物化第四章作业答案
物理化学第四章习题答案
物理化学第四章习题答案物理化学作为一门结合物理学和化学原理的学科，其习题通常涉及热力学、动力学、量子化学等多个方面。
以下是第四章习题的可能答案，但请注意，具体答案会根据教材和习题的具体内容而有所变化。
习题1：理想气体状态方程的应用题目：一个理想气体在标准状态下的体积是22.4L。
如果压力增加到原来的两倍，同时温度升高到原来的1.5倍，求此时气体的体积。
解答：理想气体状态方程为 \[ PV = nRT \]其中 \( P \) 是压力，\( V \) 是体积，\( n \) 是摩尔数，\( R \) 是理想气体常数，\( T \) 是绝对温度。
设初始状态下的压力为 \( P_1 \)，温度为 \( T_1 \)，体积为\( V_1 \)。
变化后的压力为 \( P_2 = 2P_1 \)，温度为 \( T_2 =1.5T_1 \)，体积为 \( V_2 \)。
根据题意，\( n \) 和 \( R \) 是常数，可以消去，得到：\[ \frac{P_1V_1}{T_1} = \frac{P_2V_2}{T_2} \]\[ \frac{V_2}{V_1} = \frac{P_1T_2}{P_2T_1} = \frac{1 \times1.5}{2 \times 1} = 0.75 \]\[ V_2 = 0.75 \times 22.4L = 16.8L \]习题2：热力学第一定律的应用题目：1摩尔理想气体在绝热条件下从状态A（\( P_1, V_1 \)）膨胀到状态B（\( P_2, V_2 \)）。
求气体在过程中所做的功和内能变化。
解答：绝热条件下，\( Q = 0 \)，根据热力学第一定律 \( \Delta U = Q - W \)。
理想气体在绝热过程中的内能变化可以表示为：\[ \Delta U = \frac{3}{2}nR\Delta T \]由于是绝热过程，\( P_1V_1^\gamma = P_2V_2^\gamma \)，其中\( \gamma \) 是比热容比（对于单原子理想气体，\( \gamma =\frac{5}{3} \)）。
物化1-4章练习题答案
第一章热力学第一定律1、热力学第一定律的数学表示式只能适用于（2）（1）理想气体（2）封闭体系（3）孤立体系（4）敞开体系2、一封闭体系，当状态从A到B发生变化时经历二条任意的不同途径，则（3）（1）Q1=Q2（2）W1=W21（3）Q1-W1=Q2-W2(4) ∆U=0 A 2 B3、25 C时有反应C6H6(l)+7.5O2=3H2O(l)+6CO2(g)，若反应中各物质均可视为理想气体，则其 ∆H与 ∆U之差约为（ 1 ）（1）-3.7kJ (2)1.2 (3)-1.2 (4)3.74、若已知H2O(l)及CO(g)在298K时的标准生成焓 ∆fH o m分别为-242及111kJ.mol-1，则反应H2O(l)+C(s)=H2(g)+CO(g)的反应热为（ 4 ）kJ(1)-353 (2)-131 (3)131 (4)3535、已知25︒C时反应的½H2 (g)+½Cl2(g)=HCl(g) ∆H为-92.5kJ，则此时反应的∆U（ 4 ）（1）无法知道（2）一定大于∆ H （3）一定小于 ∆H （4）等于 ∆H6、1mol液体苯在298K时置于弹式量热计中完全燃烧，生成水和二氧化碳气体，同时放出热量3264kJ，则其等压燃烧热Qp约为（ 4 ）kJ(1)3268 (2)-3265(3)3265(4)-32687、已知反应H2(g)+½O2=H2O(g)+的∆ H，下列说法中，何者不正确？( 2 )(1) ∆H是H2O(g)的生成热(2) ∆ H是H2(g)的燃烧热(3)∆ H与反应的 ∆U数值不等（4） ∆H是负值8、已知反应CO(g)+ )+½O2=CO2(g)的 ∆H，下列说法中何者是不正确的？( 1 )(1) ∆H是CO2(g)的生成热(2) ∆H是CO(g)的燃烧热(3) ∆H与反应的 ∆U数值不等（4）∆ H是负值9、 H=Qp 的适用条件是（ 4 ）(1)可逆过程 (2) 理想气体(3) 等压的化学反应 (4)等压只作膨胀功10、反应在298K时CH3CHO(g)=CH4(g)+CO(g)的 ∆H为-16.74kJ.K-1，并从各物质的Cp值可知反应 ∆ Cp的值为16.74J.K-1，则该反应的反应热为零时，反应温度约为（ 1 ）(1)1298K (2)1000K (3)702K (4)299K11、3mol单原子理想气体，从初态T 1 =300K，P1=1atm反抗恒定的外压0.5atm作不可逆膨胀，至终态T2=300K，P2=0.5atm 。
