材料物化习题解答整理版讲解
材料物化习题解答整理版讲解
8、将1000g铜从25℃加热到1200℃，需供给多少热量？已知铜的熔点为1083℃，熔化热为13560J/mol，Cp(l)=31.40 J·mol-1·K-1,Cp(s)=24.48J·mol-1·K-1。
10、1.00mol（单原子分子）理想气体，由10.1kPa、300K按下列两种不同的途径压缩到25.3kPa、300K，试计算并比较两途径的Q、W、ΔU及ΔH。
（1）等压冷却，然后经过等容加热；
（2）等容加热，然后经过等压冷却。
解：Cp,m=2.5R,CV,m=1.5R
（1）
10.1kPa、300K 10.1kPa、119.8 25.3kPa、300K
(2)Fe3O4+CO==3FeO+CO2;ΔrHm,2=22.6kJ/mol
(3)FeO+CO==Fe+CO2;ΔrHm,3=-13.9kJ/mol
求在相同温度下，下述反应的反应焓为多少？
(4)Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2;ΔrHm,4=?
解：[(1)+2×(2)+6×(3)]/3=(4)
系统
电池
电阻丝*
水
水+电阻丝
电池+电阻丝
环境
水+电阻丝
水+电池
电池+电阻丝
电池
水
解：
Q=0,W<0,
ΔU<0
W=0,Q<0,
ΔU>0(≈0)
Q>0,W≈0,ΔU>0
无机材料物理化学课后习题及答案
第一章几何结晶学基础1-1.晶体、晶胞的定义；空间格子构造的特点；晶体的基本性质。
1-2.参网页上的模型，运用对称要素组合定律，写出四方柱、六方柱、四方四面体、斜方双锥、六八面体、三方柱、复三方三角面体、四六面体的点群符号，并写出其所属的晶系和晶族。
1-3.参阅网页上的模型，请确定单型中的六八面体、复三方偏三角面体、复六方双锥、和聚型中2、3、4号模型在晶体定向中，各晶体的晶轴分别与哪些对称轴重或晶棱方向平行？1-4.请写出单型三方柱、四方柱、四方双锥、六方柱、菱面体、斜方双锥各晶面的主要晶面符号。
1-5.请写出下列聚型模型各晶面的晶面符号：1、2、3、4。
两个对称面相互成1）60°、2）90°、3）45°、4）30°，可组合成什么点群？1-6.由两根相交的二次轴互成1）90°、2）60°、3）45°、4）30°，可以组合成什么点群？试在面心立方格子中画出菱面体格子1-7.一晶面在X、Y、Z轴分别截得2、4、6个轴单位，请写出此晶面符号。
1-8.作图表示立方晶体的（123）、（012）、（421）晶面。
1-9.在六方晶体中标出晶面（0001）、（2110）、（1010）、（1120）、（1210）的位臵。
1. 答：晶体最本质的特点是其内部的原子、离子、或原子集团在三维空间以一定周期性重复排列而成 , 晶体的空间格子构造有如下特点：结点空间格子中的点，在实际晶体中它们可以代表同种质点占有的位臵，因此也称为晶体结构中的等同点位臵。
行列结点在一维方向上的排列 . 空间格子中任意两个结点连接的方向就是一个行列方向。
面网结点在平面上的分布构成面网。
空间格子中，不在同一行列上的任意三个结点就可联成一个面网。
平行六面体空间格子中的最小单位。
它由六个两两平行且大小相等的面组成。
晶体的基本性质是指一切晶体所共有的性质，这些性质完全来源于晶体的空间格子构造。
物化习题解答
物化习题解答热⼒学第⼀定律22. 某双原⼦理想⽓体1mol从始态350K，200Kpa经过如下四个不同的过程到达各⾃的平衡态。
求各过程的功：（1）恒温可逆膨胀⾄50Kpa；（2）恒温反抗50 Kpa恒外压膨胀50Kpa；（3）绝热可逆膨胀⾄50Kpa；（4）绝热反抗50Kpa恒外压膨胀到50Kpa。
解：（1） W=-??-=2121/VVVVVdVRTPdV=RTlnV1/V2=RTlnP2/P1W=8.314*350ln(50/200)=-4.034KJ(2) W=-P2*（V2-V1）=-P2*(RT/P2-RT/P1)=P2/P1*RT-RT=-3/4RT=-3/4*8.314*350=-2.183KJ(3) γ=C pm/C vm=7/2R/5/2R=1.4绝热过程⽅程：（T2/T1）*(P2/P1)(1-γ)/γ=1T2/350=(200/50)-0.4/1.4T2=350*(1/4)0.4/1.4=235.5KW=△U=Cvm*(T2-T1)=5/2*R*(235.5-350)=-2.38KJ(4)δQ=0, ΔU=WCvm*(T2-T1)=-P2*(V2-V1)5/2*R*(T2-T1)=-P2*(RT1/P2-RT2/P1)7/2*T2=11/4*T1 T2=275K的温度，及整个过程的Q、W、ΔU及ΔH。
