第二章 物理化学习题及答案
习题
1. 1 mol H 2 于 298.2K 时、由 101.3 kPa 等温可逆压缩到608.0 kPa ，求Q 、W 、△U 、
△H 、△S 。
2. 5mol 理想气体，在300K 时，分别经历下列两个过程由10L 膨胀到100L 。（1）等温可逆膨胀；（2）等温向真空膨胀，分别求两过程的△S 系统和△S 孤立。
3. 10g 0℃ 的冰加到50g 40℃水中，设热量没有其他损失，求上述过程的△S 为多少？已知冰的熔化热△m H ＝333.5J·g -1，水的比热为C p ＝
4.184 J·g -1·K -1。
4. 在298 K 、100 kPa 下，1mol 过冷水蒸汽变为298 K 、100 kPa 的液态水，求此过程的ΔS 。已知298K 水的饱和蒸气压为3.1674 kPa,汽化热为2217 kJ·kg -1
。
5. 画出理想气体系统从同一始态A 出发的下列各线。
（1）等温可逆膨胀 （2）绝热可逆膨胀 （3）绝热不可逆膨胀 （4）等温可逆压缩 （5）绝热可逆压缩 （6）绝热不可逆压缩
6. 1 mol 0℃、0.2 MPa 的理想气体沿着p/V ＝常数的可逆途径到达压力为0.4 MPa 的终态。已知C V ，m ＝5R/2，求过程的Q 、W 、△U 、△H 、△S 。
7. 2 mol 单原子理想气体始态为273 K 、100 kPa ，分别经历下列可逆变化：（1）恒温下压力加倍；（2）恒压下体积加倍；（3）绝热可逆膨胀至压力减少1倍；（4）绝热不可逆反抗恒外压50 kPa 膨胀至平衡。试计算上述各过程的Q 、W 、△U 、△H 、△S 、△F 、△G 。已知273 K 、100 kPa 下该气体的S ＝100 J·K -1·mol -1。
8. 体积为 25 dm 3
的 2 mol 理想气体从 300 K 加热到 600 K ，其体积为 100 dm 3
，求
△S 。已知 C v ，m ＝19.37＋3.39×10-3 J·K －1·mol －1。
9. 指出下列各过程中，Q 、W 、△U 、△H 、△S 、△F 、△G 等热力学函数哪些为零，哪些绝对值相等。
（1）实际气体绝热可逆膨胀。 （2）理想气体真空膨胀。 （3）理想气体绝热节流膨胀。 （4）理想气体等温可逆膨胀。 （5）水在273.15 K ，p θ下凝结成冰。
（6）氢气和氧气在绝热钢瓶中发生反应生成水。 10. 已知下列反应在298.2 K 时的标准摩尔反应焓为： （1）3CO(g)2Fe(s)3C(石C(
(s)O Fe 32+=+ 1
m ,1m o l kJ 489-θ
?=?H
（2）(g)2CO (g)O 2CO(g)22=+ 1
m ,2m o l kJ 564-θ
?-=?H （3）(g)CO (g)O C(石(石22=+ 1
m ,3m o l kJ 393-θ
?-=?H
且O 2（g ），Fe(s)，Fe 2O 3(s)的θ
m,298.2K
S 分别为205.0、27.15、90.0 J·K -1·mol -1
。问θp ,298.2 K
下的空气（其中O 2含量为20%）能否将Fe(s)氧化为Fe 2O 3(s)？
11. θp ,298.2 K 下，Zn 和CuSO 4溶液的置换反应在可逆电池中进行，作电功200 kJ ，放热6 kJ 。如设反应前后该系统体积不变，求△U 、△H 、△S 、△F 、△G 。
12. 某溶液中化学反应，若在等温等压（θp ,298.2 K ）下进行，放热4×104 J ，若使该反应通过可逆电池来完成，则吸热4000 J 。试求：（1）该化学反应的△S 。（2）当该反应自发进行（即不作电功）时，求环境的熵变和总熵变。（3）该系统可能作的最大功。
13. θp ,298.2 K 下，金刚石的摩尔燃烧焓为395.3 kJ·mol -1，摩尔熵为2.42 J·K -1·mol -1。石墨的摩尔燃烧焓为393.4 kJ·mol -1，摩尔熵为5.69 J·K -1·mol -1
。（1）求θp ,298.2 K 下，石墨变为金刚石的θ
?m G 。（2）金刚石和石墨的密度分别为3510 kg·m -3和2260 kg·m -3，并设温
度不随压力而变化，则298.2 K 下，若使石墨变为金刚石，至少需要多大压力？
14. 试计算2 mol 的过冷苯（液态）在θp ，268.2 K 时凝固过程的△G 。（已知268.2 K 时固态苯和液态苯的饱和蒸气压分别为2280 Pa 和2675 Pa ）
15. 273.2 K ，3θp 的氧气10 L ，反抗恒外压θp 进行绝热不可逆膨胀，求该过程的Q 、W 、△U 、△H 、△S 、△F 、△G 。（O 2在298 K 时的规定熵为205J ·K -1
·mol -1
）
16. 下列偏微分哪些是偏摩尔量？哪些是化学势？ （1）c n p T n H ,,B )(
?? （2）c n p T n G ,,B )(
?? （3）c n V T n G ,,B )(
??
（4）c n V S n U ,,B )(
?? （5）c n p S n H ,,B )(?? （6）c n p T n F ,,B
)(??
（7）c n T S n U ,,B
)(
?? （8）c n V T n F ,,B
)(??
17. 在293.15 K 时，乙醚的蒸气压为58.95 kPa ，今在 0.10 kg 乙醚中溶入某非挥发性有机物质0.01 kg ，乙醚的蒸气压降低到56.79 kPa ，试求该有机物的摩尔质量。
18. 对范德华气体，证明2
)(
m
T V a V
U =
??
19. 证明理想气体，
nR S
U p H V U V
s
s -=??????)(
)()(
20. 某实际气体的状态方程为ap RT pV m +=，式中a 为大于零的常数，求H p
T )(
??。
21. 有一个水和乙醇形成的溶液，水的物质的量分数为0.4，乙醇的偏摩尔体积为57.5
cm 3·mol -1，溶液的密度为0.8494 kg·L -1，求此溶液中水的偏摩尔体积。
习题答案
1. 解：J 44430
.6083.101ln
2.298314.81ln
2
1=???-=-=p p nRT W
J 4443,0,0-=-==?=?W Q H U 1
1
mol
K
J 9.142
.2984443--??-=-==
?T Q S
2. 解：（1）1
1
2K J 7.9510
100ln
314.85ln
-?=?=?V V nR S ＝系统
1
1
2K
J 7.95ln -?-=-=-=
?V V nR T
Q S 环境
0=?+??环境系统孤立＝S S S 此为可逆平衡过程。 （2）向真空膨胀为不可逆过程，此过程始终态与（1）相同，则1
7.95-??K
J S ＝系统，
0=?环境S ，0K
J 7.951
??=?+??-环境系统孤立＝S S S
此为自发不可逆过程。
3. 解： （1）根据热力学第一定律，求成终态温度T 。
10×333.5＋10×4.184×（T -0）=50×4.184×(40-T ) T =20.05 ℃=293 K (2) 分别求成熵变：?
