物理化学 第二版答案.doc

第一章 练习题一 思考题1. 宏观流动性。压缩性微观分子间作用力，分子自由运动性（热运动）2. 不存在；高温低压3. 严格意义上是；高温低压下近似适用4. 真实气体分子间引力作用，真实气体具有体积5. TTc 不可能液化T=TC PPCTTC PPS6. 处于同一对比状态的不同真实气体，Z数值不同二 选择题1. =PM/RT 2. T真=PMM/ZR Pr=P/PC1 Tr=T/TC 由压缩因子图知Z1 T真PVM/R PVM/R=T理 T真T理3. 4Z=V真/V理15. 临界温度下可液化6. 钢瓶颜色，字体颜色三计算题1. 解：=PM/RT 1/2=（P1/T1）/(P2/T2) 2=1*(P2/T2)/（P1/T1）=1*( P2* T1)/( P1* T2) 1=1.96/m3 P2=86.66*103Pa P1=101.325*103Pa T1=273.15K T2298.15K 2=1.96*(86.66/101.325)*( 273.15/298.15)=1.54/m32.解： PV=nRT V同 n同 P1/T1=P2/T2 T1=500K T2=300K P1=101.325KPa P2= P1* T2/ T1=101.325*500/300=60.795 kPa3.解： YNH3=VNH3/V总=（0.1-0.086）/0.1=0.14 n总=P总V总/R总T总 P=100 KPa T=273.15+27=300.15K V=0.1*10-3 m3 R=8.314J/（mol*k） n总=（100*103*10-4）/（8.314*300.15） n总=0.004mol n NH3= n总* YNH3=0.004*0.14=5.6*10-4 P NH3=P总* YNH3=100*0.14=14 KPa4.解：n=m/M nco2=0.1mol nN2=0.5MOL no2=0.6mol y co2=0.1/0.2 y N2=0.5/1.2 y o2=0.5 P co2=P总* y co2=2.026*1/12*105=1.69*104Pa P N2= P总* y N2=2.026*5/12*105=8.44*104Pa P o2= P总* y o2=2.026*0.5*105=1.103*1055.解：（P+an2/v2）（v-nb）=nRT a=6.57*10-1 b=5.62*10-5 T=350K V=5.00*10-3m3 n=m/M=0.142*103/71=2mol P=nRT/（v-nb）-an2/v2 P=11.907*105-1.501*105=1.086*1066.解：TC=190.7K PC=4.596MPa Tr=T/TC=291.2/190.7=1.527 Pr=P/PC=15/4.596=3.264 由压缩因子图得：Z=0.83 =PM/ZRT=15*106*16*10-3/8.314*291.2*0.83 =119/m3第二章 练习题一、 思考题1、（1）加热烧杯中水 水位系统则环境为大气、烧杯。系统为人为选定 环境与之有能量物质交换。(2) n T v p 综合体现就是气体的状态； 他们就是气体的状态函数。（3）都是能量递过程中能量存在的形式； 摩擦、热源。（4）热：途径函数；温度状态函数； 温度变化与吸放热无必要关系。（5）H=U+PV(6) rHm=rUm+VBRT(g)rHm:恒压热效应数值。rUm：恒容热效应数值。（7）二种标准摩尔焓 定义不同优势数值不同。H2(g)+O2(g)H2O(l)+rHm(9)标准状态 Standard state 标准状况 Standard condition 数据相差不大273.15k 101.325kpa 工程上有时293k2、T、 强度 P、v、m、n广延3、数值、对WR=U-QR W2R=U-Q2RWR< W2R(膨胀做功) -QR<-Q2R QR>Q2R4、（1）错 稳定单位 （2）对 H2+1/2O2H2O(L) （3）错 仅仅数值相同 （4）错二、选择题1、（4） 广延：加和 强度：不加和2、（3）除循环可逆过程始末状态均不相同3、（1）温度与热无必然联系4、（3）焓只是与恒热数值相等，意义不同 理想气体焓只是温度函数 放热反应H<05、（3）对温度无要求6、（2）U=Nv。