萬洪文物理化學(xué)教材習(xí)題答案第一篇化學(xué)熱力學(xué)第一章熱力學(xué)基本定律.1-10.1kgC6H6(l)在，沸點(diǎn)353.35K下蒸發(fā)，已知(C6H6)=30.80kJmol-1。試計算此過程Q，W，ΔU和ΔH值。解：等溫等壓相變。n/mol=100/78,ΔH=Q=n=39.5kJ,W=-nRT=-3.77kJ,ΔU=Q+W=35.7kJ1-2設(shè)一禮堂的體積是1000m3，室溫是290K，氣壓為，今欲將溫度升至300K，需吸收熱量多少?(若將空氣視為理想氣體，并已知其Cp,m為29.29JK-1·mol-1。)解：理想氣體等壓升溫（n變）。Q=nCp,m△T=(1000)/(8.314×290)×Cp,m△T＝1.2×107J1-32mol單原子理想氣體，由600K，1.0MPa對抗恒外壓絕熱膨脹到。計算該過程的Q、W、ΔU和ΔH。(Cp,m=2.5R)解：理想氣體絕熱不可逆膨脹Q＝0。ΔU＝W，即nCV,m(T2-T1)=-p2(V2-V1),因V2=nRT2/p2,V1=nRT1/p1，求出T2=384K。ΔU＝W＝nCV,m(T2-T1)＝-5.39kJ，ΔH＝nCp,m(T2-T1)＝-8.98kJ1-4在298.15K，6×101.3kPa壓力下，1mol單原子理想氣體進(jìn)行絕熱膨脹，最后壓力為，若為；(1)可逆膨脹(2)對抗恒外壓膨脹，求上述二絕熱膨脹過程的氣體的最終溫度；氣體對外界所作的功；氣體的熱力學(xué)能變化及焓變。(已知Cp,m=2.5R)。解：(1)絕熱可逆膨脹:γ=5/3,過程方程p11-γT1γ=p21-γT2γ,T2=145.6K,ΔU＝W＝nCV,m(T2-T1)＝-1.9kJ,ΔH＝nCp,m(T2-T1)＝-3.17kJ(2)對抗恒外壓膨脹,利用ΔU＝W，即nCV,m(T2-T1)=-p2(V2-V1)，求出T2=198.8K。同理，ΔU＝W＝-1.24kJ，ΔH＝-2.07kJ。1-51mol水在100℃，下變成同溫同壓下的水蒸氣(視水蒸氣為理想氣體)，然后等溫可逆膨脹到，計算全過程的ΔU，ΔH。已知Hm(H2O,373.15K,)=40.67kJmol-1。解：過程為等溫等壓可逆相變＋理想氣體等溫可逆膨脹，對后一步ΔU，ΔH均為零。ΔH＝Hm=40.67kJ，ΔU=ΔH–Δ(pV)=37.57kJ1-6某高壓容器中含有未知?dú)怏w，可能是氮?dú)饣驓鍤?。?9K時取出一樣品，從5dm3絕熱可逆膨脹到6dm3，溫度下降21K。能否判斷容器中是何種氣體?(若設(shè)單原子氣體的CV,m=1.5R，雙原子氣體的CV,m=2.5R)。解：絕熱可逆膨脹:T2=277K,過程方程T1V1γ-1=T2V2γ-1,求出γ=7/5,容器中是N2.1-71mol單原子理想氣體(CV,m=1.5R)，溫度為273K，體積為22.4dm3，經(jīng)由A途徑變化到溫度為546K、體積仍為22.4dm3；再經(jīng)由B途徑變化到溫度為546K、體積為44.8dm3；最后經(jīng)由C途徑使系統(tǒng)回到其初態(tài)。試求出：(1)各狀態(tài)下的氣體壓力；(2)系統(tǒng)經(jīng)由各途徑時的Q，W，ΔU，ΔH值；(3)該循環(huán)過程的Q,W，ΔU，ΔH。解：A途徑:等容升溫，B途徑等溫膨脹，C途徑等壓降溫。(1)p1=,p2=2,p3=(2)理想氣體:ΔU＝nCV,mΔT,ΔH＝nCp,mΔT.A途徑,W=0,Q=ΔU,所以Q,W,ΔU,ΔH分別等于3.40kJ,0,3.40kJ,5.67kJB途徑,ΔU＝ΔH=0,Q=-W,所以Q,W,ΔU,ΔH分別等于3.15kJ,-3.15kJ,0,0;C途徑,W=-pΔV,Q=ΔU–W,所以Q,W,ΔU,ΔH分別等于-5.67kJ,2.27kJ,-3.40kJ,-5.67kJ(3)循環(huán)過程ΔU=ΔH=0,Q=-W=3.40+3.15+(-5.67)=0.88kJ1-82mol某雙原子分子理想氣體,始態(tài)為202.65kPa,11.2dm3,經(jīng)pT=常數(shù)的可逆過程,壓縮到終態(tài)為405.20kPa.求終態(tài)的體積V2溫度T2及W,ΔU,ΔH.(Cp,m=3.5R).解：p1T1=p2T2,T1=136.5K求出T2=68.3K,V2=2.8dm3,ΔU＝nCV,mΔT=-2.84kJ,ΔH＝nCp,mΔT=-3.97kJ,δW=-2nRdT,W=-2nRΔT=2.27kJ。1-92mol,101.33kPa,373K的液態(tài)水放入一小球中,小球放入373K恒溫真空箱中。打破小球,剛好使H2O(l)蒸發(fā)為101.33kPa,373K的H2O(g)(視H2O(g)為理想氣體)求此過程的Q,W,ΔU,ΔH;若此蒸發(fā)過程在常壓下進(jìn)行,則Q,W,ΔU,ΔH的值各為多少?已知水的蒸發(fā)熱在373K,101.33kPa時為40.66kJmol－1。.解：101.33kPa,373KH2O(l)→H2O(g)(1)等溫等壓可逆相變,ΔH=Q=nHm=81.3kJ,W=-nRT=-6.2kJ,,ΔU=Q+W=75.1kJ(2)向真空蒸發(fā)W=0,初、終態(tài)相同ΔH=81.3kJ，,ΔU=75.1kJ，Q=ΔU＝75.1kJ1-10將373K,50650Pa的水蒸氣0.300m3等溫恒外壓壓縮到101.325kPa