物理化学教程课后习题答案
(完整版)物理化学课后答案

第一章气体的pVT 关系1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下:1 1TT p V p V V T V V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系?解:对于理想气体,pV=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl )气体300m 3,若以每小时90kg 的流量输往使用车间,试问贮存的气体能用多少小时?解:设氯乙烯为理想气体,气柜内氯乙烯的物质的量为mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯==每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H Cn/v=(14618.623÷1441.153)=10.144小时1-3 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:33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 1-4 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 。
若改用充以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。
解:先求容器的容积33)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm Vl O H ==-=ρ n=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接,泡内密封着标准状况条件下的空气。
物理化学简明教程第四版课后练习题含答案

物理化学简明教程第四版课后练习题含答案
本文为物理化学简明教程第四版课后练习题,包含答案。
主要介绍了热力学和
量子化学方面的知识。
第一章热力学基础
1.1 热力学第一定律
1.1.1 以下哪种是热力学第一定律的表述?
A. 热量是一个守恒量
B. 能量不能被消灭,只能转化成其他形式
C. 系统的内能等于热量和功的代数和
答案:C
1.1.2 如果一个系统的内能增加了100 J,并且从系统中流出了30 J 的热量,那么系统所做的功是多少?
答案:70 J
1.2 热力学第二定律
1.2.1 以下哪种是最常用的热力学第二定律的表述?
A. 任何热量都不能从低温物体传递到高温物体,除非做功
B. 热力学过程的总熵永远不会减少
C. 热力学系统是一个孤立的系统
答案:B
1.2.2 熵的单位是什么?
答案:J/K
第二章量子力学基础
2.1 波粒二象性
2.1.1 波长为400 nm的光的能量是多少?
答案:4.94×10^-19 J
2.1.2 电子穿过双缝的实验表明电子具有波粒二象性。
在哪些情况下,电子的波动性会更加显著?
答案:在动量较小和物体尺寸较大的情况下
2.2 氢原子的结构
2.2.1 氢原子基态的能量是多少?
答案:-2.18×10^-18 J
2.2.2 在电子半径平方的图像中,哪些区域表示电子最有可能出现?
答案:波峰处
总结
本文介绍了物理化学中的热力学和量子化学方面的知识,包含了相关的课后练习题,答案也一并给出。
希望这些例题能够帮助读者更好地理解物理化学的相关知识。
大学生 物理化学核心教程课后答案完整版(第二版学生版)(2)

第 七 章 化学反应动力学一、思考题1. 有如下化学计量式,分别写出用参与反应的各种物质表示的速率表达式。
设反应都是基元反应,根据质量作用定律写出反应的速率方程式。
(1)A + B = C (2)2A + B = 2C (3)A + 2B = C + 2D (4)2Cl + M = Cl 2 + M答:根据质量作用定律上述式子的出反应的速率方程式如下:(1)r = k [A][B] (2)r = k [A]2[B] (3)r = k [A][B]2 (4)r = k [Cl]2[M]2. 某化学反应化学计量方程为A + B = C ,能认为这是二级反应吗?答: 不能。
反应级数应该从实验中求出。
化学反应方程式只表示参与反应的各物质的量之间的关系,不代表反应机理。
若注明它是基元反应,则可以运用质量作用定律,确定它是二级反应,也是双分子反应。
3. 化学反应化学计量方程为AB 3 = A + 3B,这样的反应是否可能为基元反应?答: 不可能。
根据微观可逆性原理,正、逆反应必须遵循相同的途径。