T 1=300K 恒温可逆 T2=300K 绝热可逆 T3=?P 1=200Kpa 双原⼦理想⽓体→1Q P2=50KPa→=02Q P3=200KPa5mol解:T3=T2*(P2/P1)(1-γ)*γ=445.8K γ=1.4ΔU=nC(T-T)=5*8.314*(445.8-300)*5/2 =15.15KJ△H=nCpm(T 3-T 1)=21.21KJQ=Q 1=-W 1=∫PdV=nRTlnV 2/V 2=nRTlnP 1/P 2 Q=17.29KJW=△U-Q=15.15-17.29=-2.14KJ32. 已知⽔（H 2O ）在100oC 时的摩尔蒸发焓为ΔvapHm =40.668 KJ/mol 。
物化习题解答2012讲诉
1 8.314 300 101.325 103
2.462 10 2 (m3)
V1
nRTend pend
1 8.314 1000 1628.247 103
5.106 10 3(m3)
由此求
得 p1, p1
nRT1 V1
1 8.314 300 5.106 10 3
4.885 105( Pa)
对于第一步的恒压过程：
W1 p1 V 4.885 105 (5.106 10 3 2.462 10 2 ) 9.533 103 ( J )
则： Q1=－W1＝－9.533 ×103（J）（为什么？ ）
对于第二步： Q2＝Δ U＝8729J；W2＝0 故整个过程： Q＝Q1＋Q2=-804(J) W＝W1＋W2＝9.533 ×103（J）
H
Tend
nC p,mdT
nCp,m (Tend Tini )＝0.1 5 R （610 400）＝ 436.5 （ J）
Tini
2
（计算中利用了 Cp,m CV ,m R关系式）
12.47*10 3 (m3 ) 12.47L
原混合气中氢气的分压为 50kPa，其摩尔数为：
pV 50*10 3 *0.01247
n
0.2500( mol )
RT
8.314*300
氢气质量为 0.5040g
50 yH 2 150 1/ 3； yN2＝2 / 3
1.10 解：题目所给的空气中氧气与氮气的体积分数是无水蒸汽 存在时的比例，且此时空气中其它气体含量很小，不计。湿空 气考虑有水蒸气、氧气、氮气。由题意知湿空气中水蒸气的含 量为：
pB M B pM
将（ 3）＋（ 4），得到：
物理化学习题课精讲附答案完整版
与途径有关。为了应用需要，定义了一个状态函数
U pV
。
由该定义和热力学第一定律得到 H Q p 的关系式，此式 很有实用价值。因为大多数化学反应是在等压下进行的， 在非膨胀功为零的封闭系统中，系统在等压过程中所吸 收的热量全部用于焓的增加。 热力学第一定律应用于理想气体时，通过Joule实验得 到理想气体的热力学能和焓都仅是温度的函数的结论。 热力学第一定律应用于真实气体时通过Joule-Thomson实 验得到实际气体的热力学能和焓不仅是温度的函数，且 与压力有关的结论。
H H dH dT dp T p T T
9. 反应进度
nB nB
0
B
10. 化学反应的等压热效应与等容热效应的关系
Q p Q V nRT
当反应进度ξ=1mol时，
r H m rU m
B
B
RT
11.化学反应等压热效应的几种计算方法 利用生成焓值:
Q1 W
'
可逆制冷机冷冻系数:
1 2 1
7. Joule-Thomson系数
J
Τ H p Τ Cp p H
8. 实际气体的dU和dH
U U dU dT dV V V
2. 热力学第一定律
热力学第一定律实际上是能量守恒与转化定律在热现象中所 具有的特殊形式，不考虑系统的宏观运动，不考虑特殊外力 场作用，能量只限于热力学能形式。系统由始态变到终态时， 热力学能的增量ΔU等于系统从环境中吸收的热量Q加上环境 对系统所做的功， 焓，H
def
