第一章习题答案科学出版社.doc

1、第一章 习题答案1.在 288.2K 及 99.99kPa 下，将 100g Zn 放入过量的稀盐酸中，试计算产生的氢气逸出大气时所做的体积功？解：反应式：Zn + 2HCl ZnCl 2 + H2,生成 H2 的物质的量为： J3.68.314.85.-mol3.1650e nRTVpWMn2、在 25时，2mol He 的体积为 15L，在恒温下，此气体（1）反抗外压为 105Pa 时，膨胀到体积为 50L；（2）可逆膨胀到体积为 50L。试计算此两种膨胀过程的功。 J59610ln29834.ln-() 3)5(0)(112e VRTWp下3、 （1）不可逆；（2）可逆；（3）不可逆；（

2、4）不可逆；（5）可逆；（6）不可逆。4、已知 H2 的 Cp,m (29.07-0.83610-3T 2.0110-3 T2)JK-1mol-1,现将 1mol 的 H2 (g)从 300K 升至 1000K，试求：(1) 恒压升温吸收的热及 H2 (g)的 H ;(2) 恒容升温吸收的热及 H2 (g)的 U 。J206 )301(30.2)10(2836.0)1(7.9 d).79(d1 6213 TTTCQpp下J1480)310(4.8)( nRHpVUV5、在 0和 506.6 kPa 条件下， 2 dm3 的双原子理想气体体系以下述二个过程恒温膨胀至压力为 101.325 kPa

3、，求 Q、W、U 和 H。(1)可逆膨胀；(2)对抗恒外压 101.325 kPa 膨胀。解：恒温膨胀，所以 UH 0 mol46.152734.86)1(1RTVpn J16325.0ln1.273.8.0l2 WJ6Q-81 81)3.1.7486.(5.)()2(2eVp6、 某理想气体的 Cv, m = 20.92 J/K, 现将 1mol 的该理想气体于 27 ，101.325kPa 时受某恒外压恒温压缩至平衡态，再将此平衡态恒容升温至 97 ，此时压力为 1013.25kPa.求整个过程的 Q、W、U 和 H。 J4.206)37()314.892.0(1)( .02m, TnCp

4、V下 2321 e1 kPa5.1kPa35.0KVVppKTT 下下 kPa542.81036.148dm.2.76.01482e2 331VnRTpkJ27.167304.16kJ)( J73.1).(213e21WUQ7、1 摩尔单原子分子理想气体，在 273.2K，1.010 5 Pa 时发生一变化过程，体积增大一倍，Q1674J，H2092J。(1)计算终态的温度、压力和此过程的 W、U ;(2)若该气体经恒温和恒容两步可逆过程到达上述终态，试计算 Q、W、U 和 H。J41967125 J125).738.(3.)( K),2(.8209 .5.,1, 2m,m1m, QUWTnC

5、TRCHV Vpp下(2)U 和 H 为状态函数，始态和终态不变，则其值也不变，所以：U 1255 J, H = 2092 J J289157420J15742ln.7314.8ln2111 WUQVRT下下下8、在温度为 273.15K 下，1mol 氩气从体积为 22.41L 膨胀至 50.00L，试求下列两种过程的Q、W、U 、 H。已知氩气的定压摩尔热容 Cp,m20.79 Jmol -1K-1， （氩气视为理想气体）。 （1）等温可逆过程；（2）绝热可逆过程。 J182J1824.50ln1.2734.ln-0WUQVRTH下下下J2351).76.10(79.2)( 44K.314

6、.85062kPa34.1.734 6.31.879.20)2(12m,221 m, TnCHWURVpTpnCpp Vp下下 下下9、气体 He 从 0，5.010 5 Pa，10L 的始态， （1）经一绝热可逆膨胀至 105 Pa，试计算终态的温度 T2，此过程的 Q、W、U 和 H。 （2）经一绝热不可逆过程，在恒定外压 105 Pa下快速膨胀到气体压力为 105 Pa，试计算 T2、Q、W、U 和 H。67.1,5.,.2mol01734.80m, RCRTpVnVp下 J598)1.27345.1(3.852017.)( 361K45.0()(.)1(12m, 267.567.167

7、.0567.112 TnCHUW TTppV)(-)2( 12m,1212e TnCQV下 J40)15.2734.18(3.52017.)( 274.185 ).(.0.3012,2 2352, TnCHUWKTnVpnRmpVm10、今有 10 dm3 O2 从 2.0105 Pa 经绝热可逆膨胀到 30 dm3, 试计算此过程的 Q、W 、U和 H。 （假设 O2 可视为理想气体） J108.14.1002310.4Pa.)()( 4.,5.2 335312 44.512 mm VpWRCpV下下下 5.2-108.-.,.1J33m, 3下下下下下HCUHWQVp11. 1mol N2

8、，始态压力为 202.65kPa，体积为 11.2dm3,经 TV 为一常数的可逆过程膨胀至22.4dm3，计算系统所做的功及 U 和 H。J135)275.136(4.8 )(d)(dd/-/(,/, K5.1364.2731.86520 1222211 21 TnRTBnRVTpWBTVnRp下下 J397).6(4.8) 812 CHUpV12. 分别判断下列个过程中的 Q、W 、U 和 H 为正、负还是为零？（1）因为 pe = 0，所以 W = 0，又因为 Q = 0，所以 U = H = 0（2）U = H = 0，Q =W 0（3）因为 T = 0，所以 U = H = 0，又因

