华理物化上册练习题答案新

第1章 物质的pVT关系和热性质

基本概念

1. (1) (3)。

2. (1)分子无体积；(2)分子间无相互作用。 3. 气。

4. 气液共存区的边界线；不稳定区的边界线。 Zc以及对应状态原理。

5. a气体；b饱和气体；c气液共存；d饱和液体；e液体。 6. 不能，p59.8MPa

7. 状态一定，状态函数的量值一定；状态函数量值的变化仅与系统的初终状态有关。对于一个均相系统，如果不考虑除压力以外的其他广义力，为了确定平衡态，除了系统中每一种物质的数量外，还需确定两个独立的状态函数。

8. (1) pp外，(2) pp外＝常数。

9. (1) 封闭系统；(2) 封闭系统，恒容过程，非体积功为零；(3) 封闭系统，恒压过程，非体积功为零。

10. 压力为0.1MPa下处于理想气体状态的气态纯物质。压力为0.1MPa下的液态和固态纯物质。压力为0.1MPa下浓度为1moldm3或1molkg1的理想稀溶液中的溶质。

11. 降低；＝。 12. 

pcVc

0.375，得到普遍化的范德华方程RTc

nBnB(0)

B

。从数量上统一表达反应进行的程度。

13. 。

16. (1)×； (2)×；(3)√。

17. 实验测定；经验半经验方法；理论方法。 18. 反应前后气体的物质的量之差。 计算题

pV169.211031001063

1. 解：nmol6.7110mol RT8.3145(30273.15)

m  n1 M1  n2 M2  n y1 M1  n y2 M2  n y1 M1  (1-y1) M2  n y1 (M1- M2)M2

110.219m

y1M246.010.836 3

nM1M26.711030.0146.01

2. 解：以“1”代表空气，以“2”代表H2O，

pV1101.32510315.0103

n1mol0.613mol

RT8.314525273.15p2py2p

n1n2

n1

0.01982

101.325kPa3.174kPa

n1n20.6130.019820.6130.01982

15.0dm315.5dm3

0.613

n2

V

V1

3. 解：以“1”代表NO，以“2”代表“Br2”，以“3”代表NOBr 开始时，p1(0) = 23.102kPa p2(0)

nRT(m/M)RT(0.660/159.81)8.3145300

Pa9.76kPa 3VV1.05510

平衡时，

11

pp1p2p3p1(0)p3p2(0)p3p3p1(0)p2(0)p3

22

p32p1(0)p2(0)p2(23.1029.7625.737)kPa14.25kPa

p1p1(0)p3(23.10214.25)kPa8.85k Pa p2p2(0)

11

p3(9.7614.25)kPa2.64k Pa22

RT

b， Vm,2kVm,1 p

4. 解： pVmbRT， Vm

即

p1RTRTRTRTRTRT

， bkbkkbb(1k)kkp2p1p1p2p1p2p1

b

p11RT

k1kp1p2

18.3145(0273.15)101.32531

0.011075mmol 3

10.[1**********].5101.32510



2.437105m3mol1

4

b4Vm*4r3NA

3

3br16N

A

1/3

32.437105

166.0221023



1/3

m0.134109m0.134nm

5. 解：(1) I，液－固；II，气－液；III，气－固。1，固；2，液；3，气。

(2) 三相线，其压力为610.5 Pa，温度为273.16K。c点称临界点，其压力为22.04MPa，温度

2pp0。

为647.15K，其数学特征：0，2VTVT

(3)

纯水的状态图 水的相图

6.

HH1H2140.660kJ40.66kJ

UHpVHp2V2p1V1HnRT0

40.6618.3145100273.15103kJ37.56 k J（忽略液体体积）

W0，QUWU37.56kJ 7. 

3C2H2gC6H6g

H1182.933226.73kJ597.26kJ

H21191.5212002510-3kJ225.04kJ 

HH1H2372.22kJ

第2章 热力学定律和热力学基本方程

基本概念

1. 过程的方向和限度问题。

2. 热从低温物体传给高温物体而不产生其他变化是不可能的；从一个热源吸热，使之完全转化为功，而不产生其他变化是不可能的。

3. 不违背开尔文说法，因为理想气体的状态发生了变化。

-Qd

0 4. dST环

5. ΔS==

def



B

A

-QdR

；系统混乱程度的度量。 T

6. dS0，孤立系统或绝热过程。 7. ＝

8. (1) 2；(2) W



CVVAVVB

CpV



，W



VBnRT

VA

V

dV。

9. 1.15JK1；2.74JK1。 10. ＝， 。 11. (2)，(4)。

12. 证明：dUTdSpdV

USTp VTVT

Sp

由麦克斯韦关系式

VTTV

和pVnRT

nRUp

p0 得TpTVVTTV

13. 理想气体恒温过程；恒压变温过程；可逆相变化；恒温过程；纯组分系统，

LV，Vm(l)0，气体为理想气体，vapHmC；纯组分系统的两相平衡。

14. 根据克-克方程

dp相变Hm



dTT相变Vm

由于H2O的Vm(l)Vm(s)，而 C6H6的Vm(l)Vm(s)

