发布时间 : 星期一 文章大学物理化学核心教程第二版(沈文霞)课后参考答案第章更新完毕开始阅读
18．苯的正常沸点为 353 K，摩尔气化焓ΔvapHm= kJmol-1。今在 353 K和标准压力下，将1mol 液态苯向真空等温汽化为同温同压的苯蒸气（设为理想气体）。试计算： (1) 该过程中苯吸收的热量Q和做的功W 。
(2) 苯的摩尔气化Gibbs自由能ΔvapGm和摩尔气化熵ΔvapSm 。 (3) 环境的熵变。
(4) 使用哪种判据，可以判别上述过程可逆与否并用计算结果进行判别。 解： (1) 真空汽化 W = 0 (2) 设液态苯在同温、同压下可逆蒸发为气，这是可逆相变，?vapGm?0 (3) 系统的不可逆热效应，对环境来说可以看作是可逆的 (4) 用熵判据来判断过程的可逆性
?Siso??vapSm??vapSsur?8.3 J?K?1>0 所以，过程为不可逆的自发过程。 19．在298 K， kPa条件下，Zn(s)与CuSO4溶液的置换反应在可逆电池中进行，做出最大电功200 kJ，放热 6 kJ。求该反应的ΔrU，ΔrH，ΔrA，ΔrS和ΔrG（设反应前后的体积变化可忽略不计）。
解： 在等温、等压的条件下，对外所做的可逆电功就等于系统Gibbs自由能的下降值，
由于反应中无气体物质参与，所以We?0，W?We?Wf,max?Wf,max??200 kJ 由于反应中无气体物质参与， 20．在温度为298 K的恒温浴中，某2 mol理想气体发生不可逆膨胀过程。过程中系统对环境做功 kJ，到达终态时系统的体积为始态的10倍。求此过程的Q，W及气体的ΔU，ΔH，ΔS，ΔG和ΔA。
解：因为在恒温浴中进行，所以理想气体的 ?U?0，?H?0。已知W??3.5 kJ， 设计一个始、终态相同的可逆过程，
21．在 kPa和373 K下，把1mol水蒸气可逆压缩为液体，计算Q，W，U，H，A，G和S。已知在373 K和 kPa下，水的摩尔汽化焓?vapHm?40.68 kJ?mol?1。。气体可以作为理想气体处理，忽略液体的体积。
$解： ?H??n?vapHm(H2O,l)??1mol?40.68 kJ?mol?1??40.68 kJ
这是处在可逆相变点上的等温、等压可逆相变，所以?G?0
$22．计算下列反应在298 K和标准压力下的熵变 ?rSm
已知在298 K和标准压力下，各物质的标准摩尔熵分别为：
$$Sm(CH3OH,l)?126.80 J?K?1?mol?1，(O2,g)?205.14 J?K?1?mol?1 Sm$$Sm(CO2,g)?213.74 J?K?1?mol?1，Sm(H2O,l)?69.91 J?K?1?mol?1
解：对于化学反应的标准摩尔熵变
23．在600 K，100 kPa压力下，生石膏的脱水反应为
试计算该反应进度为1 mol时的Q,W,?rUm, ?rHm, ?rSm, ?rAm和?rGm。已知各物质在
K，100 kPa时的热力学数据为： 物质 设Cp,m的值在298 K—600 K的温度区间内，是与温度无关的常数，气体可按理想气体处理，在气体与凝聚态共存时，凝聚态的体积可忽略不计。
解： ?rHm(298.15 K)???B?fHm(B,298.15 K)
B因为是等压反应，
24．已知甲苯在正常沸点383 K时的摩尔气化焓为?vapHm?13.343 kJ?mol?1，设气体为理想气体，凝聚态的体积与气体体积相比可忽略不计。
（1）1 mol甲苯在正常沸点383 K，可逆蒸发为同温、同压（ kPa）的气，计算该过程的Q,W,?U,?H,?S,?A和?G。
（2）如果是向真空蒸发，变为同温同压的气，求Q,W,?U,?H,?S,?A和?G。 （3）请用熵判据，通过计算说明真空蒸发的可逆性和自发性。 解： （1）因为是在正常沸点时的两相平衡，所以?G?0 或 ?A??U?T?S?(10.159?13.343) kJ??3.184 kJ
（2） 因为与（1）的始终态相同，所以，所有的状态函数的变量都与（1）中的相等，只是真空蒸发，W2?0，Q??U?10.159 kJ
（3） ?Ssur??QsysT??10.159 kJ??26.52 J?K?1
383 K因为?Siso>0，所以真空蒸发是不可逆的过程，也是自发的过程。