《物理化學(復旦大學藥學院） 第二章習題答案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《物理化學(復旦大學藥學院） 第二章習題答案（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第二章習題解答 第 8 頁 共 8 頁 第二章習題解答 1. DU=DH=0 2. 等溫可逆膨脹： 向真空膨脹：由于始態(tài)和終態(tài)同上，系統(tǒng)的熵變也為19.14 J×K-1 3． 先求冷熱水混合后溫度： T=336.3 K (63.3°C) 再計算熵變： =–41.21 + 43.57 = 2.36 J×K-1 4． Sn摩爾數(shù) nSnCp,m,Sn(T–473) + nH2OCp,m,H2O(T–283)= 0 T=285.3 K 5． 系統(tǒng)熵變按可逆相變計算： 真空蒸發(fā)熱：Q=DH–DnRT=40640

2、–8.314′373=37539 J 環(huán)境熵變： DS總= DS系 + DS環(huán)= 8.31 J×K-1 >0 自發(fā)進行 6. 系統(tǒng)： 設計可逆過程： T=263K l T=263K s DS DS3 DS2 DS1 T=273K l T=273K s pO恒定 J×K-1 J×K-1 J×K-1 DS系=DS1+DS2+DS3=–20.66 J×K-1 環(huán)境： J J×K-1 總熵：DS總=DS系+DS環(huán)=0.81 J×K-1>0 過程自發(fā)。 7． 等量氣體混合，熱容相同，平衡溫度T

3、=288 K J×K-1 J×K-1 =0.006+11.526=11.53 J×K–1 >0 自發(fā)過程 8． W=30.65 kJ，即環(huán)境做功30.65 kJ。 W= -(Q1+Q2) Q2= -Q1-W= -334.7–30.65=–365.35 kJ 即向環(huán)境放熱365.35 kJ 9． DS總=DS系+DS環(huán)=2.64 J×K-1>0 不可逆過程。 10．Q = DH = 92.14′362 = 33355 J W=-p(Vg–Vl) ? -pVg = -nRT = -8.314′383.2 = -3186

4、J DF=W=–3186 J DU = Q+W = 30169 J DG = 0 DS總= 0 11． （1）等溫可逆 DU = DH = 0 Q = -W = DF=W= 4442 J J DS隔＝DS系 +DS環(huán)＝0 （2）等溫恒外壓 始態(tài)和終態(tài)同(1)，系統(tǒng)的狀態(tài)函數(shù)變化同(1)： DU = DH = 0 DS系＝14.9 J×K-1 DG = 4442 J DF= 4442 J Q = -W = p外（V2–V1）= DS隔＝DS系 +DS環(huán)＝26.67 J×K-1 12．先求終態(tài)溫度

5、 Q=0 DU=nCV,m(T2–T1)=2.5R(497–298)=4136 J W=4136 J DH=nCp,m(T2–T1)=3.5R(497–298)=5791 J DS=0 DG=DH–D(TS)= DH–SDT=5791-205.03′(497-298)=–35064 J 13． mol (a) p外=p 為可逆絕熱膨脹過程 終態(tài)溫度 Q=0 DU=nCV,m(T2–T1)=4.4058′1.5R(108.7–273)=–9027 J W=–9027 J DH=nCp,m(T2–T1) =4.4058′2.5R(108.7–273)=–15

6、046 J DS=0 (b) p外=100 kPa 為等外壓絕熱膨脹過程 終態(tài)溫度： T2=174.7 K Q=0 DU=nCV,m(T2–T1)=4.4058′1.5R(174.7–273)=–5401 J W=–5401 J DH=nCp,m(T2–T1)=4.4058′2.5R(174.7–273)=–9002 J J×K–1 (c) p外=0 為絕熱向真空膨脹過程，相當于“焦耳試驗”，溫度T不變。 Q=0 W=0 DU=0 DH=0 J×K–1 H2O(g) po H2O(l) po DG DG3 DG2 DG1 H2

