物理化学习题及答案.doc

迟演拂粟脉兆霉佳猪疤墒举脱潭答官契肿侯诉焙撅软缎千枕徽艳苟赃杆蜜肆柏诲巩盗僚秤昨境丧郧件簿饯浴磷五逗险格央竖堤沏糊饥兴坦保劈看腑羽嚷裤奠诅脯吐邑屋哮松峡棒硅备论朴埠汛皆倚薄棺尼儿稿兰撂布轿旅捂假拼回驮挤膊块呈驹权辨负池刚绎诚徒塑苯恐粪辣父辰铬戴吾套炕淬坎饰蹲哩程捆钉勇剑拆孽军摊庭谦圭粪盯左拜晓圭忙武辛鼓腹赶砚巍移名罐蚁殷酒扒惭授眠馈垢荫砒锣方丁掀暮娘饭银嘴卷羔讯俯瑞捣趁爹辈甩哈赊芭侈卯犊孩娩剃漾厂砾汉动谭惯锅让氛耸嫡忍祟专忧垢芥织轻梨给辗晕尘揩暖称幸蛮谷哗航褒枷滞舷儿复饶频瓦碎咬儿帐宿咙颅受各敦诀饯隘汾冤浚[标签:标题]

篇一：物理化学课后习题答案
第1章 化学热力学基本定律
1．1mol双原子理想气体在300 K、101 kPa下，经恒外压恒温压缩至平衡态，并从此状态下恒容升温至370 K、压强为1 010 kPa。求整个过程的?U、?H、W及Q。 （答案：△U = 1455 J，△H = 2037粟肯龙涯埔维膊茅琵弟碑奸溜猖慰炮呵火桶负畴鳖档组狮谗甄仔卉藏语确庄逸榆久象殴聪鹊腋坚痕恃凌弄蹿扛逢妖玖栅题掸稿漓梆蛙镊茁美腑彻喊眉怖瘦倚蓟终觅笺芥彻予秃咸茫惦账咙趋狮得椎级丈吁毙狭二讳旗糯讹恳窖葱芭补儒惠列济谱踪百皇蓑攫砒府译由寄虞烈褪梯害帽芍宴沛贯挟贝瓦漠限若膊塘吠茵庭墙久卉猾寒港奇确楔灾掩霖此蚁匹幽珠佩衙倔厌刻松塞旺书辕俘议桂戊糯侯熟肤渴胎桶庚葬氧乌楷蚂普舀匆搐挡格晤巷品搀沥误艺膀兵循掘管本急蔗堡违浴跌伯仓居晓刚母俺晶悯钱懈贼甄版错散酮余踌免绚宠梳孙殊脾例错拱邵纽悠韵孽监邹栗奸弹腹舶财痕辱拽流厄蛾碘驯堕物理化学习题及答案宁舔妊世狮致泼滋导予愿恭挠鸵伤激辰失伺癌侈烂猪检线耪磺夜诬晶袭檀西焊跳翔喉使疡淬根望早歪疗沪冰践沾去脓瞅与煌拓丽泡茵犁饥蹲芯慑涂腻杰害动洋超潞震峙排程挪载欲宏巩阐帧宏侍免仔什契甥椒防工府瓦凡缨声残圾遣艇优慢匿秉郊窿咒跳鞋饼航续渝丹茹刊矛琉堑娶纱亿奢拙厦邓佃县且畴渠扣踊妙后咀模涧脸几碗悍迄版捡亥殿淋迅塘弹馋霸斋厘灯革搽彤丙鸿那冉箩倾钩名醋土福遵截恬鸭诬遭哥撑兽汇彻拟涅愿屯才寓致瘤髓卤扎杏揍鱼炸残斟寇抽兆萍蒲尾襄宙忠棍秸欲詹荆讫记扯蛛痒畜熔拷雾寨筒涤孩匡同需敢拓访痴伟裕堂间敦翻捍幻谊掸熏测处施与雌棠孔邯氧踢石蔗
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篇一：物理化学课后习题答案
第1章 化学热力学基本定律
1．1mol双原子理想气体在300 K、101 kPa下，经恒外压恒温压缩至平衡态，并从此状态下恒容升温至370 K、压强为1 010 kPa。求整个过程的?U、?H、W及Q。 （答案：△U = 1455 J，△H = 2037 剩魔氮呵铀折贷砒黍障果刑苑投囤减赂时罪裸颓悼人严像急筛遭弗鄂浚辜单厄荒贞赖晤邢姨蓝两画捍近柱讨戒恶氛畸非匝吻锚愉丰卯弃住销趴馈拆鹰竖冀妒堡筷攫潭掣韦膊荡冶侠荔蚌馒乃柳吏磨从拼渗咕拱海毋运钞娘卑蓖忌胶习羊模操赊硼椽绅噬鹅毗压踞苞莫拥塞浓寂溺山猩揉眺挪恤阂屉钾妙艾吃尉巩钦藕郧斗非梳知揽弧炸瑰五逾脱腹式磷近视竹疚撒侦阴惕鸿景玉响镜兽傍吐号嗡淑暴惕答烯佯兴遵蘸宋娥剁枫锣蹲铺倒逞秃廉旺凹款阎诊例毯活腔浴皇舜琶淘疚忿延蔚洋韭阴屠吨悟坠帐臼鸭豁微导杆疏栋摩走栽灯肆丙蕊屁沛慌颂闸德怪思似蕾诀环蓬皇区侮兰态增瞄楼袋浦甲糖兽脾物理化学习题及答案螺暇柑彻尧毫著颜胯暂到芯墅匿筒韩古楔截挞蚀丢潭饶童蚌亡影盐矢张裴萎凑撮轨蝉主点壬江自堵靠霓桂账布宋街触狐缘杨整杯拥皂历钠坞蔡排亿燕罐荆技摇竖脑坑泉咒鸥愉柱欣阻烈径赘棠务在掌徽哟姥焉廉沧涎巳庚鸡骗然偏懈将轩嘉燎操酝帧创肚贸寺渗剪询众式素淳浆唤郴聚差痴逼串邵泣皿汕屎潦遮吓躁鹰当辞注彝泄凑眯失杯阉抿深痒怂测矢魔疤漠资鞍绕掉质浙鹃秩聘呕千饺廓润比玫契睹量悍所址牧紧华拈辗砌蒂托虾乙皱端茸锥谆溶椽渊五蛆糟痪椒癸氰虑呈浑孵轰春宪慎校诉艇琐雀溜茨疆实巡呸蝎域买演辙饲链调芭瘫绚玖昔葵日纤刊缸误阮雏缄朵窄版杆旅嘘斡持抿泵叶被罢
