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1、优秀学习资料欢迎下载万洪文教材习题全解第一编化学热力学第一章热力学基本定律第一章热力学基本定律练 习 题1-4 0.1kg C6H6(l)在Op，沸点 353.35K 下蒸发，已知mglH(C6H6) =30.80 kJ mol-1。试计算此过程 Q，W， U 和 H 值。解：等温等压相变。n/mol =100/78 , H = Q = nmglH= 39.5 kJ , W= - nRT = -3.77 kJ , U =Q+W= 35.7 kJ 1-5 设一礼堂的体积是1000m3，室温是290K，气压为Op，今欲将温度升至300K，需吸收热量多少 ?(若将空气视为理想气体，并已知其Cp,m为
2、 29.29 J K-1 mol-1。) 解：理想气体等压升温（n 变） 。TnCQpdm,300290m,dRTTpVCQp=1.2 107 J 1-6 2 mol 单原子理想气体，由600K， 1.0MPa 对抗恒外压Op绝热膨胀到Op。计算该过程的 Q、W、 U 和 H。(Cp ,m=2.5 R)解：理想气体绝热不可逆膨胀Q 0 。 UW ，即nCV,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1), 因 V2= nRT2/ p2 , V1= nRT1/ p1 ，求出 T2=384K 。 UWnCV,m(T2-T1)-5.39kJ ， HnCp,m(T2-T1)-8.98 kJ 1-7 在
3、298.15K ， 6 101.3kPa 压力下，1 mol 单原子理想气体进行绝热膨胀，最后压力为Op，若为； (1)可逆膨胀(2)对抗恒外压Op膨胀，求上述二绝热膨胀过程的气体的最终温度；气体对外界所作的功；气体的热力学能变化及焓变。(已知 Cp ,m=2.5 R)。解： (1)绝热可逆膨胀 :=5/3 , 过程方程p11-T1= p21-T2, T2=145.6 K , UWnCV,m(T2-T1)-1.9 kJ , HnCp,m(T2-T1) -3.17kJ (2)对抗恒外压Op膨胀,利用 UW ，即nCV,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1) ，求出T2=198.8K。同理，
4、 UW -1.24kJ， H-2.07kJ。1-8 1 mol 水在 100，Op下变成同温同压下的水蒸气(视水蒸气为理想气体)，然后等温可逆膨胀到Op，计算全过程的 U， H。已知glHm(H2O , 373.15K, Op)= 40.67kJ mol-1。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 35 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载解：过程为等温等压可逆相变理想气体等温可逆膨胀，对后一步 U， H 均为零。 Hgl
5、Hm= 40.67kJ ， U= H (pV) = 37.57kJ 1-9 某高压容器中含有未知气体，可能是氮气或氩气。在29K 时取出一样品，从5dm3绝热可逆膨胀到6dm3，温度下降21K。能否判断容器中是何种气体?(若设单原子气体的CV, m = 1.5R，双原子气体的CV ,m=2.5R). 解：绝热可逆膨胀: T2=277 K , 过程方程T1V1-1= T2V2-1, 求出 =7/5 , 容器中是N2. 1-10 1mol 单原子理想气体(CV,m=1.5R )，温度为273K，体积为22.4dm3，经由 A 途径变化到温度为546K、体积仍为22.4dm3；再经由B 途径变化到温
6、度为546K、体积为44.8dm3；最后经由 C 途径使系统回到其初态。试求出：(1)各状态下的气体压力；(2)系统经由各途径时的Q，W， U， H 值；(3)该循环过程的Q, W， U， H。解：A 途径 : 等容升温，B 途径等温膨胀，C 途径等压降温。(1) p1=Op, p2=2Op, p3= Op(2) 理想气体 : UnCV,m T, HnCp,m T . A 途径 , W=0, Q= U ,所以 Q,W, U, H 分别等于3.40 kJ , 0 , 3.40 kJ , 5.67 kJ B 途径 , U H=0,Q=-W,所以 Q,W, U, H 分别等于3.15 kJ , -3
7、.15 kJ , 0 , 0 ; C 途径 , W=-p V, Q= U W, 所以 Q,W, U, H 分别等于 -5.67 kJ , 2.27 kJ , -3.40 kJ , -5.67 kJ (3)循环过程 U= H=0 ,Q = -W= 3.40+3.15+(-5.67)= 0.88 kJ 1-11 2mol 某双原子分子理想气体,始态为202.65kPa,11.2dm3,经 pT=常数的可逆过程,压缩到终态为405.20kPa.求终态的体积V2温度 T2及 W,U,H .( Cp ,m=3.5 R).解 ： p1T1=p2T2 , T1=136.5K求 出T2=68.3K,V2=2.