7、O(g) 3167Pa H2O(l) 3167Pa T=298K DS DS2 DS1 DS3 設計恒溫變壓可逆過程： 14．計算DG： DG2=0 DG3?0 DG總=–8554 J 計算DS： J×K-1 DS3?0 DS系＝DS1 +DS2+DS3＝–105.2 J×K-1 J×K-1 DS總＝DS系 +DS環(huán)＝28.7 J×K-1 計算結果表明，DG<0，DS總>0，該過程能自發(fā)進行。 15． DU DH DS DG DF （1）理想氣體卡若循環(huán) 0 0 0 0 0 （2）H2和O

8、2絕熱鋼瓶中反應 0 （3）非理想氣體絕熱節(jié)流膨脹 0 （4）水在373K，p°壓力蒸發(fā) 0 （5）理想氣體節(jié)流膨脹 0 0 （6）理想氣體向真空自由膨脹 0 0 （7）理想氣體絕熱可逆膨脹 0 （8）理想氣體等溫可逆膨脹 0 0 16. (1) 可逆過程 J×K–1 (2) 自發(fā)進行時 J×K–1 DS總＝DS系 +DS環(huán)＝147.6 J×K–1 (3) 根據(jù)DF物理意義，等溫條件下， Wmax=DF=(DU–TDS)= D

9、H–TDS (凝聚相，DU=DH) = Qp–Qr (恒壓) 設計恒溫變壓可逆過程： = –40000–4000 =–44 kJ DG T=268K DG2 DG1 苯(l) po 苯(l) 2.64 kPa 苯(g) 2.64 kPa 苯(s) po 苯(s) 2.28 kPa 苯(g) 2.28 kPa DG4 DG5 DG3 DG1+DG5?0 17．DG1=Vl(pl–po) DG5=Vs(po–ps) DG2=DG4=0 DG=DG3 J×K–1 18. 2C(石墨) + 3H2 (g) ? C2H6 (g)

10、 Som /J×K–1×mol–1 5.74 130.68 229.6 =229.6–(2′5.74+3′130.68)=–173.92 J×K–1 19． C6H6(g) + C2H2(g) ? C6H5C2H3(g) DfHom/kJ×mol–1 82.93 226.73 147.36 Som /J×K–1×mol–1 269.31 200.94 345.1 DrHom= S(DfHom)產物–S(DfHom)反應物=147.36–(82.93 + 226.73) = –162.3 kJ×mol–1 DrSom= S(nSom)產物–S

11、(nSom)反應物=345.1–(269.31 + 200.94) =–125.15 J×K–1 DrGom=DrHom–TDrSom=–162.3–298 ′(–125.15)′10-3 =–125.0 kJ 20． C(石墨) ? C (金剛石) DcHom/kJ×mol–1 –393.5 –395.4 Som /J×K–1×mol–1 5.74 2.38 DrHom=S(DcSom)反應物–S(DcHom)產物=–393.5–(–395.4)=1.9 kJ×mol–1 DrSom= S(nSom)產物–S(nSom)反應物=2.38–5.74

12、=–3.36 J×K–1 DrGom=DrHom–TDrSom=1900–298′(–3.36)=2901 J DrGom>0，常溫下，反應不會自發(fā)進行，石墨穩(wěn)定。 石墨 p 金剛石 p DG DG3 DG2 DG1 石墨 po 金剛石 po 21．設壓力為p時，石墨?金剛石，此時DG=0 由20題，DG2=2901 J DG=DG1+DG2+DG3=0 忽略p對V影響積分： p=1.532′109 Pa=15320po 22． S（斜方）? S（單斜） 熱容Cp,m= a +bT，， Da=–2.09, Db=0.0

13、104 (1) 已知DrH273=322.17 J，求DrH368=? 將T=273K及DrH273、Da、Db值代入，得DrH0=505.2 J 將T=368K及DrH0、Da、Db值代入，得DrH368=440.4 J (2) 已知DrG368=0（可逆相變），求DrG273=? 將T=368K及DrG368=0、DrH0、Da、Db值代入，得I=–11.81 將T=273K及DrH0、Da、Db、I值代入，得DrG273=94.90 J H2O(l) 101.3kPa T=373K DG1 H2O(g) 101.3kPa T=373