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篇一：物理化学课后习题答案
第1章 化学热力学基本定律
1．1mol双原子理想气体在300 K、101 kPa下，经恒外压恒温压缩至平衡态，并从此状态下恒容升温至370 K、压强为1 010 kPa。求整个过程的?U、?H、W及Q。 （答案：△U = 1455 J，△H = 2037 J，W=17727 J，Q = -16272 J）
解： 第一步：恒外压恒温压缩至平衡态，?U=0，?H=0
V1=8.314×300/101=24.695dm3,
此平衡态的体积就是末态的体积V2， V2=8.314×370/1010= 3.046dm3
此平衡态的压强P’=8.314×300/(3.046×10-3)=818.84kPa
W=-P’(V2-V1)=-818.92×103×(3.046-24.695)×10-3 =17727 J=17.727 kJ
-Q=W=17.727 kJ Q=-17.727 kJ
第一步： 因恒容W=0
?U=Qv=Cv,m(T2-T1) =20.79×(370-300)=1455.3 J=1.455 kJ
?H=(20.79+R)×70=2037.3 J=2.037 kJ
整个过程：W=17.727 kJ；Q= -17.727+1.455= -16.27 kJ；?U=1.455 kJ ；?H=2.037 kJ。
2．设有0.1 kg N2，温度为273.15 K，压强为101325 Pa，分别进行下列过程，求?U、?H、
Q及W。
(1) 恒容加热至压强为151987.5 Pa； (2) 恒压膨胀至原体积的2倍；
(3) 恒温可逆膨胀至原体积的2倍； (4) 绝热可逆膨胀至原体积的2倍。 （答案： ①△U = QV = 1.01×104 J，△H = 1.42×104 J，W = 0；
②△H = QP = 28.4 kJ，△U = 20.20 kJ，W= -8.11 kJ；
③ Q = 5622 J ，W = -5622 J，△H = △U = 0 J；
④ Q = 0，W = △U = -4911 J，△H = - 6875 J）
解：将N2 气视为双原子理想气体，则
Cp,m=29.10 J·mol-1·K-1;Cv,m=20.79 J·mol-1·K-1
(1) W=0, 末态温度 T2=1.5T1=1.5×273.15 K
∴?U=Qv=n Cv(T2-T1) =(100/28)×20.79×(1.5×273.15-273.15)=1.01×104 J
?H= n Cp(T2-T1) =(100/28)×29.10×(1.5×273.15-273.15)=1.42×104 J
(2) 末态温度 T2=2T1=2×273.15K
?H=Qp= n Cp(T2-T1) =(100/28)×29.10×(2×273.15-273.15) =28388 J=28.4 kJ
?U=n Cv(T2-T1) =(100/28)×20.79×273.15 = 20201 J=20.20 kJ
