物理化学 傅献彩 上册习题答案.(DOC)
第二章 热力学第一定律
思考题.：1. 一封闭系统，当始终态确定后：（a ）当经历一个绝热过程，则功为定值；（b ）若经历一个等容过程，则Q 有定值：（c ）若经历一个等温过程，则热力学能有定值：（d ）若经历一个多方过程，则热和功的和有定值。
解释：始终态确定时，则状态函数的变化值可以确定，非状态函数则不是确定的。但是热力学能U 和焓没有绝对值，只有相对值，比较的主要是变化量。 2. 从同一始态A 出发，经历三种不同途径到达不同的终态：
（1）经等温可逆过程从A→B ；（2）经绝热可逆过程从A→C ；（3）经绝热不可逆过程从
A→D 。试问：
（a ）若使终态的体积相同，D 点应位于BC 虚线的什么位置，为什么？ （b ）若使终态的压力相同，D 点应位于BC 虚线的什么位置，为什么，参见图
12p p (a)
(b)
图 2.16
解释： 从同一始态出发经一绝热可逆膨胀过程和一经绝热不可逆膨胀过程，当到达相同的
终态体积V 2或相同的终态压力p 2时，绝热可逆过程比绝热不可逆过程作功大，又因为W （绝热）=C V （T 2-T 1），所以T 2（绝热不可逆）大于T 2（绝热可逆），在V 2相同时，p=nRT/V,则p 2（绝热不可逆）大于 p 2（绝热可逆）。在终态p 2相同时，V =nRT/p ，V 2（绝热不可逆）大于 V 2（绝热可逆）。
不可逆过程与等温可逆过程相比较：由于等温可逆过程温度不变，绝热膨胀温度下降，所以T 2（等温可逆）大于T 2（绝热不可逆）；在V 2相同时， p 2（等温可逆）大于 p 2（绝热不可逆）。在p 2相同时，V 2（等温可逆）大于 V 2（绝热不可逆）。 综上所述，从同一始态出发经三种不同过程，
当V 2相同时，D 点在B 、C 之间，p 2（等温可逆）＞p 2（绝热不可逆）＞ p 2（绝热可逆）当p 2相同时，D 点在B 、C 之间，V 2（等温可逆）＞ V 2（绝热不可逆）＞V 2（绝热可逆）。
总结可知：主要切入点在温度T 上，绝热不可逆做功最小。
补充思考题 C p,m 是否恒大于C v,m ？有一个化学反应，所有的气体都可以作为理想气体处
理，若反应的△C p,m >0,则反应的△C v,m 也一定大于零吗？
解释：（1）C p,m 不一定恒大于C v,m 。气体的C p,m 和C v,m 的关系为：
m m p,,p
m p m V m T U V C C V T ????????
=+?? ? ???????????－
上式的物理意义如下：
恒容时体系的体积不变，而恒压时体系的体积随温度的升高要发生变化。 (1) m p
p V T ???
????项表示，当体系体积变化时外界所提供的额外能量； (2) m m p
m T U V V T ??????
? ???????项表示，由于体系的体积增大，使分子间的距离增大，位能增大，使热力学能增大所需的能量； 由于p 和m m T
U V ???
????都为正值，所以p,m C 与,V m C 的差值的正负就取决于m p V T ???
?
???项。如果体系的体积随温度的升高而增大，则m p
0V T ???
????，则p,,m V m C C ；反之，体系的体积随温
度的升高而缩小的话，m p
0V T ???
????，则p,,m V m C C 。
通常情况下，大多数流体（气体和液体）的m p
0V T ???
????；只有少数流体在某些温度范围内
m p
0V T ??? ????，如水在0～4℃的范围内，随温度升高体积是减小的，所以p,,m V m C C 。
对于理想气体，则有 p,,m V m C C R －＝。
（2）对于气体都可以作为理想气体处理的化学反应，则有 p,,m V m C C R ν
??∑B
B
＝＋
即 ,p,V m m C C R ν
??∑B
B
＝－
所以，若反应的△C p,m >0, 反应的△C v,m 不一定大于零
习题解答
【2】有10mol 的气体（设为理想气体），压力为1000kPa ，温度为300K ，分别求出温度时下列过程的功：
（1）在空气压力为100kPa 时，体积胀大1dm 3；
（2）在空气压力为100kPa 时，膨胀到气体压力也是100kpa; （3）等温可逆膨胀至气体的压力为100kPa. 【解】（1）气体作恒外压膨胀：V P W ?-=外故
V P W ?-=θ=-100×103Pa×（1×10-3）m 3=-100J
（2）????
?
?-=???? ??--=?-=12121P P nRT P nRT P nRT P V P W θθ
=-10mol×8.314J·K -1·mol -1×300K ??
?
?
?-
KPa KPa 10001001=-22.45KJ
(3)2
112ln ln
P P nRT V V nRT W -=-= =-10mol×8.314J·K -1·mol -1×300K×KPa
KPa
1001000ln
=-57.43kJ
总结：W 的计算有多种方式，最一般的是公式e W p dV δ=-，当外压恒定时，可以写成
e W P V =-?，这两个公式并不一定局限于平衡态，也不局限于理想气体，如题4，当变化
为可逆过程时，此时由于外压内压相差极小值，因而可用内压代替外压，可写成积分形式
W pdV =-?，进而可利用气体状态方程代入，不同的气体有不同的状态方程。若为理想气
体且等温，则可写成2112
ln
ln V P
W nRT nRT V P =-=-，等压则为W P V =-?，等容则为0，绝热则为2
2
1
1
V V r V V K
W pdV dV V
=-
=-?
?
【4】在291K 和100kPa 下，1molZn(s)溶于足量稀盐酸中，置换出1molH 2(g)，并放热152KJ 。若以Zn 和盐酸为系统，求该反应所做的功及系统热力学能的变化。
解 该反应 Zn(s)+2HCl(a)=ZnCl 2(s)+H 2(g)
所以 ()
2H V p V V p V p W θ
θ
≈-=?-=反应物生成物外
kJ
K mol K J mol 42.2291314.8111-=????-=--
kJ W Q U 4.15442.2152-=--=+=?
