第六章相平衡练习题
一、是非题，下列各题的叙述是否正确，对的画√错的画×
1、纯物质两相达平衡时，两相的吉布斯函数值一定相等。（）
2、理想液态混合物与其蒸气达成气、液两相平衡时，气相总压力p与液相组成x
呈线性关系。（）
B
3、已知Cu-Ni 可以形成完全互溶固熔体，其相图如右图，理论上，通过精炼可以得到两个纯组分。（）
4、二组分的理想液态混合物的蒸气总压力介于二
纯组分的蒸气压之间。 ( )
5、在一定温度下，稀溶液中挥发性溶质与其蒸气达
到平衡时气相中的分压与该组分在液相中的组成成
正比。（）
6、恒沸混合物的恒沸温度与恒沸组成不随压力而改变。 ( )
7、在一个给定的体系中，特种数可以分析问题的角度不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。（）
8、自由度就是可以独立变化的变量。（）
9、单组分体系的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。（）
10、在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平衡时两相的相对量。( )
二、选择题
1、在p下，用水蒸气蒸馏法提纯某不溶于水的有机物时，系统的沸点：（）。
（1）必低于 K；
（2）必高于 K；
（3）取决于水与有机物的相对数量；
（4）取决于有机物相对分子质量的大小。
2、已知A(l)、B(l)可以组成其t-x(y)图具有最大恒沸点的液态完全互溶的系统，
则将某一组成的系统精馏可以得到：( )。
（1）两个纯组分；（2）两个恒沸混合物；（3）一个纯组分和一个恒沸混合物。
3、已知A和B 可构成固溶体，在组分A 中，若加入组分B 可使固溶体的熔点提高，则组B 在此固溶体中的含量必________组分B 在组分液相中的含量。
（1）大于；（2）小于；（3）等于；（4）不能确定。
4、硫酸与水可形成H
2SO
4
H
2
O(s)，H
2
SO
4
2H
2
O(s)，H
2
SO
4
4H
2
O(s)三种水合物，
问在101325 Pa的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种？( )
(1) 3种； (2) 2种； (3) 1种； (4) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存
5、对恒沸混合物的描写，下列各种叙述中哪一种是不正确的？
(1) 与化合物一样，具有确定的组成；
(2) 恒沸混合物的组成随压力的改变而改变；
(3) 平衡时，气相和液相的组成相同；
(4) 其沸点随外压的改变而改变。
6、将固体NH
4HCO
3
(s) 放入真空容器中，等温在400 K，NH
4
HCO
3
按下式分解并
达到平衡： NH
4HCO
3
(s) = NH
3
(g) + H
2
O(g) + CO
2
(g)
系统的组分数C和自由度数F为：( )。
(１)Ｃ＝２，F ＝１；(２)Ｃ＝２，F＝２；
(３)Ｃ＝１，F＝０； (４)Ｃ＝３，F＝２。
7、在101 325 Pa的压力下，I
2在液态水和CCl
4
中达到分配平衡(无固态碘存在)
则该系统的自由度数为：( )。
(1)F=1； (2)F=2； (3)F=0； (4)F=3。
8、组分A(高沸点)与组分B(低沸点)形成完全互溶的二组分系统，在一定温度下，向纯B中加入少量的A，系统蒸气压力增大，则此系统为：( )。
（1）有最高恒沸点的系统；
（2）不具有恒沸点的系统；
（3）具有最低恒沸点的系统。
9、克-克龙方程可适用于：（）。
（1）
()()
22
I s I g
€；（2）；
（3）；（4）。
10、压力升高时，单组分体系的沸点将( )。。
（1）升高；（2）降低；（3）不变；（4）不能确定。
11、进行水蒸汽蒸馏的必要条件是( )
(1) 两种液体互不相溶；
(2) 两种液体蒸汽压都较大；
(3) 外压小于101kPa；
(4) 两种液体的沸点相近；
12、氢气和石墨粉在无催化剂时，在一定的温度和压力下不发生化学反应，体系的组分数是 ( )。
(１)2；(２)3；(３)4； (４)5。
13、在上述体系中，有催化剂时可生成n种碳氢化合物，平衡时组分数为( )。
(１)2；(２)3；(３)4； (４)5。
14、相律适用于：( )。
(1) 封闭体系；
(2) 敞开体系；
(3) 非平衡敞开体系；
(4) 已达平衡的敞开体系。
15、具有最低恒沸温度的某两组分体系，在其T-x相图的最低点有( )。。
（1）；（2）；
3）；（4）。
三、填空题
1、已知NaHCO
3
(s)热分解反应为
2NaHCO
3 == Na
2
CO
3
(s) + CO
2
(g) + H
2
O(g)
今将NaHCO
3(s)，Na
2
CO
3
(s)，CO
2
和H
2
O(g)按任意比例混合，放入一个密闭容器中，
当反应建立平衡时, 系统的R’=______；C =______；p =______；F =______。
2、热力学温度T与摄氏温度t的关系为，水的三相点的热力学温度为。
3、450 C时，将NH
3(g)与N
2
(g)混合，由于NH
3
(g)的分解，最终得到NH
3
(g)、
N 2(g)和H
2
(g)平衡共存的系统，求该系统的组分数C
=______；相数P =______；和自由数F =______。
4、A与B可构成液态部分互溶二组分系统其相图如
图所示。今将40 kg B与60 kg A混合加热至53 C，系统为______相；若此时，将所得液体冷却至20 C，系统为_____相，各相的组成分别为______和_______；
5、在一钢瓶中装有CO2，温度为10℃，压力为，则CO2处于_____态。(选填气、液、气＋液)。(已知CO2的临界温度为31℃，在10℃时CO2的饱和蒸气压为
6、已知K-Rb 二组分系统相图如图所示，今将系统S经精炼分离，则在固相可得到______纯组分，在液相可得到溶体_______。
