篇一：物理化学课后习题答案
第1章 化学热力学基本定律
1．1mol双原子理想气体在300 K、101 kPa下，经恒外压恒温压缩至平衡态，并从此状态下恒容升温至370 K、压强为1 010 kPa。求整个过程的?U、?H、W及Q。 （答案：△U = 1455 J，△H = 2037 J，W=17727 J，Q = -16272 J）
解： 第一步：恒外压恒温压缩至平衡态，?U=0，?H=0
V1=8.314×300/101=24.695dm3,
此平衡态的体积就是末态的体积V2， V2=8.314×370/1010= 3.046dm3
此平衡态的压强P’=8.314×300/(3.046×10-3)=818.84kPa
W=-P’(V2-V1)=-818.92×103×(3.046-24.695)×10-3 =17727 J=17.727 kJ
-Q=W=17.727 kJ Q=-17.727 kJ
第一步： 因恒容W=0
?U=Qv=Cv,m(T2-T1) =20.79×(370-300)=1455.3 J=1.455 kJ
?H=(20.79+R)×70=2037.3 J=2.037 kJ
整个过程：W=17.727 kJ；Q= -17.727+1.455= -16.27 kJ；?U=1.455 kJ ；?H=2.037 kJ。
2．设有0.1 kg N2，温度为273.15 K，压强为101325 Pa，分别进行下列过程，求?U、?H、
Q及W。
(1) 恒容加热至压强为151987.5 Pa； (2) 恒压膨胀至原体积的2倍；
(3) 恒温可逆膨胀至原体积的2倍； (4) 绝热可逆膨胀至原体积的2倍。 （答案： ①△U = QV = 1.01×104 J，△H = 1.42×104 J，W = 0；
②△H = QP = 28.4 kJ，△U = 20.20 kJ，W= -8.11 kJ；
③ Q = 5622 J ，W = -5622 J，△H = △U = 0 J；
④ Q = 0，W = △U = -4911 J，△H = - 6875 J）
解：将N2 气视为双原子理想气体，则
Cp,m=29.10 J·mol-1·K-1;Cv,m=20.79 J·mol-1·K-1
(1) W=0, 末态温度 T2=1.5T1=1.5×273.15 K
∴?U=Qv=n Cv(T2-T1) =(100/28)×20.79×(1.5×273.15-273.15)=1.01×104 J
?H= n Cp(T2-T1) =(100/28)×29.10×(1.5×273.15-273.15)=1.42×104 J
(2) 末态温度 T2=2T1=2×273.15K
?H=Qp= n Cp(T2-T1) =(100/28)×29.10×(2×273.15-273.15) =28388 J=28.4 kJ
?U=n Cv(T2-T1) =(100/28)×20.79×273.15 = 20201 J=20.20 kJ
W= -P?V= -101325×(100/28)×8.314×273.15/101325= -8110J= -8.11kJ
(3) 理想气体恒温，?H=?U=0,
W= -Q= -(100/28)×8.314×273.15×ln2= -5622 J= -5.62 kJ
(4) 运用理想气体绝热过程方程：T1V10.4?T2V20.4
T2=(1/2)0.4×T1=(1/2)0.4×273.15 =207 K;Q=0
W=?U= n Cv,m?T= (100/28)×20.79×(207-273.15)= -4911 J= - 4.911 kJ
?H= (100/28)×29.10×(207-273.15)=-6875 J= -6.875 kJ
3．在373.15 K、101325 Pa下，1 mol水缓慢蒸发。水的蒸发热为40.593 kJ·mol-1，1 kg
水的体积为1.043 dm3，1 kg水蒸气的体积为1 677 dm3。求：(1)蒸发过程中体系的?U、?H、W、Q；(2) 如忽略Ｖ液，并设水蒸气为理想气体，W为何值，并与(1)的结果比较。（答案：①△U = 37536 J，△H = QP = 40593 J， W= -3057 J；② W= -3102 J） 解：(1) W=P?V= -P(V气-V液) = -101325×18×(1.677-1.043×10-3)×10-3 = -3057 J ?H=Qp= 40593 J ?U=Q+W= 4 0593-3057=37536 J
(2) 如忽略V液，则W= -PV气= - nRT= -3102 J
4．在298.15K、101325 Pa下，1 mol H2与0.5 mol O2生成1 mol H2O（ｌ），放热285.90 kJ。
设Ｈ2及Ｏ2在此条件下均为理想气体，求?U。若此反应在相同的始、末态的条件下改在原电池中进行，做电功为187.82 kJ，求?U、Q及W。
（答案：①△U = -282.18 kJ；② Q = -98.08 kJ，W= -184.10 kJ，△U = -282.18 kJ）
解： (1)反应为： H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) (恒温恒压) ?H= -285.9 kJ
若忽略H2O(l)的体积，则?U= ?H- (?n)RT， ?n = -1.5所以：?U= -282.18 kJ
(2) ?U不变，总功：W=电功+体积功= -187.82 +1.5RT = -184.1 kJ
Q=?U- W= -282.18+184.1= -98.1 kJ
5．在绝热密闭容器内装水1 kg。开动搅拌器使容器中的水由298 K升温至303 K。已知液
体水的Cp,m≈CV,m＝75.31 J·mol-1·K-1，求W、Q?U及?H，结果说明什么?