14、K DG2 H2O(g) 101.3kPa T=473K DG3 H2O(g) 0.5′101.3kPa T=473K 23．變化過程： DG1=0 DG2=DH–(T2S2–T1S1)，分別計算DH和始、終態(tài)的熵 298K?373K積分： 298K?473K積分： DG2=DH–(T2S2–T1S1)=3489–(473′204.63–373′196.35)=–20062 J DG總=DG1+DG2+DG3=–22788 J *DG2的另一解法：a=30.54，b=10.29′10–3 =–81182

15、+61121=–20061 J 24． C2H2(g) + 2H2(g) ? C2H6(g) Som /J×K–1×mol–1 200.92 130.68 229.60 Cp,m /J×K–1×mol–1 43.93 28.82 52.63 DrSom= S(nSom)產物–S(nSom)反應物=229.60–(200.92+2′130.68) =–232.68 J×K–1 DCp = 52.63–(43.93+2′28.82) =–48.94 J×K–1 J×K–1 25．298K時數(shù)據(jù)查表如下： CO(g) H2O(g)

16、 CO2(g) H2(g) DfHom(kJ×mol–1) -110.525 -241.818 -393.509 0 DrHom=–41.166 Som(J×K–1×mol–1) 197.674 188.825 213.74 130.684 DrSom=–42.075 Cp,m a 26.537 30.00 26.75 29.09 Da=-0.697 b′103 7.6831 10.7 42.258 0.836 Db=24.7109′10-3 c′106 -1.172 -2.022 -14.25 -0.326

17、5 Dc=-11.3825′10-6 T=298K時，DrHom=–41.166 kJ×mol–1，DrSom=–42.075 J×K–1×mol–1 DrGom=DrHom–TDrSom=–41.166–298′(–42.075)/1000=–28.63 kJ×mol–1。 求T=1000K時DrHo1000 將DrHo298=–41166 J及Da、Db、Dc代入，得DrHo1000= –34.09 kJ×mol–1 求T=1000K時DrSo1000 將DrSo298=–42.075 J及Da、Db、Dc代入，得DrSo1000=

18、–30.76 J×K–1×mol–1 求T=1000K時DrGo1000 DrGom=DrHom–TDrSom=–34.09–1000′(–30.76)/1000=–3.333 kJ×mol–1。 26. 偏摩爾量 偏摩爾量 偏摩爾量 化學勢 化學勢 化學勢 27．證明：dU=TdS–pdV，恒溫對V求導： 對于范氏氣體， 代入上式： 28．證明： dU=TdS–pdV dH=TdS+Vdp 29. 溫度為T時，DF=DU–TDS

19、dF=–SdT–pdV 合并DF項： 兩邊除以T 2： 即 30．由集合公式：V=n水Vm,水+n乙醇Vm,乙醇，設總物質量為1mol V=0.4Vm,水+0.6′57.5 解得 V=40.97 mL Vm,水=16.175 mL×mol–1 31．V=1001.38+16.625n+1.7738n2/3+0.1194n2 當n=1時，Vm,鹽=，V=1018.2 mL， 代入集合公式：V=n水Vm,水+n鹽Vm,鹽 1018.2=55.49Vm,水+1′19.5245 Vm,水＝17.99 mL×mol–1 32

20、．純物質，化學勢 m=Gm (1) 相平衡 ma = mb 101°，p大氣壓，l 100°，p大氣壓，l 100°，2 p大氣壓，l ò–SldT a c e 101°，p大氣壓，g 100°，p大氣壓，g 100°，2 p大氣壓，g ò–SgdT b d f DG=0 òVldp òVgdp (2) 液相壓力增加 mc>ma 因為 mc–ma=DGm(l)=òVldp =Vm(2 p大氣壓–p大氣壓) =18′10–6′101325=1.82 J (3) 氣相壓力增加 md>mb 因為 md–mb=DGm(g)=òVgdp (4) 由(1) (2) (3)得 md >mc (5) a?e ： ma = mb b?f ： Sg>Sl \me >mf 33．(1) 液1中NH3的化學勢： p1=10.67 kPa 液2中NH3的化學勢： p2=3.60 kPa 轉移過程， (2) 純NH3的化學勢： p3=101.325 kPa 溶解過程：