7、一般有机物可以用水蒸气蒸镏法提纯，当有机物的____________和____________越大时，提纯一定质量有机物需用的水蒸气量越少，能量越节省。
8、CaCO
3(s)，BaCO
3
(s)，CaO(s)，BaO(s)和CO
2
(g)构成一个多相平衡系统，这个
系统的组分数(独立)为_ ；
自由度数为 _。
9、已知Au-Pt 相图如下：
（1）w B= 的合金冷却到 1 300℃时，固体合金之组成约为______；
（2）w B= 的合金冷却到1 500℃时，固相组成为______。
10、Na
2CO
3
(s)与H
2
O(l)可生成水合物Na
2
CO
3
H
2
O(s), Na
2
CO
3
7H
2
O(s),
Na
2CO
3
10H
2
O则30℃时，与Na
2
CO
3
水溶液、冰平衡共存的水合物最多可有_______
种。
11、冰的熔点随压力增大而_______，苯的熔点随压力增大而_________。(选填升高、降低)
12、问答题。
FeCl
3与H
2
O能形成四种具有相合熔点的水合物FeCl
3
·6H
2
O(s)，2FeCl
3
·7H
2
O(s)
，2FeCl
3·5H
2
O(s)和FeCl
3
·2H
2
O(s)。问该系统组分数是多少？在等压下最多有
几相平衡共存？
13、完全互溶的A，B二组分溶液，在x B=处，平衡蒸气压有最高值，那么组成
x
B
=的溶液在气-液平衡时，y B(g)，x B(1)，x B(总)的大小顺序为__________。将
x
B
=的溶液进行精馏,塔顶将得到______________。
14、纯液体在其正常沸点下沸腾变为气体，下述各量中增加的量是
；减少的量是；不变的量是。
A．蒸气压B．摩尔汽化热C．摩尔熵D．摩尔焓E．吉布斯自由能F温度G。外压H。摩尔体积.I。亥姆霍兹函数
15、在一透明的真空容器中装入足够量的纯液体，若对其不断加热，可见
到；现象，若将容器不断冷却，又可见到。
四、问答题。请回答下列各题。
1、请论证，恒沸混合物是混合物而不是化合物。
五、填作图题。
1、已知A, B两种液体完全互溶，且p*B p*A，在常压下具有最低恒沸混合物组成为D。
(1) 试画出该系统T-x图，p-x图的草图；
(2) 若有一组成介于B与D之间的A，B二组分溶液，经精馏后，在塔顶和塔底各得什么产物？
2、填作图题。
某二组分凝聚系统相图如下；
（1）说明各区的相态及成分；
（2）分别绘出a，b，c，d各点开
始冷却的步冷曲线，并注明冷却曲线转
折处的相态变化及曲线各段的相态。
3、填作图题。
A-B系统的固-液平衡相图如下：
（1）列表指出各区的相态及成分；
（2）画出aa’,bb’,cc’ 的冷却
曲线的示意图；
（3）欲从a系统中得最大量的纯结
晶A，应该采取什么操作条件？
4、填作图题。 (共10分 )
下列数据为乙醇和乙酸乙酯在 kPa下蒸馏时所得：温度t / ℃
(C
2H
5
OH) 气相
液
相
(1) 依据表中数据绘制t-x图(粗略图)，标示出图中各相区的相态及成分；
(2)这是一个什么系统？
(3)将组成x(C2H5OH)=之溶液用精馏塔分离，塔顶、塔底各可得到什么成分？
5、已知Ag-Cu相图（液固平衡）如下图所示：（1）填表
（2）今有组成为P的液态合金，画出其步冷曲线。
步冷曲线
相区相数相态及成分
I
II
III
DE线
A点
P点
6、用热分析法测得Sb(A) + Cd(B)系统步冷曲线的转折温度及停歇温度数据如下：
w(Cd) 100 0 50 58 70 93 100
转折温度t/
C
— 550 460— 419— 400——
停歇温度t/
C
630 410 410 410 410 439 295 295 321
（1）由以上数据绘制步冷曲线（示意），并根据该组步冷曲线绘制Sb(A)-Cd(B)系统的熔点-组成图；
（2）由相图求Sb和Gd形成的化合物的最简分子式；
（3）将各区的相数及条件自由度数（’）列成表。
（已知Cd及Sb的相对原子质量分别为，）
7、试画出水的相图(p-T示意图)，标出图中各相区、相线、三相点的稳定相，
并计算这些区、线、点的自由度。
8、下列数据为
乙醇和乙酸乙酯在
kPa下蒸馏时所得：
温度t / ℃
y(C
2H
5
OH)气相
x(C
2H
5
OH) 液相
(1) 依据表中数据绘制t-x图草图，标示出图中各相区的相态及成分；
(2) 在溶液组成x(C2H5OH)=时最初馏出物（气相）的组成是什么？
(3) 用精馏塔将(2)之溶液分离得到的物质是什么？
9、由A-B的冷却曲线得到下列数据：
w(B) 100 0 20 40 60 80 100
转折温度t/
C
无 400 无 250 390 无
停顿温度t /
650 150 150 150 150 500 C
作A-B相图，并标明各区域中可能存在的相态成分及自由度数；
①画出组成为w(B)=, w(B)=, w(B)=1的步冷曲线.
10、填作图题。
A和B两种物质的混合物在101 325Pa下沸
点-组成图如图，若将1 molA和4 molB混合，
在101325 Pa下先后加热到t1=200 C，t2=400
C，t3=600 C，根据沸点-组成图回答下列问
题：
（1）上述3个温度中，什么温度下平衡系
统是两相平衡？哪两相平衡？各平衡相的组成
是多少？各相的量是多少(mol)？
（2）上述3个温度中，什么温度下平衡系统是单相？是什么相？
第六章平衡练习题答案
一、是非题答案
1、×
2、√
3、√
4、√
5、√
6、×
7、√
8、×
9、√10、√
二、选择题答案
1、（1）
2、 (3)，
3、（1）
4、（3）
5、 (1)
6、 (３)
7、（2）
8、(3)
9、（1） 10、（1）11、（1）12、 (1) 13、（2） 14、(4)15、（1）
三、填空题答案
1、解： 0 3 3 2
2、解：T / K = t / ℃＋ K
3、解：2，1，2
4、解： 1 ； 2 ； l1,w(B)= ， l2,w(B)=
5、液态
6、解： K ； C 。
7、解：饱和蒸气摩尔质量
8、解： 3 0