-?=?+
?=
?293
273
1
1K
J 17.15ln )184.410(273
5
.33310T d S
?
-?-=?=
?293
313
1
2K
J 82.13ln )184.450(T d S
035.11
21??=?+?=?-K
J S S S
由此例可知，将温度不同的物体放在一起，高温物体会将热自发地传给低温物体，直至达到平衡，其原因就在于此绝热系统的混合熵大于零。 4. 解：设计可逆过程如下：
22,221
1
3
3
,221,298,100,
1,298,100,
()()1,298,3.1674,
1,298,3.1674,
()
()
S G
S G
m ol K kP a m ol K kP a H O g H O l G S G S m ol K kP a m ol K kP a H O g H O l ???????→
??↓
??↑
????→
整个过程为等温变化过程，则：
11223100ln 18.314ln 28.7/3.1674
221718
133.9/298
p S nR J K
p H S J K
T
S ?==?=-?-??=
=
=-?≈
1
321K
J 2.105-?-=?+?+?=?S S S S
5.
各线如图所示，线（1）和线（4）为同一条可微线；线（2）和线（5）为同一条可微线；线（3）和线（6）为虚线，同在线（2）（5）的右侧，表示无论是绝热压缩或膨胀，只要是不可逆变化，熵值都将增加。 6. 解：L 35.1110
35.1110
2.015
.273314.813
3
6
1
1=?=???=
=
-m
p nRT V
1
12
2V p V p =
L 70.2235.112
.04.011
22=?=
?=
V p p V
K 1092314
.8110
70.22104.03
6
222=????=
=
-nR
V p T
kJ
405.310
)35.112.070.224.0(2
1)
(21)
(2
13
11222
12
22
11
12
1
2
1
-=??-??-
=--=-??
-
=-=-=??
V p V p V V V p dV V p pdV W V V V V
V
kJ 02.17J 1002.17)2731092(314.82513
,=?=-???
=?=?T nC U m v
23.83kJ J 1083.23)2731092(314.82
713
,=?=-???=?=?T nC
H m
p
kJ 43.20=-?=W U Q
1
1
21
2,K
J 56.342
.04.0ln
314.815
.2731092ln
314.8)12
5(
1ln
ln
-?=-?+?=-=?p p nR T T nC
S m
p
7. 解： （1）恒温下压力加倍，0=?U ，0=?H J 3146200
100ln
273314.82ln
ln
2
11
2=???-=-=-=p p nRT V V nRT W
J 3146-=-=W Q 1
2
1K
J 52.112
1ln
314.82ln
-?-=??==?p p nR S
J 3146==?=?R W F G
（2）恒压下体积加倍，nRT pV = 当122V V =，122T T =。
J 6809273314.82
32)(12,=???
=-=?T T nC U m v
J 4540273314.82)(112-=??-=-=-=--=nRT pV V V p W
J 1134945406809=+=-?=W U Q
J 11348273314.82
52)(12,=???=-=?T T nC
H m
p
1
1
2,K
J 82.282ln 314.82
52ln
-?=??
==?T T nC
S m
p
1
12K
J 82.12882.28100-?=+=?+=S S S
J
10623.3)10027382.1282732(6809)()(4
1122?-=?-??-=--?=?-?=?S T S T U TS U F
J
10169.3)10027382.1282732(11348)()(4
1122?-=?-??-=--?=?-?=?S T S T H TS H G （3）绝热可逆膨胀至压力减少1倍，0=Q
γ
γ
)(
)
(1
212
1T T p p =- 667.12
32
5
,,===
R
R
C C m
V m p γ
得：T 2＝207 K
J
2.1646)273207(314.82
32)(12,-=-???
=-=?T T nC U m v
J 2.1646-=?=U W J 6.2743)273207(314.82
52)(12,-=-???=-=?T T nC
H m
p
0=?S
J 8.4953)273207(1002.1646)(=-?--=?-?=?-?=?T S U TS U F J 4.3856)273207(1006.2743)(=-?--=?-?=?-?=?T S H TS H G
（4）绝热不可逆反抗恒外压50 kPa 膨胀至平衡，0=Q
U W ?=
即： )()(1212,V V p T T nC e m v --=- )()(2
321
1212p p T T nR T T n ?-
-=-??
K 4.2182=T
J 8.1361)2734.218(314.8232)(12,-=-???
=-=?T T nC U m v
J 7.2269)2734.218(314.82
52)(12,-=-???=-=?T T nC
H m
p
1
2
11
2,K
J 244.250
100ln
314.82273
4.218ln
314.82
52ln
ln
-?=?+??
=+=?p p nR T T nC
S m
p
1
12K
J 244.102244.2100-?=+=?+=S S S
J 10608.3)100273244.1024.218(8.1361)()(3
1122?=?-?--=--?=?-?=?S T S T U TS U F J
10700.2)100273244.1024.218(7.2269)()(3
1122?=?-?--=--?=?-?=?S T S T H TS H G 8. 解：
1
600
300
3
1
2K
J 96.5110
39.337.19225
100ln 314.82ln
2
1
--?=?+?
+?=+
=??
?
dT T
T
T
dT C V V nR S T T v
9. （1）Q R ＝△S ＝0，W ＝△U （2）Q ＝W ＝△U ＝△H ＝0 （3）△U ＝0、△H ＝0
（4）Q ＝－W R 、△U ＝△H ＝0、△G ＝△F ＝W R
（5）Q p ＝△H 、△F ＝W R 、△G ＝0 （6）Q V ＝△U ＝0
10. 解： 反应 (s)O Fe (g)O 2
32Fe(s)322=+
（4）
可由题目中)2(2
3)1()3(3?--?得到，所以
1
2
,1,3,4
,mol
kJ 8222
33-θ
θ
θ
θ
?-=?-
?-?=?m m m m H H H H
同理，得 1
1
4,mol
K
J 8.271--θ
??-=?m S
所以 1
4,4,4,mol kJ 740-θ
θ
θ
?-=?-?=?m m m S T H G
0mol kJ 734)(
1ln
1
2
3
4,4,2??-=+?=?-θ
θ
p
p RT G G O m m
故可以氧化。
11. 解：kJ 200－体电=+=W W W kJ 6-=Q
kJ 206-=+=?W Q U
kJ 206)()(-=?+?=?+?=?V p U pV U H 1
K
J 1.202
.2986000-?-=-==
?T
Q S p
kJ 200-=?-?=?S T U F kJ 200-=?-?=?S T H G 12. 解：（1）1
K
J 4.1315
.2984000-?==
=
?T
Q S R
（2）1
K
J 13415
.29840000-?==
-
=?T
Q S 环
1
K
J 4.147-?=?+?=?环总S S S
（3）J 104.44
?-=?-?=?=S T H G W 13. 解： 298 K 下，
（1）1
c m c m mol
kJ 88.1-θ
θθ??-?=?（金刚石）＝（石墨）m H H H 1
1
m Θ
m Θ
m
mol
K
J 263.3--θ
??--=?（石墨）＝
（金刚石）
S S S
1
m m m mol
kJ 852.2298-θ
θ
θ
?=?-?=?S H G
（2）V p
G T ?=???θ
))((
?
