物理化学化工出版社答案

第一章 热力学第一定律

基本要求

1 熟悉热力学的一些基本概念，如系统与环境、系统的性质、状态函数、热和功及过程与途径等。 2 熟悉热力学第一定律及热力学能的概念。掌握热和功只有在系统与环境间有能量交换时才有意义。 3 掌握状态函数的概念和特性，掌握热力学能和焓都是状态函数。 4 熟悉准静态过程与可逆过程的意义和特点。

5 掌握热力学第一定律的各种计算方法，如计算理想气体在等温、等压过程中的Q、W、?U和?H。 6 了解节流膨胀的概念和意义。

7 掌握应用生成焓及燃烧焓计算反应热的方法。 本章知识点 一、基本概念

1． 系统的分类：敞开系统、封闭系统、孤立系统

2． 系统的性质：广度性质(m,n,V,C,U,S)、强度性质(T, p, ρ,η)

3． 状态函数：特征：异途同归，值变相等；周而复始，值变为零。 4． 热与功：

（1）Q,W的取值符号；

（2）Q,W不是状态函数，其数值与过程有关。 二、热力学第一定律

1．数学表达式：ΔU = U2 - U1 = Q +W 2．内能的性质： （1）U是状态函数； （2）封闭系统的循环过程：ΔU= 0；孤立系统：ΔU= 0 三、可逆过程与体积功

1．体积功：δW = -pedV （pe

物化试卷

一、选择题

1、2mol A物质和3mol B物质在等温等压下混和形成液体混合物，该系统中A和B的偏摩尔体积分别为1.79× 10-5m3mol?1, 2.15×10－5m3mol?1, 则混合物的总体积为： （ ）

A、 9.67×10-5m3 B、9.85×10-5m3 C、1.003×10-4m3 D、9.55×10-5m3

2、现有I2溶液2dm3此时其化学势为μ1，吉布斯自由能为G1，现取出1dm3溶液，其中I2的化学势为?2，吉布斯自由能为G2，则( )

A、?1=2?2、G1=G2 B、?1=2?2、G1=2G2 C、?1=?2、G1=2G2 D、?1=?2、2G1=G2

3、 今有298K，P? 的N2[状态I]和323K，P?的N2[状态II]各一瓶，问哪瓶N2的化学势大？（ ）

A、μ(I)>μ(II) B、 μ(I)<μ(II)

C、μ(I)=μ(II) D、 不可比较

4、25℃时水的饱和蒸气压为3.168kPa, 此时液态水的标准生成吉布斯自由能

?fG

1 第一章 化学热力学基础

1-1 气体体积功的计算式 dV P W e ?-= 中，为什么要用环境的压力e P ？在什么

情况下可用体系的压力体P ？

答： 在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式 dV P W e ?-= 中，

可用体系的压力体P 代替e P 。

1-2 298K 时，5mol 的理想气体，在（1）定温可逆膨胀为原体积的 2 倍； ( 2 )

定压下加热到373K ；（3）定容下加热到373K 。已知 C v,m = 28.28J·mol -1·K -1。 计算三过程的Q 、W 、△U 、△H 和△S 。

解 （1） △U = △H = 0

kJ V V nRT W Q 587.82ln 298314.85ln 1

2=??==-= 11

282.282ln 314.85ln -?=?==?K J V V nR S （2） kJ nC Q H m P P 72.13)298373(,=-==?

kJ nC U m V 61.10)298373(,=-=?

W = △U – Q P = － 3.12 kJ

112,07.41298

373ln )314.828.28(5l

Anhui University of technology, School of Metallurgy & Resource Chapter 3 Chemical Equilibrium

第三章 化学平衡（Chemical Equilibrium）?

2．在457K，100kPa时，二氧化氮按下式离解5％：2NO2?2NO?O2 求此温度下反应的Kp和Kc。

解：此反应为恒温恒压反应：2NO2?2NO?O2

设NO2起始时的物质的量为nNO2，则0.05nNO2分解生成的NO和O2的物质的量分别为

nNO?0.05 nNO2，nO2?0.025nNO2，平衡时体系的物质总量为1.025nNO2

各组分的分压分别为：

pNO2?0.95?0.05??p?0.927p?，pNO??p?0.0488p?，pO2?(1?0.927?0.0488)p??0.0242p? 1.0251.0250.04882?0.0242?vi?53?5?p?6.706?10?101.3?10?6.794(Pa)故Kp?，， K?6.706?10x20.927Kc?KP?(103RT)?

3..由甲烷制氢的反应为：CH

例1-1 在25℃ 时，2mol气体的体积为15dm3，在等温下此气体：（1）反抗外压为105 Pa，膨胀到体积为50dm3；（2）可逆膨胀到体积为50dm3。试计算各膨胀过程的功。 解（1）等温反抗恒外压的不可逆膨胀过程

W??pe(V2?V1)???105?10?3?(50?15)?J??3500J

(2)等温可逆膨胀过程

W???pdV??nRTlnV1V2V2???2?8.314?298.2ln(5015)?J??5970J V1

例1-2 在等温100℃时，1mol理想气体分别经历下列四个过程，从始态体积V1=25dm3变化到体积V2=100dm3：（1）向真空膨胀；（2）在外压恒定为气体终态压力下膨胀至终态；（3）先在外压恒定的气体体积50dm3时的气体平衡压力下膨胀至中间态，然后再在外压恒定的气体体积等于100dm3时的气体平衡压力下膨胀至终态；（4）等温可逆膨胀。试计算上述各过程的功。

解 (1) 向真空膨胀 pe=0 ，所以 W1?0

(2) 在外压恒定为气体终态压力下膨胀至终态

pe?nRT?1?8.314?(100?273.15)????kPa?31.02kPa V100??W2??pe(V2?V1)???