9、解：w B= w B=
10、解： 1
11、解：降低升高
12、解：S = 6，R = 4，R’= 0 C = S－R－R ’ = 2，在等压下’= C －+ 1, 因’= 0时相数最多因此在等压下最多有三相平衡共存。
13、解：y B(g)>x B(总) > x B(1) x B=恒沸混合物
14、解 I
15、临界三相共存
四、问答题。请回答下列各题。
1、解：恒沸混合物的组成随压力的改变而改变，故其是混合物而不是化合物。
五、填图题
1、
解：(1)如图（4分）
(2)塔顶，恒沸混合物D
塔底 B （2分）
2、填作图题。 ( 本大题13分 )
解：(1) 相区 1 2 3 4 5 6
相态及成分l(A+B) l+s(A) l+s(C) l+s(B) s(A)+s(C)
s(C)+s(B)
3、填作图题。 ( 本大题13分 )
解：（1）（6分）
相区(1) (2) (3) (4) (5) (6)相态及成分l(A+B) s (A)+l s (A)+s (AB) s (A)+l s (AB)+l s (AB)+ s
(B)
（2）步冷曲线如图。（8分）
应该使温度降低至接近三相线MED。（B）欲从a系统中得到最大量纯结晶A，
（12分）
4填作图题。 ( 本大题10分 )
解：(1)如右图所示：（6分）
(2)此系统为具有最大正偏差的系统
(3) 塔顶、塔底各可得到恒沸物和纯B（2分）
5、问答题。 ( 本大题7分 )
解：S = 6，R = 4，R’= 0
C = S－R－R ’ = 2，
在等压下’= C －+ 1,
因’= 0时相数最多因此在等压下最多有三相平衡共存。（6分）
6、填作图题。 ( 本大题14分 )
解：（1）
相区相数相态及成分‘
I2l (Ag+Cu), s (Ag+Cu)1
II2l (Ag+Cu), s (Ag+Cu)1
III2s1(Ag+Cu), s2(Ag+Cu)1
DE线3l C , s1 , s20
A点2s (Ag), l (Ag)0
P点1l (Ag+Cu)2
（0518=9分）（2）
7、填作图题。 ( 本大题13分 )
解：（1）绘制的步冷曲线及熔点-组成图如下：
（6分）
(2)由图知，形成化合物的总组成w(Cd)，据此组成，以及Sb及Cd的摩尔质量，可确定该化合物的分子式：
)Sb ()Cd (n n =11mol g 8.121/g 42.0mol g 4.112/g 58.0--??=2
3
所以该化合物的分子式为Sb 2Cd 3。 （9分）
(3)各相区的相数及条件自由度数（ ’）列成下表：
相区
相数 条件自由度数
（
’） I 1 2 II 2 1 III 2 1 IV 2 1 V 2 1 VI 2 1 VII
2
1
8、填作图题 ( 本大题11分 ) 解：水的相图如下： 图（4分）
OC 线： 固
气
OA 线： 固
液 （3分）
OB 线： 液
气
三相点O 点：固，液，气 （1分）
自由度：相区：F=1-1+2=2, 相线：F=1-2+2=1, 三相点：F=1-3+2=0 （3分） 9、计算题 ( 本大题12分 ) 每空2分，冷却曲线2分
10、填作图题。 ( 本 大 题14分 )
解：(1)如右图所示：
(2)在溶液组成为：
x (C 2H 5OH)=时，
相区 相的聚集态及成分 ① l （A+B ） ② s （A ）, l （A+B ） ③ l （A+B ）, s （C ） ④ s （A ）, s （C ） ⑤
s （C ），l （A+B ）
由t-x图可得最初馏出物的组成为：
x(C2H5OH)=
(3) 由t-x图可看出残留液所含乙醇浓度渐多，故蒸到最后时可得到纯乙醇，但不能得到纯醋酸乙酯。（2分）
第二章热力学第一定律习题 一、选择题 1. 一定量的理想气体从同一始态出发，分别经(1) 等温压缩，(2) 绝热压缩到具有相同压力的终态，以H1，H2分别表示两个终态的焓值，则有：( ) (A) H1> H2(B) H1= H2 (C) H1< H2(D) 无法比较 2. 下列的过程可应用公式ΔH=Q进行计算的是：( ) (A) 不做非体积功，终态压力相同但中间压力有变化的过程 (B) 不做非体积功，一直保持体积不变的过程 (C) 273.15 K，pθ下液态水结成冰的过程 (D) 恒容下加热实际气体 3. 非理想气体进行绝热自由膨胀时,下述答案中哪一个错误?（） (A) Q=0 (B) W=0 (C) ΔU=0 (D) ΔH=0 4. 已知：Zn(s)+(1/2)O2??→ZnO Δr H m=351.5 kJ·mol-1 Hg(l)+(1/2)O2??→HgO Δr H m= 90.8 kJ·mol-1 因此Zn+HgO??→ZnO+Hg 的Δr H m是：( ) (A) 442.2 kJ·mol-1(B) 260.7 kJ·mol-1 (C) -62.3 kJ·mol-1(D) -442.2 kJ·mol-1 5. 在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱,将冰箱门打开,并接通电源使其工作,过一段时间之后,室内的平均气温将如何变化? ( ) (A) 升高(B) 降低 (C) 不变(D) 不一定 6. 对于理想气体的热力学能有下述四种理解： (1) 状态一定，热力学能也一定 (2) 对应于某一状态的热力学能是可以直接测定的 (3) 对应于某一状态，热力学能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值 (4) 状态改变时，热力学能一定跟着改变 其中正确的是：( ) (A) (1),(2) (B) (3),(4) (C) (2),(4) (D) (1),(3) 7. 按下列路线循环一周，哪种情况是系统对环境做功：( ) 8. 在一定T，p下,汽化焓Δvap H,熔化焓Δfus H和升华焓Δsub H的关系为：( ) (A) Δsub H＞Δvap H(B) Δsub H＞Δfus H (C) Δsub H=Δvap H+Δfus H(D) Δvap H＞Δsub H 上述各式中,哪一个错误?
