物理化学课后题

P33化学热力学---平衡规律3.1mol理想气体自初态0℃、1000kPa、2.27dm3,经如图所示途径变化，计算过程的Q、W、ΔU、ΔH值。已知解根据题意的初态，可知系统的n=1mol，下面计算均省略。（1）循环A：由状态Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ-Ⅰ①由状态Ⅰ状态Ⅱ是等温可逆膨胀到100kPa，即状态Ⅱ的T2=273K，V2=22.70dm3.因为是理想气体等温可逆变化，②.由状态Ⅱ状态Ⅲ是等压过程，压缩到2.27dm3.，或③.由状态Ⅲ状态Ⅰ是等容过程所以循环A(2)循环B:由状态Ⅰ-Ⅱ’-Ⅲ-Ⅰ①.由状态ⅠⅡ’是绝热可逆膨胀到1000kPa，以及和代入，并取对数得T2=108.7K绝热变化中Q=0②.由状态Ⅱ’Ⅲ是等压过程，计算 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 与（1）中②相同。③.由状态ⅢⅠ是等容过程，与（1）中③的计算结果完全相同。所以循环B：点评由计算结果可见：①.循环过程，无论是循环A还是循环B，其， 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明热力学能和焓都是状态函数。而Q和W随过程的变化，表明Q和W不是状态函数。②.在P-V图上绝热线的陡度比等温线大，自同一始态出发，经绝热可逆与等温可逆过程不可能达到同一终态。5.设某单原子理想气体从始态273K、1000kPa，10dm3，分别经（1）等温可逆（2）绝热可逆（3）绝热不可逆膨胀，到压力为100kPa的终态，试计算各过程的Q、W、ΔU、ΔH。解（1）等温可逆过程(2)绝热可逆过程因所以Q=0（3）绝热不可逆过程Q=0W=ΔU解得=174.7K点评①.计算时要注意物质的量有时候不是1mol。②.理想气体从同一始态出发，经等温可逆、绝热可逆和绝热不可逆过程不可能达到相同的终态。③.在P-V图上无法表示绝热不可逆过程，只能用点表示出始态和终态。6.273K和1000kPa下，10dm3单原子理想气体以下列不同的过程膨胀到最终压力为100kPa，求气体最终的体积。（1）等温可逆膨胀（2）绝热可逆膨胀（3）外压为100kPa的绝热膨胀；（4）外压为零的绝热膨胀。解单原子理想气体（1）等温可逆膨胀（2）绝热可逆膨胀(3)外压为100kPa绝热膨胀及则解出(4)外压为零的绝热膨胀实际上是自由膨胀，终态与进行的高温可逆膨胀相同点评理想气体从同一始态出发，经不同过程不能达到同一终态。若利用绝热特点求出T2，同样可求出W。22.在100kPa下，斜方硫（）转变为单斜硫（）的转变温度为369.9K，已知斜方硫和单斜硫在298.2K的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 燃烧热分别为-296.7kJ·mol-1和-297.1kJ·mol-1，求斜方硫转变成单斜硫的晶型转变热。已知，解=点评相变过程的热，亦可以利用热化学数据（燃烧热、生成热）计算。这里基尔霍夫定律亦可应用。23.500K下灼热的C和过热水蒸气反应（1）需吸收热量，该热量一般由同温度下反应（2）所提供，若要产生1mol氢气，需多少摩尔的碳？已知500K时各物质的标准生成热分别为：CO，-110.022；CO2，-393.677；H2O,-243.612。解由反应（1）由反应（2）根据题意，反应（2）放热，提供反应（1）所需的吸收量，133.599、393.677=0.0339mol即500K时至少需燃烧0.0339mol的碳才能产生1molH2.点评从热化学数据，亦能进行反应物质的量计算。P71化学热力学---平衡规律2.某电冰箱内的温度为273K，室温为298K，今欲使1273K的水变成冰，问最少需做多少功？此冰箱对环境放热若干？已知273K时，冰的熔化热为335。