?+?=?θ
θ21
)()(12p p m m dp V
p G p G
若使0)(2≤?θ
p G m ，则Pa p 921051.1?≥ 14. 解：需要设计可逆过程如下图
)2675()(1211121θ
-=-==??
p V p p V dp V G l p p )2280()(12s 521
-=-==
?θ
?
p V p p V dp V G s p p s
由于Vl 、Vs 体积差别小，可以忽略；压力差也可以忽略。 所以 51G G ?-≈?
途径（2）和（4）都是等温等压可逆相变，所以042=?=?G G J 3.7122675
2280ln
2.268314.82ln
1
23-=??==?p p nRT G
J 3.712354321-=?=?+?+?+?+?=?G G G G G G G
15. 0=Q ，J 1448-=?U ，J 2028-=?H ，-1
K J 4?=?S ，
J 10550=?G ，J 11130=?F 16. 偏摩尔量：（1）、（2）、（6） 化学势：（2）、（4）、（5）、（8） 17. 解： )1(*B A A x p p -= *
1A A B p p x -
=
*
1A A A
A B
B B
B
p p M
W M
W M W -
=+
95
.5879.56107411
.01.001.001
.0-
=+
B
B
M
M
M B ＝0.195 kg·mol -1
18. 解： 由公式 pdV TdS dU -=得
p T
p T p V
S T V
U V T T -??=-??=??)(
)(
)(
（1）
对于范德华气体满足方程式 nRT nb V V
an p =-+
))((2
2
22
V
a n nb
V nRT p -
-=
nb
V nR
T
p V -=
??)(
（2） 将式（2）代入式（1）得：2
2
222
)()(
m
T V a V
an V
a n nb
V nRT nb
V nRT V
U =
=
-
---=
??
19. 解：由公式 pdV TdS dU -=得 T S
U V =??)(
，p V
U S -=??)(
由公式Vdp TdS dH +=得 V p
H S =??)(
所以，
nR T
pV S
U p H V U V
s
s -=-
=??????)(
)()(
20. 解： 设),(H p T T =，则全微分方程可写为 dH H
T dp p
T dT p H )(
)(
??+??=
又因为
dT
C dp T
V T V dT
T
H dp p
H dH p p p T +??-=??+??=])(
[)(
)(
}])(
{[)()(
dT C dp T
V T V H
T dp p
T dT p p p H +??-??+??=
所以， ])([)()(
V T
V T H T p T p p H -????=??
又 T
a V p R T V p -=
=
??)(
所以 0)(1
)(
?-=--=
??p
p
H C a V a V C p
T
21. 解： 设水的物质的量4.0O
H
2=n ，则n 2=0.6
3
3
3
108494
.010
466.010
184.04.05.576.0???+??=
+?--水V
1
3
mol
cm 175.16-?=水V
物理化学第二章习题
第二章热力学第一定律习题 一、选择题 1. 一定量的理想气体从同一始态出发，分别经(1) 等温压缩，(2) 绝热压缩到具有相同压力的终态，以H1，H2分别表示两个终态的焓值，则有：( ) (A) H1> H2(B) H1= H2 (C) H1< H2(D) 无法比较 2. 下列的过程可应用公式ΔH=Q进行计算的是：( ) (A) 不做非体积功，终态压力相同但中间压力有变化的过程 (B) 不做非体积功，一直保持体积不变的过程 (C) 273.15 K，pθ下液态水结成冰的过程 (D) 恒容下加热实际气体 3. 非理想气体进行绝热自由膨胀时,下述答案中哪一个错误?（） (A) Q=0 (B) W=0 (C) ΔU=0 (D) ΔH=0 4. 已知：Zn(s)+(1/2)O2??→ZnO Δr H m=351.5 kJ·mol-1 Hg(l)+(1/2)O2??→HgO Δr H m= 90.8 kJ·mol-1 因此Zn+HgO??→ZnO+Hg 的Δr H m是：( ) (A) 442.2 kJ·mol-1(B) 260.7 kJ·mol-1 (C) -62.3 kJ·mol-1(D) -442.2 kJ·mol-1 5. 在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱,将冰箱门打开,并接通电源使其工作,过一段时间之后,室内的平均气温将如何变化? ( ) (A) 升高(B) 降低 (C) 不变(D) 不一定 6. 对于理想气体的热力学能有下述四种理解： (1) 状态一定，热力学能也一定 (2) 对应于某一状态的热力学能是可以直接测定的 (3) 对应于某一状态，热力学能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值 (4) 状态改变时，热力学能一定跟着改变 其中正确的是：( ) (A) (1),(2) (B) (3),(4) (C) (2),(4) (D) (1),(3) 7. 按下列路线循环一周，哪种情况是系统对环境做功：( ) 8. 在一定T，p下,汽化焓Δvap H,熔化焓Δfus H和升华焓Δsub H的关系为：( ) (A) Δsub H＞Δvap H(B) Δsub H＞Δfus H (C) Δsub H=Δvap H+Δfus H(D) Δvap H＞Δsub H 上述各式中,哪一个错误?