1. 2mol 298K ，5dm 3的He(g)，经过下列可逆变化： （1） 等温压缩到体积为原来的一半； （2） 再等容冷却到初始的压力。 求此过程的Q W U H S ???、、、和。已知=),(,g He C m p ?K -1?mol -1。 解：体系变化过程可表示为 W=W 1+W 2=nRTln 1 2V V +0=2××298×=-3435(J) Q=Q 1+Q 2=W 1+ΔU 2=-3435+n m v C ,ΔT=-3435+n m v C ,(298-298/2) ; =-3435+(-3716)=-7151(J) ΔU=ΔU 1+ΔU 2=ΔU 2=-3716(J) 2. ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nRln 12V V +? 21,T T m v T dT nC =2××+2××1-?K J 理想气体从40℃冷却到20℃， 同时体积从250dm 3 变化到50dm 3。已知该气体的m p C ,=?K -1?mol -1，求S ?。 解：假设体系发生如下两个可逆变化过程 250dm 3 等温 50dm 3 等容 50dm 3 40℃ ΔS 1 40℃ ΔS 2 20℃ ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nRln 12V V +? 21,T T m v T dT nC =10Rln 250 50 +10×4015.2732015.273++ =(1-?K J ) 》 3. 2mol 某理想气体(m p C ,= J ?K -1?mol -1)在绝热条件下由,膨胀到，求该过程的 Q W U H S ???、、、和。 解： 绝热 膨胀 ∵m p C ,=11--??mol K J ∴ m v C ,=1 -?K J 且Q=0 ΔU= ? 2 1 ,T T m v dT nC =2×× W=-ΔU=2930(J) 等温压缩 等容冷却
第十一章化学动力学 1.反应为一级气相反应，320 oC时 。问在320 oC加热90 min的分解分数为若干？ 解：根据一级反应速率方程的积分式 答：的分解分数为11.2% 2.某一级反应的半衰期为10 min。求1h后剩余A的分数。 解：同上题， 答：还剩余A 1.56%。 3．某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30%。问反应掉50%需多少时间？ 解：根据一级反应速率方程的积分式 答：反应掉50%需时19.4 min。
4． 25 oC时，酸催化蔗糖转化反应 的动力学数据如下（蔗糖的初始浓度c0为1.0023 mol·dm-3,时刻t的浓度为c） 使用作图法证明此反应为一级反应。求算速率常数及半衰期；问蔗糖转化95%需时若干？ 解：数据标为 利用Powell-plot method判断该反应为一级反应，
拟合公式 蔗糖转化95%需时 5. N -氯代乙酰苯胺异构化为乙酰对氯苯胺 为一级反应。反应进程由加KI溶液，并用标准硫代硫酸钠溶液滴定游离碘来测定。KI只与A反应。数据如下： 计算速率常数，以表示之。。 解：反应方程如下
根据反应式，N -氯代乙酰苯胺的物质的量应为所消耗硫代硫酸钠的物质的量的二分之一， 作图 。
6．对于一级反应，使证明转化率达到87.5%所需时间为转化率达到50%所需时间的3倍。对于二级反应又应为多少？ 解：转化率定义为，对于一级反应， 对于二级反应， 7．偶氮甲烷分解反应 为一级反应。287 oC时，一密闭容器中初始压力为21.332 kPa，1000 s后总压为22.732 kPa，求。 解：设在t时刻的分压为p， 1000 s后，对密闭容器中的气相反应，可以用分压表示组成：
第二章 热力学第二定律练习题 一、判断题（说法正确否）： 1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。 2．不可逆过程一定是自发过程。 3．熵增加的过程一定是自发过程。 4．绝热可逆过程的?S = 0，绝热不可逆膨胀过程的?S > 0，绝热不可逆压缩过程的?S < 0。 5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。 6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。 7．平衡态熵最大。 8．在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。 9．理想气体经等温膨胀后，由于?U = 0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗? 10．自发过程的熵变?S > 0。 11．相变过程的熵变可由 T H S ?= ?计算。 12．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。 13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。 14．冰在0℃，p 下转变为液态水，其熵变 T H S ?= ?>0，所以该过程为自发过程。 15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。 16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。 17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。 18．系统由V 1膨胀到V 2，其中经过可逆途径时做的功最多。 19．过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本方程可得?G = 0。 20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以 -p d V = 0，此过程温度不变，?U = 0，代入热力学基本方程d U = T d S - p d V ，因而可得d S = 0，为恒熵过程。 21．是非题： ⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否？ ⑵“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”，此话对否？ ⑶ 绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点？ ⑷ 自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程？举一例。 ⑸ 1mol 理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V 1变到V 2，能否用公式： ???? ??=?12 ln V V R S 计算该过程的熵变？ 22．在100℃、p 时，1mol 水与100℃的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成 100℃、p 的水蒸气，试计算此过程的?S 、?S (环)。 23． ? ??? ??=?12ln V V R S 的适用条件是什么？ 24．指出下列各过程中，物系的?U 、?H 、?S 、?A 、?G 中何者为零？ ⑴ 理想气体自由膨胀过程； ⑵ 实际气体节流膨胀过程； ⑶ 理想气体由(p 1,T 1)状态绝热可逆变化到(p 2,T 2)状态； ⑷ H 2和Cl 2在刚性绝热的容器中反应生成HCl ； ⑸ 0℃、p 时，水结成冰的相变过程； ⑹ 理想气体卡诺循环。 25．a mol A 与b mol B 的理想气体，分别处于(T ,V ,p A )与(T ,V ,p B )的状态，等温等容混合为 (T ,V ,p )状态，那么?U 、?H 、?S 、?A 、?G 何者大于零，小于零，等于零？ 26．一个刚性密闭绝热箱中，装有H 2与Cl 2混合气体，温度为298K ，今用光引发，使其