U 。热力学能是状态函数，热和功 Q W
物化1_7章答案
第一章习题解答1.1物质的体膨胀系数αV与等温压缩率κT的定义如下：试导出理想气体的、与压力、温度的关系解：对于理想气体：PV=nRT , V= nRT/P求偏导：1.2 气柜储存有121.6kPa，27℃的氯乙烯（C2H3Cl）气体300m3，若以每小时90kg的流量输往使用车间，试问储存的气体能用多少小时？解：将氯乙烯(M w=62.5g/mol)看成理想气体：PV=nRT , n= PV/RTn=121600⨯300/8.314⨯300.13 (mol)=14618.6molm=14618.6⨯62.5/1000(kg)=913.66 kgt=972.138/90(hr)=10.15hr1.3 0℃，101.325kPa的条件常称为气体的标准状况，试求甲烷在标准状况下的密度？解：将甲烷(M w=16g/mol)看成理想气体：PV=nRT , PV =mRT/ M w甲烷在标准状况下的密度为=m/V= PM w/RT=101.325⨯16/8.314⨯273.15(kg/m3)=0.714 kg/m31.4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g。
充以4℃水之后，总质量为125.0000g。
若改充以25℃，13.33kPa的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g。
试估算该气体的摩尔质量。
水的密度按1 g.cm-3计算。
解：球形容器的体积为V=（125-25）g/1 g.cm-3=100 cm3将某碳氢化合物看成理想气体：PV=nRT , PV =mRT/ M wM w= mRT/ PV=(25.0163-25.0000)⨯8.314⨯300.15/(13330⨯100⨯10-6)M w =30.51(g/mol)1.5 两个容器均为V的玻璃球之间用细管连接，泡密封着标准状况下的空气。
若将其中一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃，忽略连接细管中的气体体积，试求该容器空气的压力。
材料物理化学习题指南
0，
，0 ，
Na+：00 ，
，0 0，
（2） 球体紧密堆积法： 离子晶体中负离子常按紧密堆积排列， 而正离子处于空 隙之中。例如 NaCl，Cl 按立方紧密堆积和 Na+处于全部八面体空隙之中。 （3） 配位多面体及其连接方式： 对结构比较复杂的硅酸盐晶体结构常使用配位 多面体和它们的连接方式来描述。例如 NaCl 结构是由 Na-Cl 八面体以共棱方式相连 而成。 表 2-1 用负离子堆积方式，列出典型晶体结构的分类。 硅酸盐晶体结构是按晶体中硅氧四面体在空间的排列方式分为孤岛状、组群状、链状、 层状和架状五类。这五类的[SiO4]四面体中，桥氧的数目也依次由 0 增加至 4，非桥氧数由 4 减至 0。硅离子是高电价低配位的阳离子，因此在硅酸盐晶体中，[SiO4]只能以共顶方式连 接，而不能以共棱或共面方式连接。表 2-2 列出硅酸盐晶体结构类型和实例。
例
题
１－１ 作图阐明表示晶面符号的米氏指数。 解：图 1-2 的晶体中，晶面 XYZ 在三个结晶轴 上的截距依次为 。已知轴率为 a：b：c。
图 1-2 例题 1-1 附图
该晶面在结晶轴上的截距系数为 2a、3b、6c。根据米 氏指数的含意则：
因此，该晶面的晶面符号为（321） 。 1-2 在面心立方和体心立方中，最密排的平面的米氏符号是什么？ 解：在面心立方堆积中，由（100） 、 （010）和（001）三个面的对角线所构 成的平面是最密排的面。因此，它的米氏符号为（111） 。 在体心立方堆积中，由（001）面的对角线和 c 轴构成的平面是最密排的面。因 此，它的米氏符号为(110)。 1-3 金属铝为面心立方结构，晶胞参数为 0.4049nm，求 d（200）和 d（220） 各为多少？（d（200）为（200）面之间的距离） 。 解：d（200）为（200）面之间的距离，根据米氏符号的定义，d（200）应 为 d（100） 。因为铝是立方结构，因此 d（100）即为晶胞参数 0.4049nm。所以 d（200）=0.2025nm。 同理，d（220）= d（110） 。在立方体中，d（110）为(001)面对角线的 1/2。