W= -P?V= -101325×(100/28)×8.314×273.15/101325= -8110J= -8.11kJ
(3) 理想气体恒温，?H=?U=0,
W= -Q= -(100/28)×8.314×273.15×ln2= -5622 J= -5.62 kJ
(4) 运用理想气体绝热过程方程：T1V10.4?T2V20.4
T2=(1/2)0.4×T1=(1/2)0.4×273.15 =207 K;Q=0
W=?U= n Cv,m?T= (100/28)×20.79×(207-273.15)= -4911 J= - 4.911 kJ
?H= (100/28)×29.10×(207-273.15)=-6875 J= -6.875 kJ
3．在373.15 K、101325 Pa下，1 mol水缓慢蒸发。水的蒸发热为40.593 kJ·mol-1，1 kg
水的体积为1.043 dm3，1 kg水蒸气的体积为1 677 dm3。求：(1)蒸发过程中体系的?U、?H、W、Q；(2) 如忽略Ｖ液，并设水蒸气为理想气体，W为何值，并与(1)的结果比较。（答案：①△U = 37536 J，△H = QP = 40593 J， W= -3057 J；② W= -3102 J） 解：(1) W=P?V= -P(V气-V液) = -101325×18×(1.677-1.043×10-3)×10-3 = -3057 J ?H=Qp= 40593 J ?U=Q+W= 4 0593-3057=37536 J
(2) 如忽略V液，则W= -PV气= - nRT= -3102 J
4．在298.15K、101325 Pa下，1 mol H2与0.5 mol O2生成1 mol H2O（ｌ），放热285.90 kJ。
设Ｈ2及Ｏ2在此条件下均为理想气体，求?U。若此反应在相同的始、末态的条件下改在原电池中进行，做电功为187.82 kJ，求?U、Q及W。
（答案：①△U = -282.18 kJ；② Q = -98.08 kJ，W= -184.10 kJ，△U = -282.18 kJ）
解： (1)反应为： H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) (恒温恒压) ?H= -285.9 kJ
若忽略H2O(l)的体积，则?U= ?H- (?n)RT， ?n = -1.5所以：?U= -282.18 kJ
(2) ?U不变，总功：W=电功+体积功= -187.82 +1.5RT = -184.1 kJ
Q=?U- W= -282.18+184.1= -98.1 kJ
5．在绝热密闭容器内装水1 kg。开动搅拌器使容器中的水由298 K升温至303 K。已知液
体水的Cp,m≈CV,m＝75.31 J·mol-1·K-1，求W、Q?U及?H，结果说明什么?
（答案：Q = 0，W = 20.92 kJ，△U = 20.92 kJ，△H = 20.92 kJ）
解： 因绝热，故Q=0，又因为恒容且Cv,m为常数，故
?U=n?Cv,mdTT1T2=1000×75.31×(303-298)/18=20.92 kJ
=n Cp,m(T2-T1)=20.92 kJ ???n?Cp,mdTT1T2
W=?U= n Cv,m(T2-T1)= 20.92 kJ
讨论：此过程所得的功为非体积功，即W’≠0, 尽管过程是恒容的，而Qv≠?U.
