物理化學習題詳細答案

1、第一章 熱力學第一定律第二章 熱力學第二定律第三章 多組分系統第四章 化學平衡第五章 相平衡第六章 化學動力學第七章 電化學第八章 界面現象第九章 膠體化學第十章 統計熱力學第一章 熱力學第一定律計算題1. 兩個體積均為 V 的密封燒瓶之間有細管相連，管內放有氮氣。將兩燒瓶均放入 100℃的沸水時，管 內壓力為 50kPa。若一只燒瓶仍浸在 100℃的沸水中，將另一只放在 0℃的冰水中，試求瓶內氣體的壓力。解：設瓶內壓力為 p

2、′，根據物質的量守恒建立如下關系：(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. 兩個容器 A 和 B 用旋塞連接， 體積分別為 1dm3 和 3dm3， 各自盛有 N2 和 O2(二者可視為理想氣體)， 溫度均為 25℃，壓力分別為 100kPa 和 50kPa。打開旋塞后，兩氣體混合后的溫度

3、不變，試求混合后氣體 總壓及 N2 和 O2 的分壓與分體積。解：根據物質的量守恒建立關系式p 總(VA+VB)/ 298.15=( pAVA /298.15)+ (pBVB /298.15)得 p 總 = ( pAVA+ pBVB)/ (VA+VB) = (100×1+50×3) kPa/(1+3)=62.5 kPan(N2)= pAVA /RTA= {100000×0.001/(8.315

4、5;298.15)}mol = 0.04034 moln(O2)= pBVB /RTB= {50000×0.003/(8.315×298.15)}mol = 0.06051 mol2T TQ = ?U - W = -400J8. 已知 CO2 的 Cp, m=[26.75 + 42.258×10-3(T/K) – 14.25×10-6(T/K)2]J·K-1·mol-1

5、 ，計算 27℃-527℃溫度范圍內 CO2 的平均定壓摩爾熱容 C p,m 。解：CO2 的平均定壓摩爾熱容：C p, m = ? T 2 dT /( ? ) ? ? T 2 ?a ? bT ? c 2 ? dT /( ? ) C p，m1 T 2 T 11 T T 2 T 1= [a (T2 – T1) + 0.5b(T22 – T12 ) – (c/3)(T 3 – T13)] / (T2 –

6、 T1)= {26.75×(800.15–300.15)+21.129×10-3×[(800.15)2–(300.15)2] – 4.75×10-6×[(800.15)3– (300.15)3]}J·mol-1/(800.15 – 300.15)K= 22694J·mol-1/500K=45.39 J·K-1·mol-19. 在 101325P

7、a 下把 1mol CO2(g)由 300K 加熱到 400K。分別通過兩個過程： (1) 恒壓可逆過程； (2) 恒 容可逆過程。計算上述兩個過程的 W、Q、?U 和?H。已知在 300-1500K 范圍 CO2 的 Cp, m 與 T 的關系式為Cp, m/(J·K-1·mol-1)=26.75 + 42.258×10-3(T/K) – 14.25×10-6(T/K)2并設

8、 CO2 為理想氣體。 解：(1) 恒壓可逆過程1mol CO2(g)T1=300K, p1=101325Pa恒壓可逆 1mol CO2(g)T2=400K, p2=101325PaW1 = - ?V 2 pedV = - V 2 pdV = -p(V2-V1) =-nR(T2-T1)= -[1×8.315×(400-300)]J = -831.5J V 1 ?V 1∵ 恒壓， W '=0∴ Q

9、1= ?H1 = ?T 2 nCp, mdT= n T 2 [26.75 + 42.258×10-3(T/K) – 14.25×10-6(T/K)2] dT T 1 ?T 1= [26.75×(400 – 300)+ 0.5×42.258×10-3×(4002 – 3002) –(1/3)×14.25×10-6×(4003-3003)] J

10、= 3978J?U1=Q1 +W1=(3978 – 831.5)J=3147 J (2) 恒容可逆過程1mol CO2(g)T1=300K, p1=101325PaW2=0，W'=0，恒容可逆 1mol CO2(g)T2=400K, p2=？Q2= ?U2= ?T 2 n(Cp, m-R)dT= n T 2 [(26.75-8.315) + 42.258×10-3(T/K) – 14.25×10-6(T