为0.072 N ·m -1，水的密度为1000 kg ·m -3，设接触角为0o ，重力加速度为9.8 m ·s -2。
物理化学(全册)习题(答案)
《物理化学》复习题一、选择题：1.体系的状态改变了，其内能值（ ）A 必定改变B 必定不变状态与内能无关 2.μ=0 3. （ ）A. 不变B. 可能增大或减小C. 总是减小4.T, p, W ‘=0≥0 C. (dG)T,V, W=0≤0 D. (dG) T, V, W ‘=0≥0 5.A. (dA)T, p, W ‘=0≤0B. (dA) T, p, W ‘=0≥ T, V, W ‘=0≥0 6.下述哪一种说法正确？ 因为A. 恒压过程中,焓不再是状态函数B. 恒压过程中,焓变不能量度体系对外所做的功 D. 恒压过程中, ΔU 不一定为零 7. NOCl 2（g ）＝NO （g ） + Cl 2（g ）为吸热反应，改变下列哪个因素会使平衡向右移动。
（ ）增大压力 C. 降低温度 D. 恒温、恒容下充入惰性气体 8. ）A. 溶液中溶剂化学势较纯溶剂化学势增大B. 沸点降低C. 蒸气压升高 9．ΔA=0 的过程应满足的条件是 （ ）C. 等温等容且非体积功为零的过程10.ΔG=0 的过程应满足的条件是 （ ） C. 等温等容且非体积功为零的过程D. 等温等容且非体积功为零的可逆过程 11. 300K 将1molZn Q p ，恒容反应热效应为Q v ，则Q p -Q v = J 。
无法判定12．已知FeO(s)+C(s)=CO(g)+Fe(s)，反应的Δr H m 0为正，Δr S m 0为正（设Δr H m 0和Δr S m 0不随温度而变化）A. 高温有利B. 低温有利与压力无关13．化学反应 N 2(g) +3H 2(g) = 2NH 3(g)A. 3NH 2H 2N μμμ==B. 032=++3NH 2H 2N μμμC. NH 2H 2N μμμ32==14. 某化学反应的方程式为2A →P ，则在动力学研究中表明该反应为 （ ）A.二级反应B.基元反应C.双分子反应15. 已知298 K 时， Hg 2Cl 2 + 2e - === 2Hg + 2Cl -， E 1 AgCl + e - === Ag + Cl -， E 2= 0.2224 V 。
物理化学,课后习题详解
作业题1-1. 10mol理想气体由25℃，1.00MPa 。
设过程为：（i）向真空膨胀；（ii）对抗外压0.100MPa膨胀。
分别计算以上各过程的体积功。
(i) Wv=0(ii) Wv=-P S△V=- P S nRT(1／R2-1／R1)=-nRT(P S／P2- P S／P1)P2= P S∴Wv=-PnRT(1- P S／P1)=-10mol×8.3145J·mol-1·k-1×298.15k×(1-0.100 MPa／1.00MPa)=-22.31kJ体会：（i）真空膨胀不做体积功（ii）膨胀功做负功，W=-P△V运用W=-∫V1V2Pdv=-P(V2-V1)计算体积功。
1-3.473K，0.2MPa，1dm3 的双原子分子理想气体，连续经过下列变化：（Ⅰ）定温膨胀到3dm3；（Ⅱ）定容升温使温度升到0.2MPa；（Ⅲ）保持0.2 MPa降温到初始温度473K。
（i）在p-V图上表示处该循环全过程；（ii）计算各步及整个循环过程的Wv、Q 、△U 和△H 。
一直双原子分子理想气体Cp,m=7／2R 。
解：解：(Ⅰ).W Ⅰ=-Q Ⅰ=-n RT ㏑v 2/v 1=-8.3145*473*㏑3/1*n n=p A v A /T A R=0.2*106*1*103/8.3145*473=0.0508molW Ⅰ=-219.5J Q Ⅰ=219.5△ u=△H=0(Ⅱ).△H =nCp.m(T C -T B )=0.0508*7/2*8.3145*(1419-473) =1398JH 定容 Wv=0Q Ⅱ=△u Ⅱ=nCv,m(T C -T B )=0.0508*5/2*8.3145*(1419-473)双原子分子理想气体 473K 0.2MPa1dm 3 双原子分子理想气体 473K 1／3×0.2MPa 3dm 3 双原子分子理想气体 1419K 0.2MPa 1dm 3=998.9J(Ⅲ).Wv=-p A(v A-v B)=-0.2*106*(1-3)*103=400JQⅢ=△HⅢ=nCp,m(T A-T C)=0.O508*7/2*8.3145*(473-1419)=-1398J△uⅢ=nCv,m(T A-T C)=0.0508*5/2*8.3145*(473-1419)=-998.9J循环过程：△u=0, △H=0,Wv=180.5J,Q=-179.6J体会：U和H为状态函数，循环过程△u=0, △H=0理想气体：p A v A =p B v B PV=n RT∆ U = n C V，m（T2- T1)∆ H = n C p，m （T2- T1)1-4.10mol理想气体从2×106 Pa、10-3 定容降温，使压力降到2×105 Pa，再定容膨胀到10-2 m3 。