M(T2-T1)=W Q=0二、 计算题1、 W=-nRT=-1*8.314*1=8.3142、 W=-P环V=-30.4*105 *(-1.2*10-3)=3.648KJ3、4、 （1）W=-nRTlnV2/V1=-1*8.314*373.15*ln(100/25)=-4301J(2) W=0(3) w=-P环(V2-V1)=-nRT/V2（V2-V1）=-1*8.314*373.15/（100*10-3）*(100-25)*10-3=-2327J(4) W =W1+W2W1=-P环（V2-V1）=-nRT/ V2（V2-V1）=-1*8.314*373.15/(50*10-3）*(50-25)* 10-3=-1551.18JW2= P环（V3-V2）=-nRT/V3（V3-V2）=-1*8.314*373.15/(100*10-3)*(100-50)* 10-3=-1551.18JW= W1+W2 =-3102.3691J4、解: P3 =10P1 V3 =(1/10)V1 T3=T1U=0 H=0 W1=0 W2=-P系（V3-V2）=-10* P1*（V3-V2）=-10*202.65*(1-10)* 10-3*103=18.2385KJW= W1+W2 =0+18.2385 =18.2385KJQ=U-W=-W=-18.2385KJ5、 解：P2 = P1 V2 = 2V1 T2 =2 T1 =596.3KJCv m = Cp m R=22.34-8.314+48.12* 10-3J=14.026+48.12* 10-3 J U =nT1T2 Cv m dT =2*298.15596.3*(14.026+48.12* 10-3T) dT =2*(48.12/2)*10-3*(596.32-298.152)+14.026*298.15=12832.65+8363.70=21196.35J=21.20KJ H=nT1T2Cv mdT=2*298.15596.3*(22.34+48.12*10-3T) dT=2*1/2*48.12*10-3*(596.32-298.152)+22.34*298.15=12832.65+13321.34=26153.99J=26.15KJ6、 解:(1) W=-nRTln(p1/p2)n=m/M=1000/28W=(-1000/28)*8.314*(273.15-101)ln(1.196*105/19.25*105)W=142.03KJ(2) 绝热可逆T1rP11-r= T2rP21-r T1 =273.15+(-101)=172.15KP1 =1.196* 105 PaP2 =19.25* 105 Pa T2 = T1 (P1 / P2 )1-r/r =172.15*(1.196* 105)/(19.25* 105 )(1-1.3)/1.3 =326.90KR= Cp m /Cv m =( Cv m +R)/ Cv m => Cv m +R=1.3 Cv mCv m =(1/0.3)RW=U=n Cv m (T2 -T1 )=(1000/28)*(8.314/0.3)*(326.90-172.15)153.17KJ7、rUm =rHm-vB(g) *RT=49.03*103-(-1)8.314*298.15=51509J=51.51KJ/mol 8、a=fHm（g）-fHm（l） =82.93-49.03=33.90KJ/mol9、 解：C6H5C2H3 + 10 O6(g)=8CO2(g)+ H2O(L)上述反应rHm=cHm(C6H5C2H3)= 8*fHm(CO2 g)+4*fHm(H2OL)- fHm(C6H5C2H3) 所以fHm(苯乙烯)=8*（-393.51）+4*（-285.83）-（-4.3328*103)=41.40kj/mol C6H5C2H5C6H5C2H3（l）+H2(g) 上述反应rHm=fHm(苯乙烯)- fHm(乙苯) =41.40-（-18.60）=60kj/mol10、rHm（7270C）=rHm(250C)+1000.15218.15rCp mdTrCp m=VBCP,m(B) =(-1)*66.5+1*35.309+1*37.11 =5.919J/(mol*K) rHm（7270C）=-36.12+5.919*(1000.15-298.15) *103=-31.96KJ/mol11、解：C2H6C2H4+ H2rHm =H2 - H1-H3=-1545-（-136.8）-（-241.8） =-1166.4KJ/mol第三章 练习题一、思考题1、“引起其它变化” 环境放热2、恒温可逆膨胀 不适用于熵增原理3、不对 熵增原理S> QIR=04、对 rCp,m=05、状态函数U Q+W G A6、（1）错 化学反应动力：能量降低混乱度变大（2）错 隔离系统才可用S判据（3）错 状态函数 SIR=SR二、选择题1、混乱度 气>液>固2、消化粉碎3、4、G=A+(PV)(PV)=nRT 恒温 T=05、三、计算题1、解：（1）S系=nR(P1P2)=10×8.314×(1013.25/101.325)=191.44J/K S环=Q/T=WR/T=nR(P1P2)=191.44J/KS隔=S系+S环=0（2）S系=S(1)=191.44J/KS环=Q/T=0S隔=S系+S环=191.44 J/K（3）S系=S(1)=191.44J/KS环=Q/T=W/T=P外（V2V1）/T=P外（nRT/P2nRT/P1）·1T =(nRT/1nRT/10)·1298.15=10×8.314×910=74.826J/KS隔=S系+S环=191.44(74.826)=116.614J/K2、解：S1=H/T=40.46×10³/373.15=108.4282J/KS2=nCp.m(T2/T1) nR(P1/P2)=1×34.9×(473.15/373.15 ) 1×8.314×(101.325/50.66 )=14.05J/KS=S1S2=122.48J/k3、解：S=SO2SN2=(nO2RlnyO2nN2RlnyN2) =0.2×8.314×ln(0.2/1) 0.8×8.314×ln(0.8/1)=2.67621.4842 =4.1604J/K4、解：S1=nHm/T=40.67×10³×1/373.15=108.99J/KS2=nRln（P1/P2）=1×8.314×ln(101.325×10/4×10)=7.73J/KS=S1S2=116.72J/KU1=H1(PV)=HnRTU1=40.67×10×11×8.314×373.15U1=37.57KJU2=0U=U1U2=37.57kJW1=nRT=1×8.314×373.15=3102.37 JW2=nRT(P1P2)= 1×8.314×373.15×ln(101.325×10 4×10)=2883.51JW=W1W2=5985.88JQ=UW=37.575.99=43.56KJ H=HnH2=40.67×10=40.67 kJ5、解：P2=P1·1/10=P环=10.1325kPaW=P环(V2V1) =P环(nRT/P2nRT/P1) =nRT(11/10) =2×8.314×273.15×0.9=4087.7 J恒温U=0 Q=W=4087.7JH=0G=nRTln(V2/V1)= 2×8.314×273.15×ln10=10458.20J =10.46kJ6、解：G=nRTln（/）=1×8.314×273.155 ×ln422/402 =108.24J<0 自发 解：r=BfHm =(-2) ×f石+（-2）×f（H2）+1×f (C2H4,g)=52.28kJ/mol r=B =(-2) × (石)+（-2）× (H2)+1× (C2H4,g) =(-2) ×5.74+(-2) ×130.6+1×219.4=-11.48+(-261.2)+219.4 =-53.28J/(mol·K) r=r-Tr =52.28×10³-298.15×(-53.28) =68.165kJ/mol>0 逆反应方向自发 r=f (C2H6,g)=-84.67kJ/mol r=B （B）=(-2) × (石) -3× (H2) 1× (C2H6,g) =-2×5.74+(-3) ×130.6+229.5×1=-11.48+(-391.8)+229.5 =173.78J/(K·mol) r=r-Tr=-84.67298.15×(-173.78) ×10=32.86kJ/mol<0 正反应方向自发 r=Bf（B） =（-1）×f (C2H4,g)+（-1）×f (H2O,l)+1×f (C2H5OH,l) =-1×52.28+（-1）×（-285.84）+1×（-227.7） =5.86kJ/mol r=B （B）= (C2H5OH,l) (H2O,l) (C2H4.g) =160.769.96219.4 =128.66J/(K·mol) r=r-Tr =5.86298.15×(128.66) ×10 =44.22>0 逆反应方向自发8解：r=Bf =f (NH2CONH2,s)+f (H2O,l) f (CO2,g) 2×f (NH3,g) =(-196.7)+(-273.13) (-394.36) 2×(-16.5) =6.47kJ/mol<0 可以自发第四章 练习题一、 思考题1、 浓度、温度、压力均不变的大系统中加入1molB而引起系统广延性质状态函数的改变值相同：强度性质状态函数不相同：摩尔量是纯物质，一定是正值，大小只与T、P有关。