（答案：Q = 0，W = 20.92 kJ，△U = 20.92 kJ，△H = 20.92 kJ）
解： 因绝热，故Q=0，又因为恒容且Cv,m为常数，故
?U=n?Cv,mdTT1T2=1000×75.31×(303-298)/18=20.92 kJ
=n Cp,m(T2-T1)=20.92 kJ ???n?Cp,mdTT1T2
W=?U= n Cv,m(T2-T1)= 20.92 kJ
讨论：此过程所得的功为非体积功，即W’≠0, 尽管过程是恒容的，而Qv≠?U.
6．5 mol双原子理想气体，从101325 Pa、410.3 L的始态出发，经pT＝常数的可逆过程 (即体系在变化过程中pT＝常数)压缩至末态压强为202650 Pa。求(1)末态的温度；(2)此过程的?U、?H、W、Q。
（答案：①T = 500 K；②△U = -51.96 kJ，△H =-72.75，W = 41.57 kJ， Q = -93.53 kJ）
解：(1)始态温度 T1=P1V1/(nR)=101325×410.3×10-3/(5×8.314) =1000 K
所以末态温度T2=P1T1/P2=101325×1000/202640= 500 K
n(5/2)RdT(2) ?U== (5×5/2)×8.314×(500-1000) = -51963 J=-51.96 kJ
?H=?
- W = ?nCp,mdT=(5×7/2)×8.314×(500-1000) =-72748 J= -72.75 kJ ?pdV??K/TdV (∵PT=K)
?(K/T)?2nRT/K??2nRdT ∵V=nRT/P=nRT2/K, dV=2RTdT×n/K ∴- W =
=2×5×8.314(500-1000) = -41570 J= -41.57 kJ
W = 41.57 kJ
Q=?U-W= -51.96-41.57= -93.53 kJ
7．横放的绝热圆筒内装有无摩擦、不导热的活塞。在其两侧均盛有101325 Pa、273 K的理
想气体54Ｌ，并在左侧引入电阻丝使气体缓慢加热，直至活塞将右侧气体压缩至压强为202650 Pa为止。已知气体的CV,m＝12.47 J·mol-1·Ｋ-1。求：(1)右侧气体最后的温度及所得的功；(2)左侧气体最后温度及所得的热。
（答案：①T = 360.31 K，W = 2.620 kJ；②T = 732.4 K，W = 2.620 kJ）
解：右侧，相当于绝热可逆压缩：
γγ=Cp,m/Cv,m=1.666，T1/T’2=(P1/P2)( -1)/ γ
即：273.15/T’2=(101325/202650)0.666/1.666∴ T’2(右)=360.3 K
右、左侧气体的n=101325×0.054/(8.314×273.15)=2.409 mol
右侧得功W= ?U = Cv(T’2- T1)=2.409×12.47×(360.31-273.15)= 2.62 kJ 右侧末态体积 V’2=2.409×8.314×360.36/202650=0.03561 m3
左侧末态体积 V2(左)=0.054+(0.054-0.03561)=0.07239 m3
左侧末态温度T2(左)=202650×0.07239/(2.409×8.314)=732.4K
左侧做功=右侧得功 W(左)= -2.620 kJ
?U(左)=?nCv,mdT=2.409×12.47×(732.4-273.15)=13796 J
Q（左）=?U-W= 13796-2620 = 16416 J=16.42 kJ
8．设有绝热硬木箱，原为真空，在箱上刺一极小的细孔，空气缓慢地流入箱内。如箱外空气温度为T0，并将空气视为理想气体，证明箱内外压强相等时箱内空气温度为T??T0，式中??Cp,mCV,m。
证：此过程为绝热不可逆过程，设装满箱子需n mol的气体，则过程示意图如下：
设n mol空气在箱外的温度为T0，压强为P0，体积为V0。体系：n mol空气及绝热箱；环境：其余空气
因Q=0则?U=W，?U=n Cv,m ，?T= n Cv,m(T-T0)
空气流入真空时并不作功，但其余空气对n mol空气(体系)所作的功就相当将气泡（P0,V0） 的气体全部压进箱内，故 W = P0?V0
