物理化学习题解答

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物理化学习题详细答案

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葛华才等编.《物理化学》(多媒体版)配套部分章节的计算题解.高等教育出版社第一章热力学第一定律第二章热力学第二定律第三章多组分系统第四章化学平衡第五章相平衡第六章化学动力学第七章电化学第八章界面现象第九章胶体化学第十章统计热力学第一章热力学第一定律计算题1. 两个体积均为V 的密封烧瓶之间有细管相连,管内放有氮气。

将两烧瓶均放入100℃的沸水时,管内压力为50kPa。

若一只烧瓶仍浸在100℃的沸水中,将另一只放在0℃的冰水中,试求瓶内气体的压力。

解:设瓶内压力为p′,根据物质的量守恒建立如下关系:(p′V/373.15)+ (p′V/273.15)= 2(pV/373.15)即p′=2×50 kPa/(1+373.15/273.15)=42.26 kPa2. 两个容器A 和B 用旋塞连接,体积分别为1dm3 和3dm3,各自盛有N2 和O2(二者可视为理想气体),温度均为25℃,压力分别为100kPa 和50kPa。

打开旋塞后,两气体混合后的温度不变,试求混合后气体总压及N2 和O2的分压与分体积。

解:根据物质的量守恒建立关系式p 总(V A+V B)/ 298.15=( p A V A /298.15)+ (p B V B /298.15)得p 总= ( p A V A+ p B V B)/ (V A+V B) = (100×1+50×3) kPa/(1+3)=62.5 kPan(N2)= p A V A /RT A= {100000×0.001/(8.315×298.15)}mol = 0.04034 moln(O2)= p B V B /RT B= {50000×0.003/(8.315×298.15)}mol = 0.06051 mol葛华才编.《物理化学》(多媒体版)配套部分章节的计算题解.高等教育出版社-3 y (N 2)= n (N 2)/{ n (N 2)+ n (O 2)}= 0.04034/(0.04034+0.06051)=0.4y (O 2)=1- y (N 2)=1-0.4=0.6分压p (N 2)= y (N 2) p 总 = 0.4×62.5 kPa= 25 kPap (O 2)= y (O 2) p 总 = 0.6×62.5 kPa= 37.5 kPa分体积 V (N 2)= y (N 2) V 总 = 0.4×4 dm 3 = 1.6 dm 3V (O 2)= y (O 2) V 总 = 0.6×4 dm 3 = 2.4 dm 33. 在 25℃,101325Pa 下,采用排水集气法收集氧气,得到 1dm 3 气体。

物理化学总习题解答

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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。