第五版物理化学第二章习题答案
第二章热力学第一定律 1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。解：理想气体n = 1mol 对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－ 1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,下全部凝结成液态水。求过程的功。假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 解: n = 1mol 恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V l-V g ) ≈ pVg = nRT = 在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。
H2O(l) ＝ H2(g) + 1/2O2(g)解: n = 1mol 恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3） W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－ 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Q a=,Wa=－；而途径b的Q b=－。求W b. 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a= ΔU b 由热力学第一定律可得Qa + Wa = Q b + W b ∴ W b = Q a + W a－Q b = － 始态为25℃，200 kPa的5 mol某理想气体，经途径a，b两不同途径到达相同的末态。途经a先经绝热膨胀到 -28.47℃，100 kPa，步骤的功；再恒容加热到压力200 kPa的末态，步骤的热。途径b为恒压加热过程。求途径b的及。
解：先确定系统的始、末 态 311106190200000 1529831485m ...P nRT V =××== 3210160100000 58 24431485m ...P nRT V V =××== = kJ .kJ )..(Q W U Δa a 85194225575=+=+=－ 对于途径b ，其功为 kJ .J ..V Δp W b 932706190101602000001－）－（－－=== 根据热力学第一定律 4mol 某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH－ΔU 的值。 解：根据焓的定义
物理化学课后习题第二章答案
2.15 容积为0.1m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板,其两侧分别为0℃,4mol的Ar(g)及150℃,2mol的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度t及过程的ΔH 。 已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容C p,m分别为20.786J·mol-1·K-1及24.435 J·mol-1·K-1，且假设均不随温度而变。 解: 恒容绝热混合过程Q = 0 W = 0 ∴由热力学第一定律得过程ΔU=ΔU(Ar,g)+ΔU(Cu,s)= 0 ΔU(Ar,g) = n(Ar,g) C V,m (Ar,g)×(t2－0) ΔU(Cu,S) ≈ΔH (Cu,s) = n(Cu,s)C p,m(Cu,s)×(t2－150) 解得末态温度t2 = 74.23℃ 又得过程 ΔH =ΔH(Ar,g) + ΔH(Cu,s) =n(Ar,g)C p,m(Ar,g)×(t2－0) + n(Cu,s)C p,m(Cu,s)×(t2－150) = 2.47kJ 或ΔH =ΔU+Δ(pV) =n(Ar,g)RΔT=4×8314×(74.23－0)= 2.47kJ 2.17 单原子理想气体A与双原子理想气体B的混合物共5mol，摩尔分数y =0.4， B 始态温度T1=400K，压力P1=200kPa，今该混合气体绝热反抗恒外压p=100kPa 膨胀到平衡态，求末态温度T2及过程的W,ΔU及ΔH。
2.21 已知水(H2O,l)在100℃的饱和蒸气压p s=101.325kPa，在此温度、压力下 水的摩尔蒸发焓。求在100℃,101.325kPa下使1kg水蒸气全部凝结成液体水时的W，Q，ΔU，ΔH和ΔH。设水蒸气适用理想气体状态方程式。 解: 题给过程的始末态和过程特性如下： n = m/M = 1kg/18.015g·mol-1 = 55.509mol
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第二章热力学第二定律练习题 一、判断题（说法正确否）： 1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。 2．不可逆过程一定是自发过程。 3．熵增加的过程一定是自发过程。 4．绝热可逆过程的?S=0 ，绝热不可逆膨胀过程的?S > 0，绝热不可逆压缩过程的?S<0 。5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。 6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0 ，所以一定是一个可逆循环过程。 7．平衡态熵最大。 8．在任意一可逆过程中?S = 0 ，不可逆过程中?S > 0。 9．理想气体经等温膨胀后，由于?U = 0 ，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定 律矛盾吗? 10．自发过程的熵变?S> 0 。 H S 11．相变过程的熵变可由T 计算。 12．当系统向环境传热时(Q< 0) ，系统的熵一定减少。 13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。 H S 14．冰在0℃，p T 15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。 16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。 >0，所以该过程为自发过程。 17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。 18．系统由V1 膨胀到V2，其中经过可逆途径时做的功最多。 19．过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本方程可得 ?G = 0 。 20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以- pdV = 0，此过程温度不变，?U = 0，代入热力学基本方程dU = TdS - pdV，因而可得dS = 0，为恒熵过程。 21．是非题： ⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否？ ⑵“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”，此话对否？ ⑶绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点？ ⑷自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程？举一例。 ⑸1mol 理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V1 变到V2，能否用公式： 计算该过程的熵变？ V V 2 1 S R ln 22．在100℃、p 1mol 水与100℃的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成100℃、p ?S、?S(环)。 V V 2 S R ln 23． 1 的适用条件是什么？ 24．指出下列各过程中，物系的?U、?H、?S、?A、?G 中何者为零？ ⑴理想气体自由膨胀过程；⑵实际气体节流膨胀过程； ⑶理想气体由( p1, T1)状态绝热可逆变化到(p2, T2)状态； ⑷H2 和Cl2 在刚性绝热的容器中反应生成HCl； ⑸0℃、p ⑹理想气体卡诺循环。 25．a mol A 与b mol B 的理想气体，分别处于(T, V,p A )与(T, V, p B)的状态，等温等容混合为 (T, V, p)状态，那么?U、?H、?S、? A、?G 何者大于零，小于零，等于零？ 26．一个刚性密闭绝热箱中，装有H2 与Cl2 混合气体，温度为298K，今用光引发，使其
高中化学必修二第二章习题(含答案)
