1、物理化学习题及答案篇一：物理化学课后习题第1章 化学热力学根本定律11mol双原子理想气体在300 K、101 kPa下，经恒外压恒温压缩至平衡态，并从此状态下恒容升温至370 K、压强为1 010 kPa。求整个过程的U、H、W及Q。 （答案：U = 1455 J，H = 2037 J，W=17727 J，Q = -16272 J）解： 第一步：恒外压恒温压缩至平衡态，U=0，H=0V1=8.314300/101=24.695dm3,此平衡态的压强PW=-P(V2-V1)=-818.92103(3.046-24.695)10-3 =17727 J=17.727 kJ-Q=W=17.727 k
2、J Q=-17.727 kJ第一步： 因恒容W=0U=Qv=Cv,m(T2-T1) =20.79(370-300)=1455.3 J=1.455 kJH=(20.79+R)70=2037.3 J=2.037 kJ整个过程：W=17.727 kJ；Q= -17.727+1.455= -16.27 kJ；U=1.455 kJ ；H=2.037 kJ。2设有0.1 kg N2，温度为273.15 K，压强为101325 Pa，分别进展以下过程，求U、H、Q及W。(1) 恒容加热至压强为151987.5 Pa； (2) 恒压膨胀至原体积的2倍； (3) 恒温可逆膨胀至原体积的2倍； (4) 绝热可逆膨
3、胀至原体积的2倍。 （答案： U = QV = 1.01104 J，H = 1.42104 J，W = 0； H = QP = 28.4 kJ，U = 20.20 kJ，W= -8.11 kJ； Q = 5622 J ，W = -5622 J，H = U = 0 J； Q = 0，W = U = -4911 J，H = - 6875 J）解：将N2 气视为双原子理想气体，那么Cp,m=29.10 Jmol-1K-1;Cv,m=20.79 Jmol-1K-1(1) W=0, 末态温度 T2=1.5T1=1.5273.15 K U=Qv=n Cv(T2-T1) =(100/28)20.79(1.5
4、273.15-273.15)=1.01104 JH= n Cp(T2-T1) =(100/28)29.10(1.5273.15-273.15)=1.42104 JH=Qp= n Cp(T2-T1) =(100/28)29.10(2273.15-273.15) =28388 J=28.4 kJU=n Cv(T2-T1) =(100/28)20.79273.15 = 20231 J=20.20 kJ(3) 理想气体恒温，H=U=0,W= -Q= -(100/28)8.314273.15ln2= -5622 J= -5.62 kJT2=(1/2)0.4T1=(1/2)0.4273.15 =207 K
5、;Q=0W=U= n Cv,mT= (100/28)20.79(207-273.15)= -4911 J= - 4.911 kJH= (100/28)29.10(207-273.15)=-6875 J= -6.875 kJ3在373.15 K、101325 Pa下，1 mol水缓慢蒸发。水的蒸发热为40.593 kJmol-1，1 kg水的体积为1.043 dm3，1 kg水蒸气的体积为1 677 dm3。求：(1)蒸发过程中体系的U、H、W、Q；(2) 如忽略液，并设水蒸气为理想气体，W为何值，并与(1)的结果比拟。（答案：U = 37536 J，H = QP = 40593 J， W= -
6、3057 J； W= -3102 J） 解：(1) W=PV= -P(V气-V液) = -10132518(1.677-1.04310-3)10-3 = -3057 J H=Qp= 40593 J U=Q+W= 4 0593-3057=37536 J(2) 如忽略V液，那么W= -PV气= - nRT= -3102 J4在298.15K、101325 Pa下，1 mol H2与0.5 mol O2生成1 mol H2O（），放热285.90 kJ。设2及2在此条件下均为理想气体，求U。假设此反响在一样的始、末态的条件下改在原电池中进展，做电功为187.82 kJ，求U、Q及W。（答案：U =
7、-282.18 kJ； Q = -98.08 kJ，W= -184.10 kJ，U = -282.18 kJ）解： (1)反响为： H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) (恒温恒压) H= -285.9 kJ假设忽略H2O(l)的体积，那么U= H- (n)RT， n = -1.5因而：U= -282.18 kJ(2) U不变，总功：W=电功+体积功= -187.82 +1.5RT = -184.1 kJQ=U- W= -282.18+184.1= -98.1 kJ5在绝热密闭容器内装水1 kg。开动搅拌器使容器中的水由298 K升温至303 K。已经明白液体水的Cp,mCV,m75.3
8、1 Jmol-1K-1，求W、QU及H，结果说明什么（答案：Q = 0，W = 20.92 kJ，U = 20.92 kJ，H = 20.92 kJ）解： 因绝热，故Q=0，又由于恒容且Cv,m为常数，故U=nCv,mdTT1T2=100075.31(303-298)/18=20.92 kJ=n Cp,m(T2-T1)=20.92 kJ nCp,mdTT1T2W=U= n Cv,m(T2-T1)= 20.92 kJ讨论：此过程所得的功为非体积功，即W0, 尽管过程是恒容的，而QvU.65 mol双原子理想气体，从101325 Pa、410.3 L的始态出发，经pT常数的可逆过程 (即体系在变化
