物化上册课堂练习K2.docx

物理化学上册课堂练习第一、二、三章气体热力学要点：1、可逆过程的本质：外界推动量与系统推动量相差一个无穷小P外=卩系统+△», （P外=卩系统），或外界与系统 外 系统 外 系统处于平衡2、状态函数U、H、S、A、G的定义H=U+PV ， A=U－TS ， G=H-TSA S异 翌，A S = k ln Q （混乱度大，熵变大） 1T3、简单的 PVT 变化（可逆 P =P ，不可逆）外 系统恒压过程：P1=P2=P，1 2 外恒容过程： V1=V2恒温过程： T1=T2=T ，1 2 外绝热过程： Q=0向真空膨胀过程，P 外=0外循环过程：(W=—P X^V )外 系统( W=0)(△U =W)( W=0)状态函数F f( x)= 0△U=^H=^S=^A=^G4、简单的PVT变化的P〜V图4、 相变（可逆相变化及不可逆相变化）5、 可逆相变化（AH二Qp , AS=^H/T, △G =0） 物质在熔点及P=101 ・325kPa,固态S =液态L 物质在及P=液体饱和蒸气压下，液态L=气态g 如：水在100°C, P=101 ・325kPa,液态L=气态g水在20C, P=2・338kPa,液态L=气态g 水在 60C， P=19・916kPa, 液态 L= 气态 g （数据见书P259表6・3・1）6、 W、Q、△ U、AH、AS> AA> AG要正确区分 ：（因为使用的公式不同）1） 简单的 PVT 变化（可逆过程变化及不可逆过程）2） 相变（可逆相变化及不可逆相变化） 不可逆相变化要设计成可逆相变化才能求状态函数 变化量。

AH、AS、AA、AG）复习例题：1、 10 mol某理想气体，C = 5 R由始态100P ,m 2KPa，50 dm3 ，先恒容加热使压力升高至200 KPa ,再 恒压冷却使体积缩小至25 dm3，求整个过程的W、 Q、A U、A H 和A S个 P 3 W2 22550V2、 10 mol 某理想气体（C =20・10J.心.mol_1）,P,m由始态（400 K, 200 KPa ）经恒容加热到终态（600 K） 试计算该过程的W、Q、人U、人H及人So043、 10 mol双原子理想气体（C = 5R）,从始态300 K,v ,m 2250 Kpa，先恒温可逆膨胀到压力为100 Kpa，再绝热可逆压缩到末态压力为250 Kpa求末态温度T及整个过程的Q、W、人U和人H、£4、 下列过程中，系统的AU，AH，人S何者为零？（1）绝 热 密 封 的 刚 性 容 器 的 化 学 反 应2） 实际气体节流膨胀 3） 理想气体自由膨胀 4） 理想气体卡诺循环 （1） A U，（2） a H（3） A u, A H（4） A U, A H，A S第二章 热力学第二定律5、已知H 0（ 0 ）在298 K时的饱和蒸气压为3168 pa， 蒸发焓为$ 44.01 KJ. mol - 现有 5 mol H O（ 0 ）在2 0298K，1 x 105 pa下变为同温同压的水蒸气。

试计算此 过程的A u、A H、A s、及A Go设蒸气可视为理想气体「H O(0)2「H O (g)22 mol■ .2 mol1 298 K1298 K105 Pa105 Pa(1)H O (0)22 mol298 K3168 Pa(2)I「H O (g)22 mol1 298 K3168 Pa(3)1-6、已知冰在0 °C, 100 -a下的摩尔熔化焓为 5858 J.mol一i，冰和水的平均摩尔热容分别为37.6 和 75 ・3J. K 一「mol「，计算 1mol、—10C、100 KP a 的 过冷水在等温等压下凝结为-10C、100KPa的冰时， 系统的熵变AS和环境的熵变AS，并判断过程能系环否进行7、已知 298K 时石墨和金刚石的标准摩尔燃烧焓 分别为-393・511KJ. mol」和-395・407KJ. mol一 1 ；标 准熵分别为 5. 694 J . K _ 1 . mol _1 和 2.439J. I. mol」；密度分别为 2. 260 和 3. 520 g.叫1)计算C(石墨)-C(金刚石)的人G(298K)（2）在25°C时需多大压力才能使上述转变成 为可能（石墨和金刚石的压缩系数均可近 似为零）。

4-11、在298.15K及101325 Pa下，lmol过冷水蒸气变成 同温同压下的水，求此过程的人Go （已知298・15K时水的 蒸气压为3167 p a ）气 T=298・15K 」水 T=298.15KP=101325paP=3167paAg 1 = f3167 VdP100325t气 T=298.15K0水 T=298.15KP=3167pa■P=3167pa5-12、已知水在100C的气化焓人h为40・67 KJ. mol「,vap m1 kg 水蒸气从 100C， 101325Pa 恒温压缩为 100C，202650 pa的水，计算该过程的A U及人Ho （假设水蒸气可视为理想气体）气 T=373.15KP=101325pa水 T=373.15KP=101325pan=1000/18 =55.56 mola H=55.56 mol X 40.67 KJ. mol 一严2259・6 KJA U=Q+W= A H-P a V= a H—P(V1 —Vg)= aH+ PVg=aH+ nRT=2259.6 KJ+55.56X 8.314X 373.15/1000 KJ5-13已知在101・325—a下，水的沸点为100°C，其蒸发 焓A h =40・63KJ. mol 一i。

