【正文】 （2） 平衡時氣、液兩相的物質的量解：（1）對于理想液態(tài)混合物，每個組分服從 Raoult 定律，因此 （2）系統代表點 ，根據杠桿原理 單組分系統的相圖示意如右圖。 求下列反應在 K 下平衡的蒸氣壓。解：（1） （2） （3） （4） 將 1mol 的 SO2與 1 mol O2的混合氣體，在 kPa 及 903 K 下通過盛有鉑絲的玻璃管，控制氣流速度，使反應達到平衡，把產生的氣體急劇冷卻，并用 KOH 吸收 SO2及SO3。求等物質的量的一氧化碳和水蒸氣的混合物在 994 K 下，通過適當催化劑進行反應，其平衡轉化率為多少？ 解：兩還原反應的化學計量式分別為 一氧化碳與水蒸氣的反應 顯然，(3) = (2) – (1)，因此 設一氧化碳和水蒸氣的物質的量分別為 n，平衡轉化率為 ?，則 因此， 在真空的容器中放入固態(tài)的 NH4HS，于 25 ?C 下分解為 NH3(g)與 H2S(g)，平衡時容器內的壓力為 kPa。原鹽酸溶液20 cm3需用濃度為 mmol?dm3的氫氧化鉀溶液 cm3滴定至終點。 解：所給反應 = 2 x (2) – (1)，因此 注：平衡組成的計算關鍵是物料衡算。（1） N 2O4(100 kPa), NO2(1000 kPa)。已知水的。已知水的 ，純水在 25 ?C 時的蒸氣壓為。另外有 2 g 有機物質溶于 100 g 乙醇中，此溶液的沸點則上升 ?C。 解：（1） 的分子量為 ，因此 （2） 25 ?C 時 mol NH3溶于 1 dm3三氯甲烷中，此溶液 NH3的蒸氣分壓為 kPa，同溫度時 mol NH3溶于 1 dm3水中，NH 3的蒸氣分壓為 kPa。在 25 ?C 下，向無限大量組成 xC = 的混合物中加入 5 mol 的純液體 C。 解：（略） 苯與甲苯的混合液可視為理想液態(tài)混合物。根據 GibbbsDuhem 方程 （const. T and const. p）。已知 20 ?C 時苯的飽和蒸氣壓為 kPa，若 20?C 時 HCl 和苯蒸氣總壓為 kPa，求 100 g 笨中溶解多少克 HCl。兩液體可形成理想液態(tài)混合物。求：此溶液中 D果糖的（1）摩爾分數；（2）濃度；（3）質量摩爾濃度。 （3）在多大壓力下水的沸點為 105 ?C。解：（1） （2） （3）設立以下途徑 已知化學反應 中各物質的摩爾定壓熱容與溫度間的函數關系為 這反應的標準摩爾反應熵與溫度的關系為 試用熱力學基本方程 推導出該反應的標準摩爾反應吉布斯函數 與溫度 T 的函數關系式。今在 100 kPa下，有5 ?C 1 kg 的過冷水變?yōu)橥瑯訙囟?、壓力下的冰，設計可逆途徑，分別按可逆途徑計算過程的 及 。此狀態(tài)為亞穩(wěn)態(tài)。 解：恒溫下 對凝聚相恒溫過程 ，因此 . 100 ?C 的恒溫槽中有一帶有活塞的導熱圓筒，筒中為 2 mol N2(g)及裝與小玻璃瓶中的 3 mol H2O(l)。 解：先估算 100 ?C 時，系統中是否存在液態(tài)水。 ? C 為在 kPa 下乙醚的沸點。求系統達到平衡后，過程的 。即 A 和 B 的末態(tài)體 積均為容器的體積。今絕熱反抗恒定外壓不可逆膨脹至末態(tài)體積 的平衡態(tài)。解：熵為狀態(tài)函數，在三種情況下系統的熵變相同 在過程中系統所得到的熱為熱源所放出的熱，因此 已知氮（N 2, g）的摩爾定壓熱容與溫度的函數關系為 將始態(tài)為 300 K，100 kPa 下 1 mol 的 N2(g)置于 1000 K 的熱源中，求下列過 程（1）經恒壓過程；（2）經恒容過程達到平衡態(tài)時的 。（2） 不可逆熱機效率 。 解：燃燒為恒壓絕熱過程。 （1） （2） （3） 解：查表知 NH3(g) NO(g) H2O(g) H2O(l) NO2(g) HNO3(l) Fe2O3(s) CO(g) （1） （2） （3） 應用附錄中有關物資的熱化學數據，計算 25 ?C 時反應 的標準摩爾反應焓，要求：（1） 應用 25 ?C 的標準摩爾生成焓數據；（2） 應用 25 ?C 的標準摩爾燃燒焓數據。在此條件下冰的摩爾融化熱。設有 g 的冰熔化，則有 系統冰和水的質量分別為 蒸汽鍋爐中連續(xù)不斷地注入 20 176。 （2）末態(tài)水和冰的質量。 解：經粗略估算可知，系統的末態(tài)溫度 T 應該高于 0 176。