物理化学习题及答案
物理化学习题及答案一、单选题（每题2分，共30分）1. 在298K及101.325KPa下的1.00dm3氢气，等温可逆膨胀到2.00 dm3，所做功的绝对值为CA、0.418 JB、0.0418 JC、70.3JD、7.11J2. 对于孤立体系的实际过程，下列关系式不正确的是DA、W=0B、Q=0C、△U=0D、△H=03. 一封闭系统进行可逆循环，其热温商之和DA、总是正值B、总是负值C、是温度的函数D、总为零4. 液体A和B混合成实际溶液时，当A和B之间的作用力大于相同分子之间的作用力时，该溶液对拉乌尔定律将 BA、产生正偏差B、产生负偏差C、不产生偏差D、无法确定5. 关于偏摩尔量，下面的叙述不正确的是BA、偏摩尔量是状态函数，其值与物质的量无关B、偏摩尔量的值不能小于零C、体系的强度性质无偏摩尔量D、纯物质的偏摩尔量等于摩尔量6.克拉贝龙方程dP/dT=△H m(相变)/T△Vm(相变)，其应用条件是DA、只适用于纯物质的气液、气固平衡B、只适用于服从理想气体行为的为气液、气固平衡C、任何纯物质的相变热不随温度而变的两相平衡D、任何纯物质两相平衡体系7.含KNO3和NaCl的水溶液与纯水达到渗透平衡，其自由度数f 为DA、1B、2C、3D、48.分解反应A(s)=B(g)+2C(g) 该反应的平衡常数Kp与分解压力P 的数值之间为 CA、Kp=P3B、Kp>P3C、Kp<p3< p="">D、无法比较9.在一定温度和压力下，某化学反应达到平衡应满足的条件是BA、B、C、D、10.放射性元素B的半衰期是8h，16克B在32h后还剩DA、8gB、4gC、2gD、1g11.一反应物转化率与其初始浓度无关，该反应的速率方程是AA、-dc/dt=kcB、-dc/dt=kC、-dc/dt=kc2D、-dc/dt=kc312.有关活化能的下列说法正确的是： AA、活化能与反应本性有关B、活化能与反应温度完全无关C、活化能与反应途径无关D、活化能与反应物浓度有关13.若浓度为m的H2SO4溶液的平均活度系数γ±为，则其活度为：CA、41/3γ±mB、γ±mC、4γ±3m3D、γ±m314.对Fe(OH)3胶体聚沉能力最强的电解质是：DA、NaClB、MgCl2C、AlCl3D、Na2SO415.不同弯曲液面饱和蒸气压之间存在：BA、P平>P凹>P凸B、P凸>P平>P凹C、P凹>P平>P凸D、P凸>P凹>P平16．在298K及101325Pa下1.00dm3 等温可逆膨胀到2.00 dm3，所做的功的绝对值为：D（A）0.418J （B）0.0418J （C）7.115J （D）70.3J17．下列各式不受理想气体条件限制的是：D（A）PVV =常数（B）（P/ v）T =－P/V（C）Qp=Qv+ΣνBRT （D）△H=△U+P△V18．下列关系式不能成立的是C（A）理想气体向真空膨胀时，△S=nRlnV2/V1（B）水在298K，101325Pa下蒸发△S=（△H-△G）/T（C）恒温恒压下，可逆的电池反应中△S=△H/T（D）对不可逆的电池反应中△S=-（△G / T）P19．在等压下，体系对外所做的有用功的绝对值（A）可以大于体系G降低的绝对值（B）等于体系G降低的绝对值（C）等于体系F降低的绝对值（D）不能大于体系G降低的绝对值20．多组分均相体系中任一物质B的偏摩尔内能的定义是：B（A）（эU/эnB）T.V。
物理化学习题解答(三)
物理化学习题解答(三)习题p200~2031.有5mol某双原子理想气体，已知其C v,m=2.5R，从始态400K，200kPa，经绝热可逆压缩至400kPa后，再真空膨胀至200kPa，求整个过程的Q，W，ΔU，ΔH和ΔS。
解：(1) 绝热可逆：Q1=0，ΔS1=0，W1=ΔU1。
T1γp11-γ=T2γp21-γ，(T2/T1)γ=( p1/p2) 1-γ，γln(T2/T1)=(1-γ)ln( p1/p2)ln(T2/T1)=(1/γ-1)ln( p1/p2)= (5/7-1)ln(200/400)= 0.198042T2=T1exp(0.198042)=400exp(0.198042)=487.6KW1=ΔU1=n C v,m(T2-T1)=5×2.5×8.314×(487.6-400)=9103.83JΔH1=n C p,m(T2-T1)=5×3.5×8.314×(527.8-400)=12745.36J(2) 真空膨胀：Q2=0，W2=ΔH2=ΔU2=0。