8、8dm3, U nCV,m T=-2.84kJ,H nCp,m T=-3.97kJ , W = -2nRdT , W= -2nR T=2.27 kJ 1-12 2mol,101.33kPa,373K 的液态水放入一小球中,小球放入 373K 恒温真空箱中。打破小球 ,刚好使H2O(l) 蒸发为101.33kPa,373K的H2O(g)( 视 H2O(g) 为理想气体)求此过程的Q,W, U, H 若此蒸发过程在常压下进行,则 Q,W, U, H 的值各为多少?已知水的蒸发热在373K, 101.33kPa 时为 40.66kJmol1。. 解： 101.33kPa , 373K H2O(l)
9、H2O(g) (1)等温等压可逆相变, H=Q=nglHm= 81.3kJ , W= -nR T=-6.2kJ, , U =Q+W=75.1kJ (2)向真空蒸发W=0, 初、终态相同 H=81.3kJ，, U =75.1kJ，Q =U 75.1kJ 1-13 将 373K,50650Pa 的水蒸气0.300m3等温恒外压压缩到101.325kPa(此时仍全为水气),后继续在101.325kPa 恒温压缩到体积为30.0dm3时为止 ,(此时有一部分水蒸气凝聚成水).试计算此过程的Q,U,H. 假设凝聚成水的体积忽略不计,水蒸气可视为理想气体,水的气化热为22.59 Jg1。. 解：此过程可以
10、看作：n= 4.9mol 理想气体等温压缩+n= 3.92mol水蒸气等温等压可逆相变。W -pV+ n RT=27 kJ, Q= p V+ nglHm= -174 kJ, 理想气体等温压缩U, H 为零，相变过名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 35 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载程 H= nglHm=-159 kJ, U=H- (pV)= H+ n RT=-147 kJ 1-14 试以 T 为纵坐标， S为横
11、坐标，画出卡诺循环的T-S图，并证明线条所围的面积就是系统吸的热和数值上等于对环境作的功。1-15 1mol 单原子理想气体,可逆地沿 T=aV (a 为常数 )的途径 ,自 273K 升温到 573K,求此过程的 W,U,S 。解：可逆途径T=aV (a 为常数 )即等压可逆途径W=-nR(T2-T1)= -2.49kJ UnCV,m T=3.74kJ,S= nCp,mln(T2/T1)= 15.40JK11-16 1 mol 理想气体由25， 1MPa 膨胀到 0.1MPa，假定过程分别为：(1)等温可逆膨胀；(2)向真空膨胀。计算各过程的熵变。解： (1)等温可逆膨胀； S=nRln(V
12、2/V1)= 19.14 J K-1 (2)初、终态相同 S= 19.14 J K-11-17 2 mol、27、 20dm3理想气体，在等温条件下膨胀到50dm3，假定过程为：(1)可逆膨胀； (2)自由膨胀； (3)对抗恒外压Op膨胀。 计算以上各过程的Q、W、 U、 H 及 S。解：理想气体等温膨胀, U= H=0 及 S = nRln(V2/V1)= 15.2 J K-1。(1) 可逆膨胀W= - nRTln(V2/V1)= -4.57 kJ 、Q = - W=4.57 kJ (2) 自由膨胀W=0, Q = - W=0 (3) 恒外压膨胀W=-p V = -3.0 kJ, Q = -
13、 W=3.0 kJ 1-18 5 mol 某理想气体 (Cp,m= 29.10 J K-1 mol-1 )，由始态 (400 K，200 kPa)分别经下列不同过程变到该过程所指定的终态。试分别计算各过程的Q、W、 U、 H 及 S。(1)等容加热到 600K；(2)等压冷却到300K；(3)对抗恒外压Op绝热膨胀到Op；(4)绝热可逆膨胀到Op。解：理想气体 UnCV,m T , H=nCp,m T , S= nRln(p1/p2)+ nCp,mln(T2/T1) (1)等容升温T2=600K, W=0, Q= U, S=nCV,mln( T2/T1) 所以 Q,W, U, H, S分别等于