設水蒸氣適用理想氣體狀態(tài)方程式。 （3）氣體 A 的末態(tài)溫度 。因此絕熱線在 處的斜率為 恒溫線在 處的斜率為 。 解：過程圖示如下 假定將絕熱隔板換為導熱隔板，達熱平衡后，再移去隔板使其混合，則 由于外壓恒定，求功是方便的 由于汽缸為絕熱，因此 在一帶活塞的絕熱容器中有一固定的絕熱隔板。 解：300 kg 的水煤氣中 CO(g)和 H2(g)的物質量分別為 300 kg 的水煤氣由 1100 ?C 冷卻到 100 ?C 所放熱量 設生產熱水的質量為 m，則 單原子理想氣體 A 于雙原子理想氣體 B 的混合物共 5 mol，摩爾分數 ，始態(tài)溫度 ，壓力 。所作功計算如下： 在溫度 T 時，升高系統溫度 d T，排出容器的空氣的物質量為 所作功 這正等于用 和 所計算熱量之差。 解：過程圖示如下 由于 ，則 ，對有理想氣體 和 只是溫度的函數 該途徑只涉及恒容和恒壓過程，因此計算功是方便的 根據熱力學第一定律 已知 20 ?C 液態(tài)乙醇(C 2H5OH，l)的體膨脹系數 ，等溫壓縮率，密度 ，摩爾定壓熱容 。 解：將氣相看作理想氣體，在 300 K 時空氣的分壓為 由于體積不變（忽略水的任何體積變化）， K 時空氣的分壓為 由于容器中始終有水存在，在 K 時，水的飽和蒸氣壓為 kPa，系統中水蒸氣的分壓為 kPa，所以系統的總壓 第二章 熱力學第一定律 始態(tài)為 25 ?C，200 kPa 的 5 mol 某理想氣體，經途徑 a，b 兩不同途徑到達相同的末態(tài)。 解：用理想氣體狀態(tài)方程計算 用 van der Waals 計算，查表得知，對于 N2氣（附錄七） ，用 MatLab fzero 函數求得該方程的解為 也可以用直接迭代法， ，取初值 ，迭代十次結果 25 ?C 時飽和了水蒸氣的濕乙炔氣體（即該混合氣體中水蒸氣分壓力為同溫度下水的飽和蒸氣壓）總壓力為 kPa，于恒定總壓下冷卻到 10 ?C，使部分水蒸氣凝結為水。 （2）混合氣體中某組分的摩爾體積怎樣定義？ （3）根據分體積的定義 對于分壓 室溫下一高壓釜內有常壓的空氣，為進行實驗時確保安全，采用同樣溫度的純氮進行置換，步驟如下：向釜內通氮氣直到 4 倍于空氣的壓力，爾后將釜內混合氣體排出直至恢復常壓。大學物理化學課后答案詳解第一章 氣體的 pVT 性質 物質的體膨脹系數 與等溫壓縮率 的定義如下 試推出理想氣體的 ， 與壓力、溫度的關系。重復三次。試求每摩爾干乙炔氣在該冷卻過程中凝結出水的物質的量。途經 a 先經絕熱膨脹到 ?C，100 kPa，步驟的功 ；再恒容加熱到壓力 200 kPa 的末態(tài)，步驟的熱 。求20 ?C，液態(tài)乙醇的 。 容積為 m3的恒容密閉容器中有一絕熱隔板，其兩側分別為 0 ?C，4 mol 的 Ar(g)及 150 ?C，2 mol 的 Cu(s)。今該混合氣體絕熱反抗恒外壓 膨脹到平衡態(tài)。隔板靠活塞一側為 2 mol，0 ?C 的單原子理想氣體 A，壓力與恒定的環(huán)境壓力相等；隔板的另一側為 6 mol，100 ?C 的雙原子理想氣體 B，其體積恒定。由于 ，因此絕熱可逆線的斜率的絕對值大于恒溫可逆線的絕對值。 （4）氣體 A 從電熱絲得到的熱 。 解：該過程為可逆相變 已知 100 kPa 下冰的熔點為 0 176。C, 因此 已知 100 kPa 下冰的熔點為 0 176。 解：1 kg 50 176。C 的水，將其加熱并蒸發(fā)成 180 176。已知在10 ?C ~ 0 ? C 范圍內過冷水（H 2O, l）和冰的摩爾定壓熱容分別為 和 。解：查表知Compound0 00因此，由標準摩爾生成焓由標準摩爾燃燒焓 已知 25 ?C 甲酸甲脂（HCOOCH 3, l）的標準摩爾燃燒焓 為 ，甲酸（HCOOH, l）、甲醇（CH 3OH, l）、水（H 2O, l）及二氧化碳（CO 2, g）的標準摩爾生成焓分別為 、 、 及 ?；瘜W反應式 設計途徑如下 在 下甲烷燃燒的摩爾反應熱為 ，則 可由 表出（Kirchhoff 公式） 設甲烷的物質量為 1 mol，則 ， ， ， 最后得到 第三章 熱力學第二定律 卡諾熱機在 的高溫熱源和 的低溫熱源間工作。（3） 不可逆熱機效率 。 解：在恒壓的情況下 在恒容情況下，將氮（N 2, g）看作理想氣體 將 代替上