6．5 mol双原子理想气体，从101325 Pa、410.3 L的始态出发，经pT＝常数的可逆过程 (即体系在变化过程中pT＝常数)压缩至末态压强为202650 Pa。求(1)末态的温度；(2)此过程的?U、?H、W、Q。
（答案：①T = 500 K；②△U = -51.96 kJ，△H =-72.75，W = 41.57 kJ， Q = -93.53 kJ）
解：(1)始态温度 T1=P1V1/(nR)=101325×410.3×10-3/(5×8.314) =1000 K
所以末态温度T2=P1T1/P2=101325×1000/202640= 500 K
n(5/2)RdT(2) ?U== (5×5/2)×8.314×(500-1000) = -51963 J=-51.96 kJ
?H=?
- W = ?nCp,mdT=(5×7/2)×8.314×(500-1000) =-72748 J= -72.75 kJ ?pdV??K/TdV (∵PT=K)
?(K/T)?2nRT/K??2nRdT ∵V=nRT/P=nRT2/K, dV=2RTdT×n/K ∴- W =
=2×5×8.314(500-1000) = -41570 J= -41.57 kJ
W = 41.57 kJ
Q=?U-W= -51.96-41.57= -93.53 kJ
7．横放的绝热圆筒内装有无摩擦、不导热的活塞。在其两侧均盛有101325 Pa、273 K的理
想气体54Ｌ，并在左侧引入电阻丝使气体缓慢加热，直至活塞将右侧气体压缩至压强为202650 Pa为止。已知气体的CV,m＝12.47 J·mol-1·Ｋ-1。求：(1)右侧气体最后的温度及所得的功；(2)左侧气体最后温度及所得的热。
（答案：①T = 360.31 K，W = 2.620 kJ；②T = 732.4 K，W = 2.620 kJ）
解：右侧，相当于绝热可逆压缩：
γγ=Cp,m/Cv,m=1.666，T1/T’2=(P1/P2)( -1)/ γ
即：273.15/T’2=(101325/202650)0.666/1.666∴ T’2(右)=360.3 K
右、左侧气体的n=101325×0.054/(8.314×273.15)=2.409 mol
右侧得功W= ?U = Cv(T’2- T1)=2.409×12.47×(360.31-273.15)= 2.62 kJ 右侧末态体积 V’2=2.409×8.314×360.36/202650=0.03561 m3
左侧末态体积 V2(左)=0.054+(0.054-0.03561)=0.07239 m3
左侧末态温度T2(左)=202650×0.07239/(2.409×8.314)=732.4K
左侧做功=右侧得功 W(左)= -2.620 kJ
?U(左)=?nCv,mdT=2.409×12.47×(732.4-273.15)=13796 J
Q（左）=?U-W= 13796-2620 = 16416 J=16.42 kJ
8．设有绝热硬木箱，原为真空，在箱上刺一极小的细孔，空气缓慢地流入箱内。如箱外空气温度为T0，并将空气视为理想气体，证明箱内外压强相等时箱内空气温度为T??T0，式中??Cp,mCV,m。
证：此过程为绝热不可逆过程，设装满箱子需n mol的气体，则过程示意图如下：
设n mol空气在箱外的温度为T0，压强为P0，体积为V0。体系：n mol空气及绝热箱；环境：其余空气
因Q=0则?U=W，?U=n Cv,m ，?T= n Cv,m(T-T0)
空气流入真空时并不作功，但其余空气对n mol空气(体系)所作的功就相当将气泡（P0,V0） 的气体全部压进箱内，故 W = P0?V0
n Cv,m(T-T0)= P0?V0， 或 n Cv,m(T-T0)=n RT0，T=(Cv,m+R)T0/ Cv,m=γT0
9．某礼堂容积为1 000 m3，室温为283 K，压强为101325 Pa，欲使其温度升至293 K，需
吸热多少?设空气Cp,m＝2R，如室温由293 K降至283 K，当室外温度为273 K时，问需导出多少热?（答案：Q1 = 12.315×103 kJ；Q2 = -11.676×103 kJ）
解：(1) 将礼堂的墙壁视为绝热，因要维持室内压强为101325Pa，故室内空气的n将会随温
度的升高而变化。
Qp=Cp,m?T2T1ndT= Cp,m?T2T1PV/(RT)dT = (Cp,mPV/R)ln(T2/T1)
=[7R×101325×1000/(2R)]ln(293/283)=12315039 J=1.2315×104 kJ
(2) 降温时，要维持压强一定，则n必定增加，有一部分空气进入礼堂(此部分空气由273K热至283K) 需加热，进入礼堂的空气：
? n=n2-n1=PV/RT2-PV/RT1 =PV/R(1/T2-1/T1)
=[101325×1000/8.314](1/283-1/293) =1.47×103 mol
需加热：?H1=? n Cp,m(T2-T0) =1.47×103×(7R/2)×(283-273)= 428 kJ