《物理化学》学习辅导习题及答案要点
期末复习《物理化学》学习辅导材料之一热力学一、判断题：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、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。
（）3、稳定态单质的Δf H mΘ(800K)=0 。
( )4、d U=nC v,m d T公式对一定量的理想气体的任何pVT过程都适用。
( )5、系统处于热力学平衡态时，其所有的宏观性质都不随时间而变。
（）6、若系统的所有宏观性质均不随时间而变，则该系统一定处于平衡态。
（）7、隔离系统的热力学能是守恒的。
（）8、隔离系统的熵是守恒的。
（）9、一定量理想气体的熵只是温度的函数。
（）10、绝热过程都是定熵过程。
（）11、一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。
（）12、系统从同一始态出发，经绝热不可逆过程到达的终态，若经绝热可逆过程，则一定达不到此终态。
（）13、热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传到高温物体是不可能的。
（）14、系统经历一个不可逆循环过程，其熵变> 0。
（）15、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体积功W’<0，且有W G和G<0，则此状态变化一定能发生。
（）16、绝热不可逆膨胀过程中S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中S <0。
（）17、临界温度是气体加压液化所允许的最高温度。
( )18、可逆的化学反应就是可逆过程。
( )19、Q和W不是体系的性质，与过程有关，所以Q + W也由过程决定。
( )20、焓的定义式H = U + pV是在定压条件下推导出来的，所以只有定压过程才有焓变。
( )21、焓的增加量∆H等于该过程中体系从环境吸收的热量。
( )22、一个绝热过程Q = 0，但体系的∆T不一定为零。
( )23、对于一定量的理想气体，温度一定，热力学能和焓也随之确定。
( )24、某理想气体从始态经定温和定容两过程达终态，这两过程的Q、W、∆U及∆H是相等的。
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8、将1000g铜从25℃加热到1200℃，需供给多少热量？已知铜的熔点为1083℃，熔化热为13560J/mol，Cp(l)=31.40 J·mol-1·K-1,Cp(s)=24.48J·mol-1·K-1。
第一章热力学第一定律
1、10mol氧在压力为101kPa下等压加热，使体积自1000dm3膨胀到2000dm3，设其为理想气体，求系统对外所做的功。
解：W=-peΔV=-101×103×(2000-1000)×10-3=-101×103(J)
即系统对外做功101×103J
2、在一绝热箱中装有水，接联电阻丝，由蓄电池供应电流，试问在下列情况下，Q、W及ΔU的值时大于零，小于零，还是等于零？
4、在101kPa下，气体由10.0dm3膨胀到16.0dm3，吸收了1255J的热，求ΔU、ΔH、W。
解：W=-peΔV=-101×103×(16-10)×10-3=-606(J)
ΔH=Qp=1255J
ΔU=Q+W=1255-606=649(J)
5、2.00mol的水蒸气在100℃、101325Pa下变为水，求Q、W、ΔU及ΔH。已知水的气化热为2258J/g。
（1）反抗恒外压101×103等温膨胀到气体的压力也为101×103。
（2）等温可逆膨胀到气体的压力为101×103Pa。
解：(1)W=-peΔV
=-101×103×10×8.314×300×( )×10-3
=-22.45(kJ)
(2)W=nRTln =10×8.314×300×10-3ln =-57.43(kJ)
（2）按Cp,m=a+bT计算（查本书附录）