第二章化学反应与能量 一．选择题( 每小题只有一个正确选项，每小题 3 分，共48 分) 1．下列物质加入水中发产生吸热反应的是( ) A．生石灰 B ．固体NaOH C ．浓硫酸 D ．固体NH4NO3 2 ．已知2SO2+O2 2SO 3 为放热反应，对该反应的下列说法中正确的是（） A ．O2 的能量一定高于SO2 的能量 B ．SO2 和O2 的总能量一定高于SO3 的总能量 C ．SO2 的能量一定高于SO3 的能量 D ．因该反应为放热反应，故不必加热就可发生 3．下列反应既属于氧化还原反应，又是吸热反应的是( ) A ．锌粒与稀硫酸的反应 B ．灼热的木炭与COz反应 C ．甲烷在氧气中的燃烧反应 D ．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl 晶体的反应 4．下列关于燃料充分燃烧的说法，不正确．．．的是( ) A．空气量越多越好B．应通入适量空气 C．固体燃料燃烧前要粉碎D．液体燃料燃烧时可以以雾状喷出5．下列各个装置中能组成原电池的是( ) 6．有A、B、C、D四种金属。将 A 与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中， B 为正极。 将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A 反应剧烈。将铜浸入 B 的盐溶液里，无明显 变化。如果把铜浸入 C 的盐溶液里，有金属 C 析出。据此判断它们的活动性由强到 弱的顺序是( ) A ．DCA B B．DAB C C．DBAC D．BADC 7．下列化学电池不易造成环境污染的是( ) A ．氢氧燃料电池 B ．锌锰电池 C ．镍镉电池 D ．铅蓄电池 8．对于锌一铜一稀酸组成的原电池装置中，当导线中有 1 mol 电子通过时，理论上的两极变化是( ) 。 - 1 -
物理化学习题解析
第二章 热力学第一定律 五．习题解析 1．（1）一个系统的热力学能增加了100 kJ ，从环境吸收了40 kJ 的热，计算系统与环境的功的交换量。 （2）如果该系统在膨胀过程中对环境做了20 kJ 的功，同时吸收了20 kJ 的热，计算系统的热力学能变化值。 解：（1）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ?=+ 100 k J 40 k J 6 W U Q =?-=-= 即系统从环境得到了60 kJ 的功。 （2）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ?=+ 20 k J 20 k J U Q W ?=+=-= 系统吸收的热等于对环境做的功，保持系统本身的热力学能不变。 2．在300 K 时，有10 mol 理想气体，始态的压力为1 000 kPa 。计算在等温下，下列三个过程所做的膨胀功。 （1）在100 kPa 压力下体积胀大1 dm 3 ； （2）在100 kPa 压力下，气体膨胀到终态压力也等于100 kPa ； （3）等温可逆膨胀到气体的压力等于100 kPa 。 解：（1）这是等外压膨胀 33e 100 kPa 10m 100 J W p V -=-?=-?=- （2）这也是等外压膨胀，只是始终态的体积不知道，要通过理想气体的状态方程得到。 2e 212 2 11()1n R T n R T p W p V V p n R T p p p ????=--=--=- ? ? ?? ?? 100108.3143001 J 22.45 kJ 1000 ?? ??=???-=- ???? ?? ? （3）对于理想气体的等温可逆膨胀 122 1 ln ln V p W nRT nRT V p == 100(108.314300) J ln 57.43 kJ 1000 =???=- 3．在373 K 的等温条件下，1 mol 理想气体从始态体积25 dm 3，分别按下列
物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案
物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第二章 热力学第二定律练习题 一、判断题（说法正确否）： 1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。 2．不可逆过程一定是自发过程。 3．熵增加的过程一定是自发过程。 4．绝热可逆过程的?S = 0，绝热不可逆膨胀过程的?S > 0，绝热不可逆压缩过程的?S < 0。 5．为了计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。 6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。 7．平衡态熵最大。 8．在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。 9．理想气体经等温膨胀后，由于?U = 0，所以吸的热全部转化为功，这与热力学第二定律矛盾吗 10．自发过程的熵变?S > 0。 11．相变过程的熵变可由 T H S ?= ?计算。 12．当系统向环境传热时(Q < 0)，系统的熵一定减少。 13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。 14．冰在0℃，p 下转变为液态水，其熵变 T H S ?= ?>0，所以该过程为自发过程。 15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。 16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。 17．在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。 18．系统由V 1膨胀到V 2，其中经过可逆途径时做的功最多。 19．过冷水结冰的过程是在恒温、恒压、不做其他功的条件下进行的，由基本方程可得?G = 0。 20．理想气体等温自由膨胀时，对环境没有做功，所以 -p d V = 0，此过程温度不变，?U = 0，代入热力学基本方程d U = T d S - p d V ，因而可得d S = 0，为恒熵过程。 21．是非题： ⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否？ ⑵“体系状态变化了，所有的状态函数都要变化”，此话对否？ ⑶ 绝热可逆线与绝热不可逆线能否有两个交点？ ⑷ 自然界可否存在温度降低，熵值增加的过程？举一例。 ⑸ 1mol 理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V 1变到V 2，能否用公式： ???? ??=?12 ln V V R S 计算该过程的熵变？ 22．在100℃、p 时，1mol 水与100℃的大热源接触，使其向真空容器中蒸发成 100℃、p 的水蒸气，试计算此过程的?S 、?S (环)。 23． ? ??? ??=?12ln V V R S 的适用条件是什么？ 24．指出下列各过程中，物系的?U 、?H 、?S 、?A 、?G 中何者为零？
《物理化学》第二章热力学第一定律练习题(含答案)
第二章练习题 一、填空题 1、根据体系和环境之间能量和物质的交换情况，可将体系分成、、 。 2、强度性质表现体系的特征，与物质的数量无关。容量性质表现 体系的特征，与物质的数量有关，具有性。 3、热力学平衡状态同时达到四种平衡，分别是、、 、。 4、体系状态发生变化的称为过程。常见的过程有、 、、、。 5、从统计热力学观点看，功的微观本质是，热的微观本质是 。 6、气体各真空膨胀膨胀功W= 0 7、在绝热钢瓶中化学反应△U= 0 8、焓的定义式为。 二、判断题（说法对否）： 1、当体系的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。（√） 2、当体系的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。（χ）3．因= ΔH， = ΔU，所以与都是状态函数。（χ） 4、封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。（χ） 错。只有封闭系统不做非膨胀功等压过程ΔH=Q P 5、状态给定后，状态函数就有定值；状态函数确定后，状态也就确定了。（√） 6、热力学过程中W的值应由具体过程决定( √ ) 7、1mol理想气体从同一始态经过不同的循环途径后回到初始状态，其热力学能
不变。( √ ) 三、单选题 1、体系的下列各组物理量中都是状态函数的是（ C ） A 、T、P、V、Q B 、m、W、P、H C、T、P、V、n、 D、T、P、U、W 2、对于内能是体系的单值函数概念，错误理解是（ C ） A体系处于一定的状态，具有一定的内能 B对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值 C状态发生变化，内能也一定跟着变化 D对应于一个内能值，可以有多个状态 3下列叙述中不具有状态函数特征的是（D ） A体系状态确定后，状态函数的值也确定 B体系变化时，状态函数的改变值只由体系的始终态决定 C经循环过程，状态函数的值不变 D状态函数均有加和性 4、下列叙述中正确的是（ A ） A物体温度越高，说明其内能越大B物体温度越高，说明其所含热量越多C凡体系温度升高，就肯定是它吸收了热 D凡体系温度不变，说明它既不吸热也不放热 5、下列哪一种说法错误（ D ） A焓是定义的一种具有能量量纲的热力学量 B只有在某些特定条件下，焓变△H才与体系吸热相等 C焓是状态函数 D焓是体系能与环境能进行热交换的能量