第十一章 1、化学热力学只能预测反应的可能性。热力学上不能发生的过程，现实中肯定不发生。 2、化学动力学的研究对象：化学动力学研究化学反应的速率和反应的机理以及温度、压力、催化剂、溶剂和光照等外界因素对反应速率的影响，把热力学的反应可能性变为现实性。 3、*热力学：研究过程的可能性；动力学：研究过程的现实性。 4、*热力学不考虑时间因素，所以热力学上可以发生的过程只是现实可能发生的过程，不是必然发生的。比如一个化学反应的摩尔反应吉布斯函数变尽管为负，但由于反应阻力很大，有可能实际上并不发生，因而必须研究动力学问题，即过程发生的速度问题。 11.1 化学反应的反应速率及速率方程 1、反应速率的定义： Ｒ→Ｐ ２、反应进度（extent of reaction ）： 对某化学反应的计量方程为： B B 0B ν=∑ 转化速率定义为： B B d 1d d d n t t ξξν? = = 3、反应速率： d 1d V t ξ = v B B 1d d c t ν=（恒容） 4、速率方程又称动力学方程。它表明了反应速率与浓度等参数之间的关系或浓度等参数与时间的关系。速率方程可表示为微分式或积分式。 d /d c t =v 5、基元反应简称元反应，如果一个化学反 应，反应物分子在碰撞中相互作用直接转化为生成物分子，这种反应称为基元反应。 6、*反应机理：表示一个反应是由那些基元反应组成的，又称反应历程。 7、如果一个化学计量式代表了若干个基元反应的总结果，那这种反应称为总包反应或总反应。 8、 对于基元反应，反应速率与反应物浓度的幂乘积成正比。幂指数就是基元反应方程中各反应物的系数。这就是质量作用定律，它只适用于基元反应。 9、在基元反应中，实际参加反应的分子数目称为反应分子数。可区分为单分子反应、双分子反应和三分子反应。 10、*反应级数可以是正数、负数、整数、分数或零 11、反应速率： ???=- =B A B A A A n n c kc dt dc v nA 、nB 是反应组分A 、B 的分级数，而n= nA + nB +……是反应的总级数, k 是反应速率常数，反应速率系数。 12、反应速率常数k 的单位为（molXm -3）1-n X s -1，与反应级数有关。物理意义是当反应物的浓度均为单位浓度时 k 等于反应速率。 13、在速率方程中，若某一物质的浓度远远大于其他反应物的浓度，或是出现在速率方程中的催化剂浓度项，在反应过程中可以认为没有变化，可并入速率系数项，这时反应总级数可相应下降，下降后的级数称为准级数反应。 ''(1) [A][B] [A][B] [B] ( [A]) r k r k k k =>>==准一级反应 §11.2 速率方程的积分形式 1、*零级反应：反应速率与反应物浓度无关， 常见的零级反应有表面催化反应和酶催化反应。A → P v A = k 2、★考，计算。半衰期： A A,0 A,0A 0 A d d c t c c k c kt c t -==? ? A A,0A,012 1 22c c c t k == ★考反应物反应掉一半所需要的时间称为半衰期，用t1/2表示。 3、★考填空。零级反应的特点 （1）速率系数k 的单位为[浓度][时间]-1
第二章 热力学第一定律 思考题.：1. 一封闭系统，当始终态确定后：（a ）当经历一个绝热过程，则功为定值；（b ）若经历一个等容过程，则Q 有定值：（c ）若经历一个等温过程，则热力学能有定值：（d ）若经历一个多方过程，则热和功的和有定值。 解释：始终态确定时，则状态函数的变化值可以确定，非状态函数则不是确定的。但是热力学能U 和焓没有绝对值，只有相对值，比较的主要是变化量。 2. 从同一始态A 出发，经历三种不同途径到达不同的终态： （1）经等温可逆过程从A→B；（2）经绝热可逆过程从A→C；（3）经绝热不可逆过程从A→D。 试问： （a ）若使终态的体积相同，D 点应位于BC 虚线的什么位置，为什么？ （b ）若使终态的压力相同，D 点应位于BC 虚线的什么位置，为什么，参见图 12p p (a) (b) 图 2.16 解释： 从同一始态出发经一绝热可逆膨胀过程和一经绝热不可逆膨胀过程，当到达相同的 终态体积V 2或相同的终态压力p 2时，绝热可逆过程比绝热不可逆过程作功大，又因为W （绝热）=C V （T 2-T 1），所以T 2（绝热不可逆）大于T 2（绝热可逆），在V 2相同时，p=nRT/V,则p 2（绝热不可逆）大于 p 2（绝热可逆）。在终态p 2相同时，V =nRT/p ，V 2（绝热不可逆）大于 V 2（绝热可逆）。 不可逆过程与等温可逆过程相比较：由于等温可逆过程温度不变，绝热膨胀温度下降，所以T 2（等温可逆）大于T 2（绝热不可逆）；在V 2相同时， p 2（等温可逆）大于 p 2（绝热不可逆）。在p 2相同时，V 2（等温可逆）大于 V 2（绝热不可逆）。 综上所述，从同一始态出发经三种不同过程， 当V 2相同时，D 点在B 、C 之间，p 2（等温可逆）＞p 2（绝热不可逆）＞ p 2（绝热可逆）当p 2相同时，D 点在B 、C 之间，V 2（等温可逆）＞ V 2（绝热不可逆）＞V 2（绝热可逆）。 总结可知：主要切入点在温度T 上，绝热不可逆做功最小。
第十一章 选择题 1. 反应 A →产物 为一级反应，2B → 产物 为二级反应，t 1(A) 和 t 1(B) 分别表示两反应的半衰期， 设 A 和 B 的初始浓度相等，当两反应分别进行的时间为t = 2t 12(A) 和 t = 2t 12 (B) 时，A ，B 物质的浓 度 c A ，c B 的大小关系为： ( ) (A) c A > c B (B) c A = c B (C) c A < c B (D) 两者无一定关系 2. 在反应 A k 1B k 2C ，A k 3 D 中，活化能 E 1> E 2> E 3，C 是所需要的产物，从动力学角度考虑，为了提高 C 的产量，选择反应温度时，应选择： ( ) (A) 较高反应温度 (B) 较低反应温度 (C) 适中反应温度 (D) 任意反应温度 3. 两个活化能不相同的反应，如 E 2> E 1，且都在相同的升温度区间内升温，则: (A) 21d ln d ln d d k k T T > (B) 21d ln d ln d d k k T T < （C ）21d ln d ln d d k k T T = (D) 21d d d d k k T T > 4. 400 K 时，某气相反应的速率常数k p = 10-3(kPa)-1·s -1，如速率常数用 k C 表示，则 k C 应为： ( ) (A) 3.326 (mol ·dm -3)-1·s -1 (B) 3.0×10-4 (mol ·dm -3)-1·s -1 (C) 3326 (mol ·dm -3)-1·s -1 (D) 3.0×10-7 (mol ·dm -3)-1·s -1 5. 如果臭氧 (O 3) 分解反应 2O 3→ 3O 2的反应机理是： O 3→ O + O 2 (1) O + O 3→ 2O 2 2) 请你指出这个反应对 O 3而言可能是： ( ) (A) 0 级反应 (B) 1 级反应 (C) 2 级反应 (D) 1.5 级反应 6. 两个一级平行反应 A k 1B ，A k 2C ，下列哪个结论是不正确的： ( ) (A) k 总= k 1+ k 2 (B) k 1/k 2= [B]/[C] (C) E 总= E 1+ E 2 (D) t 1= 0.693/(k 1+ k 2) 7. 某反应物反应掉 7/8 所需的时间恰好是它反应掉 1/2 所需时间的 3 倍，则该反 应的级数是：( ) (A) 零级 (B) 一级反应 (C) 二级反应 (D) 三级反应 8. 某气相 1-1 级平行反应 M k 1R ；M k 2S ，其指前因子 A 1= A 2，活化能 E 1≠E 2，但均与温度无关，现测得 298 K 时 ，k 1/ k 2= 100，则 754 K 时 k 1/k 2为： ( ) (A) 2500 (B) 2.5 (C) 6.2 (D) 缺活化能数据，无法解 9. 下表列出反应 A + B → C 的初始浓度和初速： 初 始 浓 度 /mol ·dm -3 初 速 /mol ·dm -3·s -1 c A,0 c B,0 1.0 1.0 0.15 2.0 1.0 0.30 3.0 1.0 0.45 1.0 2.0 0.15 1.0 3.0 0.15 此反应的速率方程为： ( ) (A) r = k c B (B) r = k c A c B (C) r = k c A (c B )2 (D) r = k c A 10. 某反应在指定温度下，速率常数k 为 4.62×10-2 min -1，反应物初始浓度为
第二章热力学第一定律 1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。解：理想气体n = 1mol 对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－ 1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,下全部凝结成液态水。求过程的功。假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 解: n = 1mol 恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V l-V g ) ≈ pVg = nRT = 在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。