基元反应最多只有三分子反应,现在逆反应有四个分子,所以逆反应不可能是基元反应,则正反应也不可能是基元反应。
4. 零级反应是否是基元反应?答: 不是。
因为不可能有零分子反应。
一般是由于总反应机理中的决速步与反应物的浓度无关,所以对反应物呈现零级反应的特点。
零级反应一般出现在表面催化反应中,决速步是被吸附分子在表面上发生反应,与反应物的浓度无关,反应物通常总是过量的。
5. 某一反应进行完全所需时间是有限的,且等于0c k(c 0是反应物起始浓度),则该反应是几级反应? 答: 零级。
根据零级反应动力学程x = kt ,则有:0c tk 。
6. 具有简单级数的反应是否一定是基元反应? 答: 不一定。
基元反应一定具有简单反应级数,但具有简单级数的反应不一定是基元反应,例如氢气和碘发生反应生成碘化氢,实验测得这是二级反应,但它是个总包反应,反应机理有若干步基元反应组成。
物理化学教程课后习题答案

物理化学教程课后习题答案第一章 化学热力学基础姓名:刘绍成 学号 :120103208026 金材10-1-16-34P 82(1-1) 10 mol 理想气体由25℃,1.00MPa 。
设过程为:(i )向真空膨胀;(ii )对抗恒外压0.100MPa 膨胀。
分别计算以上各过程的体积功。
解:(i) 外(ii)(ii )P 1V 1=nRT V 1=24.777m 3;因为是恒温过程,故 V 2=21P P V 1=66101.0101777.24⨯⨯⨯=247.77m 3W=-⎰21v v Pdv =-P(V 2-V 1)=-22.2995J小结:此题考查真空膨胀的特点及恒外压做功的求法,所用公式有:PV=nRT;TPV=常数;W=-⎰21v v Pdv 等公式。
P 82(1-3) 473k, 0.2MPa ,1dm 3的双原子分子理想气体,连续经过下列变化:(I )定温膨胀到3 dm 3;(II )定容升温使压力升到0.2MPa ;(III )保持0.2MPa 降温到初始温度473K 。
(i )在p-v 图上表示出该循环全过程;(ii )计算各步及整个循环过程的Wv 、Q ,ΔU ,及ΔH 。
已知双原子分子理想气体C p,m =27R 。
解:(ii) p (i) 向真T=273kP 1=1.0T=273kP 2=0.dT=0 dV=0 dP=0P 1V 1=nRT 1 n=111RT V P =4733145.8101102.036⨯⨯⨯⨯-mol=0.0509mol,P 1V 1=P 2V 2 ∴P 2=21V VP 1=31×0.2×106=0.067MPa,T 2=21P P T 1=6316102.0102.0⨯⨯⨯×473K=1419K.(i) 恒温膨胀A B△U i =0,△H i =0. W i =-⎰21v v Pdv =-nRTln12v v =-0.0509×8.3145×473×ln3=-219.92J.∴Q i =-W=219.92J.(ii) 等体过程 B C 因为是等体积过程所以W ii =0,Q ii =△U ii =nC V,m △T=n(C p,m -R)(T 2-T 1)=0.0509×(27-1)×8.3145×(1419-473)=1000.89J;T 1=473k P=0.T 1=473k P =T 2=P 1=0.2MPaT 1=473k P =0.△ H ii =nC p,m △T=0.0509×3.5×8.3145×(1419-473)=1401.2J. (iii) 等压过程 C AW iii =-P △V=-P(V 1-V 2)=-0.2×106×(1-3)×10-3=400J;△ H iii =nC p,m △T=0.0509×3.5×8.3145×(473-1419)=-1401.2J △ U iii =nC V,m△T=0.0509×2.5×8.3145×(473-1419)=-1000.89J Q=△U-W=-1000.89-400=-1400.89J在整个过程中由于温度不变所以△U=0, △H=0; Q=-W=-180.08J.小结:此题考查了恒温过程、等体过程以及等压过程的公式应用,内能和焓只是过于温度的函数。
物理化学核心教程第二版课后习题答案5-8

四.概念题参考答案1.在等温、等压且不做非膨胀功的条件下,当反应的1r m 5 kJ mol G -∆=⋅时,该反应自发进行的方向为 ( )(A) 正向自发进行 (B) 逆向自发进行(C) 无法判断 (D) 反应不能进行答:(C)。
判断反应能否自发进行,要用等温、等压且不做非膨胀功的条件下r m G ∆的变化值,而不能用r m G ∆的值。
除非该反应是在标准压力下进行,则r m 0G ∆>,反应能逆向自发进行。
或者r m G ∆是一个绝对值很大的负值,改变压力商也不可能改变r m G ∆的符号,则r m G ∆也小于零,这时可以估计反应能自发正向进行。