设计等温可逆过程：ΔS2=nR ln(p1/p2)=5×8.314×ln(400/200)=28.81 J.K-1整个过程：Q=Q1+Q2=0，W=W1+W2=W1=9103.83JΔU=ΔU1+ΔU2=ΔU1=9103.83JΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH1=12745.36JΔS=ΔS1+ΔS2=ΔS2=28.81 J.K-12.有5molHe(g)，可看作理想气体，已知其C v,m=1.5R，从始态273K，100kPa，变到终态298K，1000kPa，计算该过程的熵变ΔS。
解：(1) 设计等温可逆过程：273K，100kPa→273K，1000kPaΔS1=nR ln(p1/p2)=5×8.314×ln(100/1000)= -95.72J.K-1(2) 设计等压可逆过程：273K，1000kPa→298K，1000kPaΔS2=nC p,m ln(T2/T1)=5×2.5×8.314ln(298/273)=9.106J.K-1则：273K，100kPa→298K，1000kPaΔS=ΔS1+ΔS2=-95.72+9.106=-86.61 J.K-13.在绝热容器中，将0.10kg、283K的水与0.20kg、313K的水混合，求混合过程的熵变ΔS mix。
物理化学习题及答案
物理化学习题及答案第一章热力学第一定律选择题1．热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于(A) 单纯状态变化(B) 相变化(C) 化学变化(D) 封闭物系的任何变化答案：D2．关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是(A) 功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上 (B) 只有在封闭系统发生的过程中, 功和热才有明确的意义(C) 功和热不是能量, 而是能量传递的两种形式, 可称之为被交换的能量(D) 在封闭系统中发生的过程中, 如果内能不变, 则功和热对系统的影响必互相抵消答案：B2．关于焓的性质, 下列说法中正确的是(A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓(B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律(C) 系统的焓值等于内能加体积功 (D) 焓的增量只与系统的始末态有关答案：D。
因焓是状态函数。
3．涉及焓的下列说法中正确的是(A) 单质的焓值均等于零(B) 在等温过程中焓变为零(C) 在绝热可逆过程中焓变为零(D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化答案：D。
因为焓变ΔH=ΔU+Δ(pV)，可以看出若Δ(pV)＜0则ΔH＜ΔU。
4．下列哪个封闭体系的内能和焓仅是温度的函数(A) 理想溶液 (B) 稀溶液 (C) 所有气体 (D) 理想气体答案：D5．与物质的生成热有关的下列表述中不正确的是(A) 标准状态下单质的生成热都规定为零 (B) 化合物的生成热一定不为零 (C) 很多物质的生成热都不能用实验直接测量(D) 通常所使用的物质的标准生成热数据实际上都是相对值答案：A。
按规定，标准态下最稳定单质的生成热为零。
6．dU=CvdT及dUm=Cv,mdT适用的条件完整地说应当是 (A) 等容过程(B)无化学反应和相变的等容过程(C) 组成不变的均相系统的等容过程(D) 无化学反应和相变且不做非体积功的任何等容过程及无反应和相变而且系统内能只与温度有关的非等容过程答案：D7．下列过程中, 系统内能变化不为零的是(A) 不可逆循环过程(B) 可逆循环过程 (C) 两种理想气体的混合过程(D) 纯液体的真空蒸发过程答案：D。
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物理化学习题解答(一)习题 p60~6210解:(1) 平均自由程:,未知数n 怎么求?其物理意义是什么? 由公式pV =Nk B T , → n=N/V=p/(k B T )n =100×103/{p (1.381×10-23×298)}=2.43×1025m3=0.707/{3.14×(0.3×10-9)2×2.43×1025}= 1.03×10-7m(2) Z /=V a πd 2n , 未知数V a 怎么求?