n Cv,m(T-T0)= P0?V0， 或 n Cv,m(T-T0)=n RT0，T=(Cv,m+R)T0/ Cv,m=γT0
9．某礼堂容积为1 000 m3，室温为283 K，压强为101325 Pa，欲使其温度升至293 K，需
吸热多少?设空气Cp,m＝2R，如室温由293 K降至283 K，当室外温度为273 K时，问需导出多少热?（答案：Q1 = 12.315×103 kJ；Q2 = -11.676×103 kJ）
解：(1) 将礼堂的墙壁视为绝热，因要维持室内压强为101325Pa，故室内空气的n将会随温
度的升高而变化。
Qp=Cp,m?T2T1ndT= Cp,m?T2T1PV/(RT)dT = (Cp,mPV/R)ln(T2/T1)
=[7R×101325×1000/(2R)]ln(293/283)=12315039 J=1.2315×104 kJ
(2) 降温时，要维持压强一定，则n必定增加，有一部分空气进入礼堂(此部分空气由273K热至283K) 需加热，进入礼堂的空气：
? n=n2-n1=PV/RT2-PV/RT1 =PV/R(1/T2-1/T1)
=[101325×1000/8.314](1/283-1/293) =1.47×103 mol
需加热：?H1=? n Cp,m(T2-T0) =1.47×103×(7R/2)×(283-273)= 428 kJ
将礼堂内原有空气降温需导出热：
?H2 =Qp2=n1Cp,m(T2-T1)=101325×1000×(283-293)×(7R/2)/(8.314×293) = -12104 kJ 总的应导出的热： Qp= Qp1+ Qp2 =-12104+428 = -11676 kJ
篇二：物理化学 习题答案
《物理化学》作业习题
物理化学教研组解
2009，7
第一章 热力学第一定律与热化学
1. 一隔板将一刚性决热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。现将隔板抽去左、右气体的压力达到平衡。若以全部气体作为体系，则ΔU、Q、W为正？为负？或为零？
解：?U?Q?W?0
2. 试证明1mol理想气体在衡压下升温1K时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R。
证明：W?p(V2?V1)?nR?T?R
3. 已知冰和水的密度分别为：0.92×103kg·m-3，现有1mol的水发生如下变化： (1) 在100oC，101.325kPa下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体； (2) 在0 oC、101.325kPa下变为冰。 试求上述过程体系所作的体积功。
18?10?3
＝1.96?10?6(m3) 解：(1) V冰＝3
0.92?10
18?10?3?63
V水＝＝1.96?10(m) 3
1.0?10
W?pe(V水－V冰)?nRT?1?8.314?373?3.101?103(J) (2) W?pe(V冰?V水)?101325?(1.96?10?5?1.8?10?5)?0.16(J)
4. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。 (1) Q、W、Q－W、ΔU是否已经完全确定。
(2) 若在绝热条件下，使体系从某一始态变化到某一终态，则(1)中的各量是否已完全确定？为什么？
解：(1) Q－W与ΔU完全确定。
(2) Q、W、Q－W及ΔU均确定。
5. 1mol理想气体从100oC、0.025m3 经过下述四个过程变为100oC、0.1m3： (1) 恒温可逆膨胀； (2) 向真空膨胀；
(3) 恒外压为终态压力下膨胀；
(4) 恒温下先以恒外压等于气体体积为0.05m3时的压力膨胀至0.05 m3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m3。 求诸过程体系所做的体积功。 解：(1)W?nRTln
V20.1?1?8.314?ln?4299(J) V10.025
(2) W?0
nRT1?8.314?373
??31010(Pa) (3) pe?V0.1
W?pe(V2?V1)?31010(0.1?0.025)?2325(J) (4) pe?
