物理化学试题库

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?CO2和H2O的标准摩尔生成焓分别为?fHm(CO2,g)??393.51kJ?mol-1,??fHm(H2O,l)??285.83kJ?mol-1,求乙醇在298.15K时的标准摩尔生成焓?mol-1) ?fHm(C2H5OH,l)。 (答:-277.71kJ·

?2.9 已知反应B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(g)在298.15K时?rHm??2020kJ?mol-1,?又已知298.15K时?fHm(B2O3,s)??1264kJ?mol-1,

??fHm(H2O,g)??241.825kJ?mol-1,试计算298.15K时B2H6(g)的摩尔生成焓。

(答:30.5kJ·mol-1)

2.10 如图所示,某系统由状态1按过程1→a→2,到状态2时吸热Q=200kJ,同时对外作功W??50kJ。

W??30kJ,(1)系统按照过程1→b→2变化时,

Q是多少?系统是吸热还是放热?

(2)系统按照c由2返回1时,W?80kJ,Q是多少?系统是吸热还是放热? [答:(1)Q?180kJ,吸热;(2)Q??230kJ,放热]

2.11 已知100℃,p?下,液体水的摩尔蒸发焓

?-1,液体水和气体水?gH(373.15K)?40.67kJ?mollm的摩尔定压热容分别为Cp,m(l)?75.3J?K?mol,

-1-1 习题2.11附图 Cp,m(g)?33.2J?K?mol,求水在25℃,p的摩

?尔蒸发焓?gHlm(298.15K)。 (答:

-1-1?

43.83kJ·mol-1)

2.12 取0.5g正庚烷(相对分子质量为100.2)在弹式量热计中完全燃烧,量热计的平均温度为298K,从贝克曼温度计上读出,温度上升2.94K,量热计和水的总热容为8.177kJ·K-1。不计燃烧丝产生的热量,试计算298K时正庚烷的摩尔燃烧焓。 (答:

?) ?cHm??4828kJ?mol-1。

2.13 在弹式量热计中,0.4362g萘完全燃烧,使温度升高1.707K,量热计和水的总热容

为10293J·K-1,实验平均温度为298.15K,不计燃烧丝产生的热量,计算1mol萘燃烧的?U,?H。

(答:?U??5164kJ,?H??5169kJ)

?2.14 已知有关物质的Cp,m和?fHm(298.15K)的数据如下表:

CH4(g) CO2(g) H2O(g) O2(g)

Cp,m/J?K-1?mol-1 ??fHm(298.15K)/kJ?mol-1

38.40 38.40 33.90 29.70

-76.00 -394.132 -241.500

0

求反应CH4(g) +2O2(g)→CO2(g)+2H2O(g)的在398.15K是的标准摩尔反应焓。

(答:-800.42kJ·mol-1)

2.15 甲醇脱氢反应CH3OH(g)→HCHO(g)+H2(g),25℃时该反应的??rHm(298.15K)?85.27kJ?mol-1,已知各物质的Cp,m分别为

Cp,m(CH3OH,g)?(20.42?103.68?10?3T?24.64?10?6T2)kJ?K-1?mol-1 Cp,m(H2,g)?(29.07?0.8264?10?3T?2.013?10?6T2)kJ?K-1?mol-1

Cp,m(HCHO,g)?(18.82?53.38?10?3T?15.61?10?6T2)kJ?K-1?mol-1

?求该反应600℃时的摩尔反应焓?rHm(87315K)。

(答:944.01kJ·mol-1)

第三章

3.1 某可逆热机在T1?1000K的高温热源和T2?300K的低温热源之间工作。求 (1)热机的斜率?是多少?

(2)若该热机对外作功W??50kJ,需从高温热源吸收的热Q1是多少?

(答:??0.7,Q1?71.4kJ) 3.2 卡诺热机在T1?900K的高温热源,和T2?300K的低温热源之间工作。求: (1)热机的斜率?是多少?

(2)当热机向低温热源放热Q2??100kJ时,热机从高温热源吸的热Q1和对外作的功

W分别是多少?