其物理意义是什么?V a ==15.01m .s -1Z /=×15.01×3.14×(0.3×10-9)2×2.43×1025=1.47×108/s(3) Z =½n Z /=½×2.43×1025×1.47×108=1.77×1033/s13解:(1) 理想气体: pV=nRT ， → ，α=nR/pV =nR /nRT =1/T (2) 范德华气体:(p +n 2a/V 2)(V -nb )=nRT ，展开方程式得,pV -nbp +n 2a/V -n 3ab /V 2=nRT =(RV 3-nbRV 2)/(RTV 3- 2a nV 2+4abn 2V -2ab 2n 3)21解: 2C+O 2=2CO C+O 2=CO 2(1) V O 2=1×0.21=0.21单位体积；V CO =2V O 2×0.92=0.3864单位体积；V CO 2=V O 2×0.08=0.0168单位体积；V 总=V 空+V CO +V CO 2-V O 2=1+0.3864+0.0168-0.21=1.1932单位体积.(2) x N 2=V N 2/V 总=1×0.78/1.1932=0.654；p nR T Vp /)(=∂∂p TVV )(1∂∂=αnR T V V ab n T V V an T V p P p p =∂∂+∂∂+∂∂)(/2)(/)(3322)/2//()(232V abn V an p nR T V p +-=∂∂)/2//()(13322V abn V an pV nR TV V p +-=∂∂=αx Ar=V Ar/V总=1×0.0094/1.1932=0.00788 x CO=V CO/V总=0.3864/1.1932=0.324；x CO2= V CO2/V总=(1×0.0003+0.0168)/1.1932=0.0143(3) 2C + O2 = 2CO C + O2 = CO224g 1mol2mol12/g 1mol1molx g x/24mol x/12mol y/g y/12mol y/12mol x+y=1000 x+y=1000 x=958.33/gx/24:y/12=92:8 x=23y y=41.67/gn O2=x/24+y/12=958.33/24+41.67/12=43.40mol；n CO=x/12=958.33/12=79.86mol；n CO2=y/12=41.67/12=3.47mol；n空=n O2/0.21=206.68moln总=n空+n CO+n CO2-n O2=206.68+79.86+3.47-43.40=246.61molV总=n总RT/p=246.61×8.314×293/105=6.00m325解:(1) ω=2π×3000/60=100π/s-1, V=ωr=40π/m.s-1E H2=½m H2V2=½×2/6.023×1023×(40π)2=2.6218×10-20JE O2=½m O2V2=½×32/6.023×1023×(40π)2=4.195×10-19J(2) n/n0(H2)=exp(-E H2/k B T)=exp[-2.6218×10-20/(1.381×10-23×293)]= 1.5347×10-3n/n0(O2)=exp(-E O2/k B T)=exp[-4.195×10-19/(1.381×10-23×293)]= 9.477×10-46 (3) n(H2)/n(O2)= 1.5347×10-3 /9.477×10-46=1.6194×1042物理化学习题解答(二)习题 p129~1333解:(1) ∵V 2=V 1，∴W =0，△U = 1.5R (T 2-T 1)=1.5×8.314×(546-273)=3404.58J ∵△U =Q+W ，∴Q=△U=3404.58Jp 2=nRT 2/V 2=1×8.314×546/(22.4×10-3)=202.65kPa(2) ∵T 2=T 1，∴△U =0W= -nRTln (V 2/V 1) = -1×8.314×546×ln(44.8/22.4)= -3146.50J∵△U =Q+W ，∴Q = -W = 3146.50Jp 3=nRT 3/V 3=1×8.314×546/(44.8×10-3)=101.33kPa(3) △U = 1.5R /(T 1-T 3)=1.5×8.314×(273-546)= -3404.58J Q= 2.5R (T 1-T 3)=2.5×8.314×(273-546)= -5674.31J W=△U-Q = -3404.58-(-5674.31)=2269.73Jp 1=nRT 3/V 3=1×8.314×273/(22.4×10-3)=101.33kPa8解:(1) V 1=nRT 1/p 1=1×8.314×423/(100×103)=35.17×10-3m 3W = -nRTln (V 2/V 1) = -1×8.314×423×ln (10/35.17)=4422.78J(2) p 1V m,1=RT 1+bp 1-a/V