物理化学上册习题解（天津大学第五版）

第一章 气体的pVT关系

1-1物质的体膨胀系数?V与等温压缩系数?T的定义如下：

?V?1??V?1??V ?T????? V??T?pV???p? ?? ?T试导出理想气体的?V、?T与压力、温度的关系？

解：对于理想气体，pV=nRT

?V?1??V?1??(nRT/p)?1nR1V???T?1 ? ??????V??T?pV??T?pVpVT1??V?V???p?1??(nRT/p)?1nRT1V????? ??2???p?1 ???V??pVp?T?TVp3

?T??1-2 气柜内有121.6kPa、27℃的氯乙烯（C2H3Cl）气体300m，若以每小时90kg的流量输往使

用车间，试问贮存的气体能用多少小时？

解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为

pV121.6?103?300n???14618.623mol

RT8.314?300.1590?10390?103每小时90kg的流量折合p摩尔数为 v???1441.153mol?h?1

MC2H3Cl62.45n/v=

第一章

试导出理想气体的

、

习题解答

1.1 物质的体膨胀系数αV与等温压缩率κT的定义如下：

与压力、温度的关系

解：对于理想气体： PV=nRT , V= nRT/P

求偏导：

1.2 气柜储存有121.6kPa，27℃的氯乙烯（C2H3Cl）气体300m3，若以每小时90kg的流量输往使用车间，试问储存的气体能用多少小时？

解：将氯乙烯(Mw=62.5g/mol)看成理想气体： PV=nRT , n= PV/RT n=121600?300/8.314?300.13 (mol)=14618.6mol m=14618.6?62.5/1000(kg)=913.66 kg t=972.138/90(hr)=10.15hr

1.3 0℃，101.325kPa的条件常称为气体的标准状况，试求甲烷在标准状况下的密度？

解：将甲烷(Mw=16g/mol)看成理想气体： PV=nRT , PV =mRT/ Mw

甲烷在标准状况下的密度为=m/V= PMw/RT

=101.325?16/8.314?273.15(kg/m3)

化工11级计算题重点复习资料

1、已知某反应项在65℃时速率常数为0.292min-1，活化能为 103.3KJ.mol-1 求该反应80℃时消耗90%所需要的时间。 解：根据阿卢尼乌斯方程的定积分形式：

k2Ea11ln?(?)k1RT1T2k2103.3?103J?mol?111代入数据：ln?(?)?1?10.2928.314J?mol?K338.15K353.15K?k2?? 因为，k的单位min-1，所以，该反应为一级反应。 所以：

ln1?kt1?x1?k2t?t??1?0.9代入数据：ln??P为二级反应。A，B的初始浓度均为0.02 mol?dm-3，30℃时10 min内有2、反应A+B?转化率为42%的A发生反应，40℃时10 min内有转化率为60%的A发生反应，试计算20℃时10 min内有多少A发生反应。

解：根据题意，反应为二级反应，且反应物A和B的起始浓度比与化学计量数比相等； 所以：

xA?kCA,0t

1?xA1tcA,0303 K时，k(T1)=

·

xA=?1?xA?10.42?=？

??10?0.021?0.42??313K时，k(T2) =?10.6?=？

高等教育出版社天津大学物理化学第五版(下)答案李松林 周亚平 刘俊吉 修订面向21世纪课程教材

第 电化学

7.1 用铂电极电解CuCl2溶液。通过的电流为20A，经过15min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的Cu?（2）在的27℃，100kPa下阳极上能析出多少体积的的Cl2（g）？

解：电极反应为：阴极：Cu2+ + 2e- → Cu 阳极： 2Cl- －2e- → Cl2（g） 则：z= 2 根据：Q = nzF=It

n Cu

ItzF

20 152 96500

9.326 10mol

2

因此：m（Cu）=n（Cu）× M（Cu）= 9.326×10-2×63.546 =5.927g 又因为：n（Cu）= n（Cl2） pV（Cl2）= n（Cl2）RT 因此：V（Cl2）

n（Cl2）RT

p

0.09326 8.314 300

100 10

3

2.326dm

3

7.2 用Pb（s）电极电解PbNO3溶液。已知溶液浓度为1g水中含有PbNO3 1.66×10-2g。通电一定时间后，测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g的银沉积。阳极区的溶液质量为62.50g，其中含有PbNO

一、解释下列概念（每题5分，共20分）

1、扩散脱氧：在炼钢过程中，根据分配定律钢液中的[O]向熔渣中扩散，而与加入渣相中的脱氧元素进行的脱氧反应称为扩散脱氧。

2、炉渣：炉渣是火法冶金中以氧化物为主要成分形成的多组分熔体，是金属提炼和精炼过程中除金属熔体以外的另一产物。

3、硫容量：炉渣容纳或溶解硫的能力，即CS?(%S)?(PO2/PS2)1/2。

4、偏摩尔量：在恒温、恒压及其他组分的物质的量保持不变的条件下，溶液的广度性质X（X代表U、H、V、S、G）对其组分摩尔量的偏微商值。

二、简答题（共60分）

1、简述热力学计算中活度标准态之间的转换关系。

答：（1）纯物质标准态活度与假想纯物质标准态活度之间的转换：

aB[R]aB[H]?pB/pBpB/KH(x)*?KH(x)p*B?rB0故aB[R]?rBaB[H]

0（2）纯物质标准态活度与质量1%溶液标准态活度之间的转换：

aB[R]aB[%]?pB/pBpB/KH(%)*?KH(%)pB*?MAB100M?KH(x)pB*?MAB100M?rB

0（3）假想纯物质标准态活度与质量1%溶液标准态活度之间的转换：

aB[H]aB[%]?pB/KH(x)pB/KH(%)?KH(%)KH