已知液态水和水蒸气在100〜 vap m120C范围内的平均定压摩尔热容分别为C (H O,)_ p, m 2=76 J. mol _i. K_i 及C (H 0, g)=36・6 J. mol「. K「.p,m 2今有101.325 - a下120C的1 kg过热水变成同温同压下 的水蒸气设计可逆途径,并按可逆途径分别求过程的a S 及A Go气 T=393・2KP=101325pa水 T=393・2K7P=101325pan=1000/18 =55.56 molA S = A S + A S + A S1 2 3A S =n C ( / )ln 二= (55.56X76 In 373.15 ) J. K -11 p，m T 393.151=-220 J - K —iS n A H ( 55.56 x 40.63 x 10 3 .A S = vap——m = ( ) J . K -12 T 373.152=6049.6 J. K-1A S = nC (g)n 二= (55.56x 36.6 In 393.15 ) J. K-13 p,m T 373.152=106.2 J. K -1AS =(-220 +6049.6+106.2)J.K-1=5935.8J.K-1=5.936KJ.K-1A H= A H + A H + A H31 2 3=nC ( £)(T - T )+nA H + nc (g) (T -T )p , m 2 1 vap m p , m 1 2=n A H +n{ C (£) — Cp, m (g)} ( T -T )vap m p , m 2 1=[55.56x 40.63+55.56(76-36.6)(373.15-393.15) x 10 J KJ=2213.6 KJ・•・ A G= A H-T A S=2213.6 KJ-393.15Kx 5.936 KJ. K-1=-120 KJ06-在恒熵条件下，将3.45 mol理想气体从15 °C, 100KPa 压缩到700 Kpa，然后保持容积不变降温至15C，求过 程的 Q、W、AU、AH、AS 及AG。

已知 C =20.785V , mJ. mol _i. J07-将装有0.3 mol乙醚(C H ) O()的小玻璃瓶放2 5 2入容积为20 dm3的恒容密闭的真空容器中，并在35.51C 的恒温槽中恒温35.51C为101.325KPa下乙醚的沸点 已知在此条件下乙醚的摩尔蒸发焓 a H =25.104KJ .moL 1今将小玻璃瓶打破，乙醚蒸发 vap m至平衡态,求：(1)乙醚蒸气的压力 P( 2)过程的 A H、 A S、 A G解（1）：假设0・3mol乙醚完全蒸发为蒸气，则乙 醚的蒸气压PP=nRT/V=0・3*8・314*（273・2+35・51）/（20*10－3） =38・49 kPaP < 101・325kPa 表明假设正确（2）人H =必 H =0.3X25・104kJ=7.5312kJVap m题设过程为恒容过程:Q = A U = AH - p (V - V ) H - pV = AH - nRTg l g=7・5312X10－3-0・3X8・314X308・66 J =6・761 kJ向真空膨胀为不可逆过程，设计可逆过程求熵变a S0. 3mol 乙醚(L)35.51 °C101.325kPaA SI0.3mol 乙醚(g)35.51 C101.325kPaa S20.3mol 乙醚(g)35.51 C38.49kPaA H pA S = + nRT In 2Tp1A G = A H - TA S08-2 mol但原子理想气体，由600K, 1.000 MPa对抗恒外压100 kpa绝热膨胀至平衡。

计算该过程的Q、W、a U和a H （已知C =3 R）V , m 208-298・15K, 101. 325 KPa下lmol过冷水蒸气变为298・15K, 101・325 Kpa下的液态水求此过程的人S及人G,并判断 过程能否自动进行已知 298・15K 下水的饱和蒸气压为 3. 1674Kpa，气化焓为 2217J. g一i物化书3.37T已知在100kPa下水的凝固点为0°C,在-5°C,过冷水的 比凝固焓人s h= _ 322.4J. g_i，过冷水和冰的饱和蒸气压分 别为 P =0.422kPa, P =0.414 KPa今在 100 kPa 下，有0s-5C 1kg 的过冷水变成同样温度、压力下的冰，设计可 逆途径，分别按可逆途径计算过程的A S和A GoP158 3.22T已知甲醇的正常沸点为64C,其蒸发焓为34. 81kJ.mol-1o 现有1mol甲醇在其正常沸点下变成同温度下50. 66 KPa 的甲醇气体（设气体为理想气体），示过程的 △H、 △S解：（相变化，正常压力P=101.325 kPa）过程①:恒T恒P可逆相变△ H =^H 气化=34810J.mol-i, △G =0, ①①△S 二AH /T=34810/(64+273)=103.3(J) ②②过程② △ H =0 △ S 二n。