偏摩尔量针对多组分系统，可能是负值，大小不仅与T、P有关，还与组成有关。2、 多组分系统的广延性质状态函数也可以像纯物质系统那样进行简单加和。3、 判断物质传递方向和限度：扩散、渗透、多组分系统相变、化学反应。nu=04、 化学势大小不可测，想知道绝对值从而进行比较，必须设定统一的标准态 标准态一样、压力表示不一样。5、 逸度因子反映了真实气体在化学势角度与理想气体的差异程度。逸度就是真实气体经校正后得到的压力。 都反映了真实气体与理气的差异程度，量纲均为“1”，都可由“Pr”Tr”查图而得 角度不同6、 XB,WB,bB,cB7、 都是稀溶液性质的经验定律：拉乌尔针对溶剂；亨利针对溶质8、 都是人们假象模型，并不存在。微观特征不同。9、 V=0 H=0 S=RnBlnXBG=RTnBlnXB 10、蒸汽压介于二者之间，沸点介于二者之间。11、依数性本质是与溶液中溶质的微粒（质点）数有关，所以加入电解质，发生电离后，质点数变大，相应的偏差程度会变大。12、u(B)= u(pg) RTln(PB/P)13、若溶液的溶剂严格遵守拉乌尔定律，溶质严格遵守亨利定律，则被称为理想稀溶液。=RTlnXB =RTlnbB =RTlnwB =RTlncB=(pg) RTln(Kx/) =(pg) RTln(Kb/) =(pg) RTln(Kw/) =(pg) RTln(Kc/)14、温度升高，亨利系数变大，氧气在大气中分压不变，则在水中溶解度降低。15、血水是稀溶液，凝固点比纯溶剂水低，故水先凝固而放热，冻肉因此而解冻。16、海水净化、纯净水制备。废水处理、分离、提纯。二、选择题1、 有条件的偏微商 “T、P、ncnB”2、 零摄氏度，1个大气压下，水蒸气自发变为水 H2O，g>H2O,l3、 <<4、 RA>RB XA<XB5、6、尿素水解 质点数多 2>1三、计算题1、解：=RTln(P/)=8.314×298×ln(200/100)=1717.32J/mol2、解：V=BVB m=BVB·=0.4n×MH2O0.6n×M乙醇（0.4nVH2O0.6nV乙醇）·=0.4n×MH2O0.6n×M乙醇(0.4VH2O0.6×57.5×10)×849=0.4×18×100.6×46×100.4VH2O=34.5×10×10 =(40.98934.5) ×10 =6.489×10m/molVH2O=16.2225×10m/mol3解：、CH2SO4=m/1.84×10=1.84×10mol/m bH2SO4=0.02m=500mol/kg X H2SO4=()=0.94、解：XH2O=0.9968P=·XH2O=101.325×0.9968=101kPaP=P=0.325kPa5、解：=Kx(O2) ·XO2 = Kx(N2) ·XN2=·=·=1.9076、解：P=·XH2O=· =2.339×（） =2.339×55.56/（55.56+0.029） =2.338kPa=cRT =RT n=m/M=10×10/342×10 V=m/=(110×10)/1.024×10 =··8.314×293.15××10=72.25kPa8、解：P1=·XA(1XA) P2=·(1)5×10=7×10=(107) ×10=3×10Pa=9×10PayA=0.49、解：PA=P·yA =·XA0.4×60.5=·0.6=40.33kPaPB=P·yB=·XB0.6×60.5=×0.4=90.75kPa10、解：P= XBXB=P/=MB=194.56g/mol=0.19456kg/mol11、 解：=kfbB =kbbB = kf / kb =5.1/2.6 =80.1+×1.5=80.8647第五章一、思考题1、相数最少（1） 自由度为（0） 2、 