物理化学第2版课后答案万洪文

万洪文教材习题全解

第一编化学热力学化学热力学

第一章热力学基本定律

第一章热力学基本定律练题

1-40.1kgC

O

g

H(l)66在

p

，沸点 353.35K 下蒸发，已知 ?H(C6H6)=30.80kJmol-1。试计算

l

m

此过程 Q，W，ΔU 和ΔH 值。 解：等温等压相变。 n/mol=100/78,

W=- nRT =-3.77kJ,

g

H = Q = n ?H=39.5kJ,

l

m

U =Q+W=35.7kJ

O 1-5 设一礼堂的体积是 1000m，室温是 290K，气压为 p

3，今欲将温度升至 300K，需吸收

热量多少?(若将空气视为理想气体，并已知其 Cp,m 为 29.29JK-1· mol-1。)

T

解：理想气体等压升温（n 变） 。 1-6

= ∫ nC

290,RT

m

300

dT

O

Q

pV

δ =md,

p

=1.2×107J

单原子理想气体，由 600K，1.0MPa 对抗恒p 绝热膨胀到

。计算该过 O

p 外压

m=2.5 R)

程的 Q、W、ΔU 和ΔH。(Cp,

解：理想气体绝热不可逆膨胀 Q＝0 。ΔU＝W ，即 nCV,m(T2-T1)=- p2 (V2-V1),

因 V2= nR

万洪文教材习题全解

第一编化学热力学化学热力学

第一章热力学基本定律

第一章热力学基本定律练题

1-40.1kgC

O

g

H(l)66在

p

，沸点 353.35K 下蒸发，已知 ?H(C6H6)=30.80kJmol-1。试计算

l

m

此过程 Q，W，ΔU 和ΔH 值。 解：等温等压相变。 n/mol=100/78,

W=- nRT =-3.77kJ,

g

H = Q = n ?H=39.5kJ,

l

m

U =Q+W=35.7kJ

O 1-5 设一礼堂的体积是 1000m，室温是 290K，气压为 p

3，今欲将温度升至 300K，需吸收

热量多少?(若将空气视为理想气体，并已知其 Cp,m 为 29.29JK-1· mol-1。)

T

解：理想气体等压升温（n 变） 。 1-6

= ∫ nC

290,RT

m

300

dT

O

Q

pV

δ =md,

p

=1.2×107J

单原子理想气体，由 600K，1.0MPa 对抗恒p 绝热膨胀到

。计算该过 O

p 外压

m=2.5 R)

程的 Q、W、ΔU 和ΔH。(Cp,

解：理想气体绝热不可逆膨胀 Q＝0 。ΔU＝W ，即 nCV,m(T2-T1)=- p2 (V2-V1),

因 V2= nR

万洪文教材习题全解

第一章热力学基本定律

第一章热力学基本定律练题

1-40.1kgC

O

g

H(l)66在

p

，沸点 353.35K 下蒸发，已知 ?H(C6H6)=30.80kJmol-1。试计算

l

m

此过程 Q，W，ΔU 和ΔH 值。 解：等温等压相变。 n/mol=100/78,

W=- nRT =-3.77kJ,

g

H = Q = n ?H=39.5kJ,

l

m

U =Q+W=35.7kJ

3

O

1-5 设一礼堂的体积是 1000m，室温是 290K，气压为 p

，今欲将温度升至 300K，需吸收

热量多少?(若将空气视为理想气体，并已知其 Cp,m 为 29.29JK-1· mol-1。)

T

解：理想气体等压升温（n 变） 。 1-6

= ∫ nC

290,RT

m

300

dT

O Q

pV

δ =md,

p

=1.2×107J

单原子理想气体，由 600K，1.0MPa 对抗恒p 绝热膨胀到

。计算该过 Op 外压

m=2.5 R)

程的 Q、W、ΔU 和ΔH。(Cp,

解：理想气体绝热不可逆膨胀 Q＝0 。ΔU＝W

T1)=- p2 (V2-V1),

因 V2= nRT2/ p2 , V1= nRT1/ p1 ，求出 T2=

第七章 基元反应动力学 练 习 题

7-2 基元反应,2A(g)+B(g)＝＝E(g),将2mol的A与1mol的B放入1升容器中混合并反应,那么反应物消耗一半时的反应速率与反应起始速率间的比值是多少？:

解：[A]:[B]= 2:1 , 反应物消耗一半时 [A]=0.5[A]0 ,[B]= 0.5[B]0 , r = k[A]2 [B]

r : r0= 1 : 8

7-3 反应aA==D，A反应掉15/16所需时间恰是反应掉3/4所需时间的2倍，则该反应是几级。

解：r = k[A]n , n=1时 t = ln ([A]0/[A])/k , t (15/16) : t (3/4) = ln16/ ln4 = 2

7-4 双分子反应2A(g) B(g) + D(g),在623K、初始浓度为0.400mol dm－3时,半衰期为105s,请求出

(1) 反应速率常数k

(2) A(g)反应掉90%所需时间为多少?

(3) 若反应的活化能为140 kJ mol-1, 573K时的最大反应速率为多少?

1

解：(1) r = k[A]2 , t 0.5= 1/(2 k[A]0)

第1章 化学热力学基本定律

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?U、?H、W及Q。

（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，?U=0，?H=0 V1=8.314×300/101=24.695dm3,

此平衡态的体积就是末态的体积V2， V2=8.314×370/1010= 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

?U=Qv=Cv,m(T2-T1) =20.79×(370-300)=1455.3 J=1.455 kJ

?H=(20.79+R)×70=2037.3 J=2.037 kJ

整个过程：W=17.72

第一章 气体的pVT性质

1.1 物质的体膨胀系数

与等温压缩率

的定义如下

试推出理想气体的

，

与压力、温度的关系。

解：根据理想气体方程

1.5 两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到 100 ?C，另一个球则维持 0 ?C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。

解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。 标准状态：

因此，

1.9 如图所示，一带隔板的容器内，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均可视为理想气体。

（1） 保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试 求两种气体混合后的压力。

（2） 隔板抽取前后，H2及N2的摩尔体积是否相同？

（3） 隔板抽取后，混合气体中H2及N2的分压立之比以及它们的分体积各为若干？

解：（1）等温混合后

即在上述条件下混合，系统的压力认为。 （2）混合气体中某组分的摩尔体积怎样定义？ （3）根据分体积的定义

对于分压

1.11 室温下一高压釜内有常压的空

第一章 气体的pVT性质

1.1 物质的体膨胀系数

与等温压缩率

的定义如下

试推出理想气体的

，

与压力、温度的关系。

解：根据理想气体方程

1.5 两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到 100 ?C，另一个球则维持 0 ?C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。

解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。

标准状态：

因此，

1.9 如图所示，一带隔板的容器内，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均可视为理想气体。

（1） 保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试

求两种气体混合后的压力。

（2） 隔板抽取前后，H2及N2的摩尔体积是否相同？

（3） 隔板抽取后，混合气体中H2及N2的分压立之比以及它们的分体积各为若干？

解：（1）等温混合后

即在上述条件下混合，系统的压力认为。

（2）混合气体中某组分的摩尔体积怎样定义？

（3）根据分体积的定义

对于分压

1.11

第七章 化学反应动力学

一．基本要求

1．掌握化学动力学中的一些基本概念，如速率的定义、反应级数、速率系数、基元反应、质量作用定律和反应机理等。

2．掌握具有简单级数反应的共同特点，特别是一级反应和a = b的二级反应的特点。学会利用实验数据判断反应的级数，能熟练地利用速率方程计算速率系数和半衰期等。

3．了解温度对反应速率的影响，掌握Arrhenius经验式的4种表达形式，学会运用Arrhenius经验式计算反应的活化能。

4．掌握典型的对峙、平行、连续和链反应等复杂反应的特点，学会用合理的近似方法（速控步法、稳态近似和平衡假设），从反应机理推导速率方程。学会从表观速率系数获得表观活化能与基元反应活化能之间的关系。

5．了解碰撞理论和过渡态理论的基本内容，会利用两个理论来计算一些简单反应的速率系数，掌握活化能与阈能之间的关系。了解碰撞理论和过渡态理论的优缺点。

6．了解催化反应中的一些基本概念，了解酶催化反应的特点和催化剂之所以能改变反应速率的本质。

7．了解光化学反应的基本定律、光化学平衡与热化学平衡的区别，了解光敏剂、量子产率和化学发光等光化反应的一些基本概念。

二．把握学习要点的建议

化学动力学的基本原理与热力学不同，它没有以定律的

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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)???