将礼堂内原有空气降温需导出热：
?H2 =Qp2=n1Cp,m(T2-T1)=101325×1000×(283-293)×(7R/2)/(8.314×293) = -12104 kJ 总的应导出的热： Qp= Qp1+ Qp2 =-12104+428 = -11676 kJ
篇二：物理化学 习题答案
《物理化学》作业习题
物理化学教研组解
2009，7
第一章 热力学第一定律与热化学
1. 一隔板将一刚性决热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去左、右气体的压力达到平衡。若以全部气体作为体系，则ΔU、Q、W为正？为负？或为零？
解：?U?Q?W?0
2. 试证明1mol理想气体在衡压下升温1K时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R。
证明：W?p(V2?V1)?nR?T?R
3. 已知冰和水的密度分别为：0.92×103kg·m-3，现有1mol的水发生如下变化： (1) 在100oC，101.325kPa下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体； (2) 在0 oC、101.325kPa下变为冰。 试求上述过程体系所作的体积功。
18?10?3
＝1.96?10?6(m3) 解：(1) V冰＝3
0.92?10
18?10?3?63
V水＝＝1.96?10(m) 3
1.0?10
W?pe(V水－V冰)?nRT?1?8.314?373?3.101?103(J) (2) W?pe(V冰?V水)?101325?(1.96?10?5?1.8?10?5)?0.16(J)
4. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。 (1) Q、W、Q－W、ΔU是否已经完全确定。
(2) 若在绝热条件下，使体系从某一始态变化到某一终态，则(1)中的各量是否已完全确定？为什么？
解：(1) Q－W与ΔU完全确定。
(2) Q、W、Q－W及ΔU均确定。
5. 1mol理想气体从100oC、0.025m3 经过下述四个过程变为100oC、0.1m3： (1) 恒温可逆膨胀； (2) 向真空膨胀；
(3) 恒外压为终态压力下膨胀；
(4) 恒温下先以恒外压等于气体体积为0.05m3时的压力膨胀至0.05 m3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m3。 求诸过程体系所做的体积功。 解：(1)W?nRTln
V20.1?1?8.314?ln?4299(J) V10.025
(2) W?0
nRT1?8.314?373
??31010(Pa) (3) pe?V0.1
W?pe(V2?V1)?31010(0.1?0.025)?2325(J) (4) pe?
1?8.314?373
?62022(Pa)
0.05
W?p1(V2?V1)?p2(V3?V2)?62022(0.05?0.025)?31010(0.1?0.05)?1550?1550?3101(J)
6. 在一个带有无重量无摩擦活塞的绝热圆筒内充入理想气体，圆筒内壁上绕有
电炉丝。通电时气体缓慢膨胀，设为等压过程。若(1) 选理想气体为体系；(2) 选电阻丝和理想气体为体系。两过程的Q、ΔH分别是等于、小于还是大于零？ 解：(1) Q??H?0
(2) Q?0?H??W电功?0
7. 在373K和101.325kPa的条件下，1mol体积为18.80cm3的液态水变为30200cm3。求此过程的ΔH及ΔU。 解：?H?Qp?4.067?104(J)
?U?Q?W??H?pe(V2?V1)?4.067?104?101325(30200?18.80)?10?6
?3.761?10(J)
4
8. 分别判断下列各过程中的Q、W、ΔU及ΔH为正为负还是为零? (1) 理想气体自由膨胀 (2) 理想气体恒温可逆膨胀 (3) 理想气体节流膨胀
(4) 理想气体绝热反抗恒外压膨胀
(5) 水蒸气通过蒸汽机对外做出一定量的功之后恢复原态，以水蒸气为体系 (6) 水(101325Pa,273.15K)→冰(101325Pa,273.15K)
(7) 在充满氧的定容绝热反应器中，石墨剧烈燃烧，以反应器及其中所有物质为体系。 解：
(1) W＝0， Q＝0、、ΔU＝ΔH＝0 (2) W>0， Q>0、ΔU＝ΔH＝0 (3) W＝0， Q＝0、ΔU＝ΔH＝0 (4) W>0， Q＝0、ΔU<0、ΔH<0 (5) W>0， Q>0、ΔU＝ΔH＝0 (6) W>0， Q<0、ΔU<0、ΔH>0 (7) W=0， Q=0、ΔU＝0、ΔH>0
9. 已知H2(g)的Cp,m=(29.07-0.836×10-3T+2.01×10-6T2)J·K-1·mol-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的ΔH； (2) 恒容升温吸收的热及H2的ΔU。 解：(1) ?H??