9、为绝热 Q = 0，所以 W = 0（4）因为绝热，Q = 0；反抗恒外压膨胀， W 0。（6）V 0，W 0，而体积不变，则：H = U + (pV) =U + Vp 0。13、证明： ()pTHC)1()()( VTpVpTTVdd下下)()(321()(,) )2, VpHTCpHCTUpVpHTVVpV下下下 下下 下下14、葡萄糖发酵反应如下：C 6H12O6 (s) 2C 2H5OH(l) + 2CO2(g)已知葡萄糖在 100kPa、298K 下产生-67.8kJ 的等压反应热，试求该反应的热力学能变化U 为多少？ kJ76.298314.6780nRTH下15. 25时，将 0

10、.1265g 蔗糖放在弹式量热计中燃烧，反应完成后温度升高 1.743。若用电热丝加热该系统，在电压为 5.0V，电流强度为 0.50A 的情况下加热 12 分 15 秒，温度升高 1.538。试计算（1）量热计的总热容是多少？（2）蔗糖的燃烧热是多少？（3）试从蔗糖的燃烧热及其它有关数据计算蔗糖的标准生成焓。解：（1）所做的电功全部转化为热，体系的热容 1KJ7.94538.1)602(.0TWQC（2）蔗糖燃烧反应式：C 12H22O11(S) + 12O2(g) 12CO 2(g) + 11H2O(l)M 蔗糖 = 342g/mol, n = 0.1265/342 = 3.69910-4

11、mol 14molkJ5630169.37. QVV 1mColkJ50,0pn(3) 蔗 糖HHHfOfCOfr 221-5630 = 12 (-393.5) + 11 (-285.9) - fH 蔗糖fH 蔗糖 = -2237.3kJmol-116、试求下列反应在 298K， 101.325kPa 时的恒压热效应。（1）2H 2S (g) SO2 (g) = 2H2O (l) + 3s (斜方) QV 223.8 kJn = 3, Q p = QV +nRT = 22380038.314298=231.2 kJ(2) 2C (石墨) O2 (g) = 2CO (g) QV 231.3 kJ

12、n = 1, Q p = QV +nRT = 231300+18.314298= 228.8 kJ(3) H2 (g) + Cl2 (g) = 2HCl (g) QV 184 kJn = 0, Q p = QV = 184 kJ17、已知下述反应 298K 时的热效应：(1) C6H5COOH (l) + 7.5O2 (g) = 7CO2 (g) + 3H2O (l) rHm，1 = 3230 kJ(2) C (s) + O2 (g) = CO2 (g) rHm，2 = 394 kJ(3) H2 (g) + 0.5O2 (g) = H2O(l) rHm，3 = 286 kJ求 C6H5COOH

13、 (l)的标准生成热 fHm。解：7 C (s) + 3 H 2 (g) + O2 (g) = C6H5COOH (l)fHmC6H5COOH (l) = 7 rHm，2 + 3 rHm，3 rHm，1= 7 (394) + 3 (286) (3230) = 386 kJmol -118. 已知 CO2(g)，CH 3COOH(l)和 H2O(g)在 25时的标准生成焓分别为 -393.5，-487.02 和-241.8 kJmol-1，反应 CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g)的 rHm = -806.3 kJmol-1；水在100时的汽化热为 39.33 kJm

14、ol-1，CH 3COOH(l)，CO 2(g), H2O(g), CH4(g)和 H2O(l)的 Cp,m值分别为 62.8，29.14，33.58，35.71，75.31 JK -1mol-1。利用上述数据，计算：（1）H 2O(l)在 25时的 fH;（2）反应 CH3COOH(l) CH 4(g) + CO2(g)在 25时的 rHm;（3）反应 CH3COOH(gl) CH 4(g) + CO2(g)的 rHm = 0 时的温度。假设该反应在 25时的 rHm= -16.7 kJmol-1。 O(g)C,10O(l)C,10,5l25223rr 222r 下下 12f 2f2f2fm

15、r 3)(,m2r)(,1rr olkJ56.7-)lO,H( 756.34)lO,H8.4),H(g, kJ7563.0.93.75 9)822 nn gOHplp下-13mf2mf4mfr 43-14f 4f 4mf2m2mfr4 olkJ7.)0.8(5.98.70 l)COH,(-g,COg),(H()COlol-.kJ),( ,(39.5)18806.- g),(-g)(g,C（)2( 下下 K84)29(05.17.60)8)( molKJ05.286.35.()()(3 1, 243342 TCHTCpmrmr OHppOp下下下19、在 298K 时 H2O (l) 的标准摩尔生成焓为-285.8 kJmol-1，已知在 25至 100的温度范围内 H2 (g)、O 2 (g)及 H2O (l)的 Cp,m 分别为 28.83 JK-1mol-1, 29.16 JK-1mol-1 及 75.31 JK-1mol-1。求 100时 H2O (l)的标准生成焓。 1, molKJ91.36.5083.1.75 mpC下 1728,m lkJ4.283)(.2d)9()K( Tpff