m,1+ab/V m,12100×103V m,1=8.314×423+3.71×10-5×100×103-0.417/V m,1+0.417×3.71×10-5/V m,12 105V m,13=3520.532V m,12-0.417V m,1+1.54707×10-5，V m,1=35.087×10-3m 3W = =-RTln {(V m,2-b )/(V m,1-b ) }-a (1/V m,2-1/V m,1)= -8.314×423ln{(10-0.0371)/(35.087-0.0371)}- 0.417×103 (1/10-1/35.087) = 4423.826-29.815= 4394.01J9解:⎰⎰==-2121/V V V V VdV nRT pdV =⎰dT nCT T m v 13,=⎰dT nC T T m p 13,⎰⎰=-=-2121/V V V V VdV nRT pdV ⎰⎰--=-2121}/)/({2V V V V m m m dV V a b V RT pdV ⎰=21,TT m v dT nC(1) W = -p e (V 2-V 1)= -100×103×(1677-1.043)×18×10-6= -3016.72J(2) W = -p e (V 2-V 1)≈-p e V 2= -100×103×1677×18×10-6= -3018.60J ；△W %=（3018.6-3016.72）/3016.72×100%=0.063%(3) V 2=nRT 2/p 2=1×8.314×373/(100×103)=31.0112dm 3W = -p e (V 2-V 1)≈-p e V 2= -100×103×31.011×10-3= -3101.12J(4) △vap H m = 40.69 kJ .mol -1；△vap U m =△vap H m +W =40.69-3.02=37.67kJ .mol -1(5) ∵△vap U m >0（实际上是T 、P 的函数），∴△vap H m ＞-W由于体积膨胀，分子间的平均距离增大，必须克服分子间引力做功，热力学能也增大，故蒸发的焓变大于系统所做的功。
23解:(1) ∵ T 2=T 1，∴△U =0W = =-nRTln (V 2/V 1)= -1×8.314×298×ln 2=-1717.32J ∵△U =Q+W ，∴Q= -W =1717.32J(2) 绝热，Q =0，T 2=T 1(V 1/V 2)γ-1=298×(1/2)5/3-1=187.73K△U =nC v,m (T 2-T 1)=1.5×8.314(187.73-298)= -1375.2J∵△U =Q+W ，∴W=△U = -1375.2J(3) V 1=nRT 1/p 1=1×8.314×298/(200×103)=12.38786dm 3p 1=104V 1+b ，b =200×103-104×12.38786=76121.4p 2=104V 1+p 1=104×12.38786+200×103=323.8786kPaT 2=P 2V 2/nR=323.8786×2×12.38786/8.314=965.16K=-5×106(V 22-V 12)-b (V 2-V 1)= -15×106V 12-bV 1 = -15×106 (12.38786×10-3)2-76121.4×12.38786×10-3= -3244.87J-W 3>-W 1>-W 2；△U 3>△U 1>△U 2⎰⎰-=-2121/V V V V VdV nRT pdV ⎰⎰+-=-=2121)10(7V V V V dV b V pdV W28解:Ag(s)+1/2Cl2(g)=AgCl(s) △f H mө(AgCl,s,298.15K)=?由1/2(1)+1/2(2)得：(5) Ag(s)+HCl(g)+1/4O2(g)=AgCl(s)+1/2H2O(l)由(5)+(3)得：(6) Ag(s)+1/4O2(g)+1/2H2(g)=AgCl(s)+1/2H2O(l) 由(6)-1/2(4)得：(7) Ag(s)+1/2Cl2(g)=AgCl(s)即由1/2(1)+1/2(2)+(3)-1/2(4)可得：Ag(s)+1/2Cl2(g)=AgCl(s)故：△f H mө(AgCl,s,298.15K)=1/2(△r H m,1ө+△r H m,2ө-△r H m,4ө )+△r H m,3ө=1/2(-324.9-30.57+285.84)-92.31= -127.125 kJ.mol-1 31解:C(g)+4H(g)=CH4(g) △r H mө(298.15K)=?