2.理想气体混合物在化学反应达平衡时,应该使用下列哪个关系式 ( )(A )r m ln p G RT K ∆=- (B )r m ln p G RT K ∆=-(C )r m ln x G RT K ∆=- (D )r m ln c G RT K ∆=-答:(B )。
根据理想气体化学势的表示式,对数项中用B /p p 表示,在化学反应等温式中,对数项中是压力商p Q ,达平衡时,是平衡时的压力商,所以标准平衡常数是p K ,相应的Gibbs 自由能的变化值为r m G ∆。
3.理想气体反应23CO(g)2H (g)CH OH(g)+=的r m G ∆与温度T 的关系为:1r m /(J mol )21 66052.92/K G T -∆⋅=-+。
若要使反应的平衡常数大于1,则应控制的反应温度为 ( )(A) 必须低于℃ (B) 必须高于409.3 K(C) 必须低于409.3 K (D) 必须等于409.3 K答:(C)。
r m G ∆与标准平衡常数p K 的关系式为r m ln p G RT K ∆=-,要使1p K =,则r m 0G ∆=。
从已知的关系式,解得409.3 K T =。
要使反应在标准压力下能自发正向进行,r m G ∆必须小于零,所以,根据已知的关系式,反应温度必须低于409.3 K 。
物理化学课后习题答案(全)

第1章 物质的pVT 关系和热性质习 题 解 答1. 两只容积相等的烧瓶装有氮气,烧瓶之间有细管相通。
若两只烧瓶都浸在100℃的沸水中,瓶内气体的压力为0.06MPa 。
若一只烧瓶浸在0℃的冰水混合物中,另一只仍然浸在沸水中,试求瓶内气体的压力。
解: 21n n n +=2212112RT V p RT V p RT V p +=⋅2111121222112p T p T T p T T T T =+⎛⎝⎜⎞⎠⎟=+ ∴112222p T T T p ⋅+=MPa0.0507=MPa 06.02)15.273100()15.2730(15.2730⎥⎦⎤⎢⎣⎡××++++=2. 测定大气压力的气压计,其简单构造为:一根一端封闭的玻璃管插入水银槽内,玻璃管中未被水银充满的空间是真空,水银槽通大气,则水银柱的压力即等于大气压力。
有一气压计,因为空气漏入玻璃管内,所以不能正确读出大气压力:在实际压力为102.00kPa 时,读出的压力为100.66kPa ,此时气压计玻璃管中未被水银充满的部分的长度为25mm 。
如果气压计读数为99.32kPa ,则未被水银充满部分的长度为35mm ,试求此时实际压力是多少。
设两次测定时温度相同,且玻璃管截面积相同。
解:对玻璃管中的空气,p V p V 2211=kPa 0.96=kPa )66.10000.102(35251212−×==p V V p ∴ 大气压力 = kPa 28.100kPa )96.032.99(=+·28· 思考题和习题解答3. 让20℃、20 dm 3的空气在101325 Pa 下缓慢通过盛有30℃溴苯液体的饱和器,经测定从饱和器中带出0.950 g 溴苯,试计算30℃时溴苯的饱和蒸气压。
设空气通过溴苯之后即被溴苯蒸气所饱和;又设饱和器前后的压力差可以略去不计。
(溴苯Br H C 56的摩尔质量为1mol g 0.157−⋅)解:n pV RT 131013252010831452027315==×××+⎡⎣⎢⎤⎦⎥−().(.) mol =0.832 mol n m M 209501570==..mol =0.00605mol p py p n n n 22212101325732==+=×= Pa 0.006050.832+0.00605 Pa4. 试用范德华方程计算1000 g CH 4在0℃、40.5 MPa 时的体积(可用p 对V 作图求解)。
物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后习题答案5-8

第五章 化学平衡一.基本要求1.掌握化学反应等温式的各种形式,并会用来判断反应的方向和限度。
2.了解标准平衡常数的定义,掌握标准平衡常数的各种表示形式和计算方法。
3.掌握标准平衡常数K 与r m G ∆在数值上的联系,熟练用热力学方法计算r m G ∆,从而获得标准平衡常数的数值。
4.了解标准摩尔生成Gibbs 自由能f m G ∆的定义和它的应用。
5.掌握温度对化学平衡的影响,记住van ’t Hoff 公式及其应用。
6.了解压力和惰性气体对化学平衡的影响。
二.把握学习要点的建议把本章放在多组分系统之后的目的,就是要利用多组分系统中介绍的化学势的概念和各种表示方式,来导出化学反应等温式,从而用来判断化学反应的方向与限度。