解：可逆制冷机的制冷效率为7.已知液态苯在标准压力下的沸点是80℃,蒸发热为30.77。今有1mol苯在80℃,标准压力下与80℃的热源相接触，使它向合适体积的真空器皿中蒸发，完全变成标准压力的苯蒸气。试计算此过程的总熵变，并判断此过程是否为自发过程。解：∵该过程的始终态与可逆相变过程的始终态相同，∴可直接设计为可逆相变过程。∵实际过程是向真空蒸发，∴W=0或∴此过程是自发过程。8.试计算－10℃、标准压力下，1mol的过冷水变成冰这一过程的，并判断此过程能否自发进行。已知水和冰的热容分别为4.184和2.092，0℃时冰的熔化焓。解：在相同的始终态间可设计下列可逆过程根据状态函数法：因为实际过程为恒压过程，所以根据基尔霍夫公式所以此过程能自发进行。18.将0.4mol、300K、200.0kPa的某理想气体，绝热压缩到1000kPa，此过程系统得功4988.4J。已知该理想气体在300K、200.0kPa时的摩尔熵，平均定压摩尔热容。试求题给过程的，，，和。解：因为是绝热过程，，所以对于理想气体,则∵∴22.已知水在100℃及标准压力下蒸发焓为2259，求1mol100℃及标准压力下的水变为100℃、的水蒸气的，，，和。解：在相同的始终态间可设计可逆过程如下：设水蒸气为理想气体，过程(2)为理想气体的恒温可逆过程，则因为过程(1)为可逆相变过程，所以P108化学热力学---平衡规律1.25℃和标准压力下，有物质的量数为0.4的甲醇水溶液，如果往大量的此种溶液中加1mol的水，溶液的体积增加17.35cm3；如果往大量的此种溶液中加1mol的甲醇，溶液的体积增加39.01cm3。试计算将0.4mol的甲醇和0.6mol的水混合时，此溶液的体积，以及此混合过程中体积的变化。已知25℃和标准压力下甲醇的密度为0.7911g·cm-3，水的密度为0.9971g·cm-3。解：由题可知：，根据偏摩尔量集合公式混合后溶液体积=26.01cm3混合前后体积变化2.在25℃和100kPa下，1.0kg水（A）中加入NaBr（B），所得溶液的体积与溶质B的质量摩尔浓度之间的关系为cm3。试求：当 mol·kg-1时，水（A）和NaBr（B）的偏摩尔体积。解：将mol·kg-1代入，得NaBr（B）的偏摩尔体积为：根据偏摩尔量集合公式：P132化学动力学2.某物质的分解反应是一级反应，当起始浓度为时，经过反应，分解试求：(1)计算反应的速率系数；(2)计算该反应的半衰期；(3)计算起始浓度为时分解所需的时间。解：(1)一级反应：解之(2)(3)一级反应的转化率只与反应时间有关，与初始浓度无关，反应转化率仍为，故反应时间为。4.某农药水解是一级反应，当20℃时它在酸性介质中的半衰期为61.5h。（1）试求20℃时其在酸性介质中的水解速率常数。（2）若70℃时水解速率常数为0.173h-1，求水解反应的活化能。（3）在20℃时该一级反应完成90%需多长时间？解：该物质在20℃水解时是一级反应(1)t1/2=ln2/kk1=ln2/t1/2=0.011h-1(2)而在70℃时，k2=0.173h-1由公式ln(k2/k1)=Ea/R(1/T1-1/T2)代入数据，得：Ea=46.09KJ/mol(3)-ln(1-x)=kt代入数据，得t=209.3h7.298K时，，该分解反应的半衰期t1/2=5.7h，此值与N2O5(g)的起始浓度无关。试求：(1)该反应的速率常数；(2)N2O5(g)转化掉90%所需的时间。解：分解反应的半衰期与N2O5(g)的起始浓度无关，说明是一级反应。已知反应的半衰期，根据一级反应的半衰期与速率常数的关系，即可计算速率常数。利用一级反应的定积分式，就可计算当y=0.90时所需的时间。(1)(2)22.N2O(g)的热分解反应为2N2O(g)→2N2(g)+O2(g)，在一定温度下，反应的半衰期与初始压力成正比。