所以水的相图中液固平衡线的斜率是负值，而苯的相图中液固平衡线的斜率是正值。 15. 当温度趋于0K时，凝聚系统中恒温过程的熵变趋于零。

16. 当温度趋于0K，系统中所有处于内部平衡的状态之间，熵变趋于零。 17. 在积分的温度范围内无相变化。 18. 恒温，恒容，非体积功为零的封闭系统。 19. 恒温，恒压，非体积功为零的封闭系统。 计算题

1. 解：(1) WnRTln

V240.0028.3145298.2lnJ4864J； V115.00

U0； H0。

U0；H0。(2) Wp外V2V110132540.0015.0010J2533J；

3

(3) WpV2V1nRT2T128.3145795.2298.2J8265J

325

HnCp,mT2T128.3145795.2298.2J20.66kJ

2

2. 解：(1) 取He，O2为系统，经历恒容绝热过程。

UnCV,mT2T128.314579.5229.82J12.40 kJ

tt1n2CV,m,tt20 UU1U20， n1CV,m,12

1R(x100)0.5R(x0)0，

解得 x = 54.55，即t = 54.55℃。

(2) 取He，O2为系统，经历恒压绝热过程。

3

252

HH1H20，n1Cp,m,1tt1n2Cp,m,2tt20

1R(x100)0.5R(x0)0，

解得 x = 58.82，即t = 58.82℃。

5272

U0，H0；

W10 ， W20，

V

W3nRTlnD18.3145100273.15ln2J2151J

VC3

W4U4nCV,mTETD18.314525100J935J

2W3086J，QUW3086J，

SSADSDESADnCV,mln

TV

nRln TAVA

100273.1543

18.3145lnJK114.32JK1 18.3145ln

25273.1512

AUTS0298.1514.32J4270J， GA4270J。

4.

T2

S1



nCp,m(g)

T

dT

T1

100273.15

30.21ln9.92103100200JK18.165JK1

200273.15

H18.022256S2JK1108.95JK1

T2373.15

25273.1511

dT18.024.18lnJK16.90JK

T2T100273.15

SS1S2S3134.02JK1 S3



T3

nCp,m(l)



Cp,mCV,m



757RR，225

2

5

1

2

5

VBTCV

C

1

1TB27.0273.15K119.5K

10.0

5

UnCV,mTCTA0.58.3145119.5300.15J1878J

27

HnCp,mTCTA0.58.3145(119.5300.15)J2629J

2SnCV,mln

TC5119.511

0.58.3145lnJK9.57JK TA2300.15

VB1

0.58.3145300.15lnJ2873J VA10.0

QQ1Q2W1nRTln

WUQ18782873J995J

6. 解： (1) ln

p*p

*1



vapHm11

， RTT12

101.32535.2710311即ln，T2337.88K。 37.608.3145T2K40273.15

HnvapHm1.5035.27kJ52.91kJ

UHpVHnRT052.911.508.3145337.88103kJ

48.70kJ



H52.91103

JK1156.6JK1 ST337.88

AUTS4.21kJ AWRnRT4.21kJ GHTS0，W0

QUWU48.70kJ

Q48.70103

JK112.5JK10， (2) S156.6T环337.88

或AW，为不可逆过程。

7. 解： G



p2

p1

VdpVp2p1

nM



p2p1

1200.61

106100.1106J146.7J 13.534

S



p2p1

S

pdpT



p2p1

V

Tdpp



p2p1

VdpVp2p1

1200.61

106100.1106JK10.0267JK1 1.82104

13.534

第3章 多组分系统的热力学，逸度和活度

基本概念

X

X()T,p,nji ，X1. i

ni

nX

ii1

K

i

。1mol物质i在一定温度、压力下，对一定浓度的均相多

组分系统的某一广延性质X的贡献。摩尔量对纯物质而言，仅决定于T，p和物质的本性；偏摩尔量不仅决定于T，p，还决定于系统的组成。

2. (2)，(3)，(5)；(1)，(2)，(4)。 3. (1)，(2)，(4)。 4. dGSdTVdp



K

dn；dGSdTVdpdn。

()

()

i

i

KK

ii

i11i1

5.

dn

()i

i

1

i1

()