14、 20.79 kJ, 0, 20.79 kJ, 29.10 kJ, 42.15 J K-1(2)等压降温T2=300K ， W=-p V , Q= U W, S= nCp,mln( T2/T1) 所以 Q,W, U, H, S分别等于-14.55 kJ, 4.16 kJ, 10.4 kJ, 14.55kJ, 41.86JK-1(3)恒外压绝热膨胀Q=0, W= U, T2=342.9K, S= nRln( p1/p2)+ nCp,mln(T2/T1)=6.40 J K-1(4)绝热可逆膨胀 S =0, Q=0, =7/5, p1V1= p2V2 ,T2=328K 所以 Q,W, U, H, S
15、分别等于0, 7.47 kJ, 7.47 kJ , 10.46 kJ, 0 1-19 汽车发动机 （通常为点火式四冲程内燃机）的工作过程可理想化为如下循环过程（ Otto 循环） ： （ 1）利用飞轮的惯性吸入燃料气并进行绝热压缩（2）点火、燃烧，气体在上死点处恒容升温（3）气体绝热膨胀对外做功（4）在下死点处排出气体恒容降温。设绝热指数=1.4 、V1/V2=6.0，求该汽车发动机的理论效率。解： 绝热可逆压缩恒容V2升温绝热可逆膨胀恒容V1降温Q=CV（T3-T2） ，Q=CV（T1-T4）, = |Q+Q|/ Q利用绝热可逆过程方程求出=1-( T2- T3)/( T1-T4)= 1-
16、(V1/V2)1-=1-6-0.4名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 35 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载1-20 1 mol 水由始态 (Op，沸点372.8K) 向真空蒸发变成372.8K ，Op水蒸气。计算该过程的 S (已知水在 372.8K 时的mglH=40.60kJ mol-1) 解：设计等温等压可逆相变 S=mglH/T=109 J K-11-21 已知水的沸点是100， Cp,m（ H2O,l）
17、 =75.20 J K-1mol-1，mglH(H2O) =40.67 kJ mol-1 ,Cp,m（H2O,g）= 33.57 J K-1 mol-1， Cp,m和mglH均可视为常数。(1)求过程： 1 mol H2O(1，100，Op) 1 mol H2O(g， 100，Op)的 S；(2)求过程： 1 mol H2O(1,60，Op) 1 mol H2O(g，60，Op)的 U， H， S。解： (1) 等温等压可逆相变 S=mglH/T=109 J K-1(2) 设计等压过程H2O(1,60) H2O(1， 100) H2O(g，100) H2O(g，60) H = Cp,m(l)
18、T+mglH- Cp,m(g) T = 42.34kJ , U= H p V= H RT=39.57kJ S= Cp,m(l) ln( T2/T1) +mglH/T+ Cp,m(g) ln( T1/T2)= 113.7 J K-11-22 4 mol 理想气体从300K，Op下等压加热到600K，求此过程的 U， H， S， F， G。已知此理想气体的OmS(300K)=150.0J K-1 mol-1， Cp,m= 30.00 J K-1 mol-1。解： UnCV,m T=26.0kJ , H=nCp,m T=36.0kJ , S = nCp,mln(T2/T1)= 83.2 J K-1O
19、mS(600K)=OmS(300K)+ S =233.2J K-1 mol-1 F U-( TS)= -203.9kJ , G H-( TS)= -193.9kJ 1-23 将装有 0.1mol 乙醚液体的微小玻璃泡放入35，Op，10dm3的恒温瓶中，其中已充满 N2(g)，将小玻璃泡打碎后，乙醚全部气化，形成的混合气体可视为理想气体。已知乙醚在 101325Pa 时的沸点为35，其mglH25.10 kJ mol1。计算：(1) 混合气体中乙醚的分压；(2) 氮气的 H， S ， G；(3) 乙醚的 H， S， G。解： (1)p乙醚=nRT/V=25.6 kPa (2)该过程中氮气的压力