H2O(l) ＝ H2(g) + 1/2O2(g)解: n = 1mol 恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3） W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－ 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Q a=,Wa=－；而途径b的Q b=－。求W b. 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a= ΔU b 由热力学第一定律可得Qa + Wa = Q b + W b ∴ W b = Q a + W a－Q b = － 始态为25℃，200 kPa的5 mol某理想气体，经途径a，b两不同途径到达相同的末态。途经a先经绝热膨胀到 -28.47℃，100 kPa，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa的末态，步骤的热。途径b为恒压加热过程。求途径b的及。
解：先确定系统的始、末 态 311106190200000 1529831485m ...P nRT V =××== 3210160100000 58 24431485m ...P nRT V V =××== = kJ .kJ )..(Q W U Δa a 85194225575=+=+=－ 对于途径b ，其功为 kJ .J ..V Δp W b 932706190101602000001－）－（－－=== 根据热力学第一定律 4mol 某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH－ΔU 的值。 解：根据焓的定义
第二章热力学第一定律 1mol 理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。 解：理想气体n = 1mol 对于理想气体恒压过程,应用式（ 2.2.3） W =－ p amb V －=p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－ 1mol 水蒸气 (H2O,g)在 100℃,下全部凝结成液态水。求过程的功。假设：相对于水蒸气的体 积，液态水的体积可以忽略不计。 解: n = 1mol 恒温恒压相变过程 ,水蒸气可看作理想气体 , 应用式（ 2.2.3） W =－ p amb V =－p(V l -V g ) ≈ pVg = nRT = 在25℃及恒定压力下，电解 1mol 水(H2O,l)，求过程的体积功。 H2O(l)＝ H2(g) + 1/2O2(g) 解: n = 1mol 恒温恒压化学变化过程, 应用式（ 2.2.3） W=－p amb V =－ (p2V2-p1V1)≈－ p2V2 =－n2RT=－ 若途径 a 的 Q a=,Wa=－；而途径 b 的Q b=系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。 －。求 W b. 解 :热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关 ,故ΔU a=ΔU b 由热力学第一定律可得Qa + Wa = Q b + W b ∴ W b = Q a + W a－Q b = －
始态为 25℃，200 kPa 的 5 mol 某理想气体，经途径 a ，b 两不同途径到达相同的末态。途 经 a 先经绝热膨胀到 -28.47℃， 100 kPa ，步骤的功 ；再恒容加热到压力 200 kPa 的末态，步骤的热 。途径 b 为恒压加热过程。求途径 b 的 及 。 解：先确定系统的始、末态 V 1 = nRT 1 =5 ×8.314 ×298.15 3 P 1 = 0.0619 m 200000 V 2 = V = nRT = 5 ×8.314 ×244.58 = 0.1016 m 3 P 100000 U = W a + Q a = (－5.57 + 25.42 )kJ = 19.85kJ 对于途径 b ，其功为 W b = － p 1 V = －200000（0.1016－0.0619） J = －7.932kJ 根据热力学第一定律 4mol 某理想气体，温度升高 20℃ , 求 ΔH－ΔU 的值。 解：根据焓的定义 -3 水 (H 2 在 ℃ 下：（ ）压力从 增 已知水在 25℃ 的密度 ρ =997.04kg ·m。求 1mol 100kPa O,l) 25 1 加至 200kPa 时的 H;（2）压力从 100kPa 增加至 1Mpa 时的 ΔH。假设水的密度不随压力改 变，在此压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关。 -3 -3 -1 解 : 已知 ρ= 997.04kg ·m H2O = × 10 kg mol · M
第十一章化学动力学 3．某一级反应，反应进行10 min后，反应物反应掉30%。问反应掉50%需多少时间？ 解：根据一级反应速率方程的积分式 答：反应掉50%需时19.4 min。 6．偶氮甲烷分解反应 为一级反应。287 oC时，一密闭容器中初始压力为21.332 kPa，1000 s后总压为22.732 kPa，求。 解：设在t时刻的分压为p， 1000 s后，对密闭容器中的气相反应，可以用分压表示组成：
8． 某一级反应，初始速率为，1 h 后速率为 。求 和初始浓度 。 解：一级反应的速率方程 11．某二级反应 ，两种反应物的初始浓度皆为，经10 min 后反应掉25 %，求 。 解：由于A 和B 的计量系数和初始浓度相同，因此在反应过程中， 令，由速率方程的积分式的 18 在一定条件下，反应)(2)()(22g HBr g Br g H →+符合速率方程的一般形式，即在某温度下，当31.02 2 -?==dm mol c c Br H 及322 2 -?==dm mol c c Br H 时，反应速率 为v ，其他不同浓度时的速率如下表所示。
求反应的分级数。 解：从题目所给数据中可以看出，此题应该结合速率方程的一般形式来考虑。按图所给的式子 [] [] [][]3 2 1 22n n n HBr Br H k dt HBr d = 得知，在某一时刻的反应速率是取决于[]1 2n H ，[]2 2n Br 及[]3 n HBr 的，如这三者中任 何一个浓度发生变化都会影响到反应速率，而影响的倍数则取决于n 。利用表中速率数据便能求出321,n n n 及。 [] v dm mol dm mol dm mol k dt HBr d n n n =???=---3 2 1) 2() 1.0()1.0(3 3 3 （1） [] v dm mol dm mol dm mol k dt HBr d n n n 8) 2()4.0()1.0(3 213 3 3 =???=--- （2） [] v dm mol dm mol dm mol k dt HBr d n n n 16) 2()4.0()2.0(3 213 3 3 =???=--- （3） [] v dm mol dm mol dm mol k dt HBr d n n n 88.1) 3()2.0()1.0(3 213 3 3 =???=--- （4） 将（1）除以（2）得 8 14.01.02 33 = ??? ? ? ???--n dm mol dm mol 得到 5.12=n 同理可得11=n ，13-=n
1. 2m o l 298K ，5d m 3的H e (g )，经过下列可逆变化： （1） 等温压缩到体积为原来的一半； （2） 再等容冷却到初始的压力。 求此过程的Q W U H S ???、、、和。已知=),(,g He C m p ?K -1?mol -1。 解：体系变化过程可表示为 W=W 1+W 2=nRTln 1 2V V +0=2××298×=-3435(J) Q=Q 1+Q 2=W 1+ΔU 2=-3435+n m v C ,ΔT=-3435+n m v C ,(298-298/2) =-3435+(-3716)=-7151(J) ΔU=ΔU 1+ΔU 2=ΔU 2=-3716(J) 2. ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nRln 12 V V +?21,T T m v T dT nC =2××+2××1-?K J 理想气体从40℃冷却到20℃，同时体积从250dm 3 变化到50dm 3。已知该气体的m p C ,=?K -1?mol -1，求S ?。 解：假设体系发生如下两个可逆变化过程 250dm 3 等温 50dm 3 等容 50dm 3 40℃ ΔS 1 40℃ ΔS 2 20℃ ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nRln 12V V +?21,T T m v T dT nC =10Rln 250 50+10×4015.2732015.273++ =(1-?K J ) 3. 2mol 某理想气体(m p C ,= J ?K -1?mol -1)在绝热条件下由,膨胀到，求该过程的 Q W U H S ???、、、和。 解： 绝热 膨胀 ∵m p C ,=11--??mol K J ∴ m v C ,=1-?K J 且Q=0 ΔU=?2 1,T T m v dT nC =2×× W=-ΔU=2930(J) 等温压缩 等容冷却