【5】在298K 时，有2molN 2(g)，始态体积为15dm 3，保持温度不变，经下列三个过程膨胀到终态体积为50dm 3，计算各过程的ΔU ，ΔH ，W 和Q 的值。设气体为理想气体。
（1）自由膨胀；
（2）反抗恒外压100kPa 膨胀； （3）可逆膨胀。
【解】（1）自由膨胀 P 外=0 那么W=0 又由于是等温过程则ΔU=0 ΔH=0 根据ΔU=Q+W 得Q=0 （2）反抗恒外压100kPa 膨胀 W=- P 外ΔV=-100×(50-15)=-3.5kJ 由等温过程得 ΔU=0 ΔH=0 根据ΔU=Q+W 得Q=-W=3.5kJ （3）可逆膨胀
kJ V V nRT W 966.515
50ln 298314.82ln
12-=??-=-= 同样由等温过程得 ΔU=0 ΔH=0
Q=-W=5.966kJ
【16】在1200K 、100kPa 压力下，有1molCaCO 3(s)完全分解为CaO(s)和CO 2（g ），吸热180kJ 。计算过程的W ，ΔU ，ΔH 和Q 。设气体为理想气体。
【解】由于是等压反应，则ΔH ＝Qp=180kJ W=-PΔV=－p(V g -V l )=-nRT
=-1mol×8.314J?K -1?mol -1×1200K=-9976.8J=-9.98kJ ΔU=Q+W=180kJ+(-9.98kJ)=170.02kJ 【3】1mol 单原子理想气体，R C m V 2
3
,=
,始态（1）的温度为273K ，体积为22.4dm 3，经历如下三步，又回到始态，请计算每个状态的压力、Q 、W 和ΔU 。
（1）等容可逆升温由始态（1）到546K 的状态（2）；
（2）等温（546K ）可逆膨胀由状态（2）到44.8dm 3的状态（3）；
（3）经等压过程由状态（3）回到始态（1）。 【解】 (1)由于是等容过程,则 W 1=0
KPa V nRT p 325.10110
4.22273314.813
11
1=???==
- KPa V nRT p 65.20210
4.22546
314.813
122=???==
- ΔU 1=Q 1+W 1=Q 1=()12,,T T nC dT nC dT C m V m V V -==??
=1×3/2×8.314(546-273)=3404.58J (2) 由于是等温过程,则 ΔU 2=0 根据ΔU=Q+W 得Q 2=-W 2 又根据等温可逆过程得: W 2=J V V nRT 5.31464
.228
.44ln 546314.81ln
23-=??-=- Q 2=-W 2=3146.5J (3). KPa V nRT p 325.10110
8.44546314.813
333=???==
- 由于是循环过程则:ΔU=ΔU 1+ΔU 2+ΔU 3=0 得 ΔU 3=-(ΔU 1+ΔU 2)=-ΔU 1=-3404.58J
W 3=-PΔV=-P 3(V 3-V 1)=101325×(0.0224-0.0448)=2269.68J Q 3=ΔU 3-W 3=-3404.58J-2269.68J=-5674.26J
总结：理解几个方程的适用范围和意义：p H Q ?=，当0f W =时，对于任何等压过程都适用，特别是在相变过程中用的比较多，如题12，p H C dT ?=?
适合于0f W =时，封闭平衡态，状态连续变化的等压过程，但对于理想气体，则除等温过程中其他都适合，
v U C dT ?=?从dU W Q δδ=+出发，并不局限于理想气体，而p p Q C dT =，v v Q C dT =，
从Cv ，Cp 的定义出发，只要0f W =均适合。在计算过程中利用Cv ，Cp 来计算会简便很多。
【12】 0.02kg 乙醇在其沸点时蒸发为气体。已知蒸发热为858kJ·kg -1,蒸气的比容为0.607m 3·kg -1。试求过程的ΔU ，ΔH,W 和Q （计算时略去液体的体积）。
解 （1）乙醇在沸点蒸发是等温等压可逆过程，
()()
kJ kg kJ kg Q P 16.1785802.01=??=-
又 ()311000000.020.6071214g W p V p V Pa kg m kg J θ-=-?≈-=-???=-外
()17.16 1.21415.95U Q W kJ kJ ?=+=-=
kJ
Q dT C H P P 16.17===??
【7】理想气体等温可逆膨胀，体积从V 1膨胀到10V 1，对外作了41.85kJ 的功，系统的起始压力为202.65kPa 。 （1）求始态体积V 1；
（2）若气体的量为2mol ，试求系统的温度。
【解】 (1) 根据理想气体等温可逆过程中功的公式：
2
1ln
V V nRT W = 又根据理想气体状态方程,
???
? ??=
=2
1111ln V V W
nRT V p
所以
32113321
111097.810ln 1065.2021085.41ln m V V J
V
V p W
V -?=???? ????-=?
??? ??=
(2)由(1)式, ???
? ??=
21ln V V W
nRT 则 K m o l J m o l J V
V nR W T 109310
ln 314.8241850ln 1
2
1
=???=
???
? ??=
- 【10】.1mol 单原子理想气体,从始态:273K,200kPa,到终态323K,100kPa,通过两个途径: (1)先等压加热至323K,再等温可逆膨胀至100kPa; (2)先等温可逆膨胀至100kPa,再等压加热至323K.
请分别计算两个途径的Q,W,ΔU 和ΔH ，试比较两种结果有何不同,说明为什么。
【解】（1）1112212211222
()ln
ln p p
W W W p V V nRT p V p V nRT p p =+=---=-+-22 1121212222
ln (ln )p p
nRT nRT nRT nR T T T p p =-+-=--
1120018.314(273323323ln
)100kPa
mol J K mol K K K kPa
--=???--
2277J =-
213
()(323273)623.552
v U C T T R J ?=-=
-= 623.55(2277)2900.55Q U W J J J =?-=--=
215
()(323273)1039.252
P H C T T R J ?=-=
-= （2）1112121121122
ln ()ln p p W W W nRT p V V nRT p V p V p p =+=---=--+22
1112111222
ln (ln )p p
nRT nRT nRT nR T T T p p =--+=-+-
1120018.314(273ln
273323)100kPa
mol J K mol K K K kPa
--=???-+-
1988.95J =-
213
()(323273)623.552
v U C T T R J ?=-=
-= 623.55(1988.95)2612.5Q U W J J J =?-=--= 215
()(323273)1039.252
P H C T T R J ?=-=
-= 可见始终态确定后功和热与具体的途径有关，而状态函数的变化U ?和H ?与途径无关。 【11】 273K ，压力为5×105Pa 时，N 2（g ）的体积为2.0dm 3在外压为100kPa 压力下等温膨胀，直到N 2（g ）的压力也等于100kPa 为止。求过程中的W,ΔU ，ΔH 和Q 。假定气体是理想气体。
【解】 （1）由于N 2作等温膨胀 2211V p V p = 即 2331025V p m p ?=??-θθ
3201.0m V =
由于 θp p =外，V p dV p W ?-=-=?θ外
()
J m m Pa W 5.81010201.010*******-=?-?-=-
ΔT=0，则ΔU=ΔH=0，Q=-W=810.5J 【17】证明：P P P T V P C T U ??? ????-=???