20、、温度、体积均无变化 H， S， G 均为零。 (3) 对乙醚而言可视为：等温等压可逆相变理想气体等温加压， H=nmglH=2.51kJ， S= nmglH/T-nRln(p2/p1)= 9.3 J K-1， G= H-T S=-0.35kJ 1-24 某一单位化学反应在等温(298.15K) 、等压 (Op)下直接进行，放热40kJ，若放在可逆名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 35 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢
21、迎下载电池中进行则吸热4kJ。(1)计算该反应的rSm；(2)计算直接反应以及在可逆电池中反应的熵产生 iS ；(3)计算反应的rHm；(4)计算系统对外可能作的最大电功。解： (1) rSm=QR/T=13.42 JK-1 (2) 直接反应iS=rSm- Q/T =147.6 JK-1, 可逆电池中反应iS=0 (3) rHm= Q =-40 kJ (4) WR =rGm=rHm- TrSm= - 44 kJ 1-25 若已知在298.15K、Op下， 单位反应H2(g)+0.5O2(g) H2O(l) 直接进行放热285.90 kJ，在可逆电池中反应放热48.62kJ。 (1)求上述单位反
22、应的逆反应(依然在 298.15K 、Op的条件下 )的 H， S， G； (2)要使逆反应发生，环境最少需付出多少电功?为什么 ? 解： (1) H=-Q=285.90 kJ ， S=QR/T=163 JK-1， G= H-T S=237.28 kJ (2) WR =rG=237.28 kJ 1-26 液体水的体积与压力的关系为：V=V0(1-p)， 已知膨胀系数=pTVV01= 2.0 10-4K-1，压缩系数 =TpVV01= 4.84 10-10 Pa-1；25，1.013 105 Pa 下 V0=1.002 cm3 g -1。试计算 1 mol 水在 25由 1.013 105 Pa
23、 加压到 1.013 106 Pa时的 U， H， S， F， G。解： T=298K, V0=18.03610-6m3 mol-1 , TpU= -TpTV- pTpV=-T V0 - p V0 = -(1.07510-6+8.710-15p) m3 mol-1 U=ppUppTd21=-0.98J ,同理TpH= V-TpTV,TpS= -pTV, TpF= - pTpV,TpG= V,积分求出 H=15.45 J， S=-3.32 10-3 J， F=9.86 10-3 J， G=16.44 J。1-27 将 1 kg 25的空气在等温、等压下完全分离为氧气和纯氮气，至少需要耗费多少非体
24、积功 ?假定空气由O2和 N2组成，其分子数之比O2N2=2179；有关气体均可视为理想气体。解： 1 kg 25的空气中n(O2)=7.28mol , x(O2)=0.21, n(N2)=27.39mol , x(N2)=0.79, 混合过程 G= n(O2)RTln x(O2)+ n(N2)RTln x(N2)= -44.15 kJ,所以完全分离至少需要耗费44.15kJ 非体积功。1-28 将 1molN2从Op等温 (298.15K) 可逆压缩到6Op，求此过程的Q,W, U, H, F, G, S和iS。解：理想气体等温可逆过程 U= H=0, W= -Q = nRTln(p2/p1
25、) = 4.44kJ S=- nRln(p2/p1)= -14.9 JK-1, iS= S- Q/T =0 , F= G= -T S=4.44kJ 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 35 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载1-29 若上题中初态的N2始终用6Op的外压等温压缩到相同的终态，求此过程的Q,W, U, H, F, G, S和 iS，并判断此过程的性质。 -12.39kJ , 12.39kJ , 0 ,