第一章 1.5两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到100 ?C，另一个球则维持0 ?C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。 解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。 标准状态： 因此， 1.8 如图所示，一带隔板的容器中，两侧分别有同温、不同压的H2与N2，P(H2）=20kpa，P(N2)=10kpa,二者均可视为理想气体。
（1）保持容器内温度恒定,抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试求两种气体混合后的压力； （2）计算混合气体中H2和N2的分压力； （3）计算混合气体中H2和N2的分体积。 第二章 2.2 1mol水蒸气（H2O,g）在100℃，101.325kpa下全部凝结成液态水，求过程的功。假设：相对水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。
2.11 1mol某理想气体与27℃，101.325kpa的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态，在恒容升温至97.0℃，250.00kpa。求过程的W,Q, ΔU, ΔH。已知气体的体积Cv,m=20.92J*mol-1 *K-1。 2.15 容积为0.1 m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0 ?C，4 mol 的Ar(g)及150 ?C，2 mol的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度t及过程的。已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容分别为 及，且假设均不随温度而变。 解：图示如下 假设：绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积随温度的变化可忽略不计
则该过程可看作恒容过程，因 此 假设气体可看作理想气体， ，则 2.25 冰（H2O,S）在100kpa下的熔点为0℃，此条件下的摩尔熔化焓ΔfusHm=6.012KJ*mol-1 *K-1。已知在-10~0℃范围内过冷水（H2O,l）和冰的摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=76.28J*mol-1 *K-1和Cpm（H2O,S）=37.20J*mol-1 *K-1。求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。 O, l）在100 ?C的摩尔蒸发焓。水和2.26 已知水（H 2 水蒸气在25~100℃间的平均摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=75.75J*mol-1 *K-1和Cpm （H2O,g）=33.76J*mol-1 *K-1。求在25?C时水的摩尔蒸发焓。
第二章热力学第一定律 2、1 1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃,求过程中系统与环境交换的功。 解:理想气体n = 1mol 对于理想气体恒压过程,应用式(2、2、3) W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－8、314J 2、2 1mol水蒸气(H 2 O,g)在100℃,101、325kPa下全部凝结成液态水。求过程的功。假设:相对于水蒸气的体积,液态水的体积可以忽略不计。 解: n = 1mol 恒温恒压相变过程,水蒸气可瞧作理想气体, 应用式(2、2、 3) W =－p amb ΔV =－p(V l -V g ) ≈ pVg = nRT = 3、102kJ 2、3 在25℃及恒定压力下,电解1mol水(H2O,l),求过程的体积功。 H2O(l) ＝H2(g) + 1/2O2(g) 解: n = 1mol 恒温恒压化学变化过程, 应用式(2、2、3) W=－p amb ΔV =－(p 2 V 2 -p 1 V 1 )≈－p 2 V 2 =－n 2 RT=－3、718kJ 2、4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Q a=2、078kJ,Wa=－4、157kJ;而途径b的Q b=－0、692kJ。求W b、 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a= ΔU b 由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Q b + W b ∴ W b = Q a + W a－Q b = －1、387kJ 2、5 始态为25℃,200 kPa的5 mol某理想气体,经途径a,b两不同途径到达相同的末态。途经a先经绝热膨胀到 -28、47℃,100 kPa,步骤的功;再恒容加热到压力200 kPa 的末态,步骤的热。途径b为恒压加热过程。求途径b的及。 解:先确定系统的始、末 态
第二章热力学第二定律练习题 一、判断题（说法正确否）： 1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。 2．不可逆过程一定是自发过程。 3．熵增加的过程一定是自发过程。 4．绝热可逆过程的?S= 0，绝热不可逆膨胀过程的?S> 0，绝热不可逆压缩过程的?S< 0。5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。 7．平衡态熵最大。 8．在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。 9．理想气体经等温膨胀后，由于?U = 0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗 10．自发过程的熵变?S > 0。 11．相变过程的熵变可由计算。 12．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。 13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。 14．冰在0℃，p下转变为液态水，其熵变>0，所以该过程为自发过程。 15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。 16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。 17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。 18．系统由V1膨胀到V2，其中经过可逆途径时做的功最多。 19．过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本方程可得?G = 0。 20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以 -p d V= 0，此过程温度不变，?U= 0，代入热力学基本方程d U = T d S - p d V，因而可得d S = 0，为恒熵过程。 21．是非题： ⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否 ⑵“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”，此话对否 ⑶绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点 ⑷自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程举一例。 ⑸ 1mol理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V1变到V2，能否用公式： 计算该过程的熵变 22．在100℃、p时，1mol水与100℃的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成 100℃、p的水蒸气，试计算此过程的?S、?S(环)。 23．的适用条件是什么 24．指出下列各过程中，物系的?U、?H、?S、?A、?G中何者为零 ⑴理想气体自由膨胀过程；⑵实际气体节流膨胀过程； ⑶理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态； ⑷ H2和Cl2在刚性绝热的容器中反应生成HCl； ⑸ 0℃、p时，水结成冰的相变过程；⑹理想气体卡诺循环。 25．a mol A与b mol B的理想气体，分别处于(T,V,p A)与(T,V,p B)的状态，等温等容混合为 (T,V,p)状态，那么?U、?H、?S、?A、?G何者大于零，小于零，等于零 26．一个刚性密闭绝热箱中，装有H2与Cl2混合气体，温度为298K，今用光引发，使其化合为HCl(g)，光能忽略，气体为理想气体，巳知(HCl) = ·mol-1，试判断该过程中?U、?H、?S、?A、?G是大于零，小于零，还是等于零 27．在一绝热恒容箱内，有一绝热板将其分成两部分，隔板两边各有1mol N2，其状态分别为298K、p0与298K、10p0，若以全部气体为体系，抽去隔板后，则Q、W、?U、?H、?S中，哪些为零