物理化学第二章 热力学第一定律
第二章 热力学第一定律 一．基本要求 1．掌握热力学的一些基本概念，如：各种系统、环境、热力学状态、系 统性质、功、热、状态函数、可逆过程、过程和途径等。 2．能熟练运用热力学第一定律，掌握功与热的取号，会计算常见过程中 的, , Q W U ?和H ?的值。 3．了解为什么要定义焓，记住公式, V p U Q H Q ?=?=的适用条件。 4．掌握理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数，能熟练地运用热力学 第一定律计算理想气体在可逆或不可逆的等温、等压和绝热等过程中， , , , U H W Q ??的计算。 二．把握学习要点的建议 学好热力学第一定律是学好化学热力学的基础。热力学第一定律解决了在恒 定组成的封闭系统中，能量守恒与转换的问题，所以一开始就要掌握热力学的一 些基本概念。这不是一蹴而就的事，要通过听老师讲解、看例题、做选择题和做 习题等反反复复地加深印象，才能建立热力学的概念，并能准确运用这些概念。 例如，功和热，它们都是系统与环境之间被传递的能量，要强调“传递”这 个概念，还要强调是系统与环境之间发生的传递过程。功和热的计算一定要与变 化的过程联系在一起。譬如，什么叫雨？雨就是从天而降的水，水在天上称为云， 降到地上称为雨水，水只有在从天上降落到地面的过程中才被称为雨，也就是说， “雨”是一个与过程联系的名词。在自然界中，还可以列举出其他与过程有关的 名词，如风、瀑布等。功和热都只是能量的一种形式，但是，它们一定要与传递 的过程相联系。在系统与环境之间因温度不同而被传递的能量称为热，除热以外， 其余在系统与环境之间被传递的能量称为功。传递过程必须发生在系统与环境之 间，系统内部传递的能量既不能称为功，也不能称为热，仅仅是热力学能从一种 形式变为另一种形式。同样，在环境内部传递的能量，也是不能称为功（或热） 的。例如在不考虑非膨胀功的前提下，在一个绝热、刚性容器中发生化学反应、 燃烧甚至爆炸等剧烈变化，由于与环境之间没有热的交换，也没有功的交换，所 以0, 0, 0Q W U ==?=。这个变化只是在系统内部，热力学能从一种形式变为
关于物理化学课后习题答案
关于物理化学课后习题 答案 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
第一章两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到 100 C，另一个球则维持 0 C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。 解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。 标准状态： 因此， 如图所示，一带隔板的容器中，两侧分别有同温、不同压的H2与N2，P(H2）=20kpa，P(N2)=10kpa,二者均可视为理想气体。 H2 3dm3 P(H2） T N2 1dm3 P(N2) T （1） 两种气体混合后的压力； （2）计算混合气体中H2和N2的分压力； （3）计算混合气体中H2和N2的分体积。 第二章 1mol水蒸气（H2O,g）在100℃，下全部凝结成液态水，求过程的功。假 设：相对水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 1mol某理想气体与27℃，的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态， 在恒容升温至℃，。求过程的W,Q, ΔU, ΔH。已知气体的体积Cv,m=*mol-1 *K-1。 容积为 m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0 C，4 mol的Ar(g)及150 C，2 mol的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度
t及过程的。已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容分别为 及，且假设均不随温度而变。 解：图示如下 假设：绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积随温度的变化可忽略不计 则该过程可看作恒容过程，因此 假设气体可看作理想气体，，则 冰（H2O,S）在100kpa下的熔点为0℃，此条件下的摩尔熔化焓 ΔfusHm=*mol-1 *K-1。已知在-10~0℃范围内过冷水（H2O,l）和冰的摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=*mol-1 *K-1和Cpm（H2O,S）=*mol-1 *K-1。求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。 O, l）在100 C的摩尔蒸发焓。水和水蒸气已知水（H 2 在25~100℃间的平均摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=*mol-1 *K-1和Cpm （H2O,g）=*mol-1 *K-1。求在25C时水的摩尔蒸发焓。 应用附录中有关物资的热化学数据，计算 25 C时反应 的标准摩尔反应焓，要求：（1）应用25 C的标准摩尔生成焓数据；
物理化学习题课答案(一)资料
物理化学习题课答案（一） 班级：_______________ 姓名：_______________ 学号：_______________ 一. 选择题 1. 对于理想气体的内能有下述四种理解： (1) 状态一定，内能也一定 (2) 对应于某一状态的内能是可以直接测定的 (3) 对应于某一状态，内能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值 (4) 状态改变时，内能一定跟着改变 其中正确的是：( D ) (A)（1）（2）（B）（3）（4） (C)（2）（4）（D）（1）（3） 2. 下列宏观过程： (1) p ，273 K 下冰融化为水 (2) 电流通过金属发热 (3) 往车胎内打气 (4) 水在101 325 Pa，373 K 下蒸发 可看作可逆过程的是：( A ) (A)（1）（4）（B）（2）（3） (C)（1）（3）（D）（2）（4） 3. 一定量的理想气体从同一始态出发，分别经(1) 等温压缩，(2) 绝热压缩到具有相同 压力的终态，以H1，H2分别表示两个终态的焓值，则有：( C ) (A) H1> H2(B) H1= H2 (C) H1< H2(D) 不能确定 4. 对于下列的四种表述： (1) 因为ΔH = Q p，所以只有等压过程才有ΔH (2) 因为ΔH = Q p，所以Q p也具有状态函数的性质 (3) 公式ΔH = Q p只适用于封闭体系 (4) 对于封闭体系经历一个不作其它功的等压过程，其热量只决定于体系的始态和终态上述诸结论中正确的是：( B ) (A)（1）（4）（B）（3）（4） (C)（2）（3）（D）（1）（2） 5. ΔH = Q p适用于下列哪个过程？( B ) (A) 理想气体从1×107Pa反抗恒定的外压1×105Pa膨胀到1×105Pa (B) 0℃、101325Pa下冰融化成水 (C) 101325Pa下电解CuSO4水溶液 (D) 气体从298K，101325Pa可逆变化到373K、10132.5Pa 6. 在体系温度恒定的变化中，体系与环境之间：( CD ) (A) 一定产生热交换(B) 一定不产生热交换 (C) 不一定产生热交换(D) 温度恒定与热交换无关 7. 在一个刚性的绝热容器中燃( B ) C6H6(l) + (15/2) O2(g) 6CO2（g）+ 3H2O(g)
《物理化学》第二章热力学第一定律练习题(含答案)
《物理化学》第二章热力学第一定律练习题(含答案) 第二章练习 1，填入 1，根据系统与环境之间的能量和物质交换，系统可分为，， 2，强度性质显示了体系的特征，与物质的量无关。容量属性体现了系统的特征，它与物质的数量有关，具有性别。 3年，热力学平衡态同时达到四种平衡，即，，， 4，系统状态改变称为进程常见的过程有、、、和，5.从统计热力学的观点来看，功的微观本质是热的微观本质 6，每种气体的真空膨胀功w = 0.7，在绝热钢瓶内的化学反应△ u = 0.8，焓定义为2.真或假: 1。当系统的状态不变时，所有状态函数都有一定的值(√) 2。当系统的状态改变时，所有状态函数的值也相应地改变。(χ) 3。因为 =δH和 =δU，所以 和 都是状态函数(χ) 4，密闭系统在恒压过程中吸收的热量等于系统的焓(χ) 误差只有当封闭系统不做非膨胀功等压过程δH = QP 5且状态被给定时，状态函数才有固定值；在状态函数被确定之后，状态也被确定(√) 6。热力学过程中的W值由具体过程(√) 7和1摩尔理想气体从同一初始状态经过不同的循环路径后返回初
