题目

的热量，试计算系统热力学能的变化。 解： U=Q+W=Q-pV=25kJ-101.3kPa(160-80)103m3

=25kJ-8.104kJ= -17kJ

2． 蔗糖(C12H22O11)在人体内的代谢反应为：

C12H22O11(s) + 12O2(g)  12CO2(g) + 11H2O(l)

假设标准状态时其反应热有30%可转化为有用功，试计算体重为70kg的人登上3000m高的山(按有效功计算)，若其能量完全由蔗糖转换，需消耗多少蔗糖？已知fHm(C12H22O11)= 2222 kJmol1。

解： W= 70kg3000m

= 2.1105 kgm = 2.11059.8J = 2.1103kJ

rH = 2.1103kJ/30%= 7.0103kJ

 r Hm=11(285.830 kJmol1)+12(393.509 kJmol1) (2222 kJmol1)

= kJmol1

 = rH/rHm

= (7.0103)kJ/()kJmol1 =1.2mol

m(C12H22O11)= n(C12H22O11)/M(C12H22O11) =1.2mol342.3gmol1= 4.2102g

7． 人体靠下列一系列反应去除体内酒精影响：f Hm(CH3CHO,l)= 166.4 kJmol1

222 CH3CH2OH(l)OCH3CHO(l)OCH3COOH(l)OCO2(g)

计算人体去除1molC2H5OH时各步反应的rHm及总反应的rHm(假设T=298.15K)。 解： CH3CH2OH(l) + 1/2O2(g)  CH3CHO(l) + H2O(l)

rHm(1)= [285.83166.4 +277.69] kJmol1= 174.5kJmol1

CH3CHO(l) + 1/2O2(g)  CH3COOH(l)

rHm(2)= [484.5+166.4] kJmol1= 318.1 kJmol1

CH3COOH(l) + O2(g)  2CO2 + 2H2O(l)

rHm(3)= [2(285.83)+2(393.5)+484.5] kJmol1= 874.2kJmol1 rHm(总)= rHm(1)+ rHm(2)+ rHm(3)

= [174.5 318.1874.2] kJmol1= 1366.8kJmol1

12．糖在人体中的新陈代谢过程如下：

C12H22O11(s) + 12O2(g)  12CO2(g) + 11H2O(l)

若反应的吉布斯函数变rGm有30%能转化为有用功，则一匙糖(3.8g)在体温37℃时

进行新陈代谢，可得多少有用功？（已知C12H22O11的fHm= 2222kJmol1 Sm=360.2Jmol1K1)

解： C12H22O11(s) + 12O2(g)  12CO2(g) + 11H2O(l)

fHm/kJmol1 2222 0 393.509 285.830 Sm/Jmol1K1 360.2 205.138 213.74 69.91

rHm=[11(285.830)+12(393.509) ( 2222)] kJmol1

= kJmol1

rSm=[1169.91+12213.7412205.138360.2] Jmol1K1

=512.0 Jmol1K1

rGm=rHmTrSm

= kJmol1310.15K512.03103kJmol1K1 = 5803kJmol1

 = nB/B=[0n(C12H22O11)]/(C12H22O11) = (3.8g/342gmol1)/(1) =1.11102mol W有用功=30%rG

=30%rGm

=30%(5803kJmol1)  1.11102mol

= 19kJ 负号表示系统对环境做功。

13．在2033 K和3000 K的温度条件下混和等摩尔的N2和O2，发生如下反应：

N2(g) + O2(g) 2NO(g)

平衡混合物中NO的体积百分数分别是0.80%和4.5%。计算两种温度下反应的K，并

判断该反应是吸热反应还是放热反应。 解： K=(p(NO)/p)2(p(O2)/p)1(p(N2)/p)1

体积分数等于摩尔分数 Vi/V=ni/n=xi pi= xi p

K2033K=0.00802[(10.0080)/2]2

=2.6104

K3000K=0.0452[(10.045)/2]2

=8.9103

T升高，K增大，该反应为吸热反应。

14．在301K时鲜牛奶大约4.0h变酸，但在278K的冰箱中可保持48h时。假定反应速率与

变酸时间成反比，求牛奶变酸反应的活化能。 1Ea111解： ln4.0K

18.314Jmol1K130127848Ea=7.5104Jmol1=75kJmol1

15．已知青霉素G的分解反应为一级反应，37℃时其活化能为84.8kJmol1，指前因子A为

4.21012h1，求37℃时青霉素G分解反应的速率常数？ 解： kAeEaRT

84.8kJmol18.314103kJmol1K1(273.1537)K= 4.21012h1e =4.21012h15.21015 =2.2102 h1

16．某病人发烧至40℃时，使体内某一酶催化反应的速率常数增大为正常体温(37℃)的1.25

倍，求该酶催化反应的活化能？ 解： lnEa111 1.258.314103kJmol1K1310K313KEa=60.0 kJmol1