物理化学第四章习题解答
思考题3. 注：题目为反应对该反应物分别是一级、二级2A ——>P+...、三级3A ——>P+...。
而A+B ——>P+...这个反应若为如书P141所示的二级反应，则对反应物A 和B 都分别是一级的。
所以本题应该套用简单n 级反应的公式进行计算。
设反应物A 的初始浓度为a ，t 时刻生成物P 的浓度为x ，则对于简单的n 级反应我们有：n=1时1lnak t a x =-n>1时()111111()n n kt n n a a nx --⎡⎤-=⎢⎥--⎣⎦代入n=2得22xk ta(a -x)=代入n=3得()32211163k t a a x ⎛⎫-= ⎪ ⎪-⎝⎭将x=0.5a 和x=0.75a 分别代入n=1对应的反应速率方程，可得1234123411ln 2ln 4:1:2t t t t k k ===将x=0.25a 和x=0.375a 分别代入n=1对应的反应速率方程，可得123412342213:1:322t t t t ak ak === 将x=1/6a 和x=1/4a 分别代入n=1对应的反应速率方程，可得12341234223315:1:522t t t t a k a k ===.4. 根据阿伦尼乌斯公式的微分形式，我们有()()12a a1a22212a1a22d ln ln d ln d d dln d k k E E E kT RT T RT k k E E T RT --=⇒=-⇒=根据平行反应反应速率与生成物浓度之间的关系，我们有()12a1a22dln 0d x x E E T RT -=>即随着温度增加()12ln x x 增大，所以温度升高时更利于反应1的进行。
习题解答1、解： （1）dt A d ][= ―k 1[A]―k 4[A] dt B d ][= k 1[A]―k 2[B] + k 3[C]dt C d ][= k 2[B]―k 3[C]dt D d ][= k 4[A]（2）dt A d ][= ―k 1[A] + k 2[B]dt B d ][= k 1[A]―k 2[B]―k 3[B][C]dt C d ][=―k 3[B][C]dt D d ][= k 3[B][C]（3）dt A d ][= ―k 1[A] + k 2[B]2dt B d ][= 2(k 1[A]―k 2[B])2（4）dt A d ][= ―2k 1[A]2 +2k 2[B]dt B d ][= k 1[A]2―k 2[B]―k 3[B]dtC d ][= k 3[B]2、解 （1）以lnc 对t 作图得一直线，说明该反应是一级反应。
物化教材习题解答(人卫版)第4章习题
第四章（相平衡）习题解答1．指出平衡体系的组分数、自由度（1）NH4Cl(s)部分解离为NH3(g)、HCl(g)K=S–R–R’=3–1–1 = 1f = K–φ +2 = 1–2 + 2 = 1（2）上述体系加少量NH3(g)K=S–R–R’=3–1–0 = 2f = K–φ +2 = 2–2 + 2 = 2（3）NH4HS(s)与任意量NH3(g)、H2S(g)平衡K=S–R–R’=3–1–0 = 2f = K–φ +2 = 2–2 + 2 = 2（4）C(s)、CO(g)、CO2(g)、O2(g)在100︒C平衡独立化学反应数为2： C(s)+O2(g)→CO2(g)2CO(g)+O2(g)→2CO2(g)K=S–R–R’=4–2–0 = 2f = K–φ +2 = 2–2 + 1 = 12. 本体系K=3，当f=0时，φ最大，即f=K-φmax+2=5-φmax=0，(1) 指定T，减少一个变量，f=(5-φmax)-1=0 φmax=4如冰，水和苯含苯甲酸的一对共轭溶液，气相(2) 指定T和水在苯甲酸中的浓度，减少二个变量，f=(5-φmax)-2=0 φmax=3如水和苯含苯甲酸的一对共轭溶液，气相(3) 指定T，p和水在苯甲酸中的浓度，减少三个变量，f=(5-φmax)-3=0 φmax=2如水和苯含苯甲酸的一对共轭溶液4．两相平衡线三相点AB：s正交↔g E：s正交↔ s斜方↔lBC：s斜方↔g B：s正交↔ s斜方↔gCD：l↔g C：s斜方↔l ↔gEB：s正交↔ s斜方G：s正交↔l ↔g（亚稳态）EC：s斜方↔lEC：s正交↔lX→Y变化：正交硫→转晶→斜方硫→熔化→5． 