1000300T2
(29.07-0.836?10-3T?2.01?10-6T2)dT=20620.53J
（2）?U??(29.07-0.814-0.836?10-3T?2.01?10-6T2)dT=14800J
T1
10.在在0℃和506.6kPa条件下，2dm3的双原子理想气体体系以下二个过程恒温膨胀至压力为101.325kPa，求Q,W, △U,△H。 （1）可逆膨胀；
（2）对抗恒外压101.325kPa膨胀。 解：（1）W=nRTln
P1P1V1P506.6
＝1629J ＝RTln1＝0.446?8.314?273?ln
p2RT1p2101.325
△U=0,Q＝1629J
(2)W=P外△V=101325×（
nRT2
?V1）＝809.586J P2
△H=△U=0 Q=809.586J
11.(1)在0℃和506.6kPa下，1mol水全部蒸发为水蒸气，求此过程的Q、W、△U、△H。已知水的汽化热为40.7kJ·mol-1.
(2)若在373K、101.325kPa下的水向真空蒸发，变成同温同压的水蒸气，上述个量又如何？（假设水蒸汽可视为理想气体）。 解：（1）相变在恒温恒压且非体积功为零下进行，故 △H＝QP＝40.7KJ
W＝P0（Vg－V1）?P?Vg?RT?8.314?373?3.10KJ ?U?QP?W?40.7?3.10?37.6KJ
(2)该相变相真空进行为不可逆相变，Pe＝0，W＝0。因为（2）的始，终态同（1）所以△H，△U与（1）相同，即△H=40.7KJ,△U=37.6KJ,Q=37.6KJ.
12.1mol单原子理想气体，始态压力为202.65kPa，体积为11.2dm3，经过pT为（1）终态的体积与温度 （2）体系的△U及△H； （3）该过程体系所作的功。 解：（1）
?3
PV11/nR?202650?11.2?10/8.314?273K
PT?常数 T2?PT11/P2?202.65?273/405.3?136.5K V2?8.314?136.5/405.3?2.8dm3
（2）△U＝3/2×8.314×（136.5-273）＝-1702J
△H=5/2×8.314×（136.5－273）＝-2837J (3)PT=B,P=B/T V=RT/P=RT2/B, Dv=（2RT/B）Dt W＝2×8.314×（136.5-273）＝-2270J
13.某理想气体的CV,M=20.92J·K-1·mol-1，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及△H。
解： V2=V3=nRT3/P3=8.314×(97+273)×1013.25×1033.036×10-3m3V1＝8.314×300/101325=2.462*10-2m3
Pe＝P2=nRT2/V2＝8.314×300/3.036×10-3821542kPa
W1=Pe（V2-V1）=821542×（3.063×10-3）-2.462×10-2＝-17.73KJW2=0 W=W1+W2=-17.73KJ
△U =20.92×（370-300）＝1464.4J
△H=（20.92+8.314）×（370-300）＝2046.4JQ=△U+W=1464.4-17.73×103=-16.27KJ
5
14.1摩尔单原子分子理想气体，在273.2K,1.0×10Pa时发生一变化过程，体积增大一倍，Q=1674J. △H=2092J。
（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,△H。 解：（1）△H＝NcP,m（T2-T1）得 T2＝
2092?H
＋273.2＝373.8K ?T1=
2.5?8.314nCP,m
PVT105?373.8 112
P2=??6.8?104Pa
TV273.2?212
△U＝nCV,M(T2-T1)=1.5×8.314×（373.8－273.2）＝1255J
W=Q-△U=1674-1255=419J
(2)因始终态与（1）相同，所以状态函数得改变值与（1）相同，即△U＝1255J, △H=2092J.