(1) C(石墨)=C(g) △sub H m,1ө(298.15K)=711.1 kJ.mol-1(2) C(石墨)+2H2(g)==CH4(g) △f H m,2ө(298.15K)=-74.78 kJ.mol-1(3) H2(g)=2H(g) △div H m,3ө(298.15K)=431.7 kJ.mol-1由(2)-(1)-2(3)可得：C(g)+4H(g)=CH4(g)故：△r H mө(298.15K)= △f H m,2ө-△sub H m,1ө -2△div H m,3ө=-74.78-711.1-2×431.7= -1649.28 kJ.mol-135解:可近似看作绝热反应△r1H mө=0(298K,100kPa) 2C2H2(g)+5O2(g) +20N2(g)→4CO2(g)+2H2O(g) +20N2(g) (T=?,100kPa) ↓△H1↑△H2△r2H mө(298K,100kPa) 2C2H2(g)+5O2(g) +20N2(g)→4CO2(g)+2H2O(g) +20N2(g) (298K,100kPa)△H1=0；n(N2)=80/20×5=20mol△r2H mө=4△f H mө(CO2)+2△f H mө(H2O)-2△f H mө(C2H2)=4×(-393.51)+2×(-241.82)-2×226.7= -2511.08 kJ.mol-1△H 2= {4C p,m (CO 2)+2 C p,m (H 2O)+20 C p,m (N 2)}dT= (4×37.1+2×33.58+20×29.12)dT + (4×8.79×10-3+2×10.29×10-3 +20×3.76×10-3)TdT= 797.96×(T -298)+ 65.47×10-3(T 2-2982)=(817.47+ 0.06547T )(T-298) ∵△r 1H m ө=△H 1+△r2H m ө+△H 2，∴△H 2= -△r 2H m ө(817.47+ 0.06547T )(T -298)=2511.08×103T =2806.1K或者：△H 2= {4C p,m (CO 2)+2 C p,m (H 2O)+20 C p,m (N 2)}dT =(4×37.1+2×33.58+20×29.12) (T 2-T 1)= 797.96×(T -298) ∵△r1H m ө=△H 1+△r 2H m ө+△H 2，∴△H 2= -△r 2H m ө797.96×(T -298)=2511.08×103T =3444.87K⎰21T T ⎰21T T ⎰21T T ⎰21T T物理化学习题解答(三)习题p200~2034解:(1)p总×(V O2+V N2)=n总RT，p O2×V O2=n O2RT，p N2×V N2=n N2RTp总= n总RT/(n O2RT1/p O2+ n N2RT/p N2)=n总/(n O2/p O2+ n N2/p N2)=1/(0.2/20+0.8/80)=50kPa(2) ∵等温，∴△U=0，△H=0，故：Q= -W∵△V=0，∴Q= -W=0为了计算状态函数，设计如下可逆途径：(a) O2(298K、V、20kPa)→O2(298K、2V、10kPa)，等温可逆W O2，r= -n O2RTln2= -0.2×8.314×298= -343.46JQ O2，r= -W O2=343.46J△S O2= Q O2/T =1.1526J/K△G O2= -n O2RTln2= -343.46J(b) (N2(298K、V、80kPa)→O2(298K、2V、40kPa)W N2，r= -n N2RTln2= -0.8×8.314×298= -1373.85JQ N2，r= -W N2= 1373.85J△S N2= Q N2/T =4.6103J/K，r△G N2= -n N2RTln2= -1373.85J△S=△S O2+△S N2=5.763J/K△G=△G O2+△G N2= -1717.3J(2)∵等温可逆，∴△U=0，△H=0，△S= -5.7627J/K，△G=1717.3J故：–W=Q= T△S= -5.7627×298= -1717.3J6解:(1)∵等温可逆，∴△U=0，△H=0，故：Q= -WW= -nRTlnV2/V1=2×8.314×300ln50/20= -4570.82J△S=Q/T=4570.82/300=15.324J/K(2) ∵真空膨胀，∴△U =0，△H =0，Q = -W =0，△S =15.324J/K(3) ∵等温，∴△U =0，△H =0W = -p e (V 2-V 1)= -100×103×(50-20)×10-3= -3000JQ = -W =3000J ，△S =15.324J/K8解:(a) (0.15kg ，273K) H 2O(S)→H 2O(l)(0.15kg ，273K) 