在970K时，N2O(g)的初始压力为39.2kPa，测得半衰期为1529s，1030K时，N2O(g)的初始压力为48.0kPa，测得半衰期为212s。(1)判断该反应的级数。(2)计算两个温度下的速率常数。(3)求反应的实验活化能。(4)在1030K，当N2O(g)的初始压力为53.3kPa时，计算总压达到64.0kPa所需的时间。解：(1)因为反应的半衰期与初始压力成反比，这是二级反应的特征，即该反应为二级反应。(2)(3)解得Ea=242.5kJ·mol-1(4)2N2O(g)→2N2(g)+O2(g)t=0pA,000t=tpApA,0-pA(pA,0-pA)/2p总=pA+(pA,0-pA)+(pA,0-pA)/2=1.5pA,0-0.5pApA=3pA,0-2p总=(3×35.3-2×64.0)kPa=31.9kPa根据二级反应的定积分式得P205相平衡1.已知液体甲苯(A)和液体苯(B)在90℃时的饱和蒸气压分别为＝54.22kPa和＝136.12kPa。两者可形成理想液态混合物。今有系统组成xB,0＝0.3的甲苯-苯混合物5mol，在90℃下成气-液两相平衡，若气相组成为yB＝0.4556，求：(1)平衡时液相组成xB及系统的压力p；(2)平衡时气、液两相的物质的量n(g)、n(l)。解：(1)设平衡时液相组成为xB，气相组成为yB，则yB＝p＝pA＋pB＝xA＋xB＝(1－xB)＋xB＝＋xB(－)yB＝即0.4556＝平衡时液相组成xB＝0.2500平衡时系统压力p＝＋xB(－)＝[54.22＋0.2500×(136.12－54.22)]＝76.695kPa(2)设系统物质的量为n，气相和液相物质的量分别为n(g)和n(l)，则n＝n(g)＋n(l)系统中B组分物质的量为xB,0n＝yBn(g)＋xBn(l)所以xB,0[n(g)＋n(l)]＝yBn(g)＋xBn(l)移项整理得上式即为杠杆规则5mol＝0.3213n(l)＋n(l)n(l)＝3.784moln(g)＝5mol－3.784mol＝1.216mol14.由HAc及C6H6的二组分固-液平衡相图如图3-16(1)列表 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 各区域所存在的相数、相态和条件自由度；(2)从图中可以看出最低共熔温度为-8℃，最低共熔混合物的质量分数为含C6H664%，试问将含C6H625%的溶液100g由20℃冷却时，首先析出的固体为何物？计算最多能析出这种固体多少克？图3-16二组分固-液相图解：(1)相图分析列表如下：相区相数相态条件自由度数Ⅰ1l2Ⅱ2l＋HAc(s)1Ⅲ2l＋C6H6(s)1Ⅳ2HAc(s)＋C6H6(s)1(2)将含C6H625%的溶液100g由20℃冷却时，首先析出的固体为HAc固体。最多能析出这种纯固体为当冷却到三相线之前，在Q、E两点间用杠杆原理计算，设析出固体w，由杠杆原理得w(0.25-0)＝(100-w)×(0.64-0.25)解得w＝60.93gP224化学平衡3.已知反应NiO(s)+CO(g)=Ni(s)+CO2(g)T:900K1050K:5.946×1032.186×103若反应的ΔrCpm=0,使求：(1)反应的、(2)此反应在1000K时的及?解：（1）由于反应的ΔrCpm=0，则反应的、均与温度无关将900K和1050K时的平衡常数代入恒压方程式得解得=-52378.2J=52.378KJ/mol由于=-RTln所以==14.05J·K-1mol-1（2）将T=1000K代入恒压方程式得解得=2.95×103=-8.314×1000×ln2.95×103=-66.4KJ·mol-111.反应2NaHCO3（s）=Na2CO3（s）+H2O（g）+CO2（g）在温度为30℃和40℃时的平衡总压分别为0.827kPa和97.47kPa.设反应的与温度无关。试求：（1）该反应的。