????，并证明对于理想气体有0=???
????T
V H ，0=???
????T
V V C 。 【证明】 1. PV H U -=,两边对T 求微商,得
()P
P P T PV T H T U ??? ????-??? ????=??? ???? 由于 P P C T H =???
????;()P
P T V P T PV ??? ????=??? ????
所以 P
P P
T V P C T U ?
?? ????-=??? ???? 2. dV
V H dT T H dH V T f H T
V
??? ????+??? ????==),,( 对理想气体的等温过程有:
0.0,0=???
????∴==dV V H dH dT T
但0≠dV , 所以0=???
????T
V H 选 dT T U dT T U dU V T f U V
V ???
????+???
????==),,( 对理想气体的等温过程有: 0.0,0=???
????∴==dV V U dH dT T
但0≠dV , 所以0=???
????T
V U V T T V T V V U T T U V V C ????
????? ??????=?????
???? ??????=???
???? 所以: 0=???
????T
V V C 补充证明：P V T C V U P P P -??? ????=???
????，??
????-???
??????? ????-=-V P H T P C C T V V P 【证明】 1. ① dV V U dp p U dU V p f U P V
??? ????+?
??? ????=∴=),,( PV
U H +=
=++=VdP PdV dU dH PdV VdP dV V U dp p U
P V
++??? ????+?
??? ????
等压下除以dT 得: 00+???
????+??? ??????? ????+=???
????P
P P P T V P T V V U T H 即: ??
????+???
??????? ????=P V U T V C P P P
P
V T C P T U C V U P P P P P -???
????=-??? ????=??? ???? ②.从P
P T H C ???
????=这一定义出发，由于PV H U -=即 PV H U -= 即
()PV d dH dU -= ,在等压下对V 求导得:
P V T C P V T T H P V H V U P
P P P P P -??? ????=-??? ??????? ????=-??? ????=??? ???? ③ P V T C V T T V P C V T T U V U P
P P P P P P P -??? ????=??? ????????????? ????-=??? ??????? ????=??? ???? 2.① PV U H += VdP PdV dU dH ++=
又: dp p H dT T H dH p T f H T
p ?
??? ????+??? ????==),,( V V V T P T P V T U T P P H T H ??? ????++??? ????=??? ??????? ????+??? ????0
即: V V V T P T P V C T P p H C ??? ????+=??? ???????? ????+ 所以: V
T V V P T P p H T P V C C ??? ?????
??? ????-??? ????=- V T T p p H V ?
?? ???????????
????? ????-= ??
?
?????-????
??????? ????-=V p H
T p T V ② ()V
p V p V P T pV H T H T U T H C C ??? ???-?-??? ????=??? ????-???
????=-
V
V p T p V T H T H ?
?? ????+??? ????-??? ????= dp p H dT T H dH p T f H T
p ?
??? ????+???
????==),,( V
T P V T P p H T H T H ??? ?????
??? ????+???
????=??? ???? ????????-?
???
??????? ????-=???
???????? ???????? ????+??? ????-??? ????=-V p H T p T p p H T H T H C C T V V T p p V P 【20】 1molN 2（g ），在298K 和100kPa 压力下，经可逆绝热过程压缩到5dm 3。试计算（设气体为理想气体）：
（1）N 2（g ）的最后温度； （2）N 2（g ）的最后压力； （3）需做多少功。
【解】 (1)1molH 2经过绝热可逆过程（设为理想气体），则
11311118.3142980.024********nRT mol J K mol K
V m p Pa --????===
4.15
7
2/52/7,,===
=
R R C C r m
V m P 根据 C TV
r =-1
得
K dm dm K V
V T T r 29.565578.242981
4.13
3
1
21
12=???
? ??=???
? ??=--
(2) 根据C pV r
=得 kPa dm dm kPa V
V p p r
12.940578.241004
.1332
1
12=???
?
??=???
? ??=
（3）由于是绝热反应 Q=O
)29829.565(314.82
5
1)(1112,K K mol K J mol T T nC U W m V -????
=-=?=-- =5555.6J
【21】 理想气体经可逆多方过程膨胀，过程方程为C pV n
=，式中C ， n 均为常数，
n>1。
（1）若n=2，1mol 气体从V 1膨胀到V 2，温度由T 1=573K 到T 2=473K ，求过程的功W ； （2）如果气体的11,9.20--??=mol K J C m V ，求过程的Q ，ΔU 和ΔH 。 【解】 (1)由于pV 2=C,则p=c/V 2
)(111211221
21222
1
T T nR V p V p V C
V C V V C dV V C pdV W V V -=-=-=???? ??-==-=??
=1mol×8.314J?K -1?mol -1(473K-573K)=-831.4J （2）对于理想气体,11,9.20--??=mol K J C m V
1111,214.29)314.89.20(----??=??+=mol K J mol K J C m p J K K mol K J mol T T nC U m V 2090)573473(9.201)(1112,-=-???=-=?-- J K K mol K J mol T T nC H m P 4.2921)573473(214.291)(1112,-=-???=-=?--
Q=ΔU -W=-2090J-(-831.4J)=-1258.6J
【22】 在298K 时，有一定量的单原子理想气体（R C m V 5.1,=），从始态2000kPa 及20dm 3经下列不同过程，膨胀到终态压力为100kPa ，求各过程的ΔU ，ΔH ，Q 及W 。
（1）等温可逆膨胀； （2）绝热可逆膨胀；
（3）以δ=1.3的多方过程可逆膨胀。
试在p-T 图中化画出三种膨胀功的示意图，并比较三种功的大小。 【解】3
1120002016.1458.314298pV kPa dm n mol
RT
J K mol K
--?==
=???
(1)等温可逆膨胀
由于是理想气体的等温过程则 ΔU=ΔH=0
kJ kPa
kPa dm kPa p p V p p p nRT W 829.1191002000ln 202000ln ln
3211121-=?-=-=-= Q=-W=119.829kJ
（2）绝热可逆膨胀 Q=0
,,355,,2
2
3
V m P m C R C R r =
=
=
又p 1-r T r =常数 得 3
5123
5121???
? ??=???
? ??-
T T p p 代入数据得 T 2=89.9K
kJ K K R mol T T nC W U m V 9.41)2989.89(5.1145.16)(12,-=-?=-==? kJ K K R mol T T nC H m P 8.69)2989.89(5.2145.16)(12,-=-?=-=?
（3）以δ=1.3的多方过程可逆膨胀
对于多方过程有 pV δ=C, 又理想气体的状态方程为V=nRT/p
所以C P nRT p =??