0。i(1)i(2).........i()，



BBB

0。

6. fK2RR ；K KRR 。

7. 平衡系统的强度性质中独立变量的数目。为确定一个系统的平衡状态，所必须确定的独立的强度性质的数目，或在一定范围内可以独立变动，而不致引起旧相消失或新相产生的强度性质的数目。

8. f1；f1。

9. 系统中i物质的偏摩尔体积。

-10. 温度为T，压力为po，并处于理想气体状态的纯组分i作为参考状态。



11. fAfAxA

*12. pApA xA，适用于理想溶液或理想稀溶液中的溶剂，且其蒸气服从理想气体状态方程；

pBKHx,BxB，适用于理想稀溶液中的溶质，且其蒸气服从理想气体状态方程。

一种虚拟的、具有无限稀释溶液性质的纯溶质的饱和蒸气压。

--13. i*RTlnxi；iio系统温度、压力下的纯组分液体或固体。 (g)RTlnpipo*o-*-*

系统温度、压力下的液态或固态纯溶剂。 A(g)RTlnpApoARTlnxA；A





*o-o-x 系统温度、压力下，具有理想稀溶液特性,BRTlnxB；x,BB(g)RTlnKHx,Bp



的液态或固态虚拟纯组分B。

14. i*RTlnai；系统温度、压力下的纯组分液体或固体。

**

15. AARTlnaA；Bx,BRTlnax,B。

溶剂－系统温度、压力下的液态或固态纯溶剂；溶质—系统温度、压力下具有理想稀溶液特性的液态或固态虚拟纯组分B。

16. 不相同，不相同，相同。 计算题

1. 解：以“1”代表CCl4，以“2”代表SnCl4，



pp1x1p2x2p1x1p2(1x1)(p1p2)x1p2

pp2101.32566.661

x10.2737 

193.31766.661p1p2

y1

pp



pxp



19.33170.2737

0.522 2

10.1325

设最后一滴溶液的组成为x1,则气相组成y10.2737，

y1y2



p1x1

p2x2

，

y11y1



xp1

1p2(1x1)

，即

0.2737193.317x1



10.273766.661(1x1)

x10.1150。

py1101.3250.516

1.247 2. 解：1,I

p1x1104.7910.400

ax11.2470.4000.499

1,I1,I



2,I

py2p(1y)101.325(10.516)

1.113 xp2px73.460(10.400)(1)221

a22x21.113(10.400)0.668

,I,I

3. 解：以“1”代表水，以“2”代表酯，

1006.75()6.756.75在水相（）中，x20.0146

88.1188.1118.02

()

水是溶剂，p1p1x1

()



p1(1x2)

()

在酯相（）中，x1

()

3.793.791003.79

0.1615

88.1118.0218.02

()

()

()

酯是溶剂，p2p2x2p2(1x1)

在水相中，酯是溶质，KHx,2

p2

x2()p2(1x1)22.13(10.1615)kPa1271kPa 0.0146x2()

p1(1x2)6.40(10.0146)kPa39.0kPa ()

0.1615x1

在酯相中，水是溶质，KHx,1

p1

()

x1

第4章 相平衡

基本概念

1. 见教材144页和145页 2. px图；液相线是直线。

3. 甲烧杯中，A增B减；乙烧杯中A减B增。 4. 1/2

5. >，>；

8. (1) 见教材156页； (2)

两塔流程（2个精馏塔和1个油水分离器）

9. fK1RR ；压力对凝聚系统的平衡影响很小，可以忽略。

10. 热分析法和溶解度法；由热分析法获得冷却曲线，可判断在什么温度时有相变发生。由溶解度法可获得物质溶解度随温度的变化。

11. (1) (3)见图。

(2) 从上至下分别为：SCSAl2O3L，SCSSiO2(白硅石)L，SCSSiO2(白硅石)SSiO2(鳞石英) 12.