按Trouton 规则，11-v m ol K J 88TH -⋅⋅=∆∆H V =88⨯(273.2+61.5)=29454 J ⋅mol -1⎪⎪⎭⎫⎝⎛-∆-=12v 12T 1T 1R H p p ln ⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+-=5.612.2731402.2731R 29454325.101p ln 2 p 2=48.99 kPa 6. ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-∆-=12v 12T 1T 1RH p p ln ⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=2.3731T 1R 40670325.10199.151ln2 T 2=385.1K=111.9︒C7． ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆-=12v 12T 1T 1RH p p ln⎪⎭⎫⎝⎛+-+∆-=2.27323012.273901R H 3.101267.0ln v∆H V = 64454 J ⋅mol –1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=2.2732301T 1R 644543.10133.1ln2 T 2=392.7K = 119.5︒C8.229.37T13115p ln +-=∆H 升华=-13115R=109044 J ⋅mol -1液←→气平衡，lnp ~1/T 的回归方程为90.26T8521p ln +-=∆H 汽化=-8521R=70848 J ⋅mol -1∆H 熔化=∆H 升华-∆H 汽化=38196 J ⋅mol -1(2) 三相点p ，T 是气液平衡线和气固平衡线的交点，联立两回归方程，解得 T=444.8 K=171.6 ︒C p=2298 Pa(3) T=500K 代入气液平衡回归方程，得沸点压力 p=19083 Pa9． 由0︒C 和10︒C 的蒸汽压求水的汽化热： ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-∆-=12v 12T 1T 1R H p p ln⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆-=27312831R H 6106.0228.1lnv ∆H v =44880 J ⋅mol -1求出升华热：∆H 升华= ∆H 熔化+∆H 汽化=333.5⨯18+44880=50883 J ⋅mol -1由0︒C 数据求出口处（-25︒C ）的蒸气压：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-∆-=1212T 1T 1R H p p ln升华 ⎪⎭⎫⎝⎛--=27312481R 508836106.0p ln2 p 2=0.637 kPa计算20︒C 时的蒸汽压（用10︒C 数据，也可用0︒C 数据）：⎪⎪⎭⎫⎝⎛-∆-=12v 12T 1T 1RH p p ln⎪⎭⎫⎝⎛--=28312931R 44880228.1p ln2 p 2=2.31 kPa％＝＝饱和蒸汽压实际蒸汽压相对湿度＝72.231.20637.010. 1.54p 65.0p x p y *AA *A A ==总 p*A =37.45 kPap 总= p*A x A + p*B x B = 37.45⨯0.65 + p*B ⨯0.35 = 54.1p*B = 85.02 kPa11．2665.078/7092/3092/30M /70M /30M /30x ＝＝＝苯甲苯甲苯甲苯++甲苯甲苯甲苯x p p ==4.89⨯0.2665=1.303 kPa苯苯苯x p p ==15.76⨯(1-0.2665)=11.56 kPap 总= p 甲苯+p 苯=12.86 kPa12．(1) 作相图(2) 物系组成为x=0.6，由相图，114︒C 时，气相x g =0.92，液相x l =0.53杠杆规则：22.06.092.053.06.0n n lg =--=(3) x=0.6时，沸点为110︒C ，提高到114︒C ，馏出物（气相）组成为0.92 (4) 完全蒸馏（精馏），馏出物为100%的HNO 3，残留液为0.38的恒沸物。