? ??δ
整理得()
常数==
-δ
δδ
nR C
T p
1
将p 1=2000kPa,p 2=100kPa,T 1=298K δ=1.3代入得T 2=149.27K
则kJ K K R mol T T nC U m V 95.29)29827.149(5.1145.16)(12,-=-?=-=?
kJ K K R mol T T nC H m P 91.49)29827.149(5.2145.16)(12,-=-?=-=?
kJ K K K mol J mol r T T nR W 55.661
3.1)
29827.149(314.8145.161)(1112-=--???=--=--
Q=ΔU -W=-29.95kJ-(-66.55kJ)=36.6kJ 为了作图,求3个过程的终体积:
对于等温可逆过程根据 p 1V 1=p 2V 2 得 V 2=400dm 3 对于绝热可逆过程根据 pV r =常数 得 V 2=120dm 3 对于多方过程根据 pV δ=常数 得 V 2=200dm 3 作图得: 由图可知:
W (1)＞W (3)＞W (2)
【25】某电冰箱内的温度为273K ，室温为
3
298K ，今欲使1kg273K 的水变成冰，问最少需做多少功？已知273K 时冰的融化热为335kJ·kg -1。
解: K
K
K kg kJ T T T Q W 2732732983351112-?
?-=-?
-=- =-30.68kJ
即环境对体系要做30.68kJ 的功
【26】 有如下反应，设都在298K 和大气压力下进行，请比较各个反应的ΔU 与ΔH 的大小，并说明这差别主要是什么因素造成的。
（1）C 12H 22O 11（蔗糖）完全燃烧；
（2）C 10H 8（萘，s ）完全氧化为苯二甲酸C 6H 4（COOH ）2（s ）； （3）乙醇的完全燃烧；
（4）PbS(s)完全氧化为PbO(s)和SO 2（g ）。 【解】（1）C 12H 22O 11（蔗糖）完全燃烧； C 12H 22O 11（蔗糖）+12O 2(g)→11H 2O(g)+12CO 2(g)
2111()11118.31429827.25W p V V nRT RT
mol J K mol K kJ
θ--=--=-?=-=-????=- 122211()P c m Q Q H C H O θ
==?
122211()11c m U Q W H C H O RT θ?=+=?- 122211()c m H H C H O θ?=?
（2）C 10H 8（萘，s ）完全氧化为苯二甲酸C 6H 4（COOH ）2（s ）；
10182
645
44
C H O C H +→22（s ）（g）（C O O H ）（s ）+3H O (g) 21()W p V V nRT RT θ=--=-?=-
1018(,)P c m Q Q H C H s θ
==?
122211()c m U Q W H C H O RT θ?=+=?- 1018(,)c m H H C H s θ?=?
（3）乙醇的完全燃烧；
2522
32C H O CO +→2O H （l ）（g）（g）+3H O (g) 21()2W p V V nRT RT θ=--=-?=-
215(,)P c m Q Q H C H OH l θ==?
25()2c m U Q W H C H OH RT θ?=+=?- 25(,)c m H H C H OH l θ?=?
（4）PbS(s)完全氧化为PbO(s)和SO 2（g ）。
23
2
O O +
→2PbS（s ）（g）Pb （s ）+SO (g) 211
()2
W p V V nRT RT θ=--=-?=-
(,)P c m Q Q H PbS s θ
==?
1
(,)2
c m U Q W H PbS s RT θ?=+=?-
(,)c m H H PbS s θ
?=?
由上可见U ?和H ?的不同主要是由各自的燃烧热不同而造成的。
【29】 在298.15K 及100kPa 压力时，设环丙烷、石墨及氢气的燃烧焓)15.298(K H m c θ
?分
别为-2092kJ·mol -1、-393.8kJ·mol -1及-285.84 kJ·mol -1。若已知丙烯C 3H 6（g ）的标准摩尔生成焓为1
(298.15)20.50f m H K kJ mol θ-?=，试求：
（1）环丙烷的标准摩尔生成焓)15.298(K H m f θ
?；
（2）环丙烷异构化变为丙烯的摩尔反应焓变值)15.298(K H m r θ
?。
【解】 (1)环丙烷的生成反应为:3C(s)+3H 2(g)→C 3H 6(g)
)()15.298,,(63B H K g H C H H B
m C B m f m r ∑?-=?=?θθν
=()[]{}()[]{}()[]g H C g H s C m c m c m c 63233θθθH ?-H ?+H ? =[3×(-393.8)+3×(-285.84)-(-2092)]kJ·mol -1 =53.08kJ·mol -1
(2)C 3H 6(g)?CH 3CH=CH 2(g)
)15.298,,()298,,(6323K g H C H K g CHCH CH H H m f m f m r θθ?-?=?
