内容发布更新时间 : 2024/12/24 3:07:17星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

医药学中物理化学的课后习题答案

标准摩尔燃烧焓。

解：CH4(g)的燃烧反应为CH4(g)?2O2(g)?2H2O(l)?CO2(g)，CH4(g)的标准摩尔燃烧焓，就等于该燃烧反应的标准摩尔反应焓变。根据用标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓变的公式，

?cHm(CH4,g)??rHm

?2?fHm(H2O,l)??fHm(CO2,g)??fHm(CH4,g)

??2?(?285.8)?(?393.5)?(?74.8)?kJ?mol?1

??890.3 kJ?mol?1

19． 使用弹式量热计，测定正庚烷的标准摩尔燃烧焓。准确称取正庚烷样品0.50 g ，放入平均温度为298 K的弹式量热计中，充入氧气，并用电阻丝引燃。由于正庚烷的燃烧，使温度上升2.94 K，已知弹式量热计的本身及附件的平均热容为?CV??8.177 kJ?K?1。试计算在298 K 时，正庚烷的标准摩尔燃烧焓。已知正庚烷的摩尔质量为 100.2 g?mol?1。

解：在弹式量热计中测定的热是等容热，0.5 g正庚烷燃烧后放出的等容热为：

QV???CV??T??8.177 kJ?K?1?2.94 K??24.04 kJ

正庚烷的燃烧反应为： C7H16(l)?11O2(g)?7CO2(g)?8H2O(l) 1 mol正庚烷的等容燃烧热，就等于摩尔热力学能的变化，

?cUm??24.04 kJ??4 818 kJ?mol?1 ?10.50 g/100.2 g?molB?cHm??cUm???BRT

??4 818 kJ?mol?1?[(7?11)?8.314?298] J?mol?1 ??4 828 kJ?mol?1

20．在标准压力和298 K时，H2(g)与O2(g)的反应为

1H2(g)?O2(g)?H2O(g)。设参与反应的物质均可以作为理想气体处理，已知

2?fHm(H2O,g)??241.82 kJ?mol?1 ，它们的标准等压摩尔热容（设与温度无关）

医药学中物理化学的课后习题答案

分别为：Cp,m(H2,g)?28.82 J?K?1?mol?1 ，Cp,m(O2,g)?29.36 J?K?1?mol?1 ，

Cp,m(H2O,g)?33.58 J?K?1?mol?1 。试计算：

（1）在298 K时，标准摩尔反应焓变?rHm(298K)，和热力学能变化

?rUm(298K)；

（2）在498 K时的标准摩尔反应焓变?rHm(498K)。

解：（1）根据反应方程式，用已知的标准摩尔生成焓计算反应的标准摩尔反应焓变。因为稳定单质的标准摩尔生成焓都等于零，所以

?rHm(298K)???B?fHm(298K)

B ??fHm(H2O,g)??241.82 kJ?mol?1 ?rUm(298K)??rHm(298K)??(pV) ??rHm(298K)?RT??B

B ?[(?241.82?8.314?298?(1?1?0.5)?10?3) kJ?mol?1 ??240.58 kJ?mol?1

（2）根据反应方程式，标准等压摩尔热容的差值为

??BBCp,m(B)?(33.58?28.82?0.5?29.36 )J?K?1?mol?1

??9.92 J?K?1?mol?1 ?rHm(T2)??rHm(T1)???BCp,m(B)(T2?T1)

B ?rHm(498K)??rHm(298K)???BCp,m(B)(T2?T1)

B ?[?241.82?9.92?(498?298)?10?3] kJ?mol?1 ??243.80 kJ?mol?1 第三章 热力学第二定律 三．思考题参考答案

1．自发过程一定是不可逆的，所以不可逆过程一定是自发的。这说法对吗？

医药学中物理化学的课后习题答案

答： 前半句是对的，但后半句是错的。因为不可逆过程不一定是自发的，如不可逆压缩过程就是一个不自发的过程。

2．空调、冰箱不是可以把热从低温热源吸出、放给高温热源吗，这是否与热力学第二定律矛盾呢？

答： 不矛盾。Claususe说的是：“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”。而冷冻机系列，把热从低温物体传到了高温物体，环境做了电功，却得到了热。而热变为功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。

3．能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs自由能最小？

答：不能一概而论，这样说要有前提，即：绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大。等温、等压、不做非膨胀功，系统达平衡时，Gibbs自由能最小。也就是说，使用判据时一定要符合判据所要求的适用条件。

4．某系统从始态出发，经一个绝热不可逆过程到达终态。为了计算熵值，能否设计一个绝热可逆过程来计算？

答：不可能。若从同一始态出发，绝热可逆和绝热不可逆两个过程的终态绝不会相同。反之，若有相同的终态，两个过程绝不会有相同的始态。所以只有设计一个除绝热以外的其他可逆过程，才能有相同的始、终态。

