发布时间 : 星期二 文章化学热力学基础习题解答更新完毕开始阅读5a2e108b68eae009581b6bd97f1922791688bebe
第一章 化学热力学基础
1-1 气体体积功的计算式 W???PedV 中，为什么要用环境的压力Pe在什么情
况下可用体系的压力P体 答：
?W??f外?dl??p外?A?dl??p外?dV 在体系发生定压变化过程时，气体体积功的计算式 W???PedV 中，
可用体系的压力P体代替Pe。
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 Cv,m = 28.28J·mol-1·K-1。 计算三过程的Q、W、△U、△H和△S。
解 （1） △U = △H = 0
（2） ?H?QP?nCP,m(373?298)?13.72kJ W = △U – QP = － 3.12 kJ
（3） ?U?QV?nCV,m(373?298)?10.61kJ W = 0
1-3 容器内有理想气体，n=2mol , P=10P?，T=300K。求 (1) 在空气中膨胀了1dm3，
做功多少 (2) 膨胀到容器内压力为 lP?，做了多少功(3）膨胀时外压总比气体的压力小 dP , 问容器内气体压力降到 lP?时，气体做多少功 解：（1）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且Pe?105Pa （2）此变化过程为恒外压的膨胀过程，且Pe?105Pa （3） Pe?P?dP?P?nRT V1-4 1mol 理想气体在300K下，1dm3定温可逆地膨胀至10dm3，求此过程的 Q 、
W、△U及△H。 解： △U = △H = 0
1-5 1molH2由始态25℃及P?可逆绝热压缩至 5dm-3, 求（1）最后温度；(2）最
后压力； ( 3 ) 过程做功。 解：（1） V1?nRT11?8.314?298??24.78dm?3 5P101 （2） P2?nRT21?8.314?565.35??9.4?10Pa ?3V25?10 （3） W???U??nCV,m(T2?T1)??1?2.5?8.314?(565.3?298)
1-6 40g氦在3P? 下从25℃加热到50℃，试求该过程的△H、△U、Q和W 。设氦是理想
气体。（ He的M=4 g·mol-1 ) 解： ?H?QP?nCP,m(323?298)?405??8.314?25?5196.3J 42 W = △U – QP = -2078.5J
1-7 已知水在100℃ 时蒸发热为2259.4 J·g-1，则100℃时蒸发30g水，过程的△U、△H 、
Q和W为多少（计算时可忽略液态水的体积） 解： n?30?1.67mol 181-8 298K时将1mol液态苯氧化为CO2 和 H2O ( l ) ，其定容热为 －3267 kJ·mol-1 , 求定
压反应热为多少
解： C6H6 (l) + 7.5O2 (g) → 6CO2 (g) +3 H2O ( l )
1-9 300K时2mol理想气体由ldm-3可逆膨胀至 10dm-3 ，计算此过程的嫡变。 解： ?S?nRlnV2?2?8.314ln10?38.29J?K?1 V11-10．已知反应在298K时的有关数据如下
C2H4 (g) + H2O (g) → C2H5OH (l) △f Hm? /kJ·mol-1 52.3 －241.8 －277.6 CP , m / J·K-1·mol-1 43.6 33.6 111.5 计算（1）298K时反应的△r Hm? 。
（2）反应物的温度为288K，产物的温度为348K时反应的△r Hm? 。 解（1） △rHm? = －277.6 + 241.8 － 52.3 = －88.1 kJ·mol-1
（2） 288K C2H4 (g) + H2O (g) → C2H5OH (l) 348K ↓△H1 ↓△H2 ↑△H3 298K C2H4 (g) + H2O (g) → C2H5OH (l) 298K △rHm? = △rHm? ( 298K ) + △H1 + △H2 + △H3
= －88.1 + [( 43.6 + 33.6 ) ×(298-288) + 111.5×( 348-298)]×10 = - 81.75 kJ·mol-1
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1-11 定容下，理想气体lmolN2由300K加热到600K ，求过程的△S。