=20.5kJ·mol -1-53.08kJ·mol -1 =-32.58kJ·mol -1
【33】某高压容器中含有未知气体，可能时氮气或氩气。今在298K 时，取出一些样品，从5dm 3绝热可逆膨胀到6dm 3，温度降低了21K ，试判断处容器中是何种气体？设振动的贡献可忽略不计。
（1） 单原子气体，R C m V 23,=，R C m P 25
,= （2） 双原子气体，R C m
V 25,=，R C m P 2
7,= N 2(g)为双原子气体，Ar(g)为单原子气体，又因为上述过程是绝热过程，根据过程方程TV r-1=K 可以求得r 的数值，（其中r=m P C ,/m V C ,）以此确定容器中气体Ar(g)还是N 2(g)。 【解】 对于单原子理想气体，R C m V 23,=
，R C m P 25
,=，r=m P C ,/m V C ,=5/3 对于双原子理想气体，R C m
V 25,=，R C m P 2
7
,=，r=m P C ,/m V C ,=7/5 而绝热过程，TV r-1=K 可得：T 1V 1r-1=T 2V 2r-1 298K×（5×10-3）r-1=（298-21）K×（6×10-3）r-1 两边取对数求解得：r=1.4
故为单原子理想气体，可见容器中的气体为N 2(g)。
物理化学-傅献彩-上册习题答案
第二章热力学第一定律 思考题.：1. 一封闭系统，当始终态确定后：（a）当经历一个绝热过程，则功为定值；（b）若经历一个等容过程，则Q有定值：（c）若经历一个等温过程，则热力学能有定值：（d）若经历一个多方过程，则热和功的和有定值。 解释：始终态确定时，则状态函数的变化值可以确定，非状态函数则不是确定的。但是热力学能U和焓没有绝对值，只有相对值，比较的主要是变化量。 2. 从同一始态A出发，经历三种不同途径到达不同的终态： （1）经等温可逆过程从A→B；（2）经绝热可逆过程从A→C；（3）经绝热不可逆过程从A→D。试问： （a）若使终态的体积相同，D点应位于BC虚线的什么位置，为什么？ （b）若使终态的压力相同，D点应位于BC虚线的什么位置，为什么，参见图 解释：从同一始态出发经一绝热可逆膨胀过程和一经绝热不可逆膨胀过程，当到达相同的终态体积V2或相同的终态压力p2时，绝热可逆过程比绝热不可逆过程作功大，又因为W（绝热）=C V（T2-T1），所以T2（绝热不可逆）大于T2（绝热可逆），在V2相同时，p=nRT/V,则p2（绝热不可逆）大于p2（绝热可逆）。在终态p2相同时，V =nRT/p ，V2（绝热不可逆）大于V2（绝热可逆）。 不可逆过程与等温可逆过程相比较：由于等温可逆过程温度不变，绝热膨胀温度下降，所以T2（等温可逆）大于T2（绝热不可逆）；在V2相同时，p2（等温可逆）大于p2（绝热不可逆）。在p2相同时，V2（等温可逆）大于V2（绝热不可逆）。 综上所述，从同一始态出发经三种不同过程， 当V2相同时，D点在B、C之间，p2（等温可逆）＞p2（绝热不可逆）＞p2（绝热可逆）当p2相同时，D点在B、C之间，V2（等温可逆）＞V2（绝热不可逆）＞V2（绝热可逆）。 总结可知：主要切入点在温度T上，绝热不可逆做功最小。 补充思考题C p,m是否恒大于C v,m？有一个化学反应，所有的气体都可以作为理想气体处理，若反应的△C p,m>0,则反应的△C v,m也一定大于零吗？ 解释：（1）C p,m不一定恒大于C v,m。气体的C p,m和C v,m的关系为： 上式的物理意义如下： 恒容时体系的体积不变，而恒压时体系的体积随温度的升高要发生变化。
物理化学上册考试题库精编Word版
第一章气体的PVT性质 选择题 1. 理想气体模型的基本特征是 (A) 分子不断地作无规则运动、它们均匀分布在整个容器中 (B) 各种分子间的作用相等,各种分子的体积大小相等 (C) 所有分子都可看作一个质点, 并且它们具有相等的能量 (D) 分子间无作用力, 分子本身无体积 答案：D 2. 关于物质临界状态的下列描述中, 不正确的是 (A) 在临界状态, 液体和蒸气的密度相同, 液体与气体无区别 (B) 每种气体物质都有一组特定的临界参数 C）在以ｐ、Ｖ为坐标的等温线上, 临界点对应的压力就是临界压力 (D) 临界温度越低的物质, 其气体越易液化 答案：D 3. 对于实际气体, 下面的陈述中正确的是 (A) 不是任何实际气体都能在一定条件下液化 (B) 处于相同对比状态的各种气体,不一定有相同的压缩因子 (C) 对于实际气体, 范德华方程应用最广, 并不是因为它比其它状态方程更精确 (D) 临界温度越高的实际气体越不易液化 答案：C 4. 理想气体状态方程pV=nRT表明了气体的p、V、T、n、这几个参数之间的定量关系，与气体种类无关。该方程实际上包括了三个气体定律，这三个气体定律是 (A) 波义尔定律、盖－吕萨克定律和分压定律 (B) 波义尔定律、阿伏加德罗定律和分体积定律 (C) 阿伏加德罗定律、盖－吕萨克定律和波义尔定律 (D) 分压定律、分体积定律和波义尔定律 答案：C 问答题 1. 什么在真实气体的恒温PV－P曲线中当温度足够低时会出现PV值先随P 的增加而降低，然后随P的增加而上升，即图中T1线，当温度足够高时，PV值总随P的增加而增加，即图中T2线？
物理化学课后答案
第一章 气体的pVT 关系 1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下： 1 1T T p V p V V T V V ???? ????-=??? ????= κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系? 解：对于理想气体,pV=nRT 111 )/(11-=?=?=??? ????=??? ????= T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????- =p p V V p nRT V p p nRT V p V V T T T κ 1—2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl ）气体300m 3 ，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？ 解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为 mol RT pV n 623.1461815 .300314.8300 106.1213=???== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C n/v=（14618.623÷1441。153）=10.144小时 1-3 0℃、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在标准状况下的密度。 解：33 714.015 .273314.81016101325444 --?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1—4 一抽成真空的球形容器，质量为25.0000g 。充以4℃水之后，总质量为125.0000g 。若改用充以25℃、13。33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25。0163g 。试估算该气体的摩尔质量。 解：先求容器的容积33 ) (0000.1001 0000.100000 .250000.1252 cm cm V l O H == -= ρ n=m/M=pV/RT mol g pV RTm M ?=?-??== -31.3010 13330) 0000.250163.25(15.298314.84 1-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气.若将其中一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃,忽略连接管中气体体积,试求该容器内空气的压力。 解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为 )/(2,2,1i i i i RT V p n n n =+= 终态（f ）时 ??? ? ??+=???? ??+ =+=f f f f f f f f f f T T T T R V p T V T V R p n n n ,2,1,1,2,2,1,2,1
