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1、思考题解答1. 在 298.15 K，p时，下列反应分别于烧杯中和在原电池中对外放电来实现，并分别称为途径 a和 b，过程的热及焓变分别用Q 和 H 表示Zn(s) + CuSO4(aq)Ha, QaHb, QbCu(s) + ZnSO4(aq)则以下结论能成立的是( ) A. Ha =HbB. Qa = QbC. Hb = QbD.Ha 0 （电炉丝状态未变） ；(2) U 0， Q = 0，W 0 （绝热）；(3) U = 0， Q = 0，W = 0 （孤立系统） 。3.(1) 如果一系统从环境接受了160 J 的功， 热力学能增加了200 J，试问系统将吸收或是放出多少热？(2) 一系
2、统在膨胀过程中，对环境做了10540 J 的功，同时吸收了27110 J的热，试问系统的热力学能变化为若干？解 (1) 已知 W = 160 J，U = 200 J，由U = Q + W，得到 Q = 40 J。(2) U = Q + W = 16570 J。4.如图所示，一系统从状态1 沿途径 1-A-2 变到状态2 时，从环境吸收了314.0 J的热，同时对环境做了117.0 J的功。试问： (1) 当系统沿途径1-b-2 变化时，系统对环境做了44.0 J 的功， 这时系统将吸收多少热？(2) 如果系统沿途径c 由状态 2 回到状态1，环境将系统做了79.5 J 的功，则系统将吸收或是放
3、出多少热？习题 4 图解 (1) 系统从状态1 变到状态 2：U =(314.0 - 117.0) J = 197.0 J U (1-b-2) = U (1-a-2) = 197.0 J Q = U - W = 241.0 J (2) U (2-1)= U=197.0 J Q = U - W =276.5 J 5.在一礼堂中有950 人在开会， 每个人平均每小时向周围散发出54.210 J的热量， 如果以礼堂中的空气和椅子为系统，则在开会时的开始20 min 内系统热力学能增加了多少？如果以礼堂中的空气、人和其他所有的东西为系统，则其U 为多少？解 如果以礼堂中的空气和椅子等为系统：Q = (
4、9504.2 105 20 60) J = 1.33108J W = 0，则U = 1.33 108 J。如果以礼堂中的空气、人和其他所有的东西为系统，则U=0。6.一蓄电池其端电压为12 V ，在输出电流为10 A 下工作 2 h，这时蓄电池的热力学能减少了 1265 kJ，试求算此过程中蓄电池将吸收还是放出多少热？解 蓄电池作功W = IEt = 864 kJ， Q =U - W = 401 kJ。7.体积为34.10 dm的理想气体做定温膨胀，其压力从610 Pa压缩到510 Pa，计算此过程所能做出的最大功（数值）为若干？解121112lnln944 JWnRTppp Vpp8.在 2
5、5下，将50 g N2做定温可逆压缩，从510Pa压缩到6210Pa，试计算此过程的功。如果被压缩了的气体反抗恒定外压510Pa做定温膨胀到原来的状态，问此膨胀过程的功又为若干？解 对理想气体定温可逆过程：4 12ln1.3310 JWnRTpp反抗恒定外压力定温膨胀过程：312112114.210 JWpVVnRTppp外9.计算 1 mol 理想气体在下列四个过程中所做的体积功。已知始态体积为253dm，终态体积为 1003dm；始态及终态温度均为100。(1) 向真空膨胀；(2) 在外压恒定为气体终态的压力下膨胀；(3) 先在外压恒定为体积等于503dm时气体的平衡压力下膨胀，当膨胀到5
6、03dm（此时温度仍为100）以后，再在体积等于1003dm时气体的平衡压力下膨胀；(4) 定温可逆膨胀。试比较这四个过程的功。比较的结果说明了什么问题？解 (1) 由于0,0pW外；(2) 由于2221212,2326 JppWpVVnRTVVV外；(3) 122213323101 JWWWpVVpVV(4) 21ln4301 JWnRTVV以上结果说明， 虽然始终态相同，但不同过程所作的功不同，其中以定温可逆膨胀所作的功最大。10.试证明对遵守范德华方程的1 mol 实际气体来说， 其定温可逆膨胀所做的功可用下式求算。 （范德华方程为m2 ma pVbRT V）m ,2m ,1m ,2m,
7、111lnVb WRTa VbVV证明： 1 mol 实际气体的范德华状态方程为：RTbV Vapmm2所以2mmRTap VbV在定温可逆膨胀中：2mmm ,2m.1m ,2m ,1ddd11lnWpVpVRTaV VbVVb RTa VbVV外注意，只有可逆过程中，才能以系统压力p 代替 p外求算功。(2) 2mmm2 mmVTVRTa p VbVpRTVbUpRTaTpp VTVbV定温膨胀过程中求U ，只需将上式积分：2mm ,1m ,211 da UVa VVVm ,2m ,1lnVb QUWRT Vb注意，实际气体的热力学能是温度和体积的函数，即2m0TUaVV，切忌套用理想气体定
8、温过程中U = 0，Q = -W 的公式。(3) 令VTfU,dddddVVTTUUUUTVCTV TVV在绝热自由膨胀时，Q = 0，W = 0，所以U =0。dd0VTUCTV V21mVTVUVCaVUCVT根据上述 (2)小题 ) 定义JUTV为焦耳系数，由于a 0，CV 0， Vm 0，所以：UVTrU，哪个反应的rHrU。(1) 蔗糖122211CHO的完全燃烧；(2) 萘被氧气氧化成邻苯二甲酸642C HCO O H；(3) 乙醇的完全燃烧；(4) PbS 被2O 氧化成 PbO 和2SO。解 (1) 122211222CHOs +12Og =12COg +11HOlrr0,;n