（2）NaHCO3（s）的分解温度（平衡总压等于外压101.325kPa）解：（1）平衡时pH2O（g）=pCO2（g）=p所以(30℃)=(40℃)=代入恒压方程式，得解得=752.14KJ/mol（2）设NaHCO3（s）的分解温度为T，由恒压方程式，得解得T=315.69KP275电化学1.将两个银电极插入AgNO3溶液，通以0.2A电流共30min，试求阴极上析出银的质量。解：通过电解池的电量Q=It=(0.2×30×60)C=360C根据法拉第定律Q＝nF则电极上起反应的物质的量：阴极上析出Ag的质量3.已知25℃时浓度为0.02mol·dm-3的KCl溶液的电导率为0.2768S·m-1。一电导池中充以此溶液，测得其电阻为453Ω。在同一电导池中装入同样体积的质量浓度为0.555g·dm-3的CaCl2溶液，测得电阻为1050Ω。计算（1）电导池系数；（2）CaCl2溶液的电导率；（3）CaCl2溶液的摩尔电导率。解：（1）（2）（3）11.有如下电池：Ag|AgAc(s)|Cu(Ac)2(0.1mol·kg﹣1)|Cu(s)，已知该电池的电动势E（298K）＝﹣0.372V，E（308K）＝﹣0.374V，在该温度区间内，电动势E随温度T的变化是均匀的。(1)写出电池的电极反应和电池反应；(2)计算电池在298K时的ΔrGm，ΔrSm和ΔrHm。解：(1)电池的电极反应和电池反应：负极：2Ag(s)+2Ac–()→2AgAc(s)+2e–正极：Cu2+()+2e–→Cu(s)电池反应：2Ag(s)+2Ac–()+Cu2+()→2AgAc(s)+Cu(s)(2)ΔrGm＝－zFE=－2×96485×(－0.372)J·mol-1=71.78kJ·mol-1;12.电池Zn(s)|ZnCl2(0.05mol·kg﹣1)|AgCl(s)|Ag(s)的电动势与温度的关系为：E/V＝1.015﹣4.92×10-4(T/K-298)试计算在298K时，当电池有2mol电子的电荷量输出时电池反应的ΔrGm、ΔrSm、ΔrHm以及此过程的可逆热效应Qr。解：根据电动势与温度的关系E/V＝1.015﹣4.92×10-4(T/K-298)T=298K时，E＝1.015VΔrGm＝－zFE=－2×96485×(1.015)J·mol-1=-195.90kJ·mol-1;Qr＝TΔrSm=298×（-94.94）J=-28.29kJ·mol-121.在298K时，有一含Zn2+和Cd2+的质量摩尔浓度均为0.1mol·kg-1的溶液，用电解沉积的方法把它们分离。试问：(1)哪种金属首先在阴极上析出？用未镀铂黑的铂作阴极，H2在铂上的超电势为0.6V，在Cd上的超电势为0.8V。(2)第二种金属开始析出时，前一种金属剩下的浓度为多少？设活度因子均为1。解：（1）系统中可能在阴极上放电的正离子有Zn2+、Cd2+和H+，它们的析出电势分别为：根据电极的Nernst方程在阴极上，析出电势最大的首先还原析出，所以金属Cd先析出，然后是金属锌析出。H2因在Pt和Cd上都有超电势，因而无法析出。（2）当金属Zn开始析出时，金属Cd和金属Zn的析出电势相等，有计算得到，所以有即当Zn（s）开始析出时，23.以金属镍为电极电解NiSO4（1.10mol·kg-1）水溶液，已知H2在Ni(s)上的超电势为0.14V,O2在Ni(s)上的超电势为0.36V。假设在中性溶液中各物质的活度因子均为1，试回答在阴极上和阳极上首先析出哪种物质？解：在阴极上可能发生电极反应的离子和Ni2+有H+，它们的析出电势分别为因此阴极上还原电极较大的Ni首先析出。阳极上可能发生氧化反应的有H2O（OH-），SO42-和Ni电极本身。由于SO42-的还原电极电势太高，不容易氧化，所以实际上可能氧化的反应有析出氧气H2O→O2(g)+2H+()+2e–Ni电极的氧化反应为Ni→Ni2++2e–阳极上由还原电极电势相对较小的Ni（s）首先氧化生成Ni2+。