等温等压可逆相变 Q 1=△H 1=m △fus H =0.15×103g ×333.4J .g -1=50.01kJ△S 1=Q 1/T =50010/273=183.19J .K -1(b) m 1C p (T -273)=m 2C p (298-T )，0.15(T -273)=0.1(298-T )，T =294.74K(0.15kg ，273K) H 2O(l)→H 2O(l)(0.15kg ，T K) 等压可逆△S 2= m C p lnT 2/T 1=0.15×103×4.184ln (294.74/273) =48.09J/K(c) (1.0kg ，298K) H 2O(l)→H 2O(l)(1.0kg ，T K) 等压可逆 △S 3= mC p lnT 2/T 1=1.0×103×4.184ln (294.74/298)= -46.02J .K -1故：△S =△S 1+△S 2+△S 3=183.19+48.09-46.02=185.26J .K -1 11解:(1) ∵等温可逆，∴△U =0，△H =0W =-nRTlnV 2/V 1 = -nRTlnP 1/P 2=1×8.314×298ln (100/600) = -4439.21JQ = -W =4439.21J△S sys =Q /T =4439.21/298=14.90J .K -1△A =△U -T △S = 0-4439.21= -4439.21J△G =△H -T △S = 0-4439.21= -4439.21J△S sub =-Q/T= -4439.21/298=14.90J .K -1△S iso =△S sys +△S sub =0(2) ∵等温，∴△U =0，△H =0⎰=21/T T p dT mC ⎰=21/TT p dT mC∵等外压，∴W= -p e(V2-V1)= -p e (nRT/p2-nRT/p1)= -600×103×1×8.314×298×(1/600-1/100)×10-3=12.39kJQ= -W= -12.39kJ△S=14.90 J.K-1△A= -4439.21J△G= -4439.21J△S sub= -Q/T=41.57 J.K-1，△S iso=△S sys+△S sub=41.57+14.90=56.47J.K-1 12解:∵绝热可逆，∴Q=0，△S=0T2γ=T1γ(p1/p2) 1-γ，γlnT2=γlnT1+(1-γ)ln p1/p2，lnT2=lnT1+(1-1/γ)ln6T2/T1=62/7，T2=455.5K△U=nC v,m(T2-T1)=1×2.5×8.314×(455.5-298)= 3237.64J△H=nC p,m(T2-T1) =1×3.5×8.314×(455.5-298)= 4583.09JW=△U= 3237.64JS2 =S1+△S= S1△G=△H -△(TS)=△H-S(T2-T1)= 4583.09-205.14×(455.5-298)= -27726.46J△A=△U-△(TS)=△U-S(T2-T1)=3237.64-205.14×(455.5-298)= -29071.91J△S sub=0，△S iso=△S sys+△S sub =016解:(1) ∵等温可逆，∴△U=0，△H=0W= -nRTln(V2/V1)= nRTln(p2/p1)=1×8.314×273ln2=1573.25JQ= -W= -1573.25J△S=Q/T= -5.7628J/K△A=△U-T△S=W=1573.25J△G=△H-T△S =W=1573.25J(2) ∵恒压可逆，∴W= -p e(V2-V1)= -pV1= -nRT= -1×8.314×273= -2269.72JQ =n C p,m (T 2-T 1)= n C p,m (pV 2/nR -pV 1/nR )=2.5pV 1 =2.5×1×8.314×273=5674.305J△H=Q=5674.305J△U=Q+W =5674.305 -2269.72=3404.585J P 1V 2/p 1V 1=nRT 2/nRT 1，T 2=2T 1△S=nC p,m lnT 2/T 1=1×2.5×8.314ln 2=14.41 J .K -1 S 2=S 1+△S =100+14.407=114.41J .K -1.mol -1 △G =△H -△(TS )=△H-(2T 1S 2-T 1S 1)=5674.305-273(2×114.41-100)= -29493.555J △A =△U -△(TS )= △U-(2T 1S 2-T 1S 1)= 3404.585-273(2×114.41-100)= -31763.275J(3) ∵恒容可逆，∴△V =0，W =0Q v =nC