南京大學(xué)《物理化學(xué)》每章典型例題

1、第一章第一章熱力學(xué)第一定律與力學(xué)第一定律與熱化學(xué)化學(xué)例題例題11mol理想氣體于27℃、101325Pa狀態(tài)下受某恒定外壓恒溫壓縮到平衡，再由該狀態(tài)恒容升溫到97℃，則壓力升到1013.25kPa。求整個(gè)過(guò)程的W、Q、△U及△H。已知該氣體的CV，m恒定為20.92Jmol1?K1。?解題思路解題思路：需先利用理想氣體狀態(tài)方程計(jì)算有關(guān)狀態(tài)：(T1=27℃p1=101325Pa，V1)→(T2=27℃p2=p外=，V2=)→(T3=97℃

2、p3=1013.25kPa，V3=V2)例題例題2水在5℃的結(jié)冰過(guò)程為不可逆過(guò)程，計(jì)算時(shí)要利用0℃結(jié)冰的可逆相變過(guò)程，即H2O（l，1mol，5℃，）H2O（s，1mol，5℃，）θpθp↓△H2↑△H4H2O（l，1mol，0℃，）H2O（s，1mol，0℃，）θpθp∴△H1=△H2＋△H3＋△H4例題例題3在298.15K時(shí)，使5.27克的甲醇(摩爾質(zhì)量為32克)在彈式量熱計(jì)中恒容燃燒，放出119.50kJ的熱量。忽略壓力對(duì)焓的影

3、響。(1)計(jì)算甲醇的標(biāo)準(zhǔn)燃燒焓。θmcH?(2)已知298.15K時(shí)H2O(l)和CO2(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓分別為－285.83kJmol－1、－393.51kJmol－1，計(jì)算CH3OH(l)的。θmfH?(3)如果甲醇的標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)焓為35.27kJmol－1，計(jì)算CH3OH(g)的。θmfH?解：解：(1)甲醇燃燒反應(yīng)：CH3OH(l)O2(g)→CO2(g)2H2O(l)23QV==－119.50kJ(5.2732)mol=－72

4、5.62kJmol－1θmcU?Qp==?RTv)g(BθmcH?θmcU?=(－725.62－0.58.3145298.1510－3)kJ.mol－1=－726.86kJmol－1(2)=(CO2)2（H2O)－[CH3OH(l)]θmcH?θmfH?θmfH?θmfH?[CH3OH(l)]=(CO2)2(H2O)－θmfH?θmfH?θmfH?θmcH?=[－393.512(－285.83)－(－726.86)]kJmol－1△H3

5、△H1=5228J過(guò)程為非恒溫過(guò)程，不能用?G來(lái)判斷過(guò)程的方向。(2)恒外壓絕熱膨脹過(guò)程，利用Q=0，?U=W建立方程求出T2。??U=nCVm(T2T1)=n(1.5R)(T2T1)W=p外(V2V1)=p2(V2V1)=nR[T2(T1p1)p2]=nR(T2T12)∴n(1.5R)(T2T1)=nR(T2T12)T2=0.8T1=0.8273K=218.4KW=?U=nCVm(T2T1)=1mol(1.58.3145JK1mol1

6、)(218.4K273K)=681.0J1221lnlnTTnCppnRSmp???1θθKJ)273218.4ln8.31452.52ln314581(????????pp.=1.125JK1?H=nCpm(T2T1)=1mol(2.58.3145JK1mol1)(218.4K273K)=1135J?G=?H?(TS)=?H[T2?S(T2T1)S1]=1135J[218.4K1.125JK1(218.4K273K)100JK1]=4

7、079J過(guò)程為非恒溫過(guò)程，不能用?G來(lái)判斷過(guò)程的方向。例3水的蒸汽壓與溫度之間可用如下關(guān)系式表示：lg(pPa)＝－AT＋B若已知水在77℃時(shí)的飽和蒸汽壓為41.847kPa，求：(1)常數(shù)A，B的值以及水的摩爾蒸發(fā)焓；(2)在多大外壓下水的沸點(diǎn)可以改變?yōu)?01℃；(共8分)解：解：(1)給出的關(guān)系式實(shí)際上為克－克方程的不定積分式。題目只給出一個(gè)溫度下的蒸汽壓，代入方程無(wú)法求解。所以必須考慮其他條件或常識(shí)，即水在100℃時(shí)的飽和蒸汽壓為

8、101.325kPa，代入自然就可得到AB。至于?vapHm可用與A的關(guān)系計(jì)算：?vapHm＝－2.303AR亦可用克－克方程的定積分式計(jì)算。(2)外壓壓力即為101℃時(shí)的水的飽和蒸汽壓。例4：苯的正常沸點(diǎn)為353K，摩爾汽化焓為30.77kJ?mol1，現(xiàn)將353K，標(biāo)準(zhǔn)壓力下的1摩爾液態(tài)苯向真空等溫蒸發(fā)為同溫同壓的苯蒸汽(設(shè)為理想氣體)。A計(jì)算該過(guò)程苯吸收的熱量和做的功；B求過(guò)程的?G和?S；C求環(huán)境的熵變；D可以使用何中判據(jù)判斷過(guò)