1?8.314?373
?62022(Pa)
0.05
W?p1(V2?V1)?p2(V3?V2)?62022(0.05?0.025)?31010(0.1?0.05)?1550?1550?3101(J)
6. 在一个带有无重量无摩擦活塞的绝热圆筒内充入理想气体，圆筒内壁上绕有
电炉丝。通电时气体缓慢膨胀，设为等压过程。若(1) 选理想气体为体系；(2) 选电阻丝和理想气体为体系。两过程的Q、ΔH分别是等于、小于还是大于零？ 解：(1) Q??H?0
(2) Q?0?H??W电功?0
7. 在373K和101.325kPa的条件下，1mol体积为18.80cm3的液态水变为30200cm3。求此过程的ΔH及ΔU。 解：?H?Qp?4.067?104(J)
?U?Q?W??H?pe(V2?V1)?4.067?104?101325(30200?18.80)?10?6
?3.761?10(J)
4
8. 分别判断下列各过程中的Q、W、ΔU及ΔH为正为负还是为零? (1) 理想气体自由膨胀 (2) 理想气体恒温可逆膨胀 (3) 理想气体节流膨胀
(4) 理想气体绝热反抗恒外压膨胀
(5) 水蒸气通过蒸汽机对外做出一定量的功之后恢复原态，以水蒸气为体系 (6) 水(101325Pa,273.15K)→冰(101325Pa,273.15K)
(7) 在充满氧的定容绝热反应器中，石墨剧烈燃烧，以反应器及其中所有物质为体系。 解：
(1) W＝0， Q＝0、、ΔU＝ΔH＝0 (2) W>0， Q>0、ΔU＝ΔH＝0 (3) W＝0， Q＝0、ΔU＝ΔH＝0 (4) W>0， Q＝0、ΔU<0、ΔH<0 (5) W>0， Q>0、ΔU＝ΔH＝0 (6) W>0， Q<0、ΔU<0、ΔH>0 (7) W=0， Q=0、ΔU＝0、ΔH>0
9. 已知H2(g)的Cp,m=(29.07-0.836×10-3T+2.01×10-6T2)J·K-1·mol-1，现将1mol的H2(g)从300K升至1000K，试求： (1) 恒压升温吸收的热及H2的ΔH； (2) 恒容升温吸收的热及H2的ΔU。 解：(1) ?H??
1000300T2
(29.07-0.836?10-3T?2.01?10-6T2)dT=20620.53J
（2）?U??(29.07-0.814-0.836?10-3T?2.01?10-6T2)dT=14800J
T1
10.在在0℃和506.6kPa条件下，2dm3的双原子理想气体体系以下二个过程恒温膨胀至压力为101.325kPa，求Q,W, △U,△H。 （1）可逆膨胀；
（2）对抗恒外压101.325kPa膨胀。 解：（1）W=nRTln
P1P1V1P506.6
＝1629J ＝RTln1＝0.446?8.314?273?ln
p2RT1p2101.325
△U=0,Q＝1629J
(2)W=P外△V=101325×（
nRT2
?V1）＝809.586J P2
△H=△U=0 Q=809.586J
11.(1)在0℃和506.6kPa下，1mol水全部蒸发为水蒸气，求此过程的Q、W、△U、△H。已知水的汽化热为40.7kJ·mol-1.
(2)若在373K、101.325kPa下的水向真空蒸发，变成同温同压的水蒸气，上述个量又如何？（假设水蒸汽可视为理想气体）。 解：（1）相变在恒温恒压且非体积功为零下进行，故 △H＝QP＝40.7KJ
W＝P0（Vg－V1）?P?Vg?RT?8.314?373?3.10KJ ?U?QP?W?40.7?3.10?37.6KJ
(2)该相变相真空进行为不可逆相变，Pe＝0，W＝0。因为（2）的始，终态同（1）所以△H，△U与（1）相同，即△H=40.7KJ,△U=37.6KJ,Q=37.6KJ.