本章又用到了反应进度的概念,不过其值处在0 1 mol -的区间之内。
因为在利用化学势的表示式来计算反应的Gibbs 自由能的变化值时,是将化学势看作为一个定值,也就是在有限的反应系统中,化学进度为d ξ,如果在一个很大的系统中, 1 mol ξ=。
严格讲,标准平衡常数应该用绝对活度来定义,由于本教材没有介绍绝对活度的概念,所以利用标准态化学势来对标准平衡常数下定义,其含义是一样的。
从标准平衡常数的定义式可知,标准平衡常数与标准化学势一样,都仅是温度的函数,因为压力已指定为标准压力。
对于液相反应系统,标准平衡常数有其相应的形式。
对于复相化学反应,因为纯的凝聚态物质本身就作为标准态,它的化学势就是标准态化学势,已经归入r m G ∆中,所以在计算标准平衡常数时,只与气体物质的压力有关。
学习化学平衡的主要目的是如何判断反应的方向和限度,知道如何计算平衡常数,了解温度、压力和惰性气体对平衡的影响,能找到一个经济合理的反应条件,为科研和工业生产服务。
而不要过多地去考虑各种浓度表示式和各种平衡常数表示式之间的换算,否则会把自己搞糊涂了,反而没抓住主要内容。
由于标准平衡常数与r m G ∆在数值上有联系,r m ln p G RT K ∆=-,所以有了r m G ∆的值,就可以计算p K 的值。
物理化学课后习题与答案

逆过程。设气体的
Cv,m
=
3 2
R
。试计算各个状态的压力
p
并填下表。
V/dm3•mol-1
44.8 C B
22.4 A
273
546
T/K
1
步骤
A B C
过程的名称
等容可逆 等温可逆 等压可逆
Q/J W/J △U/J
8. 一摩尔单原子理想气体,始态为 2×101.325kPa、11.2dm3,经 pT = 常数的可逆过程(即过
(1) 298K 时的“平衡常数”; (2) 正、逆反应的活化能; (3) 反应热;
(4) 若反应开始时只有 A,pA,0=105Pa,求总压达 1.5×105Pa 时所需时间(可忽略逆反应)。
8.有一反应,其速率正比于反应物浓度和一催化剂浓度。因催化剂浓度在反应过程中不变, 故表现为一级反应。某温度下,当催化剂浓度为 0.01 mol·dm-3 时,其速率常数为 5.8×10-6 s-1。 试问其真正的二级反应速率常数是多少?如果催化剂浓度为 0. 10 mol·dm-3,表现为一级反应
4. 固体 CO2 的饱和蒸汽压在 -103℃ 时等于 10.226kPa,在 -78.5℃ 时等于 101.325 kPa,求: (1)CO2 的升华热;(2)在 -90℃ 时 CO2 的饱和蒸汽压。
5. 设你体重为 50kg,穿一双冰鞋立于冰上,冰鞋面积为 2cm3,问温度需低于摄氏零下几 度,才使冰不熔化?已知冰的 ΔfusHm = 333.4kJ·kg-1,水的密度为 1000 kg·m3,冰的密度为 900kg·m3。
(2) 1mol 水在 100℃恒 温下于真 空容器中 全部蒸发 为蒸气, 而且蒸气 的压力恰 好为
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第一章 化学热力学基础姓名:刘绍成 学号 :120103208026 金材10-1-16-34P 82(1-1) 10 mol 理想气体由25℃,1.00MPa 。
设过程为:(i )向真空膨胀;(ii )对抗恒外压0.100MPa 膨胀。
分别计算以上各过程的(i)外(ii)(ii )P 1V 11=24.777m 3;因为是恒温过程,故 V 2=21P P V 1=66101.0101777.24⨯⨯⨯=247.77m 3W=-⎰21v v Pdv =-P(V 2-V 1)=-22.2995J小结:此题考查真空膨胀的特点及恒外压做功的求法,所用公式有:PV=nRT;TPV=常数;W=-⎰21v v Pdv 等公式。
P 82(1-3) 473k, 0.2MPa ,1dm 3的双原子分子理想气体,连续经过下列变化:(I )定温膨胀到3 dm 3;(II )定容升温使压力升到0.2MPa ;(III )保持0.2MPa 降温到初始温度473K 。
(i )在p-v 图上表示出该循环全过程;(ii )计算各步及整个循环过程的Wv 、Q ,ΔU ,及ΔH 。
已知双原子分子理想气体C p,m =27R 。