物理化学习题及答案
物理化学习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
物理化学期末复习 一、单项选择题 1. 涉及焓的下列说法中正确的是() (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 2. 下列三种胶体分散系统中，热力不稳定的系统是：() A.大分子溶胶 B.胶体电解质 C.溶胶 3. 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于() (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 4. 第一类永动机不能制造成功的原因是() (A) 能量不能创造也不能消灭 (B) 实际过程中功的损失无法避免 (C) 能量传递的形式只有热和功 (D) 热不能全部转换成功 5. 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有（） (A) W =0，Q <0，U <0 (B). W＞0，Q <0，U >0 (C) W <0，Q <0，U >0
(D). W <0，Q =0，U >0 6. 对于化学平衡, 以下说法中不正确的是（） (A) 化学平衡态就是化学反应的限度 (B) 化学平衡时系统的热力学性质不随时间变化 (C) 化学平衡时各物质的化学势相等 (D) 任何化学反应都有化学平衡态 7. 封闭系统内的状态变化：（） A 如果系统的?S >0，则该变化过程自发 sys B 变化过程只要对环境放热，则该变化过程自发 ，变化过程是否自发无法判断 C 仅从系统的?S sys 8. 固态的NH HS放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分 4 数、相数及自由度分别是（） A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 9. 在定压下，NaCl晶体，蔗糖晶体，与它们的饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C和条件自由度f'：（） A C=3，f'=1 B C=3，f'=2 C C=4，f'=2 D C=4，f'=3 10. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中（） (A) ΔS=0 (B) ΔG=0
物理化学傅献彩上册习题答案
第二章 热力学第一定律 思考题.：1. 一封闭系统，当始终态确定后：（a ）当经历一个绝热过程，则功为定值；（b ）若经历一个等容过程，则Q 有定值：（c ）若经历一个等温过程，则热力学能有定值：（d ）若经历一个多方过程，则热和功的和有定值。 解释：始终态确定时，则状态函数的变化值可以确定，非状态函数则不是确定的。但是热力学能U 和焓没有绝对值，只有相对值，比较的主要是变化量。 2. 从同一始态A 出发，经历三种不同途径到达不同的终态： （1）经等温可逆过程从A→B；（2）经绝热可逆过程从A→C；（3）经绝热不可逆过程从A→D。 试问： （a ）若使终态的体积相同，D 点应位于BC 虚线的什么位置，为什么？ （b ）若使终态的压力相同，D 点应位于BC 虚线的什么位置，为什么，参见图 12p p (a) (b) 图 2.16 解释： 从同一始态出发经一绝热可逆膨胀过程和一经绝热不可逆膨胀过程，当到达相同的 终态体积V 2或相同的终态压力p 2时，绝热可逆过程比绝热不可逆过程作功大，又因为W （绝热）=C V （T 2-T 1），所以T 2（绝热不可逆）大于T 2（绝热可逆），在V 2相同时，p=nRT/V,则p 2（绝热不可逆）大于 p 2（绝热可逆）。在终态p 2相同时，V =nRT/p ，V 2（绝热不可逆）大于 V 2（绝热可逆）。 不可逆过程与等温可逆过程相比较：由于等温可逆过程温度不变，绝热膨胀温度下降，所以T 2（等温可逆）大于T 2（绝热不可逆）；在V 2相同时， p 2（等温可逆）大于 p 2（绝热不可逆）。在p 2相同时，V 2（等温可逆）大于 V 2（绝热不可逆）。 综上所述，从同一始态出发经三种不同过程， 当V 2相同时，D 点在B 、C 之间，p 2（等温可逆）＞p 2（绝热不可逆）＞ p 2（绝热可逆）当p 2相同时，D 点在B 、C 之间，V 2（等温可逆）＞ V 2（绝热不可逆）＞V 2（绝热可逆）。 总结可知：主要切入点在温度T 上，绝热不可逆做功最小。
物理化学期末考试大题及答案
三、计算 1、测得300C时某蔗糖水溶液的渗透压为252KPa。求 （1）该溶液中蔗糖的质量摩尔浓度； （2）该溶液的凝固点降低值； （3）在大气压力下，该溶液的沸点升高值已知Kf =1.86K mol–1Kg–1 , Kb =0.513K mol–1Kg–1 ，△vapH0m=40662J mol–1 2、有理想气体反应2H2(g)+O2(g)=H2O(g)，在2000K时，已知K0=1.55×107
1、计算H2 和O2分压各为1.00×10 4 Pa, 水蒸气分压为1.00×105 Pa的混合气体中，进行上述反应的△rGm，并判断反应自发进 行的方向。 2、当H2和O2分压仍然分别为1.00×10 4 Pa 时。欲使反应不能正向自发进行，水蒸气分 压最少需多大？ △rGm=-1.6﹡105Jmol–1；正向自发；P （H2O）=1.24﹡107Pa。 装 订 线
在真空的容器中放入固态的NH4HS，于250C 下分解为NH3（g）与H2S（g）， 平衡时容器内的压力为66.6kPa 。 （1）当放入NH4HS时容器中已有39.99kPa 的 H2S（g），求平衡时容器内的压力；（2）容器中已有6.666kPa的NH3（g），问需加多大压力的H2S（g），才能形成NH4HS 固体。 1）77.7kPa 2）P（H2S）大于166kPa。
4、已知250C时φ0(Fe3+/ Fe) =-0.036V，φ0(Fe3+/ Fe2+) =-0.770V 求250C时电极Fe2+|Fe的标准电极电势φ0(Fe2+/ Fe)。 答案: φ0(Fe2+/ Fe)= -0.439V 5、0.01mol dm-3醋酸水溶液在250C时的摩尔电导率为1.62×10-3S m2 mol–1，无限稀释时的摩尔电导率为39.07×10-3S m2 mol–1 计算（1）醋酸水溶液在250C，0.01mol dm-3
物理化学课后习题及答案(天津大学)第五版
第七章电化学 7.1用铂电极电解溶液。通过的电流为20 A，经过15 min后，问：（1）在阴极上能析出多少质量的?(2) 在的27 ?C，100 kPa下的？ 解：电极反应为 电极反应的反应进度为 因此： 7.2在电路中串联着两个电量计，一为氢电量计，另一为银电量计。当电路中 通电1 h后，在氢电量计中收集到19 ?C、99.19 kPa的；在银电量 计中沉积。用两个电量计的数据计算电路中通过的电流为多少。 解：两个电量计的阴极反应分别为 电量计中电极反应的反应进度为 对银电量计 对氢电量计
7.3用银电极电解溶液。通电一定时间后，测知在阴极上析出的 ，并知阴极区溶液中的总量减少了。求溶液中的和。 解：解该类问题主要依据电极区的物料守恒（溶液是电中性的）。显然阴极区溶液中的总量的改变等于阴极析出银的量与从阳极迁移来的银的量 之差： 7.4用银电极电解水溶液。电解前每溶液中含。阳极溶解下来的银与溶液中的反应生成，其反应可表示 为 总反应为 通电一定时间后，测得银电量计中沉积了，并测知阳极区溶液重 ，其中含。试计算溶液中的和。 解：先计算是方便的。注意到电解前后阳极区中水的量不变，量的改变为