物理化学答案——第四章_化学平衡习题解答[1]
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第四章 化学平衡一、基本公式和内容提要 1. 化学反应的方向和限度（1）反应系统的吉布斯自由能和反应进度反应进行过程中，A 和B 均各以纯态存在而没有相互混合，则在反应进度为ξ时反应体系的总吉布斯自由能G *为：G * = n A μA * + n B μB * = （1－ξ）μA * +ξμB * = μA * +ξ（μB * －μA *）对于封闭体系在定温定压下在反应实际进行过程中，A 和B 是不可能以纯态存在的。
它们是混合在一起的，因此还存在混合吉布斯自由能△mix G 。
△mix G = RT （n A lnX A + n B lnX B ） = RT [(1－ξ)ln(1－ξ) + ξlnξ]（2）化学反应标准平衡常数理想气体的化学反应()()()()aA g bB g gG g hH g −−→++←−− bB a A hH gG P P P P P P P P )/()/()/()/(θθθθ= e )－－(1θθθθμμμμB A H G b a h g RT－+= 常数 = K θK θ称为标准平衡常数。
（3）化学反应的等温方程式（a ）对任意反应达平衡时：△r G m θ = －RTlnK θ△r G m θ是指产物和反应物均处于标准态时，产物的吉布斯自由能和反 应物的吉布斯自由能总和之差，称为反应的“标准吉布斯自由能变化”。
（b ）反应在定温定压条件下△r G m = △r G m θ+ RT ln Q p上式称为范特霍夫(Vait Hoff) 等温方程。
（c ）依据吉布斯自由能函数可判断反应进行的方向，在温度、压力一定的条件下：RT ln Q a ＜ RTlnK θ Q a ＜K θ △r G m ＜0 反应正向自发进行 若 RT ln Q a ＞RTlnK θ Q a ＞K θ △r G m ＞0 反应逆向自发进行若 RT ln Q a = RTlnK θ Q a = K θ △r G m =0 反应达平衡 2. 反应的标准吉布斯自由能变化 （1）化学反应的△r G m 与△r G m θ（a ）在一定温度和压力为p θ下，任何物质的标准态化学势μi θ都有确定值，所以任何化学反应的△r G m θ都是常数；（b ）△r G m 不是常数，在一定T ，p 下，它与各物质的活度（分压、浓度）等有关，即与Q a 有关；（c ）在定温定压条件下0W '=时，△r G m 的正负可以指示化学反应自发进行的方向，在定温下△r G m θ的正负通常不能指示反应进行的方向，根据公式△r G m = △r G m θ+ RT ln Q p ，但当△r G m θ的数值很大时，也可用其值估计反应的方向。
物理化学第四章化学平衡练习题及答案教案资料
第四章 化学平衡练习题一、判断与问答题：1．反应的吉布斯函数变就是反应产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。
2．在恒定的温度和压力条件下，某化学反应的∆r G m 就是在一定量的系统中进行1mol 的 化学反应时产物与反应物之间的吉布斯函数的差值。
3．因为m r G ∆= -RT ln K ，所以m r G ∆是平衡状态时的吉布斯函数变化。
4．m r G ∆是反应进度的函数。
5．在等温等压条件下，∆r G m > 0的反应一定不能进行。
6．∆r G m 的大小表示了反应系统处于该反应进度ζ时反应的趋势。
7．任何一个化学反应都可以用m r G ∆来判断其反应进行的方向。
8．在等温、等压、W’ = 0的条件下，系统总是向着吉布斯函数减小的方向进行。
若某化 学反应在给定条件下∆r G m < 0，则反应物将完全变成产物，反应将进行到底。
9．在等温、等压不作非体积功的条件下，反应的∆ r G m < 0时，若值越小，自发进行反应 的趋势也越强，反应进行得越快。
10．某化学反应的∆ r G m 若大于零，则K 一定小于1。
11．理想气体反应 A + B = 2C ，当p A = p B = p C 时，m r G ∆的大小就决定了反应进行方向。
12．标准平衡常数的数值不仅与方程式的写法有关，而且还与标准态的选择有关。