始状态决定，其热力学能量 保持不变(√) 3。单一主题 1。系统中的以下几组物理量都是状态函数:(C) A，T，P，V，Q B，M，W，P，H C，T，P，V，N，D，T，P，U，W 2，对于内能是系统的单值函数的概念，误解是(C)系统A处于某一状态，某一内能 B对应于某一状态，内能只能有一个值，不能有两个以上的值c的状态改变，内部能量也必须随着对应于内部能量值的d而改变。可以有多种状态 3以下语句不具有状态函数的特征:(d)当系统A的状态确定后状态函数值也确定时，状态函数值的变化值只由系统C的恒定状态通过循环过程来确定。状态函数值是常数。D态函数的可加性为 4。在下面的描述中正确的是(a) A物体的温度越高，它的内能越大，B物体的温度越高，它包含的热量越多。当系统温度升高时，一定是它吸收了热量。当系统温度恒定时，解释它既不吸热也不放热。下列哪种说法是错误的(d)焓A定义为热力学量 B，只有在特定条件下才具有能量尺度。焓变化△H等于系统的吸热。焓c是状态函数 d，焓是系统能与环境交换热量的能量 6。热力学第一定律只适用于任何路径(a)同一过程的任何路径，b)同一过程的任何路径，c)同一过程的任何路径，d)同一过程的任何路
第五版物理化学第二章习题答案
第二章热力学第一定律 2、1 1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃,求过程中系统与环境交换的功。 解:理想气体n = 1mol 对于理想气体恒压过程,应用式(2、2、3) W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－8、314J 2、2 1mol水蒸气(H 2 O,g)在100℃,101、325kPa下全部凝结成液态水。求过程的功。假设:相对于水蒸气的体积,液态水的体积可以忽略不计。 解: n = 1mol 恒温恒压相变过程,水蒸气可瞧作理想气体, 应用式(2、2、 3) W =－p amb ΔV =－p(V l -V g ) ≈ pVg = nRT = 3、102kJ 2、3 在25℃及恒定压力下,电解1mol水(H2O,l),求过程的体积功。 H2O(l) ＝H2(g) + 1/2O2(g) 解: n = 1mol 恒温恒压化学变化过程, 应用式(2、2、3) W=－p amb ΔV =－(p 2 V 2 -p 1 V 1 )≈－p 2 V 2 =－n 2 RT=－3、718kJ 2、4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Q a=2、078kJ,Wa=－4、157kJ;而途径b的Q b=－0、692kJ。求W b、 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a= ΔU b 由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Q b + W b ∴ W b = Q a + W a－Q b = －1、387kJ 2、5 始态为25℃,200 kPa的5 mol某理想气体,经途径a,b两不同途径到达相同的末态。途经a先经绝热膨胀到 -28、47℃,100 kPa,步骤的功;再恒容加热到压力200 kPa 的末态,步骤的热。途径b为恒压加热过程。求途径b的及。 解:先确定系统的始、末 态
物理化学朱传征第二章习题
例2-3 2mol 某单原子分子理想气体从始态273K 、θp ，经一绝热压缩过程至终态546K 、4θp 。试计算S ?，并判断此过程是否可逆？ 解: 对于理想气体任意状态变化过程，其熵变为 21,m 12 11 ln ln 5 5461 28.314ln 28.314ln J K 2 2734 =5.76J K p T p S nC nR T p --?=+??=??+?? ???? 因为此过程为绝热过程，且0S ?>，所以此过程是一不可逆过程。 【点评】对于理想气体的任意状态变化过程，只要始终状态确定，即可计算熵变。如果本题给出系统始终态是（, T V ）或（, p V ），则可以分别按下式计算 22,m 11ln ln V T V S nC nR T V ?=+ 或 22,m ,m 11 ln ln p V V p S nC nC V p ?=+ 例2-5 在θp 下，使1mol 水蒸气在373K 冷凝成液态水，再把水冷却到273K 并凝结成冰。求全部过程中水的熵变。设液态水的平均热容为75.681 1 J K mol --??，水在沸点时的蒸发焓和凝固点时的凝固焓分别为1 40.63kJ mol -?和16.04kJ mol --?。 解: 此过程的示意图如下所示： 各步骤的熵变分别为： θ 3vap m 1111 40.6310J K 108.9J K 373n H S T --?????=- =-?= -? ??? 11 22,m 1273ln 75.68ln J K 23.6J K 373p T S nC T --???==?=-? ??? θ 11fus m 326040 ()J K 22.1J K 273 n H S T --??=-=-?=-? 总过程的熵变为 11123(108.923.622.1)J K 154.6J K S S S S --?=?+?+?=---?=-? 1 S ????冷 凝 3 S ????凝 固 2 S ????冷 却
物理化学课后习题答案第二章
第二章 2.1 1mol理想气体在恒定压力下温度升高1℃，求过程中系统与环境交换的功。 解：理想气体n = 1mol 恒压升温 p1, V1, T1p2, V2, T2 对于理想气体恒压过程,应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V2-V1) =－(nRT2-nRT1) =－8.314J 2.2 1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,101.325kPa下全部凝结成液态水。求过程的功。假设：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 解: n = 1mol 100℃,101.325kPa H2O(g) H2O(l)恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3） W =－p ambΔV =－p(V l-V g ) ≈ pVg = nRT = 3.102kJ 2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol水(H2O,l)，求过程的体积功。 H2O(l) ＝H2(g) + 1/2O2(g) 解: n = 1mol 25℃,101.325kPa H2O(l) H2(g) + O2(g) n1=1mol 1mol + 0.5mol = n2 V1 = V l V(H2) + V(O2) = V2 恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3） W=－p ambΔV =－(p2V2-p1V1)≈－p2V2 =－n2RT=－3.718kJ
2.4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的Q a=2.078kJ,Wa=－4.157kJ；而途径b的Q b=－0.692kJ。求W b. 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU a = ΔU b 由热力学第一定律可得 Qa + Wa = Q b + W b ∴W b = Q a + W a－Q b = －1.387kJ 2.6 4mol某理想气体，温度升高20℃, 求ΔH－ΔU的值。 解: 理想气体n = 1mol C p,m－C V,m = R 应用式(2.4.21) 和(2.4.22) ΔH = n C p,mΔT ΔU = n C V,mΔT ∴ΔH－ΔU = n(C p,m－C V,m)ΔT = nRΔT = 665.12J 2.7 已知水在25℃的密度ρ=997.04kg·m-3。求1mol水(H2O,l)在25℃下：（1）压力从100kPa增加至200kPa时的ΔH;（2）压力从100kPa增加至1Mpa时的ΔH。假设水的密度不随压力改变，在此压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关。解: 已知ρ= 997.04kg·m-3M H2O = 18.015 × 10-3 kg·mol-1 凝聚相物质恒温变压过程, 水的密度不随压力改变,1molH2O(l)的体积在此压力范围可认为不变, 则 V H2O = m /ρ= M/ρ ΔH －ΔU = Δ(pV) = V(p2 －p1 ) 摩尔热力学能变与压力无关, ΔU = 0 ∴ΔH = Δ(pV) = V(p2 －p1 ) 1) ΔH －ΔU = Δ(pV) = V(p2 －p1 ) = 1.8J 2) ΔH －ΔU = Δ(pV) = V(p2 －p1 ) = 16.2J 2.8 某理想气体C v,m=3/2R。今有该气体5mol在恒容下温度升高 50℃。求过程的W，Q，ΔH和ΔU。 解: 理想气体恒容升温过程n = 5mol C V,m = 3/2R Q V =ΔU = n C V,mΔT = 5×1.5R×50 = 3.118kJ W = 0 ΔH = ΔU + nRΔT = n C p,mΔT = n (C V,m+ R)ΔT = 5×2.5R×50 = 5.196kJ 2.9 某理想气体C v,m=5/2R。今有该气体5mol在恒压下温度降低