(完整版)物理化学习题及答案

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(完整版)物理化学习题及答案物理化学期末复习一、单项选择题1. 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2. 下列三种胶体分散系统中,热力不稳定的系统是: ( )A. 大分子溶胶B. 胶体电解质C. 溶胶3. 热力学第一定律Δ U=Q+W只适用)(A) 单纯状态变化(B) 相变化(C) 化学变化(D) 封闭物系的任何4.第一类永动机不能制造成功的原因是 ( )(A)能量不能创造也不能消灭(B)实际过程中功的损失无法避免(C)能量传递的形式只有热和功(D)热不能全部转换成功5.如图,在绝热盛水容器中,浸入电阻丝,通电一段时间,通电后水及电阻丝的温度均略有升高,今以电阻丝为体系有( )(A)W =0 ,Q <0 ,U <0(B). W>0,Q <0,U >0(C)W <0,Q <0,U >0(D). W <0,Q =0,U >06.对于化学平衡 , 以下说法中不正确的是( )(A)化学平衡态就是化学反应的限度(B)化学平衡时系统的热力学性质不随时间变化(C)化学平衡时各物质的化学势相等(D)任何化学反应都有化学平衡态7.封闭系统内的状态变化: ( )A 如果系统的 S sys>0,则该变化过程自发B 变化过程只要对环境放热,则该变化过程自发C 仅从系统的 S sys ,变化过程是否自发无法判断8. 固态的 NH 4HS 放入一抽空的容器中,并达到化学平衡,其组分数、独立组分数、相数及自由度分别是( )A. 1 ,1,1,2B. 1 ,1,3,0C. 3 ,1,2,1D. 3 ,2,2,2 9. 在定压下, NaCl 晶体,蔗糖晶体,与它们的饱和混合水溶液平衡共存时,独立组分数 C 和条件自由度 f :( ) A C =3, f=1 B C =3 , f=2 CC =4, f=2DC =4 , f=310. 正常沸点时,液体蒸发为气体的过程中( )(A) Δ S=0 (B) ΔG=0 (C) Δ H=0 (D) ΔU=012. 下面的说法符合热力学第一定律的是( )(A) 在一完全绝热且边界为刚性的密闭容器中发生化学反应时 , 其内能一定变化 (B) 在无功过程中 , 内能变化等于过程热 , 这表明内能增量不一定与热力学过程无关(C) 封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时 , 系统所做的功与途径无关 (D) 气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中 , 其内能的变化值与过程完成的方式无关13. 对于理想的水平液面,其值为零的表面物理量是( )(A) 表面能 (B) 比表面吉布斯函数 (C) 表面张力 (D) 附加压力14. 实验测得浓度为0.200mol ·dm -3的 HAc 溶液的电导率为0.07138S ·m -1,该溶液的摩尔电导率Λ m (HAc) 为( )2 -1 2 -1A. 0.3569S · m 2· mol -1B. 0.0003569S ·m 2·mol -12 -1 2 -1C. 356.9S · m 2· mol -1D. 0.01428S ·m 2· mol -115. 某化学反应其反应物消耗7/8 所需的时间是它消耗掉3/4 所需的时间的 1.5 倍,则反应的级数为( )A. 零级反应B. 一级反应C. 二级反应D. 三级反应11. 以看作封闭体系的是( A. 绝热箱中所有物质 B. 两个铜电极 C. 蓄电池和铜电极 D. CuSO 4 水溶液如图,将 C uSO 4水溶液置于绝热箱中,插入两个铜电极,以蓄电池为电源进行电解,可)。

物理化学题库及详解答案

物理化学题库及详解答案

物理化学题库及详解答案物理化学是一门结合物理学和化学的学科,它通过物理原理来解释化学现象,是化学领域中一个重要的分支。

以下是一些物理化学的题目以及相应的详解答案。

题目一:理想气体状态方程的应用题目内容:某理想气体在标准状态下的体积为22.4L,压力为1atm,求该气体在3atm压力下,体积变为多少?详解答案:根据理想气体状态方程 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是温度。

在标准状态下,P1 = 1atm,V1 = 22.4L,T1 = 273.15K。

假设气体摩尔数n和温度T不变,仅压力变化到P2 = 3atm。

将已知条件代入理想气体状态方程,得到:\[ P1V1 = nRT1 \]\[ P2V2 = nRT2 \]由于n和R是常数,且T1 = T2(温度不变),我们可以简化方程为:\[ \frac{P1}{P2} = \frac{V2}{V1} \]代入已知数值:\[ \frac{1}{3} = \frac{V2}{22.4} \]\[ V2 = \frac{1}{3} \times 22.4 = 7.46667L \]所以,在3atm的压力下,该气体的体积约为7.47L。

题目二:热力学第一定律的应用题目内容:1摩尔的单原子理想气体在等压过程中吸收了100J的热量,如果该过程的效率为40%,求该过程中气体对外做的功。

详解答案:热力学第一定律表明能量守恒,即ΔU = Q - W,其中ΔU是内能的变化,Q是吸收的热量,W是对外做的功。

对于单原子理想气体,内能仅与温度有关,且ΔU = nCvΔT,其中Cv 是摩尔定容热容,对于单原子理想气体,Cv = 3R/2(R是理想气体常数)。

由于效率η = W/Q,我们有:\[ W = ηQ \]\[ W = 0.4 \times 100J = 40J \]现在我们需要找到内能的变化。

由于过程是等压的,我们可以利用盖-吕萨克定律(Gay-Lussac's law)PV = nRT,由于n和R是常数,我们可以简化为PΔV = ΔT。

物理化学课后答案

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第一章气体一、思考题1. 如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢复原状?采用了什么原理?答:将打瘪的乒乓球浸泡在热水中,使球壁变软,球中空气受热膨胀,可使其恢复球状。