12.1mol单原子理想气体，始态压力为202.65kPa，体积为11.2dm3，经过pT为（1）终态的体积与温度 （2）体系的△U及△H； （3）该过程体系所作的功。 解：（1）
?3
PV11/nR?202650?11.2?10/8.314?273K
PT?常数 T2?PT11/P2?202.65?273/405.3?136.5K V2?8.314?136.5/405.3?2.8dm3
（2）△U＝3/2×8.314×（136.5-273）＝-1702J
△H=5/2×8.314×（136.5－273）＝-2837J (3)PT=B,P=B/T V=RT/P=RT2/B, Dv=（2RT/B）Dt W＝2×8.314×（136.5-273）＝-2270J
13.某理想气体的CV,M=20.92J·K-1·mol-1，现将1mol的该理想气体于27℃、101.325kPa时受某恒外压恒温压缩至平衡态，再将此平衡态恒容升温至97℃，此时压力为1013.25kPa。求整个过程的Q,W, △U及△H。
解： V2=V3=nRT3/P3=8.314×(97+273)×1013.25×1033.036×10-3m3V1＝8.314×300/101325=2.462*10-2m3
Pe＝P2=nRT2/V2＝8.314×300/3.036×10-3821542kPa
W1=Pe（V2-V1）=821542×（3.063×10-3）-2.462×10-2＝-17.73KJW2=0 W=W1+W2=-17.73KJ
△U =20.92×（370-300）＝1464.4J
△H=（20.92+8.314）×（370-300）＝2046.4JQ=△U+W=1464.4-17.73×103=-16.27KJ
5
14.1摩尔单原子分子理想气体，在273.2K,1.0×10Pa时发生一变化过程，体积增大一倍，Q=1674J. △H=2092J。
（1）计算终态的温度、压力和此过程的W、△U。 （2）若该气体经恒温和恒容两步可逆过程到达上述终态，试计算Q,W, △U,△H。 解：（1）△H＝NcP,m（T2-T1）得 T2＝
2092?H
＋273.2＝373.8K ?T1=
2.5?8.314nCP,m
PVT105?373.8 112
P2=??6.8?104Pa
TV273.2?212
△U＝nCV,M(T2-T1)=1.5×8.314×（373.8－273.2）＝1255J
W=Q-△U=1674-1255=419J
(2)因始终态与（1）相同，所以状态函数得改变值与（1）相同，即△U＝1255J, △H=2092J.
第一步恒温可逆过程：W=8.314×273.2×ln2＝1574J第二步恒容可逆过程：W==0,所以 W=W1+W2=1574J Q=△U+W=2829J
15.1mol双原子理想气体在0℃和101.325kPa时经绝热可逆膨胀至50.65kPa，求该过程的W和△U。
75
解：双原子理想气体CV,M＝R CP,M＝R
22?? CP,M/ CV,M＝1.4 TrP1-r＝常数
1?r
101.325（1－1.4）/1.5P1
T2=T1()r＝273×（）=224K
50.65P2
篇三：物理化学第五版课后习题答案
第五章 化学平衡
???5－1．在某恒定的温度和压力下，取n0﹦1mol的A(g)进行如下化学反应：A(g)??? B(g)
若?B﹦?A，试证明，当反应进度?﹦0.5mol时，系统的吉布斯函数G值为最小，这时A，B
间达到化学平衡。
解：设反应进度?为变量
???A(g)??? B(g)
t﹦0 nA, 0﹦n 0 0 ?0﹦0 t﹦t平 nAnB ? ?﹦
nB
?B
nB﹦?B ?，nA﹦n 0－nB﹦n 0－?B ?，n﹦nA＋nB﹦n 0
nAnn?????
﹦0B﹦1?，yB﹦B﹦ nnn0n0n0
气体的组成为：yA?﹦
各气体的分压为：pA﹦pyA?﹦p(1?
?
n0
)，pB﹦pyB﹦
p?
n0
各气体的化学势与?的关系为：?A??A?RTln
pAp????RTln(1?) Appn0pBp????RTln? Bppn0p?p?
＋(1?)nRTln? Bpn0pn0
?B??B?RTln
由 G＝nA??A＋nB??B ＝(nA?A＋nB?B)＋nARTln
＝[n 0－??A＋??B]＋n0RTln
p??
＋＋ (n??)RTln(1?)?RTln0pn0n0
p??
