物理化学试题库(上册)(7)

2019-08-03 10:31

9. 已知冰在 0℃及101.325kPa时的熔化热是334.4J/g,水在100℃和101.325kPa时的蒸发

热为2255J/g,在 0-100℃之间水的比热平均值为 4.184J·K-1·g-1,在100-200℃之间水蒸气的恒压比热为34.31J·K-1·g-1 。今在101.325kPa下,若将101.325kPa、0℃的 1mol 冰转变成200℃的水蒸气。试计算该过程的ΔU 和ΔH 。

10. 已知甲醛(g)的标准摩尔燃烧热?cHm(298.15K)=563.5 kJ?mol,甲醇(g)的

???fHm(298.15K)=201.2kJ?mol-1,氢气和C(石墨)的?cHm(298.15K)分别为-286

?-1及-394kJ·mol-1 。 试计算反应CH3OH(g)→HCHO(g) + H2 (g) 的?rHm(298.15K)=? 11. 25℃时,1mol 氢气在 10mol 氧气中燃烧: H2 (g) + 10O2 (g)→H2O(g) + 9.5 O2 (g),已

知水蒸气的?fHm(298.15K)=?242.7kJ?mol,氢气、氧气和水蒸气的标准摩尔恒压热容分别为27.2、27.2 和 31.4J·mol-1·K-。试计算:

1

??-11) 25℃时燃烧反应的?rUm(298.15K); 2) 225℃时燃烧反应的?rHm(498.15K)

3) 若反应物起始温度为25℃,求在一个密封氧弹中绝热爆炸后的最高温度。 12. 20℃、2.0m3的某实际气体,经绝热压缩至1.0m3,温度升高到150℃,压缩过程消耗外

功 100kJ。20℃、2.0m3的该气体,经恒容升温至150℃,需吸热95kJ。现150℃、2.0m3的该气体,压缩至1.0m3,压缩过程中放热 185kJ。求该过程中气体内能的变化值ΔU 和压缩功W。

13. 画出理想气体卡诺循环的T-S图,并用图上面积表示:

1) 等温可逆压缩过程的功; 2) 一个卡诺循环过程的功; 3) 两个绝热可逆过程的ΔG之和。 14. 1mol理想气体连续经历下列过程:

1) 由25℃,100kPa等容加热到100℃; 2) 绝热向真空膨胀至体积增大一倍; 3) 恒压冷却到温度为25℃。

求总过程的ΔU、ΔH、Q、W、ΔS、ΔA、ΔG。

15. 0.5mol的N2(可视为理想气体),由27℃,10dm3经恒温可逆压缩至1dm3,再经绝热

可逆膨胀使终态体积恢复至始态,求整个过程的ΔU、ΔH、Q、W、ΔS。

16. 1mol压力为p的液态苯,在其沸点温度Tb下于真空容器中蒸发,最终变为与始态同

温、同压的1mol苯蒸气。设蒸气可视为理想气体,与蒸气比较,液体体积可以忽略,

30

???计算此过程的ΔU、ΔH、Q、W、ΔS、ΔA、ΔG。(已知液体苯在60℃时的饱和蒸气压为0.5p)。

17. 在90℃,101325Pa下,1mol过饱和水蒸气凝结为同温同压下的水,求此过程的ΔU、

ΔH、Q、W、ΔS、ΔA、ΔG。。已知水的Cp,m(g)?(30.0?1.07?10?2?T/K)J?mol-1?K-1,

Cp,m(l)?73.3J?mol-1?K-1,水在正常沸点时的摩尔蒸发焓为40.60kJ?mol-1。

18. 已知CO(g),H2(g),CH3OH(g)的CV,m分别为29.04、29.29、51.25J?mol时它们的标准熵分别为197.56、130.57、239.7J?mol-1-1?K-1,25℃

?K-1,求150℃时合成甲醇反应

CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)的标准摩尔反应熵。

19. 已知水的比定压热容cp=4.184J?g-1?K-1。今有1kg,10℃的水经下述三种不同过程加

热成的100℃的水,求各过程的?Ssys,?Samb,?Siso。 1) 系统与100℃的热源接触;