dp Hm dt TVm OC斜率 dt/dt T>0 凝固放热Hm<0 水 OC斜率为负 Vm>0 膨胀 二氧化碳 OC斜率为正 Vm<0 收缩3、可用拉乌尔定律计算得出4、有气体的二相平衡的单组分系统 LS5、二项共存 Lg、LL区域6、（1）同：用于热敏物质蒸馏，以降低沸点为目的 异：原理不同 （2）是否与水反应或与水互溶7、较小偏差 纯A和纯B 较大偏差 恒沸物质及某一纯组分A或B取决于系统组成与恒沸组成关系 8、变为三组分 由系统性质决定，为某温度（压力）下定值二、选择题 1、f '=KO+1 =2+1O =3O Omax =3 2、f = KO+2 K= SRR ' S = 3 R = 1 R ' = 1 K = 1 O = 2 f = 1 3、 65kpa< P三相 S 相区 气相区 4、P = PA× + PB× 5、 dp/dt 斜率 6、 大于恒沸组成右半边相图 B 恒沸物 7、 汽液不分 8、f ' =KO + 1 f ' = 0 K = 2 O = 3 第3学期三、计算题 1、（1） O = 2 L.g K = S = 3 NaCl，KCl， H2O f = KO+2=32+2 = 3 （2）O = 3 S.S.L K = S = 2 (NH4)2SO4 ， H2O f ' = KO+1=23+1 = 0 (3) O =2 s.g K =SRR ' S=3 NH4Cl ，NH3，HCl R=1 NH4Cl(s) NH3(g)+HCl(g) R '=1 nNH3 :nHCl = 1 : 1 K = 311=1 f =KO + 2=12+2=1 （4） O =2 s.g K =SRR ' S=3 R=1 R '=0 K = 310=2 f =KO + 2=22+2=22、dT/dT =TV/H V=H×（1/T）×(dT/Dt)=11.66×1/(273.15+16.6)×(2.39×10-4/1000)=9.618×10-8m33、（1）T=343 lnP=-5959/T+24.65=7.2768 P=1446.4Pa (2) -H/R=-5959 H=5959×8.314=49543.126J/mol4、ln(P2/ P1)=- H/R(1/ T2)- (1/ T1) P1=1.01325×105 Pa T1 =373K T2 =150+273.15 =423.15K H=40.66×103 J/mol P2 =479522.8 Pa=4.795 × 105 Pa5、(1) ln(P2/ P1) = -H/R(1/ T2)- (1/ T1) T1=373.15KP1=1.01325×105Pa T2=273.15+50=323.15K P2=1.276×104Pa H=-ln(P2/ P1)R×【（T1T2）/（T1-T2）=2.0720×8.314×（373.15×323.15/50）=41.5452J/mol(2)A= H/R=41.5452×103/8.314=4997lnP1=-4997/T1+B B= lnP1+4997/ T1 =11.5261+13.3914(3) T3 =90+273.15 =363.15K lnP3 =-4997/ T3 +24.9175P3 =70073.5 Pa6、W系统、酚=60/（60+90）=0.4 m水×（W系统-W水）= m酚（W酚-W系统） m水×（0.4-0.168）= m酚（0.551-0.4） m水+ m酚=150 m水=59.1384kg m酚=90.8616kg第六章 化学平衡习题一 思考题1 k是平衡压力商2 不一定 勒夏特原理 VB0时 等温加压Ky减小平衡组成变化，但是K不变化3 忽略S×L=相4 1Gm=-RT/NKx+RT/n(B×BVB)1Gm=-RT/NKc+RT/nB(CB/C)VB 组成表示法不同 标准平衡常数不同5 恒温 判断方向和限速6 温度r Hm0 T上升k变大 r Hm0 T上升k变小 压力VB0 P上升Ky变小VB0 P上升Ky变大 存在性组分恒压，总压降低恒容，总压不变 反应物投放比例7 反应产率及速率 正副反应控制选择8 等压方程式反应3温度对标准平衡常数的影响，可知标准温度下k求任意温度下的k9 不能 不能二 选择题1 T一定 r Gm k均为定值 r Hm 不可能2 限度 k=JP 3 111-(2) k3=k1/k2 4 (P/2)( P/2)=1/4(P/P)2 5 6 VB (g) 0 增大压力 平衡向右r Hm0 降低温度 平衡向右三 计算1 解 TP =B(P/P)VB=1(1) TPk(1000) 正向(2) TPk(1000) 逆向2 k2=（k1）-2 = 42.72 KP= k(P) VB=4.27×10-4 Pa Ky= k(P/P) VB=42.73 C2H6 C2H4 + H2 a 0 0(1-0.485)a 0.45a 0.485a(1-0.485)a+0.485a+0.485a=100 kPa1.485a=100 kPaa=67.34 kPak=(0.485a)(0.485a)/(1-0.485a)=67.34/100 × (0.485)2/0.515=0.30764 PNH3=2/3PPCO2=1/3P rHm=vBfHm（B）=（-393.51）+（-1）×(-110.52)+(-1) ×(-241.82) =-41.17 J/mol rSm=vB Sm=(213.7) ×(+1)+(+1) ×130.68+(-1) ×(188.83)+(-1) ×(197.67) =-42.12 J/mol Gm=rHm-TrSm=-41.17-(-42.12 ×298) ×10-3=-28.62J/mol -RTln k=rGm ln k=-1/RTrGm=28.62 × 103 /(8.314 ×298) k=1.039 × 1056、H/R=2059 rHm=2059×8.314=1.712×104J/mol S/R=4.814 rSm=4.002×104J/(mol×K)7、(1) (px/100)2/p(1-x)/100 = k 100×1.49×P×(1-x) =(px)2 Px+p=P总 149×(1-x) =px2 (1+x)p=101.3 149(1-x)= x2 /(1+x) ×101.3 149(1- x2)=101.3 x2x2 =149/250.3 x =0.7715 =77.15 P总×(1-x)/(1+x)/100-1P总×x/(1+x)2= kx2 /(1-x2) ×P/ P= kx2 /(1-x2) ×202.6/100 =1.49149 =149 x2 +202.6 x2x2 =149/351.6 =0.4238x =0.6510 =65.10(2) P总=P ×1/(5+1) =101.3 ×(1/6)x2 /(1-x2) × P/ P= k(149+1/6 ×101.3) x2 =149x2 =149/165.88x=0.9478=94.78%第七章一、 思考题1、 原电池 电解池 化学能电能 电能化学能 正极=阴极 正极=阳极 负极=阳极 负极=阴极 电子移动 电子移动2、 3、 离子数很大时，正负离子的静电引力占主导，会降低离子电迁移速率，降低导电能力 K随c而减小4、截距就是 强电解质5、 错 适用于极稀的电解质溶液6、 测可逆电池电动势 I存在是有极化产生7、 ，电迁移速率一样，饱和溶液浓度最大，效率最高8、 正负极设计反了9、 不是 有时会阻止金属腐蚀。 会改变电极反应顺序10、 细小原电池放电 发生电化学反应 化学反应二、 选择题1、 2、 =1.499+2.487-1.265 = 3、 4、 5、 （3）=（1）+（2） 3=2×（-0.439）+1×（0.770） =1/3 ×（-0.108）=-0.0366、 阳极上极化电极电势最小的电极优先反应 阴极上极化电极电势最大的电极优先反应7、 =0.3402+0.7628 =1.103V8、 三、 计算题1、 n=m/M=0.03/64 Z=2 F=96485 c/mol t=3600s I=(2×0.03×96485)/（64×3600）=0.02513 A误差=（0.02513-25）/0.02513 ×100%=0.517%2、 n=It/ZF =(0.2×30×60)/(1×96485) =0.003731 mol3、 解 0.14114 =1/525 =0.14114×525×× =3.6502× =(3.65017×)/(271.4×)=0.0134(2) = =3.705×4、 （1） （2） (3) 5、 (1) 正极 负极 （2） 负极 正极 （3） 正极 负极 6、 =0.14114 7、 = =8、 A=0.509 （1） =×（0.005×1+0.005×1） =-