)＋＋ (n??)RTln(1?)?RTln0pn0n0
因为?B﹦?A，则G＝n0(?A＋RTln
nRT?G??2G
(2)T,p??0＜0 ()T,p?RTln
??n0?????(n0??)令(
?G??)T,p?0 ??1 ?﹦0.5 此时系统的G值最小。 ??n0??1??
???5－2．已知四氧化二氮的分解反应N2O4 (g)??? 2 NO2(g)
在298.15 K时，?rGm＝4.75kJ·mol－1。试判断在此温度及下列条件下，反应进行的方
向。
(1) N2O4(100 kPa)，NO2(1000 kPa); (2) N2O4(1000 kPa)，NO2(100 kPa); (3) N2O4(300 kPa)，NO2(200 kPa); 解：由Jp进行判断
pNO2?rGm47500K＝exp(－)＝exp(－)＝0.1472 Jp＝
R?298.15pN2O4pRT
2
10002
(1) Jp＝＝100Jp＞K 反应向左进行。或ΔrGm＝16.1654 kJ·mol－1
100?1001002
(2) Jp＝＝0.1Jp＜K 反应向右进行。或ΔrGm＝－0.9677 kJ·mol－1
1000?100
2002
(3)Jp＝＝1.3333Jp＞K 反应向左进行。或ΔrGm＝5.4631 kJ·mol－1
300?100
???5－3．一定条件下，Ag与H2S可能发生下列反应： 2Ag (s) ＋H2S (g)??? Ag2S (s) ＋H2(g)
25℃,100 kPa下，将Ag置于体积比为10∶1的H2(g)与H2S (g)混合气体中。 (1) Ag是否会发生腐蚀而生成Ag2S？
(2) 混合气体中H2S气体的体积分数为多少时，Ag不会腐蚀生成Ag2S？
已知25℃时，H2S (g)和Ag2S (s)的标准生成吉布斯函数分别为－33.56 kJ·mol－1和－40.26 kJ·mol－1。
解：设反应体系中气相为理想气体，则 ΔrGm＝?rG＋RTln
m
pH2pH2S
(1) ΔrGm＝(－40.26＋33.56)＋R×298.15×103×ln10＝－6.7＋5.708＝－0.992kJ·mol－1
ΔrGm＜0，Ag会发生腐蚀而生成Ag2S。
(2) 当ΔrGm＞0时，Ag不会发生腐蚀而生成Ag2S，因此
ln
1?yH2SyH2S
1?yH2S?rGm6700
＞(－)＝＝2.7029 ＞14.9229
yH2SR?298.15RT
yH2S＜0.0628
5－4．已知同一温度，两反应方程及其标准平衡常数如下：
??? CH4 (g)＋CO2 (g)??? 2CO (g)＋2H2(g)K1 ???CH4 (g)＋H2O(g) ??? CO (g)＋3H2(g)K2
???求下列反应的K： CH4 (g)＋2H2O (g)??? CO2(g)＋4H2(g)
解： (2) ×2－(1) ＝(3) K＝(K2)2?(K1)?1
5－5．在一个抽空的恒容容器中引入氯和二氧化硫，若它们之间没有发生反应，则在375.3 K时的分压分别为47.836 kPa和44.786 kPa。将容器保持在375.3 K，经一定时间后，总压力减少至86.096 kPa，且维持不变。求下列反应的K。
SO2Cl2(gSO2(g) ＋Cl2(g)
解：反应各组分物料衡算如下
SO2Cl2(gSO2(g) ＋ Cl2(g) 0 p0(SO2)p0(Cl 2) pxp0(SO2)－px p0(Cl 2) －px
p＝ p0(SO2)＋p0(Cl 2) －px＝86.096px＝44.786＋47.836－86.096＝6.526 kPa
p (Cl 2)＝47.836－6.526＝41.31 kPa p (SO2) ＝44.786－6.526＝38.26 kPa
K＝
pSO2pCl2pSO2Cl2p＝
41.31?38.26
＝2.4219
6.526?100
5－6．900℃，3×106Pa下，使一定量摩尔比为3∶1的氢、氮混合气体通过铁催化剂来合成氨。反应达到平衡时，测得混合气体的体积相当于273.15 K，101.325 kPa的干燥气体(不含水蒸气)2.024dm3，其中氨气所占的体积分数为2.056×10－3。求此温度下反应的K。 解： 3yN2?yN2?yNH3?1yN2?