13. 由于固相中物质扩散很慢，随着温度降低，使新结晶出的固体将包于原来固体之外，内部依然是先前析出的固体。 计算题

1. 解：

以A代表水，以B代表氯苯



pyApAnAyApA72.6 ，2.53 

ny28.7pBBBpyBpB

2. 解：刚要达到90.0℃时，

m水相m醇相



0.750.3

0.30.1

m水相m醇相1000gm水相692g

m醇相308g

刚要高于90.0℃时，系统内为水相与气相，

m水相m气相



0.650.3

0.30.1

m水相m气相1000gm水相636g

m气相364g

3. 解：(1) 1、L；2、S；3、LS；4、LSC；5、SSC；6、LSC；7、SCSD； 8、LSD；9、SDSB；10、LSB； 11、L1L2；12、LSB； (2) LSCSD，fK12310； (3) 见图。

4. 解：固态化合物A2B以C表示。见图

第5章 化学平衡

基本概念

1. (4) 2. ＝

3. 各反应物的配料比等于反应方程式中各物质的计量系数之比。例如合成氨反应中，氮气和氢气的配料比应为1:3。

4. 平衡原理和平衡移动，



BB

0，惰性气体增加将降低产物的数量，所以定期放空。

eqeqeqeqeqeq1/2

5. KppH2OpCO2；KppO2；KppH2O/pH2；Kp(pO2)

6. 11.9Pa 7. 正向

8. K(2)/K(1)，rGm(2)rGm(1)

9. 在T1到T2的范围内，rHm为常数或rCp,m0 。

B

10. ΔS



A

-Qd

0 ， T环

1



π

()()dn0， rGmRTln(J/K)。 iii1

K

计算题

1. 解：

CO在空气中燃烧，开始时CO、O2、N2的量分别为1、1、3.76 mol，平衡时CO、O2、CO2、N2、



eq

的量分别为(1x)、(1  0.5x)、x、3.76、(5.76  0.5x) mol。 nBB

KpK(p)

BB6.401(100)0.5 kPa0.50.6401 kPa0.5

B



0.5pB

x101.325

，KpKn0.6401 eq

5.760.5x(1x)(10.5x)nBB

x0.691，即CO的转化率为69.1%。

CO在氧气中燃烧，开始时CO、O2的量分别为1、1mol，平衡时CO、O2、CO2、BnB的

eq

量分别为(1 x)、(1  0.5x )、x、(2  0.5x) mol，

x101.325



(1x)(10.5x)0.520.5x

0.5

0.6401 ，

x0.798，故CO的转化率为79.8%。

惰性气体N2增加，将降低反应的转化率。 2. 解：

rC)JK1mol124.72 JK1mol1 p,m(153.97119.87229.41

298K时，rH1(74.81) kJ74.81 kJ

rS1186.26415.7402130.684 JK180.844 JK1mol1

1000K时，rHm74.8124.721000298103 kJmol192.16 kJmol1



10001111

80.84424.72lnJKmol110.77JKmol rSm 298

rGm92.161000110.77103 kJmol118.61 kJmol1 rGm18.61103

2.238，K0.1066， lnKRT8.31451000



KpK(p) Jp

BB0.1066(105Pa)11.066106Pa1



0.10

Pa11.542106Pa1 2

1013250.80

pyCH

4

(pyH2)2

JpKp， 反应不能正向进行。

设反应正向进行时混合气体的压力为p，则 Kp

pyH2

pyCH

4

2



yCH4

2pyH

2

p

3. 解：

yCH4

KpyH

2



0.10

Pa146.6 kPa

1.0661060.802

S10

Hm241.818285.830103

S2JK1mol1147.62 JK1mol1

T25273.15

p3.167103

 JK1mol128.70JK1mol1， S3Rln8.3145ln510

S118.92 JK1mol1

1111

Sm(HSS69.91118.92 JKmol188.83 JKmol O,g)m(HO,l)22

4. 解：

32rHm112267538.28(T/K)53.3510(T/K)1lnKdT JmoldT 22RRTT





11226753

38.28ln(T/K)53.3510(T/K)C 8.3145T/K

lgK

6407

4.604lg(T/K)2.786103(T/K)C' T/K

rGm29623

5.190 298.15K时，lgK

RTln108.3145298.15ln10

得 C'= 5.737



lgK

2

6407

4.604lg(T/K)2.786103(T/K)5.737 T/K

2

p2p1plgK2lgKplg4 pp，4

p13204lglgKlg42.302lg(T/K)1.393103(T/K)3.170 p2T/K



p

T = 343K，lgp0.813 ， p = 15.4 kPa



5. 解：

反应 CO2(g) + C(s) = 2CO(g)， K

py

2

/ppy pyCO/ppyCO

2

2



2

2

260.4110.26455.326 1073K时，K(T1)0.26451010

2

233.0510.069229.18 1173K时，K(T2)5

0.069210103

rHm

RT2T1K(T2)8.31451173107329.1811lnln Jmol178.0 kJmol T2T1K(T1)117310735.326

CO2(g) + C(s) = 2CO(g) (1) C(s) + O2 (g) = CO2 (g) (2) (1)  (2)，得 2CO2 (g) = 2CO(g) + O2 (g) (3) 故对于反应 (3)，

rHm(T2)178.0393.5kJmol1571.5 kJmol1

rGm(T2)RT2lnK(T2)8.31451173ln1.271016Jmol1357.0 kJmol1

rHm(T2)rGm(T2)571.5357.0103JK1mol1

T21173



rSm(T2)

182.9 JK1mol1