第一章 习题答案(科学出版社).doc

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 → ZnCl2 + H2,生成H2的物质的量为：

2、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。

3、（1）不可逆；（2）可逆；（3）不可逆；（4）不可逆；（5）可逆；（6）不可逆。

4、已知H2的Cp,m ＝ (29.07-0.836×10-3T ＋ 2.01×10-3 T2)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 (g)的ΔH;
(2) 恒容升温吸收的热及H2 (g)的ΔU。

5、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，求Q、W、ΔU和ΔH。
(1)可逆膨胀；
(2)对抗恒外压101.325 kPa膨胀。
解：恒温膨胀，所以ΔU＝ΔH＝0

6、 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、ΔU和ΔH。

7、1摩尔单原子分子理想气体，在273.2K，1.0×105 Pa时发生一变化过程，体积增大一倍，Q＝1674J，ΔH＝2092J。
(1)计算终态的温度、压力和此过程的W、ΔU;
(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、ΔU和ΔH。

(2)ΔU和ΔH为状态函数，始态和终态不变，则其值也不变，所以：
ΔU ＝ 1255 J, ΔH = 2092 J

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、ΔU、ΔH。已知氩气的定压摩尔热容Cp,m＝20.79 J·mol-1·K-1，（氩气视为理想气体）。（1）等温可逆过程；（2）绝热可逆过程。

9、气体He从0℃，5.0×105 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、ΔU和ΔH。（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、ΔU和ΔH。

10、今有10 dm3 O2从2.0×105 Pa 经绝热可逆膨胀到30 dm3, 试计算此过程的Q、W、ΔU和ΔH。（假设O2可视为理想气体）

11. 1mol N2，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ΔU和ΔH。

12. 分别判断下列个过程中的Q、W、ΔU和ΔH为正、负还是为零？
（1）因为pe = 0，所以W = 0，又因为Q = 0，所以ΔU = ΔH = 0
（2）ΔU = ΔH = 0，Q =W > 0
（3）因为ΔT = 0，所以ΔU = ΔH = 0，又因为绝热Q = 0，所以W = 0
（4）因为绝热，Q = 0；反抗恒外压膨胀，W < 0；ΔU = Q + W = CVΔT< 0，ΔT< 0, ΔH = CpΔT< 0
（5）系统对外做功，W < 0；系统经以循环后恢复原态，ΔU =ΔH = 0；Q =ΔU- W > 0。
（6）ΔV > 0，W < 0; 水凝固放热，Qp = ΔH < 0; ΔU = Q + W< 0
（7）定容绝热, Q = 0, W = 0, ΔU = 0；系统内发生化学反应：C（S）+ O2(g) → CO2(g), Δν = 0, 单随着反应的绝热进行，系统的温度升高，压力增大，Δp > 0，而体积不变，则：ΔH = ΔU + Δ(pV) =ΔU + VΔp > 0。
13、证明：

14、葡萄糖发酵反应如下：C6H12O6 (s) → 2C2H5OH(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ΔU为多少？

15. 25℃时，将0.1265g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

（2）蔗糖燃烧反应式：C12H22O11(S) + 12O2(g) → 12CO2(g) + 11H2O(l)
M蔗糖 = 342g/mol, n = 0.1265/342 = 3.699×10-4mol

(3)
-5630 = 12 × (-393.5) + 11 × (-285.9) - ΔfH蔗糖
ΔfH蔗糖 = -2237.3kJ·mol-1
16、试求下列反应在298K，101.325kPa时的恒压热效应。
（1）2H2S (g) ＋ SO2 (g) = 2H2O (l) + 3s (斜方) QV ＝－223.8 kJ
Δn = 3, Qp = QV +ΔnRT = －223800－3×8.314×298=－231.2 kJ
(2) 2C (石墨) ＋ O2 (g) = 2CO (g) QV ＝－231.3 kJ
Δn = 1, Qp = QV +ΔnRT = －231300+1×8.314×298=－228.8 kJ
(3) H2 (g) + Cl2 (g) = 2HCl (g) QV ＝－184 kJ
Δn = 0, Qp = QV = －184 kJ
17、已知下述反应298K时的热效应：
(1) C6H5COOH (l) + 7.5O2 (g) = 7CO2 (g) + 3H2O (l) ΔrHm，1 = －3230 kJ
(2) C (s) + O2 (g) = CO2 (g) ΔrHm，2 = －394 kJ
(3) H2 (g) + 0.5O2 (g) = H2O(l) ΔrHm，3 = －286 kJ
求C6H5COOH (l)的标准生成热ΔfHmθ。
解：7 C (s) + 3 H2 (g) + O2 (g) = C6H5COOH (l)
ΔfHmθ[C6H5COOH (l)] = 7× ΔrHm，2 + 3 × ΔrHm，3 －ΔrHm，1
= 7 × (－394) + 3 × (－286) － (－3230) = －386 kJ·mol-1
18. 已知CO2(g)，CH3COOH(l)和H2O(g)在25℃时的标准生成焓分别为-393.5，-487.02和-241.8 kJ·mol-1，反应CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g)的ΔrHm = -806.3 kJ·mol-1；水在100℃时的汽化热为39.33 kJ·mol-1，CH3COOH(l)，CO2(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 J·K-1·mol-1。利用上述数据，计算：
（1）H2O(l)在25℃时的ΔfH;
（2）反应CH3COOH(l) → CH4(g) + CO2(g)在25℃时的ΔrHmθ;
（3）反应CH3COOH(gl) → CH4(g) + CO2(g)的ΔrHmθ = 0时的温度。
假设该反应在25℃时的ΔrHm= -16.7 kJ·mol-1。

19、在298K时H2O (l) 的标准摩尔生成焓为-285.8 kJ·mol-1，已知在25℃至100℃的温度范围内H2 (g)、O2 (g)及H2O (l)的Cp,m分别为28.83 J·K-1·mol-1, 29.16 J·K-1·mol-1及75.31 J·K-1·mol-1。求100℃时H2O (l)的标准生成焓。