2) 系统先与50℃的热源接触至平衡,再与100℃热源接触;

3) 系统先后与40℃,70℃的热源接触至热平衡,再与100℃热源接触。 20. 已知化学反应CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g):

1) 利用教材附录中各物质的Sm,?fHm数据,求上述反应在25℃时的?rSm,?rGm; 2) 利用教材附录中各物质的数据?fGm,求上述反应在25℃时的?rGm;

3) 25℃时,若始态CH4(g)和CO2(g)的分压均为150kPa,末态CO(g)和H2(g)的分

压为50kPa,求反应的?rSm和?rGm。

21. 根据实验得到,物质A的固态及液态的饱和蒸气压

为:lnps??*??????ps*及pl*与温度T的关系分别

56503265?24.084;lnpl*???19.684。设蒸气可看做理想气体,计TT算1mol液态水由27℃,1MPa变为27℃,0.1MPa的固态冰此过程的ΔH、ΔS、ΔG。 22. 某气体混合物中H2的分压为26.7kPa。当与水成平衡时,问20°C下100份质量水可溶

解多少份质量H2?已知20°C时H2在水中的亨利系数kx?6.92?10MPa。 23. 在0°C,100g水中可溶解101.325 kPa的N2 2.35cm3,101.325 kPa的O2 4.49cm3的。

3 31

设0°C时水与101.325 kPa的空气(其中N2和O2的物质的量之比为79:21)成平衡,试计算所成溶液的质量摩尔浓度。

24. 苯(A)与氯苯(B)形成理想混合物。二者的饱和蒸气压与温度的关系如表所示,设

它们的摩尔蒸发焓均不随温度而变。试计算苯和氯苯混合物在101.325 kPa,95°C沸腾时的液体组成。

t/°C 90 100

25. CH3COCH3(A)和CHCl3(B)的混合物,在28.15°C时,xA?0.713,蒸气总压为29.40

kPa,气相组成yA?0.818。在该温度时,纯B的饱和蒸气压为29.57 kPa。试求混合物中B的活度与活度因子(以纯液体为参考状态)。假定蒸气服从理想气体状态方程。 26. 35.17°C时,纯CH3COCH3(A)和纯CHCl3(B)的饱和蒸气压分别为45.93 kPa和

39.08kPa。两者组成的混合物摩尔分数为xB?0.5143时,测得A的分压为18.00kPa,B的分压为15.71 kPa。

1)以纯液体为参考状态,求A及B的活度和活度因子;

2) 已知B的亨利系数kx?19.7kPa。把B作为溶质,求B的活度和活度因子。 27. C6H5Cl(A)和纯C6H5Br(B)所组成的混合物可认为是理想混合物,在136.7°C时纯

氯苯的饱和蒸气压是115.1 kPa,纯溴苯的饱和蒸气压是60.4 kPa。设蒸气服从理想气体状态方程。

1) 某混合物组成为xA?0.600,试计算136.7°C时此混合物的蒸气总压及气相组成; 2) 136.7°C时,如果气相中两种物质的分压相等,求蒸气总压及混合物的组成; 3) 某混合物的政党沸点为136.7°C,试计算此时液相及气相的组成。

28. 20°C下HCl溶于苯中达平衡,气相中HCl的分压为101.325kpa,溶液中HCl的摩尔分

数为0.0425。已知20°C时苯的饱和蒸气压为10.0kpa,若20°CHCl和苯蒸气总压为101.325kpa,求100g苯中溶解多少HCl。

29. 苯的凝固点为278.68K。在100g苯中加入1g萘,溶液的凝固点降低0.4022K,试求萘

p*A/ kPa 135.06 178.65 *pB/ kPa 27.73 39.06 32

摩尔熔化焓。

30. 20°C时蔗糖(C12H22O11)水溶液的质量摩尔浓度bB=0.3mol?kg,在此温度下纯水的

密度为0.9982g?cm,试求渗透压。

31. 在25.00g水中溶有0.771g CH3COOH,测得该溶液的凝固点下降0.937°C。已知水的凝

固点下降常数为1.86K?kg?mol。另在20g苯中溶有0.611g CH3COOH,测得该溶液的凝固点下降1.254°C。已知苯的凝固点下降常数为5.12K?kg?mol。求CH3COOH在水和苯中的摩尔质量各为多少,所得结果说明什么问题。