例2-3 2mol 某单原子分子理想气体从始态273K 、θp ，经一绝热压缩过程至终态546K 、4θp 。试计算S ?，并判断此过程是否可逆？ 解: 对于理想气体任意状态变化过程，其熵变为 21,m 12 11 ln ln 5 5461 28.314ln 28.314ln J K 2 2734 =5.76J K p T p S nC nR T p --?=+??=??+?? ???? 因为此过程为绝热过程，且0S ?>，所以此过程是一不可逆过程。 【点评】对于理想气体的任意状态变化过程，只要始终状态确定，即可计算熵变。如果本题给出系统始终态是（, T V ）或（, p V ），则可以分别按下式计算 22,m 11ln ln V T V S nC nR T V ?=+ 或 22,m ,m 11 ln ln p V V p S nC nC V p ?=+ 例2-5 在θp 下，使1mol 水蒸气在373K 冷凝成液态水，再把水冷却到273K 并凝结成冰。求全部过程中水的熵变。设液态水的平均热容为75.681 1 J K mol --??，水在沸点时的蒸发焓和凝固点时的凝固焓分别为1 40.63kJ mol -?和16.04kJ mol --?。 解: 此过程的示意图如下所示： 各步骤的熵变分别为： θ 3vap m 1111 40.6310J K 108.9J K 373n H S T --?????=- =-?= -? ??? 11 22,m 1273ln 75.68ln J K 23.6J K 373p T S nC T --???==?=-? ??? θ 11fus m 326040 ()J K 22.1J K 273 n H S T --??=-=-?=-? 总过程的熵变为 11123(108.923.622.1)J K 154.6J K S S S S --?=?+?+?=---?=-? 1 S ????冷 凝 3 S ????凝 固 2 S ????冷 却
物理化学第十一章课后 题答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
37．若为对行一级反应，A的初始浓度为；时间为t时，A 和B 的浓度分别为和。 （1）试证 （3）已知为，为，，求100 s后A 的转化率。 证：对行反应速率方程的积分形式为 转化率： 40.高温下乙酸分解反应如下：
在1089K 时，1174.3-=s k ，1265.4-=s k 。 （1）试计算乙酸反应掉99%所需的时间； （2）当乙酸全部分解时，在给定温度下能够获得乙烯酮的最大产量是多少？ 解：（1）根据1k 和2k 的单位知：该反应为一级平行反应，速率方程为 t k k c c A A )(ln 210 ,+= 得s c c k k t A A 55.0ln 1 0,21=+= （2）若乙酸全部分解，则 0,A A B c c c =+ 21//k k c c A B = 联立两式解得0,0,2 12 554.0A A A c c k k k c =+= 即在给定温度下能够获得乙烯酮的最大产量是0.5540,A c 。 41． 对于两平行反应：
若总反应的活化能为E ，试证明： 证明：设两反应均为n 级反应，且指前因子相同，则反应速率方程为 上式对T 求导数 43.气相反应2HI(g)(g)H (g)I 22→+是二级反应。现在一含有过量固化碘的反应器中充入50.663 kPa 的(g)H 2。已知673.2K 时该反应的速率常数 119s kPa 109.868---??=k ，固体碘的饱和蒸汽压为121.59kPa （假设固体碘与 碘蒸气处于快速平衡），且没有逆反应。 （1）计算所加入的(g)H 2反应掉一般所需要的时间； （2）验证下述机理符合二次反应速率方程。
第二章 2.1 1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。 解：理想气体n = 1mol 恒压升温 p1, V1, T1p2, V2, T2 对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－8.314J 2.2 1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,101.325kPa下全部凝结成液态水。求过程的功。假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 解: n = 1mol 100℃,101.325kPa H2O(g) H2O(l)恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V l-V g ) ≈ pVg = nRT = 3.102kJ 2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。 H2O(l) ＝H2(g) + 1/2O2(g) 解: n = 1mol 25℃,101.325kPa H2O(l) H2(g) + O2(g) n1=1mol 1mol + 0.5mol = n2 V1 = V l V(H2) + V(O2) = V2 恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3） W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－3.718kJ
2.4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Q a=2.078kJ,Wa=－4.157kJ；而途径b的Q b=－0.692kJ。求W b. 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a = ΔU b 由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Q b + W b ∴W b = Q a + W a－Q b = －1.387kJ 2.6 4mol某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH－ΔU的值。 解: 理想气体n = 1mol C p,m－C V,m = R 应用式(2.4.21) 和(2.4.22) ΔH = n C p,mΔT ΔU = n C V,mΔT ∴ΔH－ΔU = n(C p,m－C V,m)ΔT = nRΔT = 665.12J 2.7 已知水在25℃的密度ρ=997.04kg·m-3。求1mol水(H2O,l)在25℃下：（1）压力从100kPa增加至200kPa时的ΔH;（2）压力从100kPa增加至1Mpa时的ΔH。假设水的密度不随压力改变，在此压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关。解: 已知ρ= 997.04kg·m-3M H2O = 18.015 × 10-3 kg·mol-1 凝聚相物质恒温变压过程, 水的密度不随压力改变,1molH2O(l)的体积在此压力范围可认为不变, 则 V H2O = m /ρ= M/ρ ΔH －ΔU = Δ(pV) = V(p2 －p1 ) 摩尔热力学能变与压力无关, ΔU = 0 ∴ΔH = Δ(pV) = V(p2 －p1 ) 1) ΔH －ΔU = Δ(pV) = V(p2 －p1 ) = 1.8J 2) ΔH －ΔU = Δ(pV) = V(p2 －p1 ) = 16.2J 2.8 某理想气体C v,m=3/2R。今有该气体5mol在恒容下温度升高 50℃。求过程的W，Q，ΔH和ΔU。 解: 理想气体恒容升温过程n = 5mol C V,m = 3/2R Q V =ΔU = n C V,mΔT = 5×1.5R×50 = 3.118kJ W = 0 ΔH = ΔU + nRΔT = n C p,mΔT = n (C V,m+ R)ΔT = 5×2.5R×50 = 5.196kJ 2.9 某理想气体C v,m=5/2R。今有该气体5mol在恒压下温度降低