5．对处于绝热钢瓶中的气体，进行不可逆压缩，这过程的熵变一定大于零，这说法对吗？

答：对。因为是绝热系统，凡是进行一个不可逆过程，熵值一定增大，这就是熵增加原理。处于绝热钢瓶中的气体，虽然被压缩后体积会减小，但是它的温度会升高，总的熵值一定增大。

6．相变过程的熵变，可以用公式?S??H来计算，这说法对吗？ T答：不对，至少不完整。一定要强调是等温、等压可逆相变，?H是可逆相变时焓的变化值（?H?Qp,R），T是可逆相变的温度。

7．是否Cp,m恒大于CV,m?

答：对气体和绝大部分物质是如此。但有例外，4摄氏度时的水，它的Cp,m等于CV,m。

医药学中物理化学的课后习题答案

8．将压力为101.3 kPa，温度为268.2 K的过冷液态苯，凝固成同温、同压的固态苯。已知苯的凝固点温度为278.7 K，如何设计可逆过程？

C6H6(l,268.2 K,101.3 kPa)?C6H6(s,268.2 K,101.3 kPa) (1) ↓等压可逆升温 (3) ↑等压可逆降温垐(2)垎C6H6(l,278.7 K,101.3 kPa)噲垐C6H6(s,278.7 K,101.3 kPa)答：可以用等压、可逆变温的方法，绕到苯的凝固点278.7 K，设计的可逆过程如下：

分别计算（1），（2）和（3），三个可逆过程的热力学函数的变化值，加和就等于过冷液态苯凝固这个不可逆过程的热力学函数的变化值。用的就是状态函数的性质：异途同归，值变相等。

9．在下列过程中，Q ，W，ΔU，ΔH，ΔS，ΔG和ΔA的数值，哪些等于零？哪些函数的值相等？

(1) 理想气体真空膨胀 (2) 实际气体绝热可逆膨胀 (3) 水在正常凝固点时结成冰 (4) 理想气体等温可逆膨胀 (5) H2(g)和O2(g)在绝热钢瓶中生成水

(6) 在等温、等压且不做非膨胀功的条件下，下列化学反应达成平衡

垐? H2(g)?Cl2(g)噲?2HCl(g)

答：（1） Q?W??U??H?0，?G??A （2） QR??S?0, ?U?W （3） ?G?0, ?H?QP, ?A?We （4） ?U??H?0, Q =?We, ?G??A （5） ?U?QV= We?0

（6） ?rGm?0，?rAm?Wmax?0，?rUm??rHm

医药学中物理化学的课后习题答案

10． 298 K时，一个箱子的一边是1 mol N2 (100 kPa)，另一边是2 mol N2 (200 kPa )，中间用隔板分开。问在298 K时，抽去隔板后的熵变值如何计算？

答：设想隔板可以活动，平衡时隔板两边气体的压力均为150 kPa。在等温、等压下，相同的理想气体混合时的熵变等于零，即?mixS?0。只要计算气体从始态压力到终态压力的熵变， ?S??nRlnBp1 p2 ?1 mol?R?ln100200?2 mol?R?ln?1.41 J?K?1 15015011． 指出下列理想气体，在等温混合过程中的熵变计算式。 (1) 1 mol N2(g,1V)?1 mol N2(g,1V)?2 mol N2(g,1V)

(2) 1 mol N2(g,1V)?1 mol Ar(g,1V)?(1 mol N2?1 mol Ar)(g,1V) (3) 1 mol N2(g,1V)?1 mol N2(g,1V)?2 mol N2(g,2V)

1答： (1) ?mixS?2Rln。因为相同气体混合，总体积没变，相当于每个气

2体的体积都缩小了一半。

(2) ?mixS?0。因为理想气体不考虑分子自身的体积，两种气体的活动范围都没有改变。

(3) ?mixS?0。因为同类气体混合，体积是原来体积的加和，气体的活动范围都没有改变，仅是加和而已。

12．四个热力学基本公式适用的条件是什么？ 是否一定要可逆过程？ 答： 适用于组成不变的均相封闭系统，不作非膨胀功的一切过程。不一定是可逆过程。因为在公式推导时，虽然用了Q?TdS的关系式，这公式只有对可逆过程成立，但是由于基本公式中计算的是状态函数的变化量，对于不可逆过程，可以设计一个始终态相同的可逆过程进行运算。

四．概念题参考答案

1．理想气体在等温条件下反抗恒定外压膨胀，该变化过程中系统的熵变?Ssys及环境的熵变?Ssur应为： （ ）