环境监测第二章部分习题答案
第二章水和废水监测 3.对于工业废水排放源，怎样布设采样点？怎样测量污染物排放总量？ （1）在车间或车间处理设施的废水排放口布设采样点，监测第一类污染物；在工厂废水总排放口布设采样点，监测第二类污染物。 （2）已有废水处理设施的工厂，在处理设施的总排放口布设采样点。如需了解废水处理效果和调控处理工艺参数提供依据，应在处理设施进水口和部分单元处理设施进、出口布设采样点。 （3）用某一时段污染物平均浓度乘以该时段废（污）水排放量即为该时段污染物的排放总量。 4.水样有哪几种保存方法？试举几个实例说明怎样根据被测物质的性质选用不同的保存方法。 (1)冷藏或冷冻方法 (2)加入化学试剂保存法 加入生物抑制剂、调节pH、加入氧化剂或还原剂 如：在测定氨氮、硝酸盐氮、化学需氧量的水样中加入HgCl2，可抑制生物的氧化还原作用；测定氰化物或挥发酚的水样中加入NaOH溶液调pH至12，使之生成稳定的酚盐。 5.水样在分析测定之前，为什么要进行预处理？预处理包括哪些内容？ （1）被污染的环境水样和废（污）水样所含组分复杂，多数污染祖坟含量低，存在形态各异，共存组分的干扰等，都会影响分析测定，故需预处理。 （2）预处理包括悬浮物的去除、水样的消解、待测组分的浓缩和分离。 14.说明原子吸收光谱法测定金属化合物的原理，用方块图示意其测定流程。 （1）利用待测元素原子蒸汽中基态原子对光源发出的特征谱线的吸收来进行分析。 （2） 原子吸收光谱法测定金属化合物测定流程 光源—单色器—样品室—检测器—显示光源—原子化系统—分 光系统—检测系统
16.石墨炉原子吸收光谱法与火焰原子吸收光谱法有何不同之处？两种方法各有何优缺点？ （1）石墨炉原子吸收光谱法测定，其测定灵敏度高于火焰原子 吸收光谱法，但基体干扰较火焰原子吸收光谱法严重。 （2）火焰原子吸收光谱法温度高，准确度高，精密度低，石墨 炉原子吸收光谱法温度较低，准确度低，精密度高。 18.怎样用分光光度法测定水样中的六价铬？ 六价铬用二苯碳酰二肼分光光度法测定，总铬用原子分光光度法。 19.试比较分光光度法和原子吸收光谱法的原理、仪器的主要组成部分及测定对象的主要不同之处。 （1）分光光度法是建立在分子吸收光谱基础上的分析方法，吸收峰峰值波长处的吸光度与被测物质的浓度之间的关系符合朗伯—比尔定律这是定量分析的基础。 原子吸收光谱法也称原子吸收分光光度法，简称原子吸收法。在一定实验条件下，特征光强的变化与火焰中待测基态原子的浓度有定量关系，故只要测得吸光度，就可以求出样品溶液中待测元素的浓度。 （2）分光光度法使用的仪器称为分光光度计，基本组成有光源、分光系统、吸收池、检测器及放大装置以及指示、记录系统。 原子吸收光谱法使用的仪器为原子吸收分光光度计或原子吸收光谱仪，它由光源、原子化系统、分光系统及检测系统四个主要部分组成。 (3)用分光光度法监测时，往往将被测物质转化成有色物质；原子吸收光谱法将含有待测元素的样品溶液通过原子化系统喷成细雾，并在火焰中解离成基态原子。 23.怎样采集和测定溶解氧的水样？说明氧电极法和碘量法测定溶解氧的原理。两种方法各有什么优缺点？ （1）可用采样容器直接采集，水样需充满采样容器，宜在现场测定，方法有碘量法和氧电极法。 （2）氧电极法利用产生的与氧浓度成正比的扩散电流来求出水样中的溶解氧。碘量法利用Na2S2O3滴定释放出的碘计算出溶解氧含量。 （3）碘量法测定DO准确，简便；水中氧化性物质、还原性物质、亚硝酸盐、Fe3﹢等会干扰溶解氧的测定。氧电极法适用于地表水、地下水、生活污水、工业废水和盐水中DO的测定，不受色度。
关于物理化学课后习题答案
第一章 1.5????? 两个容积均为V 的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到 100 ?C ，另一个球则维持 0 ?C ，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。 ??? 解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。 ?????? 标准状态： 因此， 1.8 如图所示，一带隔板的容器中，两侧分别有同温、不同压的H 2与N 2，P(H 2）=20kpa ，P(N 2)=10kpa,二者均可视为理想气体。 H 2 3dm 3 P(H 2） T N 2 1dm 3 P(N 2) T （1）保持容器内温度恒定,抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试求两种气体混合后的压力； （2）计算混合气体中H 2和N 2的分压力； （3）计算混合气体中H 2和N 2的分体积。 第二章 2.2 1mol 水蒸气（H2O,g ）在100℃，101.325kpa 下全部凝结成液态水，求过程的功。 假设：相对水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。 2.11 1mol 某理想气体与27℃，101.325kpa 的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态，在恒容升温至97.0℃，250.00kpa 。求过程的W,Q, ΔU, ΔH 。已知气体的体积Cv,m=20.92J*mol -1 *K -1 。 2.15 容积为0.1 m 3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0 ?C ，4 mol 的Ar(g)及150 ?C ，2 mol 的Cu(s)。现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度t 及过程的 。已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容 分别为 及 ，且假设均不随温度而变。 ??????? 解：图示如下 ????????????? 假设：绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积随温度的变化可忽略不计
第五版物理化学第二章习题答案
热力学第一定律第二章 ℃，求过程中系统与环境交换的功。1mol理想气体在恒定压力下温度升高12.1 n = 1mol解：理想气体 ）,应用式（2.2.3对于理想气体恒压过程) =－8.314J(nRT－p(V-V) = －-nRTW =－pΔV =11amb22 下全部凝结成液态水。求过程的功。假设：100℃,101.325kPa2.2 1mol水蒸气(HO,g)在2相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。解: n = 1mol 水蒸气可看作理想气体, 应用式（2.2.3）恒温恒压相变过程, p(V-V) ≈ pVg = nRT = 3.102kJW =－pΔV =－g ambl 水(H，求过程的体积功。O,l)2.3 在25℃及恒定压力下，电解1mol21/2O(g) HO(l) ＝H(g) + 222解: n = 1mol 恒温恒压化学变化过程, 应用式（2.2.3） W=－pΔV =－(pV-pV)≈－pV=－nRT=－3.718kJ 2222amb2 11 2.4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。若途径a的 Q=2.078kJ,Wa=－a4.157kJ；而途径b的Q=－0.692kJ。求W.bb 解: 热力学能变只与始末态有关,与具体途径无关,故ΔU = ΔU ba由热力学 第一定律可得 Qa + Wa = Q + W bb∴ W = Q + W －Q= －1.387kJ b baa
两不同途径到达相同的末℃，200 kPaba，的5 mol某理想气体，经途径 2.5 始态为25 ；再恒容加热到压力100 kPa，步骤的功a先经绝热膨胀到 -28.47℃，态。途经 的。途径b为恒压加热过程。求途径200 kPa的末态，步骤的热b及。 解：先确定系统的始、末 态 nRT15.8.314×298×513m==0.V0619=1200000P1nRT5×8.314×244.583 m1016==0=VV=.2P100000ΔU=W+Q=(－5.57+25.42)kJ=19.85kJ aa 对于途径b，其功为 W=－pΔV=－200000（0.1016－0.0619）J=－7.932kJ1b根据热力学第一定律 的值。ΔH－ΔU, 4mol2.6 某理想气体，温度升高20℃求解：根据焓的定义