9、过程中pT常数)压缩至末态压强为202650 Pa。求(1)末态的温度；(2)此过程的U、H、W、Q。（答案：T = 500 K；U = -51.96 kJ，H =-72.75，W = 41.57 kJ， Q = -93.53 kJ）解：(1)始态温度 T1=P1V1/(nR)=101325410.310-3/(58.314) =1000 K因而末态温度T2=P1T1/P2=1013251000/202640= 500 Kn(5/2)RdT(2) U= (55/2)8.314(500-1000) = -51963 J=-51.96 kJH=- W = nCp,mdT=(57/2)8.314(5
10、00-1000) =-72748 J= -72.75 kJ pdVK/TdV (PT=K) (K/T)2nRT/K2nRdT V=nRT/P=nRT2/K, dV=2RTdTn/K - W =258.314(500-1000) = -41570 J= -41.57 kJW = 41.57 kJQ=U-W= -51.96-41.57= -93.53 kJ7横放的绝热圆筒内装有无摩擦、不导热的活塞。在其两侧均盛有101325 Pa、273 K的理想气体54，并在左侧引入电阻丝使气体缓慢加热，直至活塞将右侧气体压缩至压强为202650 Pa为止。已经明白气体的CV,m12.47 Jmol-1-1。求
11、：(1)右侧气体最后的温度及所得的功；(2)左侧气体最后温度及所得的热。（答案：T = 360.31 K，W = 2.620 kJ；T = 732.4 K，W = 2.620 kJ）解：右侧，相当于绝热可逆压缩：=Cp,m/Cv,m=1.666，T1/T2=(P1/P2)( -1)/ T2(右)=360.3 K右、左侧气体的n=1013250.054/(8.314273.15)=2.409 mol右侧得功W= U = Cv(T2- T1)=2.40912.47(360.31-273.15)= 2.62 kJ 右侧末态体积 V左侧末态体积 V2(左)=0.054+(0.054-0.03561)=
12、0.07239 m3左侧做功=右侧得功 W(左)= -2.620 kJU(左)=nCv,mdT=2.40912.47(732.4-273.15)=13796 JQ（左）=U-W= 13796-2620 = 16416 J=16.42 kJ8设有绝热硬木箱，原为真空，在箱上刺一极小的细孔，空气缓慢地流入箱内。如箱外空气温度为T0，并将空气视为理想气体，证明箱内外压强相等时箱内空气温度为TT0，式中Cp,mCV,m。证：此过程为绝热不可逆过程，设装满箱子需n mol的气体，那么过程示意图如下：设n mol空气在箱外的温度为T0，压强为P0，体积为V0。体系：n mol空气及绝热箱；环境：其余空气因
13、Q=0那么U=W，U=n Cv,m ，T= n Cv,m(T-T0)空气流入真空时并不作功，但其余空气对n mol空气(体系)所作的功就相当将气泡（P0,V0） 的气体全部压进箱内，故 W = P0V0n Cv,m(T-T0)= P0V0， 或 n Cv,m(T-T0)=n RT0，T=(Cv,m+R)T0/ Cv,m=T09某礼堂容积为1 000 m3，室温为283 K，压强为101325 Pa，欲使其温度升至293 K，需吸热多少设空气Cp,m2R，如室温由293 K降至283 K，当室外温度为273 K时，征询需导出多少热（答案：Q1 = 12.315103 kJ；Q2 = -11.67
14、6103 kJ）解：(1) 将礼堂的墙壁视为绝热，因要维持室内压强为101325Pa，故室内空气的n将会随温度的升高而变化。Qp=Cp,mT2T1ndT= Cp,mT2T1PV/(RT)dT = (Cp,mPV/R)ln(T2/T1)=7R1013251000/(2R)ln(293/283)=12315039 J=1.2315104 kJ(2) 降温时，要维持压强一定，那么n必定增加，有一局部空气进入礼堂(此局部空气由273K热至283K) 需加热，进入礼堂的空气： n=n2-n1=PV/RT2-PV/RT1 =PV/R(1/T2-1/T1)=1013251000/8.314(1/283-1/
15、293) =1.47103 mol需加热：H1= n Cp,m(T2-T0) =1.47103(7R/2)(283-273)= 428 kJ将礼堂内原有空气降温需导出热：H2 =Qp2=n1Cp,m(T2-T1)=1013251000(283-293)(7R/2)/(8.314293) = -12104 kJ 总的应导出的热： Qp= Qp1+ Qp2 =-12104+428 = -11676 kJ篇二：物理化学 习题答案物理化学作业习题物理化学教研组解2022，7第一章 热力学第一定律与热化学1. 一隔板将一刚性决热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去左、右气体的压力到达平衡。假设以全部气体作为体系，那么U、Q、W为正？为负？或为零？解：UQW02. 试证明1mol理想气体在衡压下升温1K时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R。证明：Wp(V2V1)nRTR3