《工科大学化学》(张平民)_物理化学部分课后习题答案_精品.docVIP

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2018-04-04 发布于湖北
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《工科大学化学》(张平民)_物理化学部分课后习题答案_精品

第1章化学热力学基本定律与函数习题 1．1mol双原子理想气体在300 K、101 kPa下，经恒外压恒温压缩至平衡态，并从此状态下恒容升温至370 K、压强为1 010 kPa。求整个过程的、、及。 （答案：△U = 1455 J，△H = 2037 J，W=17727 J，Q = -16272 J）解：第一步：恒外压恒温压缩至平衡态，=0，=0 V1=8.314×300/(101×103)=24.695dm3, 此平衡态的体积就是末态的体积V2， V2=8.314×370/(1010×103)= 3.046dm3 此平衡态的压强P’=8.314×300/(3.046×10-3)=818.84kPa W=-P’(V2-V1)=-818.92×103×(3.046-24.695)×10-3 =17727 J=17.727 kJ -Q=W=17.727 kJ Q=-17.727 kJ 第一步：因恒容W=0 =Qv=Cv,m(T2-T1) =20.79×(370-300)=1455.3 J=1.455 kJ =(20.79+R)×70=2037.3 J=2.037 kJ 整个过程：W=17.727 kJ；Q= -17.727+1.455= -16.27 kJ； =1.455 kJ ；=2.037 kJ。 2．设有0.1 kg N2，温度为273.15 K，压强为101325 Pa，分别进行下列过程，求、、及。 (1) 恒容加热至压强为151987.5 Pa； (2) 恒压膨胀至原体积的2倍； (3) 恒温可逆膨胀至原体积的2倍； (4) 绝热可逆膨胀至原体积的2倍。 （答案： ①△U = QV = 1.01×104 J，△H = 1.42×104 J，W = 0； ②△H = QP = 28.4 kJ，△U = 20.20 kJ，W= -8.11 kJ； ③ Q = 5622 J ，W = -5622 J，△H = △U = 0 J； ④ Q = 0，W = △U = -4911 J，△H = - 6875 J）解：将N2 气视为双原子理想气体，则 Cp,m=29.10 J·mol-1·K-1; Cv,m=20.79 J·mol-1·K-1 (1) W=0, 末态温度 T2=1.5T1=1.5×273.15 K ∴=Qv=n Cv(T2-T1) =(100/28)×20.79×(1.5×273.15-273.15)=1.01×104 J = n Cp(T2-T1) =(100/28)×29.10×(1.5×273.15-273.15)=1.42×104 J (2) 末态温度 T2=2T1=2×273.15K =Qp= n Cp(T2-T1) =(100/28)×29.10×(2×273.15-273.15) =28388 J=28.4 kJ =n Cv(T2-T1) =(100/28)×20.79×273.15 = 20201 J=20.20 kJ W= -P= -101325×(100/28)×8.314×273.15/101325= -8110J= -8.11kJ (3) 理想气体恒温，==0, W= -Q= -(100/28)×8.314×273.15×ln2= -5622 J= -5.62 kJ (4) 运用理想气体绝热过程方程： T2=(1/2)0.4×T1=(1/2)0.4×273.15 =207 K Q=0 W== n Cv,m= (100/28)×20.79×(207-273.15)= -4911 J= - 4.911 kJ = (100/28)×29.10×(207-273.15)=-6875 J= -6.875 kJ 3．在373.15 K、101325 Pa下，1 mol水缓慢蒸发。水的蒸发热为40.593 kJ·mol-1，1 kg水的体积为1.043 dm3，1 kg水蒸气的体积为1 677 dm3。求：(1)蒸发过程中体系的、、、；(2) 如忽略Ｖ液，并设水蒸气为理想气体，为何值，并与(1)的结果比较。（答案：①△U = 37536 J，△H = QP = 40593 J， W= -3057 J；② W= -3102 J）解：(1) W=P= -P(V气-V液) = -101325×18×(1.677-1.043×10-3)×10-3 = -3057k J =Qp= 40593 J =Q+W=