参考答案 物理化学 第三版 (程兰征 章燕豪 著) 上海科学技术出版社 课后答案

（2）Q=0 ;γ=2.5R/1.5R=1.67 γ γ 。 。 。 。 根据 p1- T =常数，得 10101-1 672441 67=5051-1 67T21 67 ,解得 T2=183K W=ΔU= nCV,m(T2-T1)=1.5³8.314³(183-244)=-761(J)
kh
W=-Q=-nRTln
18 18 )³10-6=-0.165(J) 0.917 1
da w.
案 网
1 1 ) ³10-3=-22.45(kJ) 3 101 10 丝 电池 W>0,Q=0, ΔU>0 电池+电阻丝 水 W=0,Q<0, ΔU<0
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？
100 ³3.5R³(546-273)=28372(J) 28
co m
ΔH= nCp,m(T2-T1)=2.5³8.314³(183-244)=-1268(J) 14、在 101325Pa 下，1.00mol 的水从 50℃变为 127℃的水蒸气，求所吸收的热。 解：Cp,m(l)=46.86+0.03T , Cp,m(g)=30+0.011T
1000 1000 1000 ³24.48³(1083-25)+ ³13560+ ³31.40³(1200-1083) 63.54 63.54 63.54
=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; （2） 按 Cp,m=a+bT 计算（查本书附录） 解： （1）Qp=
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=-101³103³(2000-1000) ³10-3=-101³103(J) 即系统对外做功 101³103J
系统 环境 解：
ww
w.
W=-Q=-nRTln
100 ³2.5³8.314³(227.5-273)=-3378(J) 28 100 ΔH= nCp,m(T2-T1)= ³3.5³8.314³(227.5-273)=-4729(J) 28
W=ΔU= nCV,m(T2-T1)=
13、 在 244K 温度下， 1.00mol 单原子气体 （1） 从 1.01MPa、 244K 等温可逆膨胀到 505kPa,(2) 从 1.01MPa、244K 绝热可逆膨胀到 505kPa，求两过程中的 Q、W、ΔU 及ΔH，并作 p-V 图表示上述气体所进行的两个过程。 解： （1）ΔU=ΔH=0
55.85 103 ³30.30³(1000-298) ³10-3=21271(kJ) 55.85
1000
55.85 103 Qp= ³ 55.85
+
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 0.2470dm3 0.09858 dm3 0.09858 dm3 Q=Q1+Q2=1.00³2.5R³(119.8-300)+ 1.00³1.5R³(300-119.8)=-3745+2247=-1499(J) W=W1+W2=-10.1³103³(0.09858-0.2470)+0=1499(J) ΔU=Q+W=0 ΔH=ΔU+Δ(pV)=0+25.3³0.09858-10.1³0.2470=0 （2） 10.1kPa、300K 25.3kPa、751.6 25.3kPa、300K 3 3 0.2470dm 0.2470dm 0.09858 dm3 Q=Q1+Q2=1.00³1.5R³(751.6-300)+ 1.00³2.5R³(300-751.6)=5632-9387=-3755(J) W=W1+W2=0-25.3³103³(0.09858-0.2470) =3755(J) ΔU=Q+W=0 ΔH=ΔU+Δ(pV)=0+25.3³0.09858-10.1³0.2470=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

ww

f Hm (C2H2,g,298K)=-393.5³2-285.85+1299.6=226.75 (kJ/mol)
da w.
案 网


15、已知下列反应在 600℃时的反应焓： (1)3Fe2O3+CO==2Fe3O4+CO2; ΔrHm,1=-6.3kJ/mol (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，下属反应的反应焓为多少？ (4)Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2; ΔrHm,4=? 解：[(1)+2³(2)+6³(3)]/3=(4) ΔrHm,4=(ΔrHm,1+2³ΔrHm,2+6³ΔrHm,3)/3=(-6.3+2³22.6-6³13.9)/3=-14.83 kJ/mol
ΔH=
100 ³3.5R³(409.5-273)=14186(J) 28
后 答
（2）温度升高到 546K
W=-101000³0.08026=-8106(J);Q=ΔH=
（4）Q=0; W=ΔU,即-pe(V2-V1)=nCV,m(T2-T1), -0.5p2V2= nCV,m(T2-T1) ; -0.5nRT2= nCV,m(T2-T1) -0.5³8.314³T2=2.5³8.314³(T2-273) ; T2=227.5K
ww
w.
kh
课
后 答
29.71 ³10-3³(10002-2982)]=9898200+134-535817=23434017(J)=23434(kJ) 2
da w.
案 网
298
（2）Fe 的 Cp,m=14.10+29.71³10-3T
(14.10 29.71)dT
55.85 103 ³ [14.10 ³ (1000-298) 55.85
电池 水+电阻丝 Q=0,W<0, ΔU<0
电阻丝* 水+电池 W=0,Q<0, ΔU>0(≈0)
水 电池+电阻丝 Q>0,W≈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）
后 答
3、10mol 的气体（设为理想气体） ，压力为 101³104 Pa，温度为 27℃，分别求出下列过程 的功： （1）反抗恒外压 101³103 等温膨胀到气体的压力也为 101³103。 （2）等温可逆膨胀到气体的压力为 101³103Pa。
17、已知 c H m (C2H2,g,298K)=-1299.6 kJ/mol; f H m (H2O,l)=-285.85 kJ/mol
w.
(3)³2+(2)-(1)=(4)
f Hm (CO2,g,298K)=-393.5 kJ/mol;试求 f H m (C2H2,g,298K)=?

解：(1) C2H2 + 2.5O2 = 2CO2 + H2O; H m (1)=-1299.6 kJ/mol (2) H2 + 0.5 O2 = H2O(l); H m (2)=-285.85 kJ/mol (3) C + O2 =CO2; H m (3)=-393.5 kJ/mol (4) 2C + H2 =C2H2; H m (4)= f H m (C2H2,g,298K)=?
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. 3 解： Q=400³10 ³0.5523³(850-25)³(1+30%)³10-3=236937 （kJ） =236937/3600=65.82(kWh) 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 J²mol-1²K-1,Cp(s)=24.48J²mol-1²K-1。 解：Qp=
373
ΔH=
323
(46.86 0.03T )dT +2258³18+ (30 0.011T )dT
373
2 2
400
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16、 若知甲烷的标准摩尔燃烧焓为-8.90³105 J/mol， 氢的标准摩尔燃烧焓为-2.86³105 J/mol， 碳的标准摩尔燃烧焓为-3.93³105 J/mol，试求甲烷的标准摩尔生成焓为多少。 解：(1)CH4+2O2==CO2+2H2O; ΔrHm,1=-8.90³105 kJ/mol (2)H2+0.5O2==H2O; ΔrHm,2=-2.86³105kJ/mol (3)C+O2==CO2; ΔrHm,3=-3.93³105kJ/mol (4)C+2H2=CH4; ΔrHm,4=? [(3)+2³(2)-(1)]=(4) ΔrHm,4=-3.93³105-2³2.86³105+8.90³105=-0.75³105 kJ/mol