该量由两部分组成（1）与阳极溶解的生成，（2）从阴极迁移到阳极 7.5用铜电极电解水溶液。电解前每溶液中含 。通电一定时间后，测得银电量计中析出，并测知阳极区溶 液重，其中含。试计算溶液中的和。 解：同7.4。电解前后量的改变 从铜电极溶解的的量为 从阳极区迁移出去的的量为 因此， 7.6在一个细管中，于的溶液的上面放入 的溶液，使它们之间有一个明显的界面。令的电流直上而下通过该管，界面不断向下移动，并且一直是很清晰的。以后，
物理化学期末考试试题(1)
物理化学期末考试试题(1)
《物理化学》上册期末试卷本卷共 8 页第1页 《物理化学》上册期末试卷本卷共 8 页第2页 化学专业《物理化学》上册期末考试试卷（1）（时间120分钟） 一、单 项选择题（每小题2分，共30分） 1、对于内能是体系状态的单值函数概念，错误理解是（ ） 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 2、在一个绝热刚瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么（ ） A Q > 0，W > 0，?U > 0 B Q = 0，W = 0，?U < 0 C Q = 0，W = 0，?U = 0 D Q < 0，W > 0，?U < 0 3、一种实际气体，其状态方程为PVm=RT+αP （α<0），该气体经节流膨胀后，温度将（ ） A 、升高 B 、下降 C 、不变 D 、不能确定 4、在隔离体系中发生一个自发过程，则ΔG 应为( ) A. ΔG < 0 B. ΔG > 0 C. ΔG =0 D. 不能确定 5、理想气体在绝热条件下，在恒外压下被压缩到终态，则体系与环境的熵变（ ） A 、ΔS 体＞0 ΔS 环＞0 B 、ΔS 体＜0 ΔS 环＜0 C 、ΔS 体＞0 ΔS 环＜0 D 、ΔS 体＞0 ΔS 环=0 6、下面哪组热力学性质的配分函数表达式与体系中粒子的可别与否 无关（ ） (A ). S 、G 、F 、C V (B) U 、H 、P 、C V (C) G 、F 、H 、U (D) S 、U 、H 、G 7、在N 个独立可别粒子组成体系中，最可几分布的微观状态数t m 与配分函数q 之间的关系为 （ ） (A) t m = 1/N ! ·q N (B) t m = 1/N ! ·q N ·e U /kT (C) t m = q N ·e U /kT (D) t m = N ! q N ·e U /kT 8、挥发性溶质溶于溶剂形成的稀溶液，溶液的沸点会（ ） A 、降低 B 、升高 C 、不变 D 、可能升高或降低 9、盐碱地的农作物长势不良，甚至枯萎，其主要原因是（ ） A 、天气太热 B 、很少下雨 C 、水分倒流 D 、肥料不足 10、在恒温密封容器中有A 、B 两杯稀盐水溶液，盐的浓度分别为c A 和c B (c A > c B )，放置足够长的时间后（ ） (A) A 杯盐的浓度降低，B 杯盐的浓度增加 ； (B) A 杯液体量减少，B 杯液体量增加 ； (C) A 杯盐的浓度增加，B 杯盐的浓度降低 ； (D) A 、B 两杯中盐的浓度会同时增大 。 11、298K 、101.325kPa 下，将50ml 与100ml 浓度均为1mol·dm -3 萘的苯溶液混合，混合液的化学势μ为：（ ） (A) μ = μ1 + μ2 ； (B) μ = μ1 + 2μ2 ； (C) μ = μ1 = μ2 ； (D) μ = ?μ1 + ?μ2 。 12、硫酸与水可组成三种化合物：H 2SO 4·H 2O （s ）、H 2SO 4·2H 2O （s ）、H 2SO 4·4H 2O （s ），在P θ 下，能与硫酸水溶液共存的化合物最多有几种（ ） A 、1种 B 、2种 C 、3种 D 、4种 13、A 与B 可以构成2种稳定化合物与1种不稳定化合物，那么A 与B 的体系 可以形成几种低共熔混合物（ ） A 、5种 B 、4种 C 、3种 D 、2种 14、对反应CO(g)+H 2O(g)=H 2(g)+CO 2(g) ( ) (A) K p $=1 (B) K p $=K c (C) K p $＞K c (D) K p $ ＜K c 15、 一定温度下，一定量的 PCl 5(g)在某种条件下的解离度为α，改变下列条件， 何者可使α增大？( ) 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 得 分 得分 得分 评卷人 复核人 学院： 年级/班级： 姓名： 学号： 装 订 线 内 不 要 答 题
物理化学课后习题答案
四．概念题参考答案 1．在温度、容积恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，这时A 的分压 和分体积分别是A p 和A V 。若在容器中再加入一定量的理想气体C ，问A p 和A V 的 变化为 ( ) (A) A p 和A V 都变大 (B) A p 和A V 都变小 (C) A p 不变，A V 变小 (D) A p 变小，A V 不变 答：(C)。这种情况符合Dalton 分压定律，而不符合Amagat 分体积定律。 2．在温度T 、容积V 都恒定的容器中，含有A 和B 两种理想气体，它们的 物质的量、分压和分体积分别为A A A ,,n p V 和B B B ,,n p V ，容器中的总压为p 。试 判断下列公式中哪个是正确的 ( ) (A) A A p V n RT = (B) B A B ()pV n n RT =+ (C) A A A p V n RT = (D) B B B p V n RT = 答：(A)。题目所给的等温、等容的条件是Dalton 分压定律的适用条件，所 以只有(A)的计算式是正确的。其余的,,,n p V T 之间的关系不匹配。 3． 已知氢气的临界温度和临界压力分别为633.3 K , 1.29710 Pa C C T p ==?。 有一氢气钢瓶，在298 K 时瓶内压力为698.010 Pa ?，这时氢气的状态为 （ ） (A) 液态 (B) 气态 (C)气-液两相平衡 (D) 无法确定 答：(B)。仍处在气态。因为温度和压力都高于临界值，所以是处在超临界 区域，这时仍为气相，或称为超临界流体。在这样高的温度下，无论加多大压力， 都不能使氢气液化。 4．在一个绝热的真空容器中，灌满373 K 和压力为 kPa 的纯水，不留一点 空隙，这时水的饱和蒸汽压 （ ） （A ）等于零 （B ）大于 kPa （C ）小于 kPa （D ）等于 kPa 答：（D ）。饱和蒸气压是物质的本性，与是否留有空间无关，只要温度定了， 其饱和蒸气压就有定值，查化学数据表就能得到，与水所处的环境没有关系。
物理化学上册习题课件
第二章热力学第一定律 1．热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于 (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 答案：D 2．关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是 (A) 功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上 (B) 只有在封闭系统发生的过程中, 功和热才有明确的意义 (C) 功和热不是能量, 而是能量传递的两种形式, 可称之为被交换的能量 (D) 在封闭系统中发生的过程中, 如果内能不变, 则功和热对系统的影响必互相抵消 答案：B 3．关于焓的性质, 下列说法中正确的是 (A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓 (B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律 (C) 系统的焓值等于内能加体积功 (D) 焓的增量只与系统的始末态有关 答案：D。因焓是状态函数。 4．涉及焓的下列说法中正确的是 (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 答案：D。因为焓变ΔH=ΔU+Δ(pV)，可以看出若Δ(pV)＜0 则ΔH＜ΔU。 5．下列哪个封闭体系的内能和焓仅是温度的函数 (A) 理想溶液 (B) 稀溶液 (C) 所有气体 (D) 理想气体 答案：D 6．与物质的生成热有关的下列表述中不正确的是 (A) 标准状态下单质的生成热都规定为零 (B) 化合物的生成热一定不为零 (C) 很多物质的生成热都不能用实验直接测量 (D) 通常所使用的物质的标准生成热数据实际上都是相对值 答案：A。按规定，标准态下最稳定单质的生成热为零。 7．dU=CvdT 及dUm=Cv,mdT 适用的条件完整地说应当是 (A) 等容过程 (B)无化学反应和相变的等容过程 (C) 组成不变的均相系统的等容过程 (D) 无化学反应和相变且不做非体积功的任何等容过程及无反应和相变而且系统内能 只与温度有关的非等容过程 答案：D 8．下列过程中, 系统内能变化不为零的是 (A) 不可逆循环过程 (B) 可逆循环过程 (C) 两种理想气体的混合过程 (D) 纯液体的真空蒸发过程 答案：D。因液体分子与气体分子之间的相互作用力是不同的故内能不同。另外，向真 空蒸发是不做功的，W＝0，故由热力学第一定律ΔU＝Q＋W 得ΔU＝Q，蒸发过程需吸热Q＞0，