解:dT=0 dV=0 dP=0P 1V 1=nRT 1 n=111RT V P =4733145.8101102.036⨯⨯⨯⨯-mol=0.0509mol,P 1V 1=P 2V 2 ∴P 2=21V VP 1=31×0.2×106=0.067MPa,T 2=21P P T 1=6316102.0102.0⨯⨯⨯×473K=1419K.(i) 恒温膨胀A B △U i =0,△H i =0. W i =-⎰21v vPdv =-nRTln 12v v =-0.0509×8.3145×473×ln3=-219.92J.∴Q i =-W=219.92J.(ii) 等体过程 B C 因为是等体积过程所以W ii =0, Q ii =△U ii =nC V,m △T=n(C p,m -R)(T 2-T 1)=0.0509×(27-1)×8.3145×(1419-473)=1000.89J;△ H ii =nC p,m △T=0.0509×3.5×8.3145×(1419-473)=1401.2J.T 1=473k P 1=0.2MPa V 1=1dm 3 A T 1=473k P 2= V 2=3dm 3 B T 2=P 1=0.2MPa V 2=3dm 3 C T 1=473kP 1=0.2MPa V 1=1dm 3 A(iii) 等压过程 C AW iii =-P △V=-P(V 1-V 2)=-0.2×106×(1-3)×10-3=400J;△ H iii =nC p,m △T=0.0509×3.5×8.3145×(473-1419)=-1401.2J △ U iii =nC V,m△T=0.0509×2.5×8.3145×(473-1419)=-1000.89J Q=△U-W=-1000.89-400=-1400.89J在整个过程中由于温度不变所以△U=0, △H=0; Q=-W=-180.08J.小结:此题考查了恒温过程、等体过程以及等压过程的公式应用,内能和焓只是过于温度的函数。
所用公式有:C p,m -C V,m =R; △U=nC V,m △T; △H=nC p,m △T; W=-P △VP 82(1-4) 10mol 理想气体从2×106 Pa 、10-3m 3定容降温,使压力降到2×105 Pa ,再定压膨胀到2×10-2㎥,求整个过程的Wv ,Q ,ΔU 和ΔH 。
解: n=10mol,P 1=2×106 Pa,V 1=10-3m 3,,T 3) P 2=2×105 Pa V 2=2×10-2m 3VP 1V 1=nRT 1 T 1=nRV P 11=23.77KT 2=12P P T 1=0.1×23.77K=2.377K; T 3=12v v T 2=23.77K;W I=0 W II =-⎰21v v Pdv =-P 2(T 2-T 1)Q I =△U I =nC v,m △T= nC v,m (T 2-T 1) △U 2= nC v,m (T 3-T 2)△H I =△U I +△PV=△U+nR(T 2-T 1) Q II =△H II =△U II +△PV=△U II +nR(T 3-T 2) W V = W I + W II =-P 2(T 2-T 1)=-2×105×(10-2-10-3)=-1800J 因为T 1=T 2所以△U=0,△H=0; Q=-W=1800J.小结:此题考查U=f(T);H=f(T);以及热力学第一定律的公式U=W+Q.P 821-5 10mol 理想气体由25℃,106Pa 膨胀到25℃,105Pa ,设过程为:(i )自由膨胀;(ii )对抗恒外压105Pa 膨胀;(iii )定温可逆膨胀。
分别计算以上各过程的W 、Q 、ΔU 和ΔH 。
解:(i )自由膨胀 P 外=0,由W=-P ΔV 得 W=0;又因是等温过程,所以△H=0,△U=0,故 Q=0.(ii )因是等温过程,所以△H=0,△U=0; W v =-P(V 2-V 1)=-105(2P nRT -1P nRT ) =-105×(510298314.810⨯⨯-610298314.810⨯⨯)=22.3JQ=△U-W=22.3J(iii )因是等温过程,所以△H=0,△U=0; W v =-⎰21v v Pdv =-nRTln 12v v =-10×8.314×298×ln10=-57.05KJ;Q=-W v =57.05KJ小结:此题考查U=f(T);H=f(T); W v =-⎰21v v Pdv 等公式P 82 (1-6) 氢气从1.43 dm 3,3.04×105Pa ,298.15K 可逆膨胀到2.86 dm 3。
氢气的C p,m =28.8 J ·K -1·mol -1,按理想气体处理。
(i )求终态的温度和压力;(ii )求该过程的Q 、Wv 、ΔU 和ΔH 。