第一步恒温可逆过程：W=8.314×273.2×ln2＝1574J第二步恒容可逆过程：W==0,所以 W=W1+W2=1574J Q=△U+W=2829J
15.1mol双原子理想气体在0℃和101.325kPa时经绝热可逆膨胀至50.65kPa，求该过程的W和△U。
75
解：双原子理想气体CV,M＝R CP,M＝R
22?? CP,M/ CV,M＝1.4 TrP1-r＝常数
1?r
101.325（1－1.4）/1.5P1
T2=T1()r＝273×（）=224K
50.65P2
篇三：物理化学第五版课后习题答案
第五章 化学平衡
???5－1．在某恒定的温度和压力下，取n0﹦1mol的A(g)进行如下化学反应：A(g)??? B(g)
若?B﹦?A，试证明，当反应进度?﹦0.5mol时，系统的吉布斯函数G值为最小，这时A，B
间达到化学平衡。
解：设反应进度?为变量
???A(g)??? B(g)
t﹦0 nA, 0﹦n 0 0 ?0﹦0 t﹦t平 nAnB ? ?﹦
nB
?B
nB﹦?B ?，nA﹦n 0－nB﹦n 0－?B ?，n﹦nA＋nB﹦n 0
nAnn?????
﹦0B﹦1?，yB﹦B﹦ nnn0n0n0
气体的组成为：yA?﹦
各气体的分压为：pA﹦pyA?﹦p(1?
?
n0
)，pB﹦pyB﹦
p?
n0
各气体的化学势与?的关系为：?A??A?RTln
pAp????RTln(1?) Appn0pBp????RTln? Bppn0p?p?
＋(1?)nRTln? Bpn0pn0
?B??B?RTln
由 G＝nA??A＋nB??B ＝(nA?A＋nB?B)＋nARTln
＝[n 0－??A＋??B]＋n0RTln
p??

＋＋ (n??)RTln(1?)?RTln0pn0n0
p??
)＋＋ (n??)RTln(1?)?RTln0pn0n0
因为?B﹦?A，则G＝n0(?A＋RTln
nRT?G??2G
(2)T,p??0＜0 ()T,p?RTln
??n0?????(n0??)令(
?G??)T,p?0 ??1 ?﹦0.5 此时系统的G值最小。 ??n0??1??
???5－2．已知四氧化二氮的分解反应N2O4 (g)??? 2 NO2(g)
在298.15 K时，?rGm＝4.75kJ·mol－1。试判断在此温度及下列条件下，反应进行的方
向。
(1) N2O4(100 kPa)，NO2(1000 kPa); (2) N2O4(1000 kPa)，NO2(100 kPa); (3) N2O4(300 kPa)，NO2(200 kPa); 解：由Jp进行判断
pNO2?rGm47500K＝exp(－)＝exp(－)＝0.1472 Jp＝
R?298.15pN2O4pRT
2
10002
(1) Jp＝＝100Jp＞K 反应向左进行。或ΔrGm＝16.1654 kJ·mol－1
100?1001002
(2) Jp＝＝0.1Jp＜K 反应向右进行。或ΔrGm＝－0.9677 kJ·mol－1
1000?100
2002
(3)Jp＝＝1.3333Jp＞K 反应向左进行。或ΔrGm＝5.4631 kJ·mol－1
300?100
???5－3．一定条件下，Ag与H2S可能发生下列反应： 2Ag (s) ＋H2S (g)??? Ag2S (s) ＋H2(g)
25℃,100 kPa下，将Ag置于体积比为10∶1的H2(g)与H2S (g)混合气体中。 (1) Ag是否会发生腐蚀而生成Ag2S？
(2) 混合气体中H2S气体的体积分数为多少时，Ag不会腐蚀生成Ag2S？
已知25℃时，H2S (g)和Ag2S (s)的标准生成吉布斯函数分别为－33.56 kJ·mol－1和－40.26 kJ·mol－1。
解：设反应体系中气相为理想气体，则 ΔrGm＝?rG＋RTln
m
pH2pH2S
(1) ΔrGm＝(－40.26＋33.56)＋R×298.15×103×ln10＝－6.7＋5.708＝－0.992kJ·mol－1
ΔrGm＜0，Ag会发生腐蚀而生成Ag2S。
(2) 当ΔrGm＞0时，Ag不会发生腐蚀而生成Ag2S，因此
ln
1?yH2SyH2S
1?yH2S?rGm6700
＞(－)＝＝2.7029 ＞14.9229