采用的是气体热胀冷缩的原理。

2. 在两个密封、绝热、体积相等的容器中,装有压力相等的某种理想气体。

试问,这两容器中气体的温度是否相等?答:不一定相等。

根据理想气体状态方程,若物质的量相同,则温度才会相等。

3. 两个容积相同的玻璃球内充满氮气,两球中间用一玻管相通,管中间有一汞滴将两边的气体分开。

当左球的温度为273 K,右球的温度为293 K时,汞滴处在中间达成平衡。

试问:(1)若将左球温度升高10 K,中间汞滴向哪边移动?(2)若两球温度同时都升高10 K, 中间汞滴向哪边移动?答:(1)左球温度升高,气体体积膨胀,推动汞滴向右边移动。

(2)两球温度同时都升高10 K,汞滴仍向右边移动。

因为左边起始温度低,升高10 K所占比例比右边大,283/273大于303/293,所以膨胀的体积(或保持体积不变时增加的压力)左边比右边大。

4. 在大气压力下,将沸腾的开水迅速倒入保温瓶中,达保温瓶容积的0.7左右,迅速盖上软木塞,防止保温瓶漏气,并迅速放开手。

请估计会发生什么现象?答:软木塞会崩出。

这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨胀,当与迅速蒸发的水汽的压力加在一起,大于外面压力时,就会使软木塞崩出。

如果软木塞盖得太紧,甚至会使保温瓶爆炸。

防止的方法是灌开水时不要太快,且要将保温瓶灌满。

5. 当某个纯物质的气、液两相处于平衡时,不断升高平衡温度,这时处于平衡状态的气-液两相的摩尔体积将如何变化?答:升高平衡温度,纯物的饱和蒸汽压也升高。

但由于液体的可压缩性较小,热膨胀仍占主要地位,所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。

而蒸汽易被压缩,当饱和蒸汽压变大时,气体的摩尔体积会变小。

随着平衡温度的不断升高,气体与液体的摩尔体积逐渐接近。

当气体的摩尔体积与液体的摩尔体积相等时,这时的温度就是临界温度。

物理化学习题及答案

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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。

物理化学课后习题答案(全)

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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)。

(完整word版)物理化学课后习题答案

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四.概念题参考答案1.在温度、容积恒定的容器中,含有A 和B 两种理想气体,这时A 的分压和分体积分别是Ap 和A V 。

若在容器中再加入一定量的理想气体C,问A p 和A V 的变化为 ( )(A) A p 和A V 都变大 (B) A p 和A V 都变小 (C) A p 不变,A V 变小 (D ) A p 变小,A V 不变答:(C)。

这种情况符合Dalton 分压定律,而不符合Amagat 分体积定律。

2.在温度T 、容积V 都恒定的容器中,含有A 和B 两种理想气体,它们的物质的量、分压和分体积分别为A A A ,,n p V 和B B B ,,n p V ,容器中的总压为p .试判断下列公式中哪个是正确的?( )(A ) A A p V n RT = (B) B A B ()pV n n RT =+(C ) A A A p V n RT = (D ) B B B p V n RT =答:(A )。

题目所给的等温、等容的条件是Dalton 分压定律的适用条件,所以只有(A)的计算式是正确的.其余的,,,n p V T 之间的关系不匹配。

3. 已知氢气的临界温度和临界压力分别为633.3 K , 1.29710 Pa C C T p ==⨯。

有一氢气钢瓶,在298 K 时瓶内压力为698.010 Pa ⨯,这时氢气的状态为 ( )(A ) 液态 (B ) 气态 (C)气-液两相平衡 (D) 无法确定答:(B)。

仍处在气态。

因为温度和压力都高于临界值,所以是处在超临界区域,这时仍为气相,或称为超临界流体.在这样高的温度下,无论加多大压力,都不能使氢气液化。

4.在一个绝热的真空容器中,灌满373 K 和压力为101.325 kPa 的纯水,不留一点空隙,这时水的饱和蒸汽压 ( )(A)等于零 (B )大于101.325 kPa(C )小于101。

325 kPa (D )等于101.325 kPa答:(D ).饱和蒸气压是物质的本性,与是否留有空间无关,只要温度定了,其饱和蒸气压就有定值,查化学数据表就能得到,与水所处的环境没有关系。