解：（1）Qp= ×30.30×(1000-298)×10-3=21271(kJ)
（2）Fe的Cp,m=14.10+29.71×10-3T
Qp= ×
= ×[14.10×(1000-298) + ×10-3×(10002-2982)]
=9898200+134-535817=23434017(J)=23434(kJ)
0.2470m30.09858 m30.09858 m3
Q=Q1+Q2=1.00×2.5R×(119.8-300)+ 1.00×1.5R×(300-119.8)=-3745+2247=-1499(J)
W=W1+W2=-10.1×103×(0.09858-0.2470)+0=1499(J)
ΔU=Q+W=0
解：Q=Qp=ΔH=-nΔvapHm=-2×2258×18×10-3=-81.29(kJ)
W=-peΔV=peVg=nRT=2×8.314×373×10-3=6.20(kJ)
ΔU=Q+W=-81.29+6.20=-75.09(kJ)
6、1.00mol冰在0℃、101325Pa下变为水，求Q、W、ΔU及ΔH。已知冰的熔化热为335J/g。冰与水的密度分别为0.917及1.00g/cm-3。
系统
电池
电阻丝*
水
水+电阻丝
电池+电阻丝
环境
水+电阻丝
水+电池
电池+电阻丝
电池
水
解：
Q=0,W<0,
ΔU<0
W=0,Q<0,
ΔU>0(≈0)
Q>0,W≈0,ΔU>0
W>0,Q=0,
ΔU>0
W=0,Q<0,
ΔU<0
（有*者表示通电后，电阻丝及水温皆升高，假定电池放电时无热效应）
3、10mol的气体（设为理想气体），压力为101×104Pa，温度为27℃，分别求出下列过程的功：
解：Q=Qp=ΔH=nΔfusHm=1×335×18×10-3=6.03(kJ)
W=-peΔV=-101325×( )×10-6=0.165(J)
ΔU=Q+W=6.03+0.000165=6.03(kJ)
7、某热处理车间室温为25℃，每小时处理400kg链轨节(碳钢)，淬火温度为850℃，假定炉子热损失量是加热链节热量的30%，问电炉每小时耗电量多少？已知碳钢的Cp=0.5523J/g.
解：T1=607.4K,T2=1214.8K
Q=20×29.3×(1214.8-607.4)=355936(J)=356kJ
W=-101×103×(2-1)= -101×103(J)=-101kJ
ΔU=Q+W=356-101=255(kJ)
ΔH=Qp=Q=356kJ
12、有100g氮气，温度为0℃，压力为101kPa,分别进行下列过程：
10、1.00mol（单原子分子）理想气体，由10.1kPa、300K按下列两种不同的途径压缩到25.3kPa、300K，试计算并比较两途径的Q、W、ΔU及ΔH。
（1）等压冷却，然后经过等容加热；
（2）等容加热，然后经过等压冷却。
解：Cp,m=2.5R,CV,m=1.5R
（1）
10.1kPa、300K 10.1kPa、119.8 25.3kPa、300K
解：Qp= ×24.48×(1083-25)+ ×13560+ ×31.40×(1200-1083)
=407615+213409+57819=678843（J）=678.8kJ
9、求55.85kg的α-Fe从298K升温到1000K所吸收的热。
（1）按平均热溶计算，Cp,m=30.30Jmol-1K-1;
ΔH=ΔU+Δ(pV)=0+25.3×0.09858-10.1×0.2470=0
（2）
10.1kPa、300K 25.3kPa、751.6 25.3kPa、300K
0.2470m30.2470m30.09858 m3
Q=Q1+Q2=1.00×1.5R×(751.6-300)+ 1.00×2.5R×(300-751.6)=5632-9387=-3755(J)
W=W1+W2=0-25.3×103×()
ΔU=Q+W=0
ΔH=ΔU+Δ(pV)=0+25.3×0.09858-10.1×0.2470=0
计算结果表明，Q、W与途径有关，而ΔU、ΔH与途径无关。
11、20.0mol氧在101kPa时，等压加热，使体积由1000dm3膨胀至2000dm3。设氧为理想气体，其热容Cp,m=29.3J·mol-1·K-1，求ΔU及ΔH。