yH2SR?298.15RT
yH2S＜0.0628
5－4．已知同一温度，两反应方程及其标准平衡常数如下：
??? CH4 (g)＋CO2 (g)??? 2CO (g)＋2H2(g)K1 ???CH4 (g)＋H2O(g) ??? CO (g)＋3H2(g)K2
???求下列反应的K： CH4 (g)＋2H2O (g)??? CO2(g)＋4H2(g)
解： (2) ×2－(1) ＝(3) K＝(K2)2?(K1)?1
5－5．在一个抽空的恒容容器中引入氯和二氧化硫，若它们之间没有发生反应，则在375.3 K时的分压分别为47.836 kPa和44.786 kPa。将容器保持在375.3 K，经一定时间后，总压力减少至86.096 kPa，且维持不变。求下列反应的K。
SO2Cl2(gSO2(g) ＋Cl2(g)
解：反应各组分物料衡算如下
SO2Cl2(gSO2(g) ＋ Cl2(g) 0 p0(SO2)p0(Cl 2) pxp0(SO2)－px p0(Cl 2) －px
p＝ p0(SO2)＋p0(Cl 2) －px＝86.096px＝44.786＋47.836－86.096＝6.526 kPa
p (Cl 2)＝47.836－6.526＝41.31 kPa p (SO2) ＝44.786－6.526＝38.26 kPa
K＝
pSO2pCl2pSO2Cl2p＝
41.31?38.26
＝2.4219
6.526?100
5－6．900℃，3×106Pa下，使一定量摩尔比为3∶1的氢、氮混合气体通过铁催化剂来合成氨。反应达到平衡时，测得混合气体的体积相当于273.15 K，101.325 kPa的干燥气体(不含水蒸气)2.024dm3，其中氨气所占的体积分数为2.056×10－3。求此温度下反应的K。 解： 3yN2?yN2?yNH3?1yN2?
1?yNH3
41?2.056?10?3?＝0.2495 yH2＝0.7485
4
2?Bypp?NH?2?3
K＝()B?yBB＝() 3
py?ypBH2N2
10022.0562?10?6－8
)?＝(＝4.489×10 30000.74853?0.2495
???5－7． PCl5分解反应PCl5(g)???PCl3 (g) ＋Cl2(g)
在200 ℃时的K＝0.312，计算： （1）200℃，200 kPa下PCl5的解离度。
（2）摩尔比为1：5的PCl5与Cl2的混合物，在200℃，101.325 kPa下，求达到化学平衡时PCl5的解离度。
解：（1）设200℃，200 kPa下五氯化磷的解离度为α，则
???PCl5(g) ??? PCl3 (g) ＋Cl2(g)
1－α αα ?n＝1＋α
K＝(
ppnB
?
)?BB
200?2
?＝0.312 nB＝?2
1001??B
?B
1?2
＝0.156 ＝7.4103 α＝0.3674 22
?1??
p?2
或 K＝? α
2
p1??
0.3674
（2）设混合物的物质的量为n，五氯化磷的解离度为α'，则平衡时
???PCl5(g) ??? PCl3 (g) ＋Cl2(g)
1－α' α'5＋α' ?n＝6＋α'
K＝(
ppnB
)?B
?B
?n?BB＝
B
101.325?(5???)
?＝0.312 100(1???)(6???)
1.3079α'2＋6.5395α'－1.8474＝0
?6.5395?7.2409α'
＝＝0.2679
2?1.30795－8．在994K，使纯氢气慢慢地通过过量的CoO(s)，则氧化物部分地被还原为Co(s)。出来的平衡气体中氢的体积分数?(H2)＝0.025。在同一温度，若用CO还原CoO(s)，平衡后气体中一氧化碳的体积分数?(CO)＝0.0192。求等物质的量的CO和H2O(g)的混合物，在994K下通过适当催化剂进行反应，其平衡转化率为多少？
1?0.025p?B?B?B???()y解：(1) CoO(s)＋H2(g) ? Co(s)＋HO (g)＝＝＝39 K??2?B10.025pB
1?0.0192p??B????(2) CoO(s)＋CO(g) ?＝51.08 ?? Co(s)＋CO2(g) K2＝()B?yBB＝
0.0192pB
51.08K2???(3) CO(g)＋H2O(g