南京大學《物理化學》每章典型例題

1、第一章第一章熱力學第一定律與力學第一定律與熱化學化學例題例題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。求整個過程的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)方程計算有關狀態(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℃的結冰過程為不可逆過程，計算時要利用0℃結冰的可逆相變過程，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，使5.27克的甲醇(摩爾質量為32克)在彈式量熱計中恒容燃燒，放出119.50kJ的熱量。忽略壓力對焓的影

3、響。(1)計算甲醇的標準燃燒焓。θmcH?(2)已知298.15K時H2O(l)和CO2(g)的標準摩爾生成焓分別為－285.83kJmol－1、－393.51kJmol－1，計算CH3OH(l)的。θmfH?(3)如果甲醇的標準蒸發(fā)焓為35.27kJmol－1，計算CH3OH(g)的。θmfH?解：解：(1)甲醇燃燒反應：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過程為非恒溫過程，不能用?G來判斷過程的方向。(2)恒外壓絕熱膨脹過程，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過程為非恒溫過程，不能用?G來判斷過程的方向。例3水的蒸汽壓與溫度之間可用如下關系式表示：lg(pPa)＝－AT＋B若已知水在77℃時的飽和蒸汽壓為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可以改變?yōu)?01℃；(共8分)解：解：(1)給出的關系式實際上為克－克方程的不定積分式。題目只給出一個溫度下的蒸汽壓，代入方程無法求解。所以必須考慮其他條件或常識，即水在100℃時的飽和蒸汽壓為

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