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1、习题选解一、 简朴状态变化3.1： 1ml抱负气体，在73 等温可逆地从1 000 kPa膨胀到100kPa，试计算此过程的,以及气体的U,S，G和A。解： 抱负气体等温可逆过程， = 0 ,H=0, S，和A的计算可以多种措施！.7:有一种绝热的刚性容器,中间用隔板将容器分为两个部分，分别充以不同温度的N2 （)和O (g)，如图所示。2 (g)和O2 （g)皆可视为抱负气体。 (1)设中间隔板是导热的，并能滑动以保持两边的压力相等。计算整个系统达到热平衡时的S。 (2)达到热平衡后,将隔板抽去,求系统的混合熵变ixS。解:（1) 绝热的刚性容器 ，则。 解得 等压变温过程: （2) 等温混
2、合过程: .1：在 298 的等温状况下，两个容器中间有旋塞连通,开始时一边放0.2 mo，压力为 20Pa,另一边放0.8 m,压力为 8 Pa，打开旋塞后,两气体互相混合，设气体均为抱负气体。试计算： ()终态时容器中的压力。 （2)混合过程的，W,和。解:（1) () 抱负气体的等温混合过程，,混合时没有热效应，因此。 49:在298K和原则压力下,将2 mo 苯与3mol 甲苯混合，形成抱负的液态混合物。求该过程的，,，,，和。解：形成抱负液态混合物的特性,没有热效应,没有体积的变化,因此有, , , ， 二、相变化(平衡)3.14: 在 33 K 及11.325 a 条件下，将2 m
3、ol水可逆蒸发为同温、同压的蒸气。计算此过程的，W，,和。已知水的摩尔汽化焓。假设水气可作为抱负气体，忽视液态水的体积。解： .21：在113 kP和33 下，把1mol水蒸气可逆压缩为液体,计算Q，W,DU，D，DA,DG和DS。已知在33K和101.3 kP下,水的摩尔汽化焓。气体可以作为抱负气体解决，忽视液体的体积。解: 等温等压可逆相变，因此 3.24： 已知甲苯在正常沸点383 K时的摩尔气化焓为，设气体为抱负气体,凝聚态的体积与气体体积相比可忽视不计。(1)1ml甲苯在正常沸点383K,可逆蒸发为同温、同压（11.325 kP)的气，计算该过程的和。（2)如果是向真空蒸发,变为同温
4、同压的气，求和。(3）请用熵判据,通过计算阐明真空蒸发的可逆性和自发性。解： (1)由于是在正常沸点时的两相平衡,因此 或 (） 由于与（)的始终态相似,因此,所有的状态函数的变量都与(1)中的相等，只是真空蒸发,，(3) 由于，因此真空蒸发是不可逆的过程，也是自发的过程。3.5:在一玻璃球中封入mol HO（),压力为11.3 kPa，温度为373K。将玻璃球放入一种真空容器中,真空容器正好能容纳o 10.3 kP，73 K的H2O(g)。设法将小球击破，水所有汽化成101.3 ka，73 K的水蒸气。计算Q,W,U，,G,A。根据计算成果阐明，这一过程是自发的吗?可以用哪一种热力学性质作为
5、判据？已知水在101.3 kP,373 K 时的摩尔汽化焓。解： HO（l) 向真空汽化,这是一种与可逆相变始终态相似的过程，因此 或 该过程是恒温、恒容过程，故可用 作判据,由于 ，故该过程是自发的不可逆过程。固然,也可以用作为判据, 因此,水的真空蒸发过程是自发的不可逆过程。.1：乙酸（A)与苯(B)的相图如下图所示。已知其低共熔温度为265 ，低共熔混合物中含苯的质量分数。（1)指出各相区所存在的相和自由度。(2)阐明C，E，FEG三条线的含义和自由度。（)当和的熔液,自28冷却至 K，指出冷却过程中的相变化,并画出相应的步冷曲线。解: （1）D线以上,是熔液单相区,根据相律,条件自由度
6、为 CE线之内,乙酸固体与熔液两相共存,条件自由度。 DG线之内，苯固体与熔液两相共存，条件自由度。 在FE线如下，苯的固体与乙酸固体两相共存，条件自由度。 （2)E线，是乙酸固体的饱和溶解度曲线，条件自由度； E线,是苯固体的饱和溶解度曲线,条件自由度; 在FEG线上，苯固体、乙酸固体与构成为E的熔液三相共存,条件自由度。（3)6.14:水（A）与aCl(B）的相图如下。C点表达不稳定化合物，在24 K时,不稳定化合物分解为和构成为的水溶液。（1)指出各相区所存在的相和自由度。（2）指出线上平衡共存的相和自由度。(3)如果要用冷却的措施得到纯的，溶液构成应落在哪个浓度范畴之内为好?()为什么
7、在冰水平衡系统中，加入后可以获得低温?解： (1)在DF线以上,溶液单相区，根据相律，条件自由度； DE区,与溶液两相共存，; EFHJ区,与溶液两相共存,; BG区,与两相共存,； FHG线以上，与溶液两相共存，; IJ线如下,与两相共存,。 （2)在G线上，、与构成为的溶液三相共存，条件自由度。（3）如果要得到纯的，溶液构成应落在与EF所相应的浓度范畴之内,并且温度不能低于23K,以防有冰同步析出。如果在FH相应的浓度范畴之内,开始有析出,要在冷却过程中再所有转化成,不太容易。（4）在冰与水的平衡系统中加入后,会形成不稳定水合物，冰与有一种低共熔点，温度在3 K左右(实验值为252K)，因
8、此随着的加入,温度会不断下降,直至5 K，形成、和饱和溶液三相共存的系统。.1：在98 K时，蔗糖稀水溶液的蒸气压为，纯水的蒸气压为。试计算： (1) 在溶液中，蔗糖的摩尔分数。 (2) 溶液的渗入压。已知水的密度约为。解:（1)由于是蔗糖的稀水溶液,根据Raoul定律 (2) 41：在298 K时,将非挥发、不解离的溶质B溶解于纯水中，测得该稀溶液的密度。已知溶质B的摩尔质量,水的沸点升高系数。试计算：(1)该稀溶液的沸点升高值。（2)该稀溶液的渗入压。解：（1)在该稀溶液中,溶质的质量摩尔浓度为 （2) 三、化学变化(平衡）5.1：反映 的平衡常数,在 50400 K 的温度范畴内,与温度
9、的关系式为。设在这个温度范畴内。试计算在00 K 时：（)在真空容器中分解时的解离压力和和的分压。(2)反映的和。解：（1）在30 K 时，分解反映的原则平衡常数为 这是一种复相化学反映，设解离压力为,则有 解得 (2） 2.在298 K时，丁烯脱氢制取丁二烯的反映为，根据热力学数据表，试计算：(1)298 K时反映的，和原则平衡常数的值。(2）830 时原则平衡常数的值,设与温度无关。（3)若在反映气中加入水蒸气，加入量与丁烯的比例为,试计算反映在830 K，00 kPa条件下,丁烯的平衡转化率。已知，29 时参与反映物质的热力学数据为: 物质 8解： （1） 在298 K时 (）运用van der of公式 。可见,对于吸热反映，升高温度可以使平衡常数增大。(3) 设反映开始时为 mol,平衡转化率为 平衡时总的物质的量为 已知总压,则 解得
