上册练习题解答

1第1章物质的p-V-T关系和热性质1、内燃机排出的废气中含有一定量的NO+NO2。将它们分离出来，得到30℃、169.21kPa、100cm3的NO和NO2混合气体0.219g。若气体可视为理想气体，试求其中所含NO的摩尔分数。已知NO和NO2的摩尔质量分别为30.01gmol1和46.01gmol1。解：mol1071.6mol)15.27330(3145.8101001021.169363RTpVnm=n1M1+n2M2=ny1M1+ny2M2=n[y1M1+(1y1)M2]=n[y1(M1M2)+M2]836.001.4601.30101.461071.6219.0132121MMMnmy2、将25℃、101.325kPa的干燥空气15.0dm3缓缓通过水被水蒸气所饱和，空气带走的水0.01982mol。试计算该25℃水的饱和蒸气压和通过水后湿空气的体积。假定通入前后气体总的压力保持不变。解：以“1”代表空气，以“2”代表H2O，mol613.0mol15.273253145.8100.1510325.1013311RTpVn3.174kPakPa01982.0613.001982.0325.10121222nnnpypp331121dm5.15dm0.15613.001982.0613.0VnnnV3、300K时，把一定量的NO气体引入1.055×103m3容器中，使其压力达到23.102kPa。然后将在容器内装有0.660gBr2的小球打破。当容器中NO、Br2与按2NO(g)+Br2(g)=2NOBr(g)反应生成的NOBr达平衡后。混合的三种气体总压力为25.737kPa。试求这三种气体在容器中的分压力各为多少？已知Br2的摩尔质量为159.81gmol1。解：以“1”代表NO，以“2”代表“Br2”，以“3”代表NOBr开始时，p1(0)=23.102kPa9.76kPaPa10055.13003145.8)81.159/660.0()/()0(32222VRTMmVRTnp平衡时，3213323132121)0()0(21)0()0(pppppppppppp14.25kPakPa)737.2576.9102.23(2)0()0(2213pppp8.85kPakPa)25.14102.23()0(311ppp2.64kPakPa)25.142176.9(21)0(322ppp4、在0℃、10132.5kPa压力下氦的摩尔体积是0℃、101.325kPa压力下摩尔体积的0.011075倍，试用范德华方程来计算氦原子的半径。假定所涉及压力下氦分子间吸引力很小可不考虑。解：RTbVpm，bpRTVm，1,m2,mkVV即kbpRTkbpRTkbpRT112，21121)1(ppkpRTpRTpRTkkb221111ppkpRTkb133molm10132.5101.3250.01107510101.325273.15)(08.31450.01107511135molm102.437A3*m3444NrVb0.134nmm100.134m10022.61610437.2316393/12353/1ANbr5、纯水的状态图及相图如下所示：纯水状态图水相图(1)请在图上标明I、II、III曲面及1、2、3平面所示水的聚集状态或相。(2)其中mn称什么线？其压力、温度数值如何？C点称什么点？其压力、温度数值是多少？其数学特征如何？(3)分别在两图中示意画出在标准压力下由固态熔化为液态水及蒸发为水蒸气的过程线。解：(1)I，液－固；II，液－气；III，固－气。1，固；2，液；3，气。(2)三相线；压力：610.5Pa；温度：273.16K。C点称临界点，其压力为22.12MPa，温度为647.4K。其数学特征：pVT0，220pVT。6、在一真空容器中，有一个封有1mol水的玻璃泡，今设法打碎它，使水在100℃下恒温蒸发为50663Pa的水蒸气，试计算Q、W、U和H。已知100℃，101325Pa下水的蒸发热1mvapmolkJ66.40H。解：1molH2O(l)100℃H1molH2O(g)100℃,o21pH11molH2O(g)100℃,opH2H=H1+H2=(1×40.66+0)kJ=40.66kJU=H(pV)=H(p2V2p1V1)H(nRT0)=[40.661×8.3145×(100+273.15)×103]kJ=17.56kJW=0，Q=UW=U=17.56kJ。37、0.700g的液态丙酮，在氧弹量热计中完全燃烧，量热计和燃烧产物的总热容为69371KJ。测得温度从25.00℃升高到26.69℃，试计算丙酮的摩尔燃烧焓mcH。已知丙酮的摩尔质量为58.08gmol1。解：CH3COCH3(l)+4O2(g)3CO2(g)+3H2O(l)对1molCH3COCH3，1121molJ973molJ700.008.5869.2600.256937mMTTCQVV13molkJ1015.27300.253145.843973RTnQQVp=975kJmol18、由乙炔直接气相合成苯是一条可行的途径。