v,m (T 2-T 1)= nC v,m (p 2V 1/nR -p 1V 1/nR )=1.5p 1V 1 =1.5×1×8.314×273=3404.583J△U=Q v =3404.583J△S= nC v,m /T d T = nC v,m ln (T 2/T 1) =1.5nRln (p 2V 1/p 1V 1)= 1.5nRln 2 =1.5×8.314ln2=8.644J/K△H=△U+△(pV )=△U+(p 2V 1-p 1V 1)=△U+ p 1V 1=△U+nRT 1=3404.583+1×8.314×273=5674.305JP 2V 1/p 1V 1=nRT 2/nRT 1，T 2=2T 1S 2=S 1+△S=100+8.644=108.644J .K -1.mol -1 △G =△H -△(TS )= △H -(T 2S 2 –T 1S 1)=△H-(2T 1S 2-T 1S 1) = 5674.305-273×(2×108.644-100)= -26345.32J △A =△U -△(TS )= △U -(T 2S 2 –T 1S 1)=△U-(2T 1S 2-T 1S 1) = 3404.583-273×(2×108.644-100)= -28615.04J(4) ∵绝热可逆，∴Q=0，△S=0T 2γ=T 1γ(p 1/p 2) 1-γ，γlnT 2=γlnT 1+(1-γ)ln 2，lnT 2=lnT 1+(1/γ-1)ln 2 T 2/T 1=2-2/5，T 2=2-2/5 T 1=206.9K 21T T△U=nC v,m (T 2-T 1)=1×1.5×8.314×(206.9-273)= -824.33J△H=nC p,m (T 2-T 1)=1×2.5×8.314×(206.9-273)= -1373.89JW=△U = -824.33JS 2=△S+ S 1=S 1=100 J .K -1.mol -1△G =△H -△(TS )=△H-(T 2S 1-T 1S 1)= -1373.89-100(206.9-273)= 5236.11J△A =△U -△(TS )=△U-(T 2S 2-T 1S 1)= -824.33-100(206.9-273)= 5785.67J(5) ∵绝热，∴Q =0∵恒外压，∴△U =W = -p e (V 2-V 1)= -p e {nR T 2/p 2 -nRT 1/p 1}=nR (p e T 2/p 2-p e T 1/p 1)W=△U =nC v,m (T 2-T 1)=1.5nR (T 2-T 1)-(p e T 2/p 2-p e T 1/p 1)= 1.5(T 2-T 1)，-T 2+0.5T 1= 1.5T 2-1.5T 1，T 2= 0.8T 1△U=nC v,m (T 2-T 1)= -0.2nC v,m T 1= -0.2×1×1.5×8.314×273= -680.92J△H=nC p,m (T 2-T 1)= -0.2nC v,m T 1= -0.2×1×2.5×8.314×273 = -1134.86J W=△U =-680.92J设计如下可逆途径：Q 1= -W 1= nRTlnV 2/V 1= nRTlnp 1/p 2= -1×8.314×273ln 2= 683.25J△S 1=Q 1/T = 683.25/273= 2.5028J/K△S 2= nC p,m /T d T =nC p,m lnT 2/T 1 = 1×2.5×8.314ln(0.8T 1/T 1)= -4.638J/K△S =△S 1+△S 2=2.5028-4.6383= -2.135J/KS 2-S 1=△S ，S 2=△S+S 1= -4.638+100=95.362 J .K -1.mol -1△A =△U-△(TS ) =△U-(T 2S 2-T 1S 1)= -680.92-273(0.8×95.362-100)= -7153.86J21T T△G =△H-△(TS ) =△H-(T 2S 2-T 1S 1)=-1134.86 -273(0.8×95.362-100)= -7607.8J19解:(1) C(石墨)→C （金刚石）△trs G mө=? △trs H m ө=△c H m ө(石墨)-△c H m ө(金刚石)=-393.51-(-395.40)=1.89kJ .mol -1△trs S m ө=S m ө(金刚石)- S m ө(石墨)=2.45-5.71= -3.26J .K -1.mol -1△trs G m ө=△trs H mө-T △trs S m ө=1.89-298×(-3.26×10-3)=2861.48 J .mol -1 (2) ∵△trs G m ө＞0,∴石墨比金刚石稳定。