9、UH(2) 1082642229 CHs +Og=CHC O O Hs+2C Og+HOl, 2rr2.5,;nUH(3) 25222C H OHl+3Og=2COg +3HOl ,rr1,;nUH(4) 223PbSs +Og=PbOs+SOg, 2rr0.5,nUH。34.已知下列反应在25时的热效应为(1) 12rm1 N as +C lg=N aC ls ;411.0 kJm ol 2H(2) 12224rmHg +S s +2Og =HSOl ;800.8 kJmolH(3) 1224rm2Nas +S s +2Og =NaSOs ;1382.8 kJmolH(4) 122rm11
10、Hg+C lg=H C lg;92.30 kJm ol 22H计算反应24242NaCls +HSOl=NaSOs +2HClg在 298 K 时的rmH和rmU。解rmrmrmrmrm132421255.4 kJm olHHHHHrmrmrm1g250.4 kJm olUHRTnHRT35.已知反应：1222rm1Hg+Og=HOl;298 K285.9 kJm ol 2H， 水 的 气 化 热 为2.4451kJg，计算反应：2221Hg+Og=HOg 2的rm298 KH。解rmrm2vapm11(298 K )(HO , l)H(285.9182.445) kJm ol242 kJm
11、olHH36.已知反应：(1) 122rmC+Og =COg ;298 K395.4 kJmolH金 刚 石(2) 122rmC+Og =COg;298 K393.5 kJmolH石 墨求trsmCC298 KH石 墨金 刚 石的。解1t r smrmrm211 . 9k Jm o lHHH37.利用下列数据计算HClg的生成焓。(1) 1 34rmNHaq,HClaq,NHClaq,;298 K50.21 kJmolH(2) 1323rmNHg +HO=NHaq,;298 K35.561 kJmolH(3) 12rmHClg +HO=HClaq,;298 K73.22 kJmolH(4) 1
12、424rmNHCls +HO=NHClaq,;298 K16.32 kJmolH(5) 12224rm11Ng+2Hg+C lg=N H C l s ;298 K313.8 kJmol 22H(6) 1223rm13Ng+Hg=N Hg;298 K46.02 kJmol 22H解fmrmrmrmrmrmrm1H C l, g54612392.5 kJm olHHHHHHH38.利用标准摩尔生成焓数据，计算下列反应的rm298 KH。(1) 22Clg +2KIs =2KCls +Is(2) 222COg +HO g=COg +Hg(3) 222241SOg+Og+HOl=HSOl 2(4) 3
13、2CaCOs =CaOs +COg(5) 2CaOs +3C=CaCs +COg石 墨(6) 232Fe Os +COg =COg +2FeOs(7) 2222H S g +SOg =3Ss +2HOg(8) 2322Fe Os +3C=4Fes +3COg石 墨解rmfmfm11(1) (298 K)2K C l(s)2K I(s)2(436.747)2(327.9) kJm ol217.694 kJ m olHHHrmfm2fmfm211(2) (298 K)C O (g)C O (g)HO (g)393.509(110.525)(241.818) kJm ol41.166 kJm olH
14、HHHrmfm24fm2fm211(3) (298 K)HSO(l)HO (l)SO(l)813.989(285.83)(296.83) kJm ol231.329 kJm olHHHHrmfmfm2fm311(4) (298 K)C aO (s)C O (g)C aC O(s)635.09(393.51)(1206.87) kJm ol178.27 kJm olHHHHrmfm2fmfm11(5) (298 K)C aC (s)C O (g)C aO(s)59.8(110.525)(635.09) kJm ol464.765 kJm olHHHHrmfmfm2fm23fm11(6) (298
15、 K)2FeO (s)C O(g)FeO (s)C O (g )2(272)(393.509)(110.525)(824.2) kJm ol2.784 kJm olHHHHHrmfm2fmfm2fm211(7) (298 K)2HO (g)3S(s)SO(g)2HS(g)2(241.818)(296.83)2(20.63) kJmol166.176 kJm olHHHHHrmfm2fm2311(8) (298 K)3C O(g)2FeO (s)3(393.509)2(824.2) kJmol467.873 kJm olHHH39.利用附录中的数据，计算下列反应的rm298 KH。(1) 242
16、26C Hg+Hg=C Hg(2) 22663C Hg =C Hl(3) 410482C Hg=C Hg +Hg(4) 410462C Hg=C Hg +2Hg解rmfm26fm24111(1) (298 K)CH(g)CH(g)84.68 kJmol52.26 kJm ol136.94 kJmolHHHrmfm66fm22111(2) (298 K)(CH(l)3(CH(g)49.04 kJmol3(2 26.73 kJmol)631.15 kJm olHHHrmfm48fm410111(3) (298 K)CH(g)CH(g)0.13 kJm ol(126.15 kJm ol)126.02 kJm olHHHrmfm46fm410111(4) (298 K)CH(g)CH(g)110.16 kJm ol(134.52 kJm ol)244.68 kJ