已知CP,m,N2?(27.00?0.006T)J?K?1?mol?1 解： CV,m?CP,m?R?18.69?0.006T 1-12 若上题是在定压下进行，求过程的嫡变。
解： ?S??27.00?0.006TdT
300T6001-13 101.3kPa下，2mol甲醇在正常沸点337.2K时气化，求体系和环境的嫡变各为多少已
知甲醇的气化热△Hm = 35.1kJ·mol-1
n?Hm2?35.1?103??208.2J?K?1 解： ?S体系?T337.21-14 绝热瓶中有373K的热水，因绝热瓶绝热稍差，有4000J的热量流人温度为298K的
空气中，求（1）绝热瓶的△S体；(2）环境的△S环；(3）总熵变△S总。 解：近似认为传热过程是可逆过程 △S总 = △S体 + △S环 = 2.70J·K-1
1-15 在298K及标准压力下，用过量100%的空气燃烧 1mol CH4 , 若反应热完全用于加热
产物，求燃烧所能达到的最高温度。
CH4 O2 CO2 H2O (g) N2
△f Hm? /kJ·mol －74.81 0 －393.51 - 241.82
CP , m / J·K-·mol-1 28.17 26.75 29.16 27.32 解; 空气中 n (O2) = 4mol , n (N2) = n (O2) ×(79%÷21%)= 15mol
CH4(g) +2 O2 → CO2 (g) + 2H2O (g)
△rHm? ( 298K ) = 2×(-241.82) + (-393.51) – (-74.81) = - 802.34 kJ 反应后产物的含量为：
O2 CO2 H2O (g) N2
n / mol 2 1 2 15 - 802.34×103 + ( 2×28.17+ 15×27.32 + 26.75 + 2×29.16 )(T-298) = 0 T = 1754K
1-16．在110℃、105Pa下使 1mol H2O(l) 蒸发为水蒸气，计算这一过程体系和环境的熵变。
已知H2O(g) 和H2O(l)的热容分别为1.866 J·K-1·g-1和4.184 J·K-1·g-1，在100℃、105Pa下H2O(l)的的汽化热为 2255.176 J·g-1。 解: 1mol H2O(l , 110℃, 105Pa ) ----→ 1mol H2O(g , 110℃, 105Pa )
1
-1
↓?H1 , ?S1 ↑?H3 , ?S3
1mol H2O(l , 100℃, 105Pa ) ----→ 1mol H2O(g , 100℃, 105Pa ) ?H2 , ?S2 = 40.176 kJ = 107.7 J·K-1
1-17 1mol ideal gas with Cv,m = 21J·K-1·mol-1,was heated from 300K to 600K by (1)
reversible isochoric process; (2)reversible isobaric process. Calculate the △U separately.
解：（1）由题知
△U = n Cv,m △T = 1×21×（600－300）= 6300（J）
(2) 对i.g由于△U只是温度的函数， 所以△U2 = △U1 = 6300（J）
1-18 Calculate the heat of vaporization of 1mol liquid water at 20℃, 101.325kPa.
△vapHm?(water) = 40.67 kJ·mol-1, Cp,m(water) = 75.3 J·K-1·mol-1, Cp,m(water vapor) = 33.2 J·K-1·mol-1 at 100℃, 101.325kPa.
解： 1mol H2O(l , 20℃, 105Pa ) ----→ 1mol H2O(g , 20℃, 105Pa ) ↓?H1 , ↑?H3 ,
1mol H2O(l , 100℃, 105Pa ) ----→ 1mol H2O(g , 100℃, 105Pa )
?H2
θ △H =△H1 + △H2 + △H3 = nCp,m(l) △T+ n△vapHm+ nCp,m(g) △T
= 1×75.3×(100-20)×10 + 1×40.67 + 1×33.2×(20-100)×10= 44.04 kJ
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