上册(1)

昆明理工大学

物理化学习题集

（上册）

院、系 专 业 年 级 姓 名 学 号

第二章 热力学原理

2—1 1mol理想气体由10L膨胀100L，其操作程序分别如下： （1）在恒定外压pex=100kPa的压力下膨胀；

（2）恒温下分三个步骤依次降压膨胀：1000kPa→500kPa→200kPa→100kPa； （3）在300K的温度下恒温可逆膨胀； 试求以上每个程序对外界所作的膨胀功。

2—2 1mol单原子理想气体，经历一个恒能（△U=0）的可逆变化过程，从25℃、101.325kPa变化到体积等于原来的2倍，试计算出此过程的Q、W和△H的值。 解：这是一个理想气体的等温可逆过程（理想气体的热力学能只是温度的函数）

?U?Q?W

V2W???pdV??nRTlnV1V2 V1Q??W?nRTln

V2 V1-1-

2—3 lmol理想气体由202.65kPa、10dm3恒容升温，压力增大到2026.5kPa，再恒压压缩至体积为1dm3，求整个过程的W、Q、△U、△H。

2—4 某理想气体的摩尔恒压热容为：Cp，m=39.714 + 13.4×10－3T J·K－1·mol－1；在101.325kPa的压力下，将2mol该理想气体从10℃加热到100℃，试求此过程的W、Q、△U和△H各为若干？

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2—5 今有100g氮气（N2），温度为273.15K，压力为101.325kPa，分别进行下列过程：

（1）等容加热到P2=151.99kPa； （2）等压膨胀到体积等于原来的二倍； （3）等温可逆膨胀到体积等于原来的二倍。 已知，氮气的分子量MN2?28,Cp,m?△H的值。

2—6 在273K及1013.25kPa的始态下，将10L氧气（O2）（设为理想气体）进行绝热膨胀。最后压力达到 101.325kPa，分别经历（1）绝热可逆膨胀，（2）对抗恒定外压Pe=101. 325 kPa做绝热不可逆膨胀，已知氧气的Cp,m?终态温度T2及W、Q、△U、△H各是多少？

7R,试分别求出上述各过程的Q、W、△U、27R，求上述两种过程中的2 -3-

2—7 将3mol氢气（H2）由101. 325kPa、300K经绝热一次压缩，要求最高温度不得超过500K，试求氢气从压缩机的出口压力及所需的压缩功，已知Cp，m(H2)=28.83J·K－1·mol－1。(提示：压缩所加压力与压缩机出口压力相等) 解： 这是一个等外压绝热不可逆过程

?U?Q?W Q?0,?U?W

?U?W?nCV,m(T2?T1)??pex(V2?V1)?p2(V2?V1)

(?nCV,m(T2?T1)??p2(V2?V1) nCV,m(T2?T1)??nRT2 p2?335.k 6Pap2 )p1?U?W?3?(28.83?8.314)?(500?300)?12.31kJ

2—8 已知水在100℃时的蒸发热为2259.36J·g1，若在100℃时蒸发30g水，体

－

系做多少功？吸收多少热量？△U和△H又各为多少？MH2O?18.02。

2—9 在－10℃时，液态氨（NH3）的饱和蒸气压为303.975kPa，蒸发热为1297J·g

－1

，今有2mol液态氨在－10℃及303.975kPa下恒温恒压可逆蒸发为气态氨，求这一过

程的Q、W、△U、△H、△S、△A、△G各是多少？（设气态氨为理想气体，MNH3?17）

-4-

-1?5—7 已知298K时，△fG?m(KClO3,s）=-289.91kJ· mol, △fGm(KCl,s）

=-408.32kJ·mol-1,计算298K时，欲使反应： KCl(s)+ 3O2(g) = KClO3(s)得以进行，

2最少需要氧的分压力为多少？

5—8 已知下列反应的△G?m－T关系为：

（1） Si(s)+O5-12(g) SiO2(s), △G?m(T)=(-8.715×10+181.2T/K)J·mol （2） 2C(s)+O?5-12(g) 2CO(g), △Gm(T)=(-2.234×10-175.3T/K)J·mol 计算在1300K及101325Pa下，反应Si(s)+2CO(g) SiO2(s)+2C(s)的△rG?m及K?（1300K）。