13．在给定温度和压力下发生的PCl 5的分解反应，只须测定平衡时混合气体的密度就可 以求知平衡常数了。
14．因 K = f (T )，所以对于理想气体的化学反应；当温度一定时，其平衡组成也一定。
15．若已知某气相生成反应的平衡组成，则能求得产物的m r G ∆。
16．温度T 时，若K = l ，说明这个反应在此温度，压力为100kPa 的条件下已达到平衡。
17．一个已达平衡的化学反应，只有当标准平衡常数改变时，平衡才会移动。
18．因K = ∏(a B ν)，所有化学反应的平衡状态随化学反应计量系数而改变。
物理化学第4章部分习题解答
x 0.7703 mol , n(SO2 ) 1 x 0.2297 mol
n总 nSO3 nO2 nSO2 0.7703 0.6148 0.2297 1.6148mol
Kp
Kn
p
B
n
0.7703
1
0.2297 (0.6148) 2
1
101325
2
1.6148
1
1.707 102(Pa ) 2
(2) 在293K，为避免MgO的水解，允许的最大相对湿度为多 少?已知293 K时水的饱和蒸气压为2338 Pa。
18. 解: (1) MgO(s) H 2O( g ) Mg (OH )2 (s)
rGm 46024 100 .42T 46024 100 .42 293 16601 (J mol 1)
气体通入1173K的炉子中，总压为 202.65 kPa。试计算平衡气
相的组成。已知反应CO２(ｇ)＋H２ (ｇ)===H２O(ｇ)＋CO(ｇ)
在1173K时，Ｋｐ＝1.22。
CO2 (g) H2 (g) H2O(g) CO(g)
0.25
0.25 0 0.5 mol
目录 0.25 x 0.25 x x 0.5 x mol
解：对于有气体参与的多相反应有以下关系式：
r Hm Um RT
(g) B
分别写出反应方程式判断可知：（1）的△H和△U差别不大； （2），（3），（4）的△H和△U有较大差别，且△H＜△U。
#2022
2.已知反应：
9．将含有50% CO、25% CO２、 25% H２(均为摩尔分数)的混合
nB (0.25 x)C (O0.2N5T xE) Nx T (0S.5 x) 1 , B 0
物化第四章习题答案
8.理想液态混合物的蒸气压总是( B)
A.与液态组成无关
B.介于两纯组分的蒸气压之间
C.大于任一纯组分的蒸气压 D.小于任一纯组分的蒸气压
9.理想液态混合物的热力学性质在下面叙述中哪个是错误的( B)
A. mixV 0
B. mix A 0
C. mix H 0
D. mixU 0
10.在400K时，液体A的饱和蒸气压为4×104Pa，
A.XB是无限大量系统中B物质变化1mol时该系统广度性质X的变化量。 B.X是广度性质，XB也是广度性质。 C.XB不仅取决于T,p ，也取决于浓度。
D. XB nB XB
3.2mol物质A和3mol物质B在等温、等压下，混合形成理想 液态混合物，A和B的偏摩尔体积分别为1.79×10-5m3/mol、 2.15×10-5m3/mol，则混合物的总体积为（C ）
C. 两杯同时结冰 D. 不能预测其结冰的先后次序
14.当某溶质溶于某溶剂中形成浓度一定的溶液时， 若采用不同的标准态，则下列说法中正确的是（ ） D
A.溶质的标准化学势相同 B. 溶质的活度相同 的活度系数相同 D. 溶质的化学势相同
C.溶质
15.为马拉松运动员沿途准备的饮料应该是( C) A. 高脂肪、高蛋白、高能量饮料 B. 20% 葡萄糖水 C. 含适量维生素的等渗饮料 D.含兴奋剂的饮料
yB
pB p
pB* xB p*A ( pB* p*A ) xB
0.2638
3. 25ºC时，在丙酮(B)和水(A)形成的理想稀溶液中，
测得当xB=0.0194时，液面上方蒸汽压为6.679kPa。
已知该温度下纯水的饱和蒸汽压pA*=3.160kPa。
试求当xB´=0.0100时的yB´。
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（第四章作业3）
高等学校教材
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6、在293K时，氨的水溶液A中NH3与 H2O的量之比为1：8.5, 溶液A上方NH3的分压为10.64KPa,氨的水溶液B中NH3与 H2O的量之比为1：21,溶液B上方NH3的分压为3.597KPa,试 求在相同温度下