若将25℃，op的3molC2H2(g)通入反应器，所得产物为1200℃，op的1molC6H6(g)，试求此反应过程的焓变。已知：物质1(298.15K)mmol/kJofHCp,m11/JKmolC2H2(g)226.7363.71C6H6(g)82.93191.52C6H6(l)49.04—解：3C2H2(g)25℃,opHC6H6(g)1200℃,opH1C6H6(g)25℃,opH2H1=(1×82.933×226.73)kJ=597.26kJH2=1×191.52×(120025)×103kJ=225.04kJH=H1+H2=372.22kJ4第2章热力学定律和热力学基本方程1、2mol单原子理想气体自298.2K、15.00dm3分别经下列各过程膨胀，求它们各过程的功和内能变化、焓变化。(1)等温可逆膨胀到40.00dm3；(2)外压保持在101.325kPa等温膨胀到40.00dm3；(3)外压保持气体的初始压力，对气体加热从298.2K升高到795.2K使其膨胀。解：(1)J4864J00.1500.40ln2.2983145.82ln12VVnRTW；U0；H0。(2)J2533J1000.1500.40101325312VVpW外；U0；H0。(3)W=p(V2V1)=nR(T2T1)=2×8.3145×(795.2298.2)J=8265J；12.40kJJ2.2982.7953145.823212m,TTnCUVkJ20.66J2.2982.7953145.825212m,TTnCHp2、100℃，101.325kPa的1molHe与0℃，101.325kPa的0.5molO2按下面（如图所示）两种方式混合，试求混合后的温度。设He和O2均可视为理想气体。(1)打开考克(2)通过多孔塞1molHe0.5molO2100℃0℃popopopo解：(1)U=U1+U2=0，n1CV,m,1(tt1)+n1CV,m,2(tt2)=00)0(255.0)100(231xRxR，解得x=54.55，即t=54.55℃(2)H=H1+H2=0，n1Cp,m,1(tt1)+n1Cp,m,2(tt2)=00)0(275.0)100(251xRxR，解得x=58.82，即t=58.82℃3、1mol单原子理想气体，依次经历下列四个过程：(1)从25℃，101.325kPa向真空自由膨胀，体积增大一倍；(2)恒容加热至100℃；(3)可逆恒温膨胀，体积增大一倍；(4)可逆绝热膨胀至25℃；试计算全过程的U、H、S、A、G以及W、Q。解：U=0，H=0；W1=0，W2=0，J2ln15.2731003145.81lnCD3VVnRTW=2151JDEm,44TTnCUWVJ935J100253145.8231W=3086J，Q=UW=3086J，DAEDDASSSSADADm,lnlnVVnRTTnCV11KJ32.14KJ14ln3145.8115.2732515.273100ln3145.82311molHe0.5molO2100℃0℃popo54270JJ32.1415.2980STUA，J4270AG。4、1mol水蒸气在恒定的101325Pa压力下，从200℃冷却变成25℃的液态水。试求其S。已知水蒸气的Cp,m=30.21+9.92×103T(JK1mol1)，水的比热为4.18JK1g1，100℃时水的蒸发热为2256Jg1。解：1molH2O(g)op，200℃S1molH2O(l)op，25℃S1S31molH2O(g)op，100℃S21molH2O(l)op，100℃113)m(g,1KJ165.8KJ2001001092.915.27320015.273100ln21.30d21TTpTTnCS1122KJ04.109KJ15.373225802.18THS11)m(l,3KJ90.16KJ15.27310015.27325ln18.402.18d32TTpTTnCS1321KJ11.134SSSS5、初态为0.5mol、27.0℃、10.0dm3的氮气（可视为理想气体），经恒温可逆压缩至体积1dm3，然后再绝热可逆膨胀，使终态体积恢复到10dm3。试求全过程的Q、W、U、H和S。解：521,572527,,RRCCmVmpK5.119K15.2730.270.10152B1CBCTVVTJ15.3005.1193145.8255.0ACm,TTnCUV=1878JJ2629J)15.3005.119(3145.8275.0ACm,TTnCHp11ACm,KJ57.9KJ15.3005.119ln3145.8255.0lnTTnCSVJ2873J0.101ln15.3003145.85.0lnAB121VVnRTWQQQ995JJ28731878QUW6、在一真空容器中，有一封有1.50mol液态甲醇的玻璃泡，现设法将它打碎，使之在正常沸点下全部蒸发成为压力为101.325kPa甲醇蒸气。若已知甲醇在40℃时的饱和蒸气压为37.6