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(1300K)5—9 某催化剂可使反应：CO（g）+2H2(g) CH3OH(g)在500℃时很快达到平衡。若加入1molCO和2molH2，只要能得到0.1molCH3OH，此法就有价值。设反应热不随温度变化。试计算反应所需要的压力为多少？已知在298K时的下列数据： -1△fH?(kJ·mol) m-1-1S?m/(J·K·mol) H2(g) 0 130.59 CO(g) -110.54 197.56 CH3OH(g) -201.16 239.7 解： CO(g)?2H2(g)CH3OH(g)

起始： 1mol 1mol 0 平衡： 0.9mol 1.8mol 0.1mol

?nB?0.9?1.8?0.1?2.8mol

B???1?(1?2)??2

$$?rHm(773K)??rHm(298K)??90.62kJ?mol?1 $$?rSm(773K)??rSm(298K)??219.04J?K?1?mol?1 $$$?rGm(773K)??rHm(298K)?773??rSm(298K)

$?rGm(773K)??RTlnK$(773K)

K$(773K)?4.8?10?6

K(T)?Kx(T)(x(CO)?p??Bx(CH3OH,g)p?2 )?()$3px(CO)?x(H2)100?100.91.80.1,x(H2)?,x(CH3OH,g)? 2.82.82.8p?2.364?107Pa

5—10 已知反应NH3(g)

?m31?N2(g) + H2(g)的Kp(298K)=1.36×10-3。 22△rH

(298K)=46.27kJ·mol-1,N2(g)、H2(g)和NH3(g)的Cp,m分别为6.5+1.0×

10-3T,6.62+0.81×10-3T及6.7+6.3×10-3TJ·K-1·mol-1,求氨分解反应在800K时的平衡常数。

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解： ?Cp,m???BCp,m(B)?[Cp,m(H2)?Cp,m(N2)]?[Cp,m(NH3)]

?b2T??H0 21232?6.48?4.585?10?3T(J?mol?1)

$?rHm??aT?4.584?10?346.27?10?6.48?298??2982??H0

23?H0?44.54kJ?mol?1

$(T)dlnK$?rHm? dTRT2$K2$K1?$?rHm(T)dlnK??dT 2RTT1$TT2$(T)K$(800)2?rHmln$??dT K(298)T1RT2K$(800)?202.55

5—11 在高温下，水蒸气通过灼热煤层反应生成水煤气；C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO(g)，已知1000K及1200K时，K?分别为2.472及37.58。（1）求算该反应在此温度范围内的△rH?（2）求1100K时该反应的K?。 m；

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5—12 425℃时，气态HI的离解度是0.213，（1）求该温度下HI离解反应的平衡常数K?为多少？（2）2.00molI2和3.00molH2反应在此温度下生成多少HI？ 解： 2HI(g)H2(g)?I2(g)

起始： 1mol 0 0 平衡： 0.787mol 0.1065mol 0.1065mol

?nB?0.787?2?0.1065?1 ??B?(1?1)?2?0

p(H2)?p(I0.10652)?1p p(HI)?0.7871p K$?p(H2)?p(I2)$???B0.10652p2p2(HI)(p)?0.7872p2?0.0183

(2) H2(g)?I2(g)2HI(g)

起始： 2mol 2mol 0 平衡： (3-x) mol (2-x) mol 2x

?nB(3?x)?(2?x)?2x?5mol ??B?(1?1)?2?0

p(Hx2)?3?5p,p(I2?x2x2)?5p,p(HI)?5p K$'?p2(HI)p(H(p$)???B?(3?x)?(2?x)211x2?K$?2)?p(I2)40.0183x1?1.8,x2?3.59(舍去)

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/57xa.html