26、0 , 4.44kJ , 4.44kJ , -14.90 JK-1 , 26.67 JK-1 解： U, H, F, G, S与上题相同。W= -Q = - p2 V=12.39kJ, iS= S- Q/T =26.67 JK-1此过程为不可逆过程。1-33 证明：对于纯理想气体多方过程的摩尔热容(1) n-1nm,mn,VCC(2) 由初态（ p1,V1）到终态（ p2,V2）过程中所做的功)(1-n11122VpVpW提示：所有满足pV n=K (K 为常数， n是多方指数，可为任意实数。)的理想气体准静态过程都称之为多方过程。已经讨论过的可逆过程，如等压过程（n=0） 、等温过程（ n=
27、1） 、绝热过程（ n=） 、等容过程（ n）都是特定情况下的多方过程。解：因pV=RT, KV1-n=RT, KV-ndV=R dT/(1-n), W=-pdV= -K V-ndV= R dT/( n -1); d U=CVdT ，而 Cn,m=Q/d T =(dU-W)/ d T=CV,m- R /( n -1), CV,m=R/(-1)可得 (1) 又 p1V1n = p2V2n= K ,W=-pdV= -K V-ndV, 积分求出 (2)的结果第二章练 习 题2-2 1.25时，将 NaCl 溶于 1kg 水中，形成溶液的体积V 与 NaCl 物质的量n 之间关系以下式表示： V(cm
28、3)=1001.38+16.625 n+1.7738n3/2+0.1194n2，试计算 1mol kg-1NaCl 溶液中 H2O及 NaCl 的偏摩尔体积。解：由偏摩尔量的定义得：cnpTnVV,NaCl16.625+1.77381.5n1/2+0.11942 nn1 mol ，VNaCl=19.525cm3 mol-1，溶液体积V=1019.90cm3。n(H2O)=55.556 mol, 按集合公式：V= n VNaCln(H2O) OH2V求出OH2V=18.006 cm3mol-12-3 在 15，Op下某酒窖中存有104dm3的酒， w(乙醇 )= 96%。今欲加水调制为w(乙醇
29、) = 56%的酒。试计算： (1)应加水多少dm3? (2) 能得到多少dm3w(乙醇 ) = 56%的酒 ?已知：15, Op时水的密度为0.9991kg dm-3；水与乙醇的偏摩尔体积为：w(乙醇 ) 100 OH2Vcm3 mol-1V(C2H5OH)cm3 mol-196 14.61 58.01 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 35 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载56 17.11 56.58解：按集
30、合公式：V= n(C2H5OH)OHHC52V n(H2O)OH2Vw(乙醇 )= 96%时， 104dm3的酒中 n(H2O)17860 mol、 n(C2H5OH)167887 mol。(1) w(乙醇 )= 56%， n(C2H5OH)167887 mol 时， n(H2O)应为337122 mol，故可求出应加水5752dm3。(2)再次利用集合公式求出w(乙醇 ) = 56%的酒为 15267dm3。2-4 乙腈的蒸气压在其标准沸点附近以3040 Pa K-1的变化率改变， 又知其标准沸点为80，试计算乙腈在80的摩尔气化焓。解：vapHm=RT2(d lnp / dT)= RT2(
31、dp / dT)/ p=8.314(273.15+80)23040/105=31.5 kJ mol-1。2-5 水在 100时蒸气压为101 325Pa，气化焓为40638 J mol-1。试分别求出在下列各种情况下，水的蒸气压与温度关系式ln(p* Pa)= f (T)， 并计算 80水的蒸气压 (实测值为0.473105Pa)(1)设气化焓 Hm= 40.638 kJ mol-1为常数；(2) Cp.m (H2O,g) = 33.571 J K-1 mol-1 , Cp.m (H2O,l)=75.296 J K-1 mol-1均为常数；(3) Cp.m(H2O,g) =30.12 +11.
