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.( )ΔrGm>0的反应,是不可能进行的反应。
;填空题.一个过程系统的熵变为△S, 而另一个过程的始终态与前过程相同,但路径不同,则此过程系统的熵变应为__△S___。(1分)
因为状态函数与过程无关
.0 ℃, 101.3 kPa下, 1 mol冰熔化成水, 吸热 6.02 kJ,此过程 △G =0.
.液体水在100℃,
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下气化为水蒸气,此过程的
ΔU > 0,ΔH > 0,ΔS= > 0,ΔG = 0
(填“>”、“<”或“=”
.101.3 kPa下, 1 kg 100 ℃的水蒸气冷凝为同温度下的水,此过程 △S(系统)
<0, △S(总) =0 ( 填 >, < 或 = ).
;计算题.(15分)101.3 kPa下, 1 mol的 100 ℃水与 100 ℃的大热源相接触, 经过两种不同的过程到达终态 100 ℃, 101.3 kPa的水蒸气: (1)保持压力不变; (2)向真空膨胀.试分别计算这两种过程的 Q, W,△U,△H,△S,△A及△G 并判断过程是否可逆.已知 100℃,101.3 kPa下水的气化热△vapHΘm = 40.71 kJ.mol-1, V(l) = 18.8×10-6 m3.mol-1, V(g) = 3.02×10-2 m3.mol-1.
解: (1) W = - △V = - 101.3×103×(3.02×10-2-18.8×10-6) = - 3.06 kJ
Q = △H = 40.71 kJ
△U = Q W = 40.71 - 3.06 = 37.65 kJ
△S = Q/T = 40.71×10-3/373 = 109.1 J.K
△A = △U - T△S = 37.65 - 40.71 = - 3.06 kJ
△G = 0
∵ 在沸点下蒸发,故为可逆过程.由 △G = 0 也可判断.
(2) W =0
△U = 37.65 kJ △H = 40.71 kJ △S = 109.1 J.K △A = - 3.06 kJ △G = 0
Q =△U-W=37.65 kJ
△S(环) = - Q/T = - (△U-W)/T = - 37.65×10-3/373 = - 100.9 J.K
△S(总) = △S △S(环) = 109.1 - 100.9 = 8.2 J.K-1 > 0 过程(2)为不可逆过程.
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.1mol 理想气体从300K ,100kPa下等压加热到600K,求此过程的Q、W、DU、DH、DS、DG。已知此理想气体300K时的Smq=150.0J·K-1·mol-1,cp,m=30.00 J·K-1·mol-1。(10分)
1.解:W=-pDV=-p(V2-V1) =-pV2 pV1= -nRT2 nRT1= nR(T1-T2)
=1mol×8.315J·K-1·mol-1×(300K-600K)= -2494.5J
DU= nCV,m (T2-T1) =1mol×(30.00-8.315)J·K-1·mol-1×(600K-300K)= 6506J
DH= nCp,m (T2-T1) =1mol×30.00J·K-1·mol-1×(600K-300K)= 9000J
Qp= DH =9000J
DS = nCp,m ln(T2/T1) =1mol×30.00J·K-1·mol-1×ln(600K/300K)
= 20.79J·K-1·mol-1
由 Smq(600K)=Smq(300K) DS=(150.0 20.79)J·K-1·mol-1
=170.79J·K-1·mol-1
DTS =n(T2S2-T1S1)
=1mol×(600K×170.79J·K-1·mol-1-300K×150.0J·K-1·mol-1)
=57474J
DG= DH-DTS=9000J-57474J =-48474J
.在一杜瓦瓶(绝热恒压容器)中 ,将 5 摩尔 40℃ 的水与 5 摩尔0℃的冰混合,求平衡后的温度,以及此系统的 △H 和 △S。已知冰的摩尔熔化焓为 6024 J·mol -1,水的等压摩尔热容为 75.3 J·K-1·mol-1。(10分)
解: 系统恒压绝热且不做非体积功,过程 △H = Qp =0
若冰全部熔化 △H1 = n△熔化Hm = 5mol×6024J·mol-1 = 30120 J,
水降温到0℃时 △H2= nCp,m(T2 - T1) = 5mol×75.3J·K·mol-1×(-40K) = -15060J
因△H1 △H2 = 15060 J >0 , 故冰不会全熔化, 系统温度为0℃。
( 或者假设冰全部熔化并升温至t. 根据△H=0, 可算出t<0,故合理值应为0)。
设冰的熔化量为n mol,过程的变化如下:
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.将装有0.2 mol乙醚的微小玻璃泡放入308.15K、20 dm3的恒温密闭容器内,容器内充满100kPa、x mol氮气。将小泡打碎,乙醚完全汽化并与氮气混合。已知乙醚在100 kPa下沸点为308.15K,此时的蒸发焓为25.10 kJ·mol-1。试求
(1) 混合气体中乙醚的分压;
(2) 分别计算氮气和乙醚的△H、△S、△G。 (10分)