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解:设C6H5Cl在液相中为x(摩尔分数),则C6H5Br在液相中为1-x
则 解得:
C6H5Br在液相中为0.4044
C6H5Cl在气相为
C6H5Br在气相为
2-10苯和甲苯在293.15K时的蒸气压分别为9.958kPa和2.973kPa,今以等质量的苯和甲苯在293.15K时相混合,试求:(1)苯和甲苯的分压;(2)液面上蒸气的总压力(设混合物为理想溶液)。
解:298.25K时
3-4
3-5试根据标准生成焓 和标准摩尔熵 的数据,计算下列反应的 :
解:查表得数据
3-10已知298.15K时,反应: 的 。试判断在该温度下反应进行的方向。
(1)N2O4(100kPa),NO2(1000kPa)
解:
此反应在上述条件下逆方向进行
3-11反应: 的在T=1000K时, 。(1)试判断当 , , 时反应进行的方向。(2)若 , ,则SO3的分压应为若干才能使反应向右进行?
(1)求反应级数和两种温度下的速率常数;
(2)若1030K是N2O(g)的初始压力为54.00kPa,求压力达到64.00kPa时所需的时间。
解:(1)
根据表中数据:967K时,
解得
同理:1030K时,
对于二级反应
967K时,
1030K时,
(2)
解得:
解:(1)
反应向左进行
(2) 解得
3-13在一个抽空的容器中引入Cl2和SO2,若它们之间没有发生反应,则在375.3K时的分压分别为47.836kPa和44.786kPa。把容器温度保持在375.3K,经一定时间后压力变为一常数,且等于86.096kPa。求反应: 在375.3K的 。
解:设反应初始的物质的量为1mol
解:(1)
(2)
解得:
根据 得
(3)
解得
逆向反应的活化能为
(4)活化能应为正值,原假设不对。
4-12某气相1-2级对持反应: ,298K时, , ,当温度升高到310K时, 和 均增大一倍。试求算(1)该反应在298K时的 ;(2)正、逆反应的活化能;(3)总反应的 ;(4)298K时,若反应物A起始压力达到 ,则当总压力达到需多少时间?
解:(1)
(2)正向反应
解得:
同理逆向反应
(3)温度298K时 ,温度310K时
根据 可得
(4)
4-13下列两个一级平行反应进行:
是分别表示 与时间t的关系。
4-20已知对持反应 在不同温度下的值为:
试计算(1)不同温度下反应的平衡常数值;(2)该反应的 (设该值与温度无关)和600K时的 。
解:同4-9

解:
解得 从而得
3-18将1.1gNOBr放入-55℃抽空的体积为1dm3的容器中,加入容器至25℃。容器内物质皆为气态,压力为32.424kPa,容器内存在下列化学平衡:
求上述反应25℃的
解:
解得
3-19(1)在1120℃下用H2还原FeO(s),平衡混合物中H2的摩尔分数为0.54。求FeO(s)的分解压。已知同温度下反应: 的
第二章
2-2已知当NaCl溶液在1kg水中含nmolNaCl时,体积V随n的变化关系为
求当n为2mol时H2O和NaCl的偏摩尔体积为多少?
解:
当n=2mol时,
当2molNaCl溶于1kg水中时,溶液的体积
2-8在413.15K时,纯C6H5Cl和纯C6H5Br的蒸汽压分别为125.238kPa和66.104kPa。假定两液体组成理想溶液,在413.15K,101.325kPa下沸腾,试求该混合物的液相组成及液面上蒸汽的组成。
(2)在炼铁炉中,氧化铁按如下反应还原:
求1120℃下,还原1molFeO(s)需若干摩尔CO(g)?
已知同温度下反应 的
解:(1)
上述两式相加得
根据方程式得 即
解得
(2)
两式相减
解得
3-23在高温下,水蒸气通过灼热煤层反应生成水煤气:
已知在1000K及1200K时, 分别为2.472及37.58。(1)计算该反应在此温度范围内的 ;(2)计算1100K时该反应的
解:(1)
(2)
2-20由丙酮(A)和甲醇(B)组成的二组分系统。在57.2℃、101.325kPa时测得平衡时丙酮的液相组成 ,气相组成 。已知在该温度下纯丙酮的饱和蒸汽压 ,纯甲醇的饱和蒸汽压 。试计算这两个组分在溶液中的活度与活度系数。
解:
第三章
3-1在298.15K、 时,环丙烷、石墨及氢的 分别为-2092、-393.5及-285.84kJ.mol-1,若已知丙烯(g)的 ,试求(1)环丙烷的 ;(2)环丙烷异构化变为丙烯的 。
容器的体积不变
解得
3-14五氯化磷的分解反应为 200℃时 。计算⑴200℃时、200kPa下PCl5的离解度。⑵组成为1:5的PCl5与Cl2混合气体,在200℃时、100kPa下PCl5的离解度。
解:⑴设初始有1mol的PCl5
解得:

解得:
3-17温度为T、体积为V的容器中有1mol 和3mol ,设平衡时有xmolHI生成,若再加入2mol ,则平衡时有2xmolHI生成。试计算反应
解:单分子反应
得:340K时,
300K时,
得:
4-9气相单分子反应 ,500K时将0.0122molA引入0.76dm3的真空容器中,经1000s后测得系统的总压 ,试计算该温度下反应的速率常数k和半衰期 。
解:
对于理想气体
对于一级反应
4-11假定 的正、逆向反应都是基元反应;正、逆向速率常数分别为 和 ,实验测得下列数据。试求(1)600K及645K时反应的平衡常数 ,(2)正向反应 及 ;(3)正、逆向反应活化能 ;(4)判断原假设是否正确。
解:(1)
根据 带入数据
解得
(2)
解得
3-24反应 的 , , 。(1)导出此反应的 及 关系式;(2)计算此反应在500K时的 和 。
解:(1)
根据基尔霍夫公式

同理 得
(2)
第四章
4-1根据质量作用定律写出下列基元反应的反应速率表示式(试用各种物质分别表示):
(1) (2)
解:
4-5气相双分子反应 假设反应开始时B不存在,系统恒温恒容,初始压力为 。(1)证明反应系统的总压力p与时间t的关系为
证明:
对于双分子反应
将 带入上式 化简得:
4-6已知气相基元反应 的半衰期 与反应物初始压力 成反比,且 和 的关系如下表。
(1)计算 和 ;
(2)计算活化能 ;
(3)1000K时将A放入抽空的容器中,达到 。计算系统总压力达到 所需的时间。
解:(1)由基元反应得:

(2)
解得:
(3)
解得:
4-7某单分子反应在340K时完成20%需时间3.2min,而在300K时同样完成20%需时间12.6min,试计算该反应的活化能。
4-25下表列出反应 初始浓度和初始速率。求此反应的速率方程。
解:
根据表中数据得: 解得:m=1
同理 解:n=0
此反应的速率方程
4-26在某恒定温度下测得了乙醛分解反应在不同分解程度时的反应速率。试确定此反应级数和速率常数。
解:假设反应级数是一级,将数据带入一级反应速率方程的微分公式:
4-30 N2O(g)的热分解反应为 。实验测得不同温度时各个起始压力与半衰期值 如下:
解:(1)苯的物质的量用n1表示,甲苯的物质的量用n2表示
(2)
2-16三氯甲烷(A)和丙酮(B)所成的溶液,若液相的组成 ,则在301.35K时总蒸汽压为29.39kPa,在蒸气中 。若已知在该温度时,纯A的蒸汽压为29.57kPa,试求:(1)混合液中三氯甲烷的活度;(2)三氯甲烷的活度系数。
解:(1)
(2)
2-17 288.15K是,1molNaOH溶在4.59molH2O中所形成溶液的蒸汽压为596.5Pa。在该温度下,纯水的蒸气压为1705Pa,求:(1)溶液中水的活度等于多少?(2)在溶液中,水的化学势与纯水相差多少?
解:(1)
(2)
2-18在300K时,液态A的蒸汽压为37.33kPa,液态B的蒸汽压为22.66kPa,当2molA和2molB混合后,液面上蒸气的压力为50.66kPa,在蒸气中A的摩尔分数为0.60,假定蒸气为理想气体。求:(1)溶液中A和B的活度;(2)在溶液中A和B的活度系数。
解:(1)
(2)
3-2已知下述反应:
在298.15K的 , 的标准摩尔燃烧焓为-1366.8kJ.mol-1, 的标准摩尔燃烧焓为-874.54kJ.mol-1。试求 的标准摩尔生成 。
解:
同理
带入上式
得到
3-3试求反应 的标准摩尔反应焓变 。已知 、 、 的 分别为52.3、31.4及37.7J.K-1.mol-1。
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