32、30 10-3T (J K-1mol-1); Cp.m(H2O,l) = 75.296 J K-1mol-1为常数；解： ln(p*Pa)= ln(101 325) TRTHTd)/(3732m； Hm40638TCTd373mp,；Cp.mCp.m (H2O,g)Cp.m (H2O,l) (1) ln(p*Pa)= - 4888/T +24.623，计算出80水的蒸气压为0.482105 Pa。(2) ln(p*Pa)= - 6761/T 5.019 ln T+59.37 , 计算出 80水的蒸气压为0.479105 Pa。(3) ln(p*Pa)= - 6726/T 5.433 ln T+
33、1.3610-3T+ 61.22 , 计算出蒸气压为0.479 105 Pa。2-6 固体 CO2的饱和蒸气压与温度的关系为：lg ( p* / Pa) = -1353 /( T / K)+11.957已知其熔化焓*mfusH= 8326 J mol-1，三相点温度为-56.6。(1) 求三相点的压力；(2) 在 100kPa 下 CO2能否以液态存在?(3) 找出液体 CO2的饱和蒸气压与温度的关系式。解： (1) lg ( p* / Pa) = -1353 /( 273.15-56.6)+11.957=5.709, 三相点的压力为5.1310Pa (3) *msubH=2.303 1353
34、8.314 J mol-1; *mVaPH=*msubH-*mfusH=17.58 kJ mol-1, 再利用三相点温度、压力便可求出液体CO2的饱和蒸气压与温度的关系式：lg ( p*/ Pa)= -918.2 /( T / K)+9.952 。2-8 在 40时，将 1.0 mol C2H5Br 和 2.0 mol C2H5I 的混合物 (均为液体 )放在真空容器中，假设其为理想混合物，且p*(C2H5Br) =107.0 kPa , p*(C2H5I)=33.6 kPa，试求：(1)起始气相的压力和组成(气相体积不大，可忽略由蒸发所引起的溶液组成的变化)；(2)若此容器有一可移动的活塞，
35、可让液相在此温度下尽量蒸发。当只剩下最后一滴液体时，此液体混合物的组成和蒸气压为若干?解： (1)起始气相的压力p = xBr p* (C2H5Br)（ 1-xBr） p*(C2H5I)58.07kPa。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 35 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载起始气相的组成yBr= p/xBr p* (C2H5Br) 0.614 (2) 蒸气组成yBr1/3 ；yBrxBr p* (C2H5Br)
36、/xBr p* (C2H5Br)（ 1-xBr） p*(C2H5I)解出xBr=0.136 ，p =43.58kPa 2-9 在 25，Op时把苯 (组分 1)和甲苯 (组分 2)混合成理想液态混合物，求1 摩尔 C6H6从x1=0.8(I 态)稀释到 x1=0.6(态 )这一过程中 G。解： G1()1(I)RT lnx1() /x1(I)=8.314 298.15 ln0.6 /0.8 713 J 2-10 20时溶液A 的组成为1NH38H2O，其蒸气压为1.07104Pa，溶液B 的组成为1NH321H2O，其蒸气压为3.60 103Pa。(1)从大量的 A 中转移 1molNH3到大
37、量的B 中，求 G。(2)在 20时，若将压力为Op的 1molNH3(g)溶解在大量的溶液B 中，求 G。解： (1)G(B) (A) RT ln x (B) /x (A)=8.314 298.15 ln（ 9 /22） 2.18 kJ (2) G(B)*RT lnx (B)=8.314 298.15 ln（ 1 /22） -7.53 kJ 2-11 C6 H5 Cl 和 C6 H5 Br 相混合可构成理想液态混合物。136.7时，纯 C6 H5 Cl 和纯 C6 H5Br 的蒸气压分别为1.150105 Pa和 0.604105 Pa。计算：(1)要使混合物在101 325Pa 下沸点为1