解:C v,m =28.8-8.3145=20.4855 J ·K -1·mol -1 r=mv mp C C ,,=7/5(i )由理想气体绝热可逆过程方程得:T 1V r-1= T 2V2r-1 T 2=(21v v )r-1T 1=0.50.4×298.15=225.9K; P 1V 1=常数2=(21v v )r P 1=0.51.4×3.04×105=1.15×105Pa;(iii) 有题知 Q=0,RTPV=15.2983145.81043.11004.335⨯⨯⨯⨯-=0.175molW v =△U= nC V,m (T 2- T 1)=0.175×20.4855×(225.9-298.15)=-259.1J△ H=△U+△PV=△U+nR △T=-259.1+0.175×8.3145×(225.9-298.15)=-364.3J.小结:此题考查理想气体绝热可逆过程的方程应用,有T 1V r-1= T 2V 2r-1; P 1V 1=常数;△H=△U+△PV=△U+nR △TP 82(1-7) 2mol 的单原子理想气体,由600k,1000MPa 对抗恒外压100KPa 绝热膨胀到100KPa 。
计算该过程的Q 、Wv 、ΔU 和ΔH 。
W v=-P su △V=-P su nR(22P T -11P T )△U=nC v,m (T 2-T 1) 所以nC v,m (T 2-T 1)= -P su nR(22P T -11P T )则 T 2=2,1,P su P Rmv C P suP Rmv C ++×T 1=[3/2+1/10]/[3/2+1/1]×600=384kW v =△U= nC v,m (T 2-T 1)=2×3/2×8.3145×(384-600)=-5.388kJ △ H= nC p,m (T 2-T 1)=2×5/2×8.3145×(384-600)=-8.980kJ 小结:对于理想气体要谨记单原子的C v,m =3/2×R ,双原子分子C v,m =5/2×R 且C p,m -C v,m =R;此题还有一个陷阱,那就是容易让人使用绝热可逆过程的方程。
此题之说了绝热而没说绝热可逆所以要审清题P 821-8 在298.15K ,6×101.3kPa 压力下,1mol 单原子理想气体进行绝热过程,最终压力为101.3kPa,若为:(i )可逆过程;(ii )对抗恒外压101.3kPa 膨胀,求上述二绝热膨胀过程的气体的最终温度;气体对外界所做的体积功;气的热力学能变化及焓变。
已知Cp,m=5R/2。
(i) 绝热可逆膨胀设最终温度为 T2 ,由式 T γ1 P 11-γ= T γ2P 21-γ ,对单原子理想气体γ=C p,m /Cv,m=1.67 所以T 2=()γγ-121P P T 1=60.4×298.15=145 .6 KW v =ΔU=nC v,m ( T2 - T1 )=-1×1.5×8.3145×152.55=-1902.6J ΔH = nCp,m ( T 2 – T 1 ) =-1×8 .3145 (145 .6 - 298 .15) = -3170.8J(ii) 对抗恒外压 101 .3 kPa 迅速膨胀W v =-P 外(V 2-V 1) △U=n C v,m ( T 2 – T 1 ) 因为是绝热过程 Q = 0 所以 W v = ΔU 即:-P 2()1122P nRT PnRT -=nCv,m( T 2 – T 1 )把C v,m =23R 代入上式消去 R 值,得- T 2+61T 1=23T 2-23T 1 解得 T = 198 .8 KW v =ΔU = nC v,m ( T 2 – T 1 )=1.5×8.3145×(198.8-298.15)=-1239 ΔH = nCp,m ( T2 - T1 )=1×2.5×8 .3145 × (198 .8 - 298 .15)=- 2065 J小结:此题主要考查绝热可逆过程一系列方程的应用,有PV γ=C ;T γ1 P 11-γ= T γ2P 21-γ;V γ-1T=C ;同时也考查了热力学能变化及焓变的求解公式ΔU = nC v,m ( T 2 – T 1 );ΔH = nCp,m ( T2 - T1 ),此题有一误区那就是容易使用此公式W v =-⎰21v v Pdv =-nRTln 12v v ,要注意的是此公式只用于温度恒定的情况下,而此题是绝热,所以不能用! P 82(1-10) 已知反应(i )CO (g )+H2O (g )→CO2(g )+H2(g ),(298.15K )=-41.2kJ•mol -1,(ii)CH4(g)+2H2O(g)→CO2(g)+4H2(g), (298.15K)=165.0 kJ•mol-1计算下列反应的(298.15K)(iii)CH4(g)+H2O(g)→CO(g)+3H2(g)解:(iii)=(ii)-(i)所以(298.15K)=165.0KJ.mol-1-(-41.2 KJ.mol-1)=206.2 KJ.mol-1小结:一个化学反应不管是一步完成还是经过多步完成,反应总的标准摩尔焓变是相同的,这就是盖斯定律,而此题正是其应用。