32. 25℃,101325 Pa时NaCl(B)溶于1 kg H O(A)中所成溶液的V 与nB的关系为:

-1-1-3-1V=[1001.38+16.6253 nB +1.7738nB3/2 +0.1194nB2 ]cm3。

1) 求H2O 和NaCl的偏摩尔体积与nB的关系; 2) 求nB =0.5mol时H2O 和NaCl的偏摩尔体积; 3) 求无限稀释时H2O 和NaCl的偏摩尔体积。 33. 确定下列各系统的组分数、相数及自由度:

1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9)

C2H2O5与水的溶液;

CHCl3溶于水中、水溶于CHCl3中的部分互溶溶液达到相平衡; CHCl3溶于水、水溶于CHCl3中的部分互溶溶液及其蒸气达到相平衡; CHCl3溶于水、水溶于CHCl3中的部分互溶溶液及其蒸气和冰达到相平衡; 气态的N2,O2溶于水中且达到相平衡;

气态的N2,O2溶于C2H2O5的水溶液中且达到相平衡;

气态的N2,O2溶于CHCl3与水组成的部分互溶溶液中且达到相平衡; 固态的CH4Cl放在抽空的容器中部分分解得气态的NH3和HCl,且达到平衡; 固态的CH4Cl与任意量的气态NH3和HCl达到平衡。

34. 已知水在77°C时的饱和蒸气压为41890Pa,水在101325Pa下的正常沸点为100°C,求:

1) 表示水的蒸气压与温度关系的方程式中lg(p/pa)=?A/T+B的A和B的值; 2) 在此温度范围内水的摩尔蒸发焓; 3) 在多大压力下水的沸点为105°C;

35. 将装有0.1mol乙醚(C2H5)2O(l)的小玻璃瓶放入容积为10dm3的恒容密闭真空容器

中,并在35.51°C的恒温槽中恒温。35.51°C为乙醚在101.325kpa下的沸点。已知在此

33

条件下乙醚的摩尔蒸发焓ΔvapHm=25.104KJ·mol-。今将小玻璃瓶打破,乙醚蒸发至平衡

1

态,求:

1) 乙醚蒸气的压力;

2) 过程的Q,ΔU,ΔH,ΔS,ΔA,ΔG。

36. 苯(A)和氯苯(B) 形成理想溶液。二者的饱和蒸气压与温度的关系见表格,设它们

的摩尔蒸发焓均不随温度而变。试计算苯和氯苯溶液在101325 Pa、95℃沸腾时的液体组成。

t / ℃ 90 100

37. 设苯和甲苯组成理想溶液。20℃时纯苯的饱和蒸气压是9.96kPa,纯甲苯的饱和蒸气压

是2.97 kPa。把由1 mol 苯(A)和4 mol 甲苯(B)组成的溶液放在一个带有活塞的圆筒中,温度保持在20℃。开始时活塞上的压力较大,圆筒内为液体。若把活塞上的压力逐渐减小,则溶液逐渐汽化。 1) 求刚出现气相时蒸气的组成及总压;

2) 求溶液几乎完全汽化时最后一滴溶液的组成及总压;

3) 在汽化过程中,若液相的组成变为xA=0.100,求此时液相及气相的数量。 38. 醋酸(B)和水(A)的溶液的正常沸点与液相组成、气相组成的关系如下:

t / ℃

100 0 0

102.1 0.300 0.185

104.4 0.500 0.374

107.5 0.700 0.575

113.8 0.900 0.833

118.1 1 1

*pA/kPa

*pB/kPa

135.06 178.65

27.73 39.06

xB xA

1) 试作101325kPa下的恒压相图; 2) 由图确定xB?0.800时溶液的沸点; 3) 图确定yB?0.800时蒸气的露点; 4) 图确定105℃时平衡的气、液相组成;

5) 把0.5mol B和0.5mol A所组成的溶液加热到105℃,求此时气相及液相中B物质的

34


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