38、36.7，则混合物应配成怎样的组成?(2)在 136.7时，要使平衡蒸气相中两个物质的蒸气压相等，混合物的组成又如何? 解： (1) 101 325=1.150 105(1-xBr)+ 0.604105 xBr , 求出 xBr0.250。(2) 1.150 105(1-xBr) 0.604105 xBr，求出 xBr 0.656 2-12 100时， 纯 CCl4及 SnCl4的蒸气压分别为1.933105 Pa及 0.666105 Pa。这两种液体可组成理想液态混合物。假定以某种配比混合成的这种混合物，在外压为1.013105Pa的条件下，加热到100时开始沸腾。计算：(1)该混合物的组成
39、；(2)该混合物开始沸腾时的第一个气泡的组成。解： (1)该混合物中含CCl4为 x，101 325=0.666105(1-x)+ 1.933105 x,求出 x 0.274。(2)第一个气泡中含CCl4为 y1.933105 x/101 3250.522。2-13 xB=0.001 的 A-B 二组分理想液态混合物，在1.013 10Pa下加热到80开始沸腾，已知纯 A 液体相同压力下的沸点为90，假定 A 液体适用特鲁顿规则，计算当 xB=0.002 时在 80的蒸气压和平衡气相组成。解：*mVaPH(A) 88(273.15+90)=31957 J mol-1, 纯 A 液体在 1.01
40、310Pa下沸点为 90 , 所以 ln ( p*/ Pa)= -3843.7 /( T / K)+22.11 。可以求出p* (A) 74.7 kPa , p* (B) 26674.7 kPa ,蒸气总压p= p* (A)(1- xB)+ p* (B) xB=128 kPa , yB= pB/ p=0.417 2-14 20时，当HCl 的分压为1.01310Pa，它在苯中的平衡组成x(HCl) 为 0.0425。若名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第
41、8 页，共 35 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载20时纯苯的蒸气压为0.10010Pa，问苯与 HCl 的总压为1.01310Pa时， 100g 苯中至多可溶解 HCl 多少克。解： p(总)= p* ( 苯)(1- xHCl)+kxxHCl , kx=1.01310/ 0.0425 Pa , 求出 xHCl=0.038466 , 所以100g 苯中至多可溶解HCl 1.87 克。2-15 樟脑的熔点是172，kf= 40K kg mol-1(这个数很大， 因此用樟脑作溶剂测溶质的摩尔质量，通常只需几毫克的溶质就够了)。今有 7.900mg 酚酞和 129 mg
42、樟脑的混合物，测得该溶液的凝固点比樟脑低8.00。求酚酞的相对分子质量。解：T= kfb , b=(106/129)7.910-3/M , 所以酚酞的相对分子质量M=306 g mol-12-16 在 15时 1 摩尔 NaOH 溶于 4.6 摩尔 H2O 中所形成的溶液蒸气压为596.5Pa，在此温度下纯水的蒸气压力1705Pa，设纯水活度为1。试计算：(1)溶液中水的活度因子；(2)水在溶液中的化学势与纯水化学势之差。解： (1) pA= xA p* (A), =596.5/1705 (4.6/5.6)=0.426 。(2) G(H2O, xA)*( H2O)RT lnxA= -2.514
43、kJ 2-17 研究 C2H5OH(A) - H2O(B) 混合物。在50时的一次实验结果如下：xA P/Pa PA/Pa PB/Pa 0.4439 0.8817 24 832 28 884 14 182 21 433 10 650 7 451 已知该温度下纯乙醇的蒸气压Ap=29 444Pa；纯水的蒸气压Bp=12 331Pa。试以纯液体为标准态，根据上述实验数据，计算乙醇及水的活度因子和活度。解： pA= AxA p* (A), A = pA/xA p* (A) , a A= pA / p* (A), 可以求出xA A， a AB，a B0.4439 0.8817 1.085 , 0.48
44、17 0.8256, 0 .7279 1.553, 0.8637 5.108, 0.6043 2-22 在Op下， HNO3和水组成的气液平衡系统：T / K 373.1 383.1 393.1 395.1 393.1 388.1 383.1 373.1 358.6 x（HNO3）y（HNO3）0.00 0.11 0.27 0.38 0.45 0.52 0.60 0.75 1.00 0.00 0.01 0.17 0.38 0.70 0.90 0.96 0.98 1.00 (1)画出此系统的沸点组成图。(2)将 3molHNO3和 2molH2O 的混合气冷却到387.1K，互成平衡的两相组成如
