物理化学第一章 习题及答案(6)

=(U2-U1)+(p2V2-p1V1)

∵当dT=0时，ΔU=0； 理想气体 pV=nRT Δ(pV)=0 ∴ΔH=0-0=0

这说明在理想气体单纯p、V、T、变化中焓只是温度的函数，与p、V 的变化无关 3、解：

(1)2)3)?水(0℃)?(????冰(0℃)??水(100℃)?(水汽(100℃)

∵ΔU=Q-W ∴(1) ΔV1≈0 ΔU1=Q1=6008J

ΔH1=ΔU1+Δ(pV)=ΔU1+pΔV=ΔU1=6008J (2) ΔV2≈0

ΔU2=Q2=CΔT=7500J ΔH2=ΔU2=7500J

(3) Vg>>Vl ∴W3=∑νB(g)·RT ∴ΔU3=Q3-W3=40910J ΔH3=Q3=44011J

∴ΔU=ΔU2+ΔU2+ΔU3=54418J

ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3=57519J

4、解： (1)绝热可逆膨胀 γ=Cp/CV=1.39 T2=143K n=4.41 mol Q=0

W=-ΔU=-nCV,m(T2-T1)=12070J (2)绝热不可逆膨胀

nCV,m(T2-T1)=-p外(V2-V1)=-p2R(T2/p2-T1/p1) T2=203.5K

W=-ΔU=-nCV,m(T2-T1)=6452J

26

5、解：

(a)∵理想气体 dT=0 可逆过程 ΔU=Q-W=0 ∴ Q=-W

W=nRTln(p1/p2) =nRTln(V2/V1)=16kJ (b)∵dT=0 ΔU=0 ∴ Q=W W=p(V2-V1)=1.2kJ 6、解： Q=-80kJ ΔrHm=Q-W＇? =-230kJ

ΔrUm=Q-W=Q-W＇-pΔV=-232.479kJ W=W＇+pΔV=152.479kJ 7、解：

(1)等压过程 Δp=0 ΔH=Qp=-7.155×10J W=pΔV=1239.5J ΔU=Q-W=-7.28×10J (2)等容过程 ΔV=0 W=0 ΔU=-7.28×10J QV=ΔU=-7.28×10J ΔH=-7.155×10J

8、解： ?????? ?????? 1kg水 ? ?? 1kg水+冰 ??H? ?? ? p=101325Pa p=101325Pa ?? ? T1??=268K T2=273K ? ? ? ? ΔH1 ? ?????? ΔH2 1kg水 ? p=101325Pa ? ? ?? T2=273K

该过程由于速度快，可以看作绝热过程 ΔH=0，设最终有xg水结成冰，则

444

44

27

ΔH=ΔH1+ΔH2=0

0=1000×4.238×〔0-(-5)〕+(333.5x) 333.5x=21190 x=63.54g 9、解：

沸点时p=101325Pa

∴W=pΔV=∑νB(g)·RT=5166J

Qp=ΔH=67780J

ΔU=Q-W =626414J 10、解：

(a)体积不变 △V=0 W=0

△U=nCV,m(T2-T1)=6.537×10J △H=nCp,m(T2-T1)=9.136×10J (b)绝热 Q=0 △U=6.537×10J △H=9.136×10J W=-△U=-6.537×10J 11、解：

CV,m=12.47J·K·mol? Cp,m=20.79J·K·mol (1)W1=nRΔT=624J? Q1=nCp,mΔT=1559J? (2)W2=Q2=nRTln2=2150J (3)W3=-nCV,m(T4-T3)=811J? Q3=0

全过程:W=∑Wi=3585J Q=∑Q?=3709J ΔU=CV,mΔT=125J ΔH=Cp,mΔT=208J

28

-1

-1

-1

-1

3

33

33

12、解：

Qp=ΔH=nCp,mΔT=569kJ ΔU=Qp-pΔV=Qp-nRΔT=431kJ W=pΔV=nRΔT=138.5kJ 13、解：

由题意视O2为理想气体，则

W=p(V2-V1)=-R(T2-T1)=5.82kJ·mol? Qp=△H=

-1

?T2T1nCp,mdT=22.69kJ

△U=Q-W=16.87kJ 14、解：

C6H6(g) C6H6(l) MC6H6=78×10-3kg·mol

-1

Qp=-394.4×78=-3.076×104J·mol

-1

ΔH=Qp= -3.076×104J·mol

-1

-1

W=-p(V2-V1)=-Δn(g)RT=1×8.314×353.4=2.938×103J·mol

-1

ΔU=Q+W=-3.076×104+2.938×103=-2.782×104J·mol

15、解：

SO2(g)+1/2 O2(g)=SO3(g)

Qp=Qv+ Δn(g)RT

=-141.75+(-0.5)×8.314×298×10-3=-142.99kJ/mol 16、解：

(1)(COOH)2(s)+1/2O2(g)=2CO2(g)+H2O(l)

ΔHm=ΔHm,c,(COOH)2(s)=2×ΔHf,m,CO2(g)+ΔHf,m,H2O(l)-ΔHf,m,(COOH)2(s) ΔHf,m,(COOH)2(s)=2×ΔHf,m,CO2(g)+ΔHf,m,H2O(l)-ΔHm,c,(COOH)2(s) =2×(-393.514)+(-285.8)+246.0

θ

θ

θ

θ

θ

θ

θ

θ

29

=826.8kJ·mol

(2)C6H5NH2+31/2 O2(g)=6CO2(g)+7/2 H2O(l)+1/2 N2(g)

θ θ θθ

ΔHf,m,C6H5NH2=6×ΔHf,m,CO2(g)+7/2ΔHf,m,H2O(l)-ΔHm,c,C6H5NH2

-1

=6×(-393.51)+7/2×(-285.84)-(-3397.0) =35.5kJ·mol

(3)CS2(l)+3O2(g)=CO2(g)+2SO2(g)

?Hf,m,CS2(l)?=?Hf,m,CO2(g)?+2?Hf,m,SO2(g)? -?Hm,c,CS2(l)?=-393.5+2×(-296.9)-(-1075.3)

=88.0J·mol

17、解： p1/T1=p2/T2

T2=p2T1/p1=500×290/100=145K

n=p1V1/RT1=100×103×20×10-3/8.314×290=0.83mol CV,m=5/2R QV=?T1T2 nCv,mdT

-1-1

Qv??nCv，mdT

T1T2=0.83×5/2×8.314×(1450-290) =20.0kJ 18、解:

(1)Cp,m=5/2R CV,m=3/2R ΔH=nCp,m(T2-T1)

2078.5=1×5/2×8.314×(T2-300) T2=400K

V2=nRT2/p2=1×8.314×400/(200.0×103)=16.63dm3 ΔU=nCV,m(T2-T1)=1×3/2×8.314×100=1247.1J W=ΔU-Q=1247.1-1000.0=247.1J (2) 300K 400K 400K 100kPa 100kPa 200kPa

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