物理化学题目

Question

1、气柜内领教121.6KPA、27度的C2H3CL气体300m3，若以每小时90kg的流量送往使用车间，试问气柜内的C2H3CL气体能用多长 时间？
2、 2mol H2从400K，100kpa恒压加热到1000K，已知Cp,m(H2)=29.2J/mol.k，求ΔU，ΔH，Q，W各为多少?
3、有一可逆热机在120度与30度间工作，若要此热机供给1000J的功，则需要从热源吸收多少热量？
4、反应CO+H2O+CO2+H2,在749K时平衡常数 K=2.6，设：（1）反应起始时CO和H2O的浓度均为1mol/L
(2)起始时CO和H2O的摩尔比为1：3
求CO的平衡转化 率，并用计算结果说明勒沙特列原理

Answer 1

1 pV=nRT=m/M RT，m=pVM/RT，将p=121.6*10^3 Pa，V=300m3，M=62.74*10^-3 kg/mol，R=8.314J/(mol K)，T=300K带入即得m（kg），t=m/90kg/hr= hr，请自行计算。

2 ΔH=Q=nCp,m ΔT=2*29.2*(1000-400) J，Cv,m=Cp.m-R=29.2-8.31 J/mol.k
ΔU=nCv,m ΔT=2*(29.2-8.31) *(1000-400) J
W=ΔU-Q=-2*8.31*(1000-400) J

3 η=1-T2/T1=1-(120+273)/(30+273)=W/Q，Q=W/η，代入即得

4 (1)设反应达到平衡之后CO2的浓度为X，则可知反应平衡时各组分浓度组成如下
CO + H2O= CO2+ H2
1-X 1-X X X
可知 X²/（1-X)²=2.6
解得 x=0.617 mol/L
所以转化率为61.7%

(2) 不妨设CO和H2O的起始浓度分别为1mol/L和3mol/L
CO + H2O= CO2+ H2
1-x 3-x x x
可知 X²/（1-x)(3-x)=2.6
解得 x=0.865 mol/L
所以转化率为86.5%
可见增加一种反应物的浓度，另一种反应物转化率增大。

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Answer 2

1 已知条件可以求得气体的总质量，若可以用光所有的气体，则可以求得气体能用多长 时间，但是若不能用光所有的气体，则无法求得气体能用多长 时间。

2 ΔH=Q=nCp,m ΔT=2*29.2*(1000-400) J，Cv,m=Cp.m-R=29.2-8.31 J/mol.k
ΔU=nCv,m ΔT=2*(29.2-8.31) *(1000-400) J
W=ΔU-Q=-2*8.31*(1000-400) J

3 η=1-T2/T1=1-(120+273)/(30+273)=W/Q，Q=W/η，代入即得

4 (1)设反应达到平衡之后CO2的浓度为X，则可知反应平衡时各组分浓度组成如下
CO + H2O= CO2+ H2
1-X 1-X X X
可知 X²/（1-X)²=2.6
解得 x=0.617 mol/L
所以转化率为61.7%

(2) 不妨设CO和H2O的起始浓度分别为1mol/L和3mol/L
CO + H2O= CO2+ H2
1-x 3-x x x
可知 X²/（1-x)(3-x)=2.6
解得 x=0.865 mol/L
所以转化率为86.5%
可见增加一种反应物的浓度，另一种反应物转化率增大。