(1)从大量的溶液A中转移1molNH3（g）到大量的溶液B中的 △G;
3
15、在298K和标准压力下，有1molA和1molB形成理想液态 混合物，试求混合过程的
， ， ， m V i x m H ix m U i x m S 和 i x m G 。 ix
解 : m V i0 x m H i0 x m U i0 x
mixG RT nBl nxB
B
8.314J K1mol1298.15K2moll n1 2
KbmB
Kb
WB / MB WA
MB
KbWB TbWA
1.19K kg1 mol1 0.0122kg 1.13K 0.10kg
0.128kg mol1 -
6
在 苯K中b 2.60Kkgmol1
MB
KbWB TbWA
2.60Kkg1 m ol1 0.012k2g0.233kg.m ol1 1.36K0.10kg
(2)将处于标准压力下的1molNH3 （g）溶于大量的溶液B中 的△G。
解： GN（ 3HB， l） N（ 3HA， l） N（ 3HB， g） N（ 3HA， g）
[(T)RlTnPN3H (B)][(T)RlTnPN3H (A)]
P
P
-
2
RlTnPNH 3(B) PNH 3(A)
8.31J.4 m o1.K l129K3 ln3.59k7Pa26J4.m 2 o1 l 1.0 6k4Pa
上述计算结果说明，苯甲酸在苯中以双分子缔合。
21、(1) 人类血浆的凝固点为-0.5℃ （272.65K)，求 37℃ (310.15K)时血浆的渗透压 。已知水的凝固点降低常数为 Kf=1.86K.mol-1.kg。血浆的密度近似等于水的密度，为 1×103kg.m-3 。
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7
(2)假设某人 在310K 时血浆的渗透压为729kPa，试计算葡萄 糖等渗溶液的质量摩尔浓度。
343J6mol1
mixSR nBl nxB 11.53J K1mol1
B
-
4
16、在293K时，乙醚的蒸气 58.压 95k为pa,今在
0.1kg乙醚中，溶入某非 性挥 有发 机物0.0质1kg,
乙醚的蒸气压降 56.低 79k到pa，试求该有机物 尔质量。
解: pA p*A(1 xB )
xB
解 (1)水K 的 f 1.8K 6k g 1m o 1 l m B K T ff 1.8K 60 k .5 K g 1m o 1l0.26m 88 o kl g 1
视血浆为稀液，密度为纯水密度，以1kg 稀溶液为基准。
nB RTmB1k gRT
V
1kg/
0.268m8okl g1.1k 1kg/103kgm3
1
pA p*A
,即
(mB
/
mB / MB MB ) (mA
/ MA)
1
pA p*A
0.0k 1/gM B 00 .0 .1k k 1/g /g 0 M .0B7k 4g 1 m1 o 1 l1
56.79kpa 58.95kpa
-
5
M B0.19 k5 g m o 1 l
18、将12.2g苯甲酸溶于100g乙醇中，使乙醇的沸点升高了
1.13K。若将这些苯甲酸溶于100g苯中，则苯的沸点升高了
1.36K。计算苯甲酸在这两溶剂中的摩尔质量。计算结果说明
什么问题。已知乙醇的沸点升高常数为Kb=1.19K.mol-1.kg,苯 的沸点升高常数为Kb=2.60K.mol-1.kg.
解: 在乙醇中Kb 1.19K kg1 mol1
Tb
g(8.3
1J4K1mo1l)(31.1来自5K)6.93105pa
-
8
(2) 以 1kg 稀溶液为基准
nB RT mB 1kg RT
V
1kg /
(1kg / )
mB RT 1kg
(729540Pa )(1kg / 103 kg m 3 ) (8.314J K 1 mol 1 )( 310.15K ) 1kg
(2)G
（
NH 3
B
，
l
）
NH
（
3
g
）
（
NH 3
B
，
g
）
（
NH 3
A
，
g
）
[ (T ) RT ln PNH 3 ( B ) ] [ (T )]
P
RT ln PNH 3 ( B ) P
8.314 J .mol 1 .K 1 293 K ln 3.597 kPa 101 .3kPa
8131 J .mol 1 -
0.2829mol kg 1
-
9