45、何?互比量为多少 ? (3)将 3molHNO3和 2molH2O 的混合物蒸馏，待溶液沸点升高 4K 时，馏出物组成约为多少? (4)将(3)中混合物进行完全分馏，得到何物?名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 35 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载解：(2) x （HNO3）=0.53, y （HNO3）=0.91 , n(g) / n(l) = 0.226 (3)馏出物组成x （HNO3）=0.91 (4)馏出
46、物纯HNO3残留物组成x（HNO3）=0.38 2-23 在 303K 时，将 40g 酚和 60g 水混合，系统分为两层，在酚层中含酚70%，在水层中含水92%，试计算两层液体的质量各为多少? 酚层 51.6g , 水层 48.4g 解：酚层液体的质量为w, 0.70 w+(1-0.92)(100- w)=40, w=51.6 g 2-25 金属 A、 B 熔融液冷却曲线的转折温度和平台温度如下表所列，请据此画出相图，标出相区的相态和化合物的组成。解：xA 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 转折温度/平台温度/950 900 900 10
47、00 1000 750 550 575 1000 800 800 800 800 1100 500 500 500 500 600 2-26 金属 A、B 形成化合物AB3、 A2B3。固体 A、B、 AB3、A2B3彼此不互溶，但在液态下能完全互溶。A、B 的正常熔点分别为600、 1100。化合物A2B3的熔点为900，与A 形成的低共熔点为450。化合物AB3在 800下分解为A2B3和溶液，与B 形成的低共熔点为 650。根据上述数据(1)画出 A-B 系统的熔点 -组成图，并标示出图中各区的相态及成分；(2)画出 xA=0.90、xA=0.10 熔化液的步冷曲线，注明步冷曲线转折点处
48、系统相态及成分的变化和步冷曲线各段的相态及成分。解：2-27 已知 101.325kPa，固体A 和 B 的熔点分别为500和 800，它们可生成固体化合物AB(s) 。AB(s)加热至400时分解为AB2(s)和 xB=0.40 的液态混合物。 AB2(s)在 600分解为B(s)和 xB=0.55 的液态混合名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页，共 35 页 - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载物。该系统有一最低共熔点，温
49、度为300，对应的组成xB=0.10。(1)根据以上数据，画出该系统的熔点-组成图，并标出图中各相区的相态与成分；(2)将 xA=0.20 的液态 A，B 混合物 120mol，冷却接近到600，问最多可获得纯B 多少摩尔?解：(2) 66.7 mol 第三章化学反应系统热力学练 习 题3-4 在 291333K 温度范围内 ,下述各物质的Cp,m /(JK-1mol-1)分别为CH4(g): 35.715; O2(g): 29.36; CO2(g): 37.13; H2O(l): 75.30; 在298.2K时 ,反 应CH4(g) + 2O2(g)=CO2(g) + 2H2O(l) 的 恒
50、 压 反 应 热 效 应 为-890.34kJmol-1。.求 333K 时该反应的恒容反应热效应为多少? 解： (1) 求 333K 时恒压反应热效应: H(333K) = H(298.2K)+333298dTCp= -887.0 kJ mol-1(2) 求恒容反应热效应: U(333K) = H(333K) - BB)(RTg= -881.6kJmol-13-5 由以下数据计算2，2，3，3四甲基丁烷的标准生成热。已知：OmfHH(g)=217.94 kJ mol-1，OmfH C(g)=718.38 kJmol-1， C-C=344 kJmol-1， C-H= 414 kJmol-1。解