1?yNH3
41?2.056?10?3?＝0.2495 yH2＝0.7485
4
2?Bypp?NH?2?3
K＝()B?yBB＝() 3
py?ypBH2N2
10022.0562?10?6－8
)?＝(＝4.489×10 30000.74853?0.2495
???5－7． PCl5分解反应PCl5(g)???PCl3 (g) ＋Cl2(g)
在200 ℃时的K＝0.312，计算： （1）200℃，200 kPa下PCl5的解离度。
（2）摩尔比为1：5的PCl5与Cl2的混合物，在200℃，101.325 kPa下，求达到化学平衡时PCl5的解离度。
解：（1）设200℃，200 kPa下五氯化磷的解离度为α，则
???PCl5(g) ??? PCl3 (g) ＋Cl2(g)
1－α αα ?n＝1＋α
K＝(
ppnB
?
)?BB
200?2
?＝0.312 nB＝?2
1001??B
?B
1?2
＝0.156 ＝7.4103 α＝0.3674 22
?1??
p?2
或 K＝? α
2
p1??
0.3674
（2）设混合物的物质的量为n，五氯化磷的解离度为α'，则平衡时
???PCl5(g) ??? PCl3 (g) ＋Cl2(g)
1－α' α'5＋α' ?n＝6＋α'
K＝(
ppnB
)?B
?B
?n?BB＝
B
101.325?(5???)
?＝0.312 100(1???)(6???)
1.3079α'2＋6.5395α'－1.8474＝0
?6.5395?7.2409α'
＝＝0.2679
2?1.30795－8．在994K，使纯氢气慢慢地通过过量的CoO(s)，则氧化物部分地被还原为Co(s)。出来的平衡气体中氢的体积分数?(H2)＝0.025。在同一温度，若用CO还原CoO(s)，平衡后气体中一氧化碳的体积分数?(CO)＝0.0192。求等物质的量的CO和H2O(g)的混合物，在994K下通过适当催化剂进行反应，其平衡转化率为多少？
1?0.025p?B?B?B???()y解：(1) CoO(s)＋H2(g) ? Co(s)＋HO (g)＝＝＝39 K??2?B10.025pB
1?0.0192p??B????(2) CoO(s)＋CO(g) ?＝51.08 ?? Co(s)＋CO2(g) K2＝()B?yBB＝
0.0192pB
51.08K2???(3) CO(g)＋H2O(g) ?＝1.31 ?? CO2(g)＋H2(g) K＝＝39K1
3
?2
＝1.31α＝0.5337 K＝
(1??)2
3
5－9。 在真空的容器中放入固态的NH4HS，于25℃下分解为NH3(g)与H2S(g)，平衡时容器内的压力为66.66 kPa。
(1) 当放入NH4HS时容器内已有39.99 kPa的H2S(g)，求平衡时容器中的压力。 (2) 容器内原有6.666 kPa的NH3(g)，问需加多大压力的H2S，才能形成NH4HS固体？
???解：反应的化学计量式如下 NH4HS(s) ??? NH3(g) ＋H2S(g)
p pp＝
由题给条件，25 °C下K＝(
33.332p2)＝()＝0.1111
100p66.66
＝33.33 kPa 2
???(1) NH4HS(s)???NH3(g) ＋H2S(g)
pH2S39.99＋pH2S
K＝
pH2S?(pH2S?39.99)
p2
2
＝0.1111pH＋39.99pH2S－1111＝0 2S
pH2S＝18.874 kPa p＝2pH2S＋39.99＝77.738 kPa
???(2) NH3(g )＋H2S(g) ???NH4HS(s)
p21
当 Jp＝＜ 能形成NH4HS固体
pH2S?6.6660.1111
pH2S＞
1111
＝166.67 kPa 6.666
5－10．25℃,200 kPa下，将4 mol的纯A(g)放入带活塞的密闭容器中，达到如下化学平衡
???A(g)??? 2B(g)。已知平衡时，nA﹦1.697mol，nB﹦4.606mol。
(1) 求该温度下反应的K和?rGm；
(2) 若总压为50 kPa，求平衡时A，B的物质的量。
2
nB200?4.6062
解：(1) K＝＝3.9669 ?＝
pnBnA100?(4.606?1.697)?1.697
p
B
﹦－R×298.15×ln3.9669﹦－3.416 kJ·mol－1 ?rGm
《物理化学习题及答案》出自：百味书屋
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