[答:(1)??0.667;(2)Q1?300kJ,W??200kJ]

3.3 5mol理想气体H2(g)初始状态为300K,1.0×105Pa。在恒定外压力为2.0×105Pa下,进行压缩,终态为300K,2.0×105Pa。计算系统的?S。 (答:

?28.8J?K-1)

3.4 如图:有一绝热且体积固定的容器,中间用导热隔板将容器分为体积相同的两部分,分别充入理想气体氮气和氢气。已知两种气体均有CV,m?5R,请计算 2(1)保留隔板系统达到热平衡时的熵变?S。

(2)达到热平衡后,抽去隔板,气体混合过程的?mixS。

K, [ 答:(1)?S?0.006J?(2)?mixS?11.532J?K-1]

-13.5 2mol理想气体He(g)始态为298K,5dm3,经下列两个连续可逆变化达到终态,(1)等温可逆压缩到体积为原来的

Cp,m1;(2)再等容冷却到初始压力。已知2?20.8J?K-1?mol-1,求始态到终态的Q,W,?U,?H,?S。

[答:Q??7156J,W?3435J,?U??3721J,?H??6198J,?S?20.8J?K-1] 3.6 氧的正常沸点为-182.97℃,摩尔焓变?gmol-1。将-182.97℃的2mollHm?6820J?液态氧放在-182.97℃的环境中,蒸发为101325Pa的氧气,求系统的熵变?Ssys和环境的熵变?Ssu(答:?Ssys?151J?K,?Ssu??151J?K-1)

3.7 1mol某双原子理想气体,始态为T1?300K,p1?200kPa;终态为

-1T2?300K,p2?100kPa。假如从始态到终态分别经历以下三种过程,分别计算各过程的Q和?S。

(1)等温可逆膨胀;

(2)先等容冷却使压力降到p2,再等压加热到T2; (3)先绝热可逆膨胀使压力降到p2,再等压加热到T2。

K;K;[答:(1)Q?1.729kJ,?S?5.76J?(2)Q?1.274kJ,?S?5.76J?(3)

-1-1

Q?0.224kJ,?S?5.76J?K-1]

3.8 4mol单原子理想气体始态为750K,150kPa,先等容冷却使压力降至50kPa,再等温可逆压缩至100kPa。计算整个过程的Q,W,?U,?H,?S。[答:

Q??30.71kJ,W?5.763kJ,?U??24.94kJ,?H??41.57kJ,?S??77.86J?K-1]

3.9 计算1molH2(l)在101325Pa,–10℃转变为冰的熵变。已知水在101325Pa,0℃时的相变焓?smol-1,水和冰有Cp,m(H2O,l)?75.3J?K-1?mol-1,lHm??6004J?Cp,m(H2O,s)?36.8J?K-1?mol-1。 (答:?20.55J?K-1)

3.10单原子理想气体5mol,始态为300K,50kPa。先绝热可逆压缩至100kPa,再等压冷却使体积变为85dm3,计算整个过程的Q,W,?U,?H,?S。(答:

-1Q??19.892kJ,W?13.935kJ,?U??5.958kJ,?H??9.930kJ,?S??68.66J?K-1)

3.11在268.2K和p?时1mol液体苯变为固体,Q??9874J,计算该凝固过程系统的熵变?Ssys和环境的熵变?Ssu,并用熵变判断该过程是否自发。已知苯的标准熔点为278.7K

p?

l??sHm?9916J?mol-1。

Cp,m(C6H6,l)?126.80J?K-1?mol-1,

Cp,m(C6H6,s)?122.6J?K-1?mol-1。

(答:?Ssys??35.42J?K-1,?S隔离?1.40J?K-1,?Ssu?36.82J?K-1?0,自发。) 3.12将装有0.1mol液体乙醚的小玻璃瓶放入体积为10dm3的真空容器,并在35.51℃的

恒温槽中恒温。101325Pa,35.51℃为乙醚的正常沸点,此时乙醚的摩尔相变焓

?gmol-1。 lHm?25.104kJ?打破小玻璃瓶,使乙醚蒸发,计算:

(1)乙醚蒸气的压力。

(2)蒸发过程的Q,?U,?H,?S。

[答:(1)p?25.664kPa;(2)Q??U?2.2538kJ,?H?2.5014kJ,

?S?9.275J?K-1]

3.13在101.33kPa,373K下,在一个小球内装入2mol液体水,将小球放入373K的恒温真空箱中,打破小球,刚好使液体水变为101.33kPa,373K的理想气体水蒸气。已知水在101.33kPa,373K时摩尔蒸发焓为?gmol-1求 lHm?40.67kJ?(1)上述过程的Q,W,?U,?H,?S。

(2)若气化过程在101.33kPa的常压下进行,过程的Q,W,?U,?H,?S。 [答:(1)Q?75.1kJ,W?0,?U?75.1kJ,?H?81.3kJ,?S?218.1J?K (2)Q?81.3kJ,W??6.2kJ,?U?75.1kJ,?H?81.3kJ,?S?218.1J?K]

3.141molH2O(l)在其正常沸点100℃,101325Pa时蒸发为同温同压下的理想气体,然后在等温可逆膨胀到40000Pa。已知水的摩尔焓变?gmol-1。计算整个过程的lHm?40.67kJ?Q,W,?U,?H和?S。

(答:Q?43.55kJ,W?5.986kJ,?U?37.57kJ,?H?40.67kJ,?S?116.7J?K

-1-1-11921?p?求乙烯???C,其中C为常数,?PaT??*的摩尔蒸发焓。 (答:?gmol-1) lHm?16.0kJ?3.15乙烯的蒸气压与温度的关系近似为 ln?3.16正丙醇的蒸气压与温度的关系如下表: T/K 323 333 p/kPa 11.63 19.60 343 31.80 353 50.13

(1)试作ln??p?1?~图,求出其饱和蒸气压与温度的关系式。 ?kPa?T(2)求正丙醇的摩尔蒸发焓。

(3)当外压为26.66kPa时,正丙醇的沸点是多少?

5594?p?(2)46.51kJ·mol-1;(3)339.43K] ???19.764;?kPaT??*3.17已知水的摩尔气化焓?g若水蒸气为理想气体,试求水在90℃mol-1,lHm?40670J?[答:(1)ln?时的饱和蒸气压。 (答:70622Pa)

3.18水和氯仿在101325Pa的正常沸点分别为100℃和61.5℃,水和氯仿的摩尔蒸发焓

*-1g*分别为?gmol-1。计算两种液体具lHm(H2O)?40670J?mol,?lHm(CHCl3)?29500J?有相同饱和蒸气压时的温度。 (262℃)

3.19 在298K,101325Pa下,发生以下相变

CaCO3(文石)?CaCO3(方解石)

?已知过程的?Gm??800J?mol-1,?Vm?2.75cm-3?mol-1,且?Vm不随压力变化。计

算在298K时,压力最少为多大才能使文石稳定? (答:2.91×108Pa)

3.20 300K时1mol理想气体,从100kPa经等温可逆过程压缩到1000kPa。求Q,W,?U,?H,?S,?A,?G。

???????3.21 反应2SO3(g,p)?mol-1且??2SO2(g,p)?O2(g,p),?rHm?196.56kJ???不随温度变化;在298K时?rGm,并从热力学角?140.00kJ?mol-1,求873K时的?rGm度分析升温对反应是否有利。

第四章

4.120℃时,在1dm3NaBr水溶液中含NaBr(B)321.99g,体积质量为1.238g·cm3.计算该溶液的:(1)溶质B的摩尔分数xB;(2)溶质B的质量摩尔浓度bB;(3)溶质B的浓度cB。 (答:(1)0.058;(2)3.414mol·kg-1;(3)3.128mol·dm-3)

4.225℃时,将1 mol纯苯加入到大量的、苯的摩尔分数为0.200的苯和甲苯的溶液中。求算此过程的△G。(答:-3.99×103J)

4.3在20℃及标准压力下,将1 mol NH3(g)溶于组成为n(NH3):n(H2O) 1:21的大量溶液中,已知该溶液中氨的蒸气压为3.60×103 Pa。求此过程的△G。(答:-8.13×103 J) 4.4两种挥发性液体A和B混合形成理想液态混合物。某温度时溶液上面的蒸气总压力为5.41×104Pa,气相中A的摩尔分数为0.45,液相中为0.65。求此温度时纯A和纯B的蒸气压。 (答:3.75×104 Pa,8.50×104 Pa)

4.5在25℃时,10g某溶质溶于1dm3溶剂中,测出该溶液的渗透压为Π?0.4000kPa,确定该溶质的相对分子量。 (答:6.20×104) 4.6实验室新制备出一种精制蛋白质物质,为了测出相对分子质量,在298K,101.325kPa下,将19.0g的该物质溶于100g水中形成稀溶液,测得凝固点下降0.022K。 (1)求该物质的相对分子质量。

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