物理化学上册习题答案
第一章 气体的pVT 关系 1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下： 1 1T T p V p V V T V V ???? ????-=??? ????= κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系 解：对于理想气体，pV=nRT 111 )/(11-=?=?=??? ????=??? ????= T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????- =p p V V p nRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有、27℃的氯乙烯（C 2H 3Cl ）气体300m 3 ，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时 解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为 mol RT pV n 623.1461815 .300314.8300 106.1213=???== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C n/v=（÷）=小时 1-3 0℃、的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在标准状况下的密度。 解：33 714.015 .273314.81016101325444 --?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1-4 一抽成真空的球形容器，质量为。充以4℃水之后，总质量为。若改用充以25℃、的某碳氢化合物气体，则总质量为。试估算该气体的摩尔质量。 解：先求容器的容积33)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρ n=m/M=pV/RT mol g pV RTm M ?=?-??== -31.3010 13330) 0000.250163.25(15.298314.84 1-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。若将其
物理化学试题及答案
物理化学试题及答案 C. 易于液化 D. 不易液化 2006-2007学年度上期物理化学试题,B, 水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行4、如图，将CuSO4 电解，可以看作封闭体系的是( )。 A. 绝热箱中所有物质 B. 两个铜电极 (可带计算器) C. 蓄电池和铜电极 一、判断题。判断下列说法的正误，在正确的说法后面打“?”，错误的说得分 D. CuSO水溶液 4法后面打“×”。(每小题1分，共10分) 5、在体系温度恒定的变化中,体系与环境之间( )。 1、温度一定的时候，气体的体积与压力的乘积等于常数。( ) A. 一定产生热交换 B. 一定不产生热交换 2、热力学过程中W的值应由具体过程决定 ( ) C. 不一定产生热交换 D. 温度恒定与热交换无关 3、系统的混乱度增加，则其熵值减小。( ) 6、下列定义式中，表达正确的是( )。 4、处于标准状态的CO (g)，其标准燃烧热为零。( ) A. G=H，TS B. G=A，PV C. A=U，TS C. H=U—PV 5、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。 7、在一个绝热钢瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么( )。( )
A. Q > 0，W > 0，ΔU > 0 6、吉布斯判据适用于理想气体的任意过程。( ) B. ΔQ = 0，W = 0，ΔU < 0 7、四个热力学基本方程适用于所有封闭体系的可逆过程。( ) C. Q = 0，W = 0，ΔU = 0 8、在纯溶剂中加入少量不挥发的溶质后形成的稀溶液沸点将升高。( ) D. Q < 0，W > 0，ΔU < 0 9、惰性组分的加入将使反应的平衡转化率降低。( ) 8、ΔH =Q , 此式适用于下列哪个过程: ( )。 p10、只受温度影响的平衡系统自由度F=C-P+1。( ) 655A. 理想气体从10 Pa反抗恒外压10 Pa膨胀到10 Pa 5B. 0? , 10 Pa 下冰融化成水得分二、选择题。以下各题，只有一个正确选项，请将正确的选项填在相应位 置。(每小题3分，共45分) C. 电解 CuSO水溶液 4 54D. 气体从 (298 K, 10 Pa) 可逆变化到 (373 K, 10 Pa) 1. 一定压力下，当2 L理想气体从0?升温到273?时，其体积变为( )。 9、下述说法中，哪一种不正确:( )。 A. 5 L B. 4 L C. 6 L D. 1 L A. 焓是体系能与环境进行交换的能量 2、A、B两种理想气体的混合物总压力为100kPa，其中气体A的摩尔分数0.6，则气体B B. 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量的分压为( )。 C. 焓是体系状态函数 A. 100kPa B. 60kPa C. 40kPa D. 不确定 D. 焓只有在某些特定条件下，才与体系吸热相等 3、当实际气体的压缩因子Z 大于1的时候表明该气体( )。 10、凝固热在数值上与下列哪一种热相等:( )。 A. 易于压缩 B. 不易压缩 1
【化学】物理化学傅献彩上册习题答案供参考
【关键字】化学 第二章热力学第一定律 思考题.：1. 一封闭系统，当始终态确定后：（a）当经历一个绝热过程，则功为定值；（b）若经历一个等容过程，则Q有定值：（c）若经历一个等温过程，则热力学能有定值：（d）若经历一个多方过程，则热和功的和有定值。 解释：始终态确定时，则状态函数的变化值可以确定，非状态函数则不是确定的。但是热力学能U和焓没有绝对值，只有相对值，比较的主要是变化量。 2. 从同一始态A出发，经历三种不同途径到达不同的终态： （1）经等温可逆过程从A→B；（2）经绝热可逆过程从A→C；（3）经绝热不可逆过程从A→D。试问： （a）若使终态的体积相同，D点应位于BC虚线的什么位置，为什么？ （b）若使终态的压力相同，D点应位于BC虚线的什么位置，为什么，参见图 解释：从同一始态出发经一绝热可逆膨胀过程和一经绝热不可逆膨胀过程，当到达相同的终态体积V2或相同的终态压力p2时，绝热可逆过程比绝热不可逆过程作功大，又因为W（绝热）=CV（T2-T1），所以T2（绝热不可逆）大于T2（绝热可逆），在V2相同时，p=nRT/V,则p2（绝热不可逆）大于p2（绝热可逆）。在终态p2相同时，V =nRT/p ，V2（绝热不可逆）大于V2（绝热可逆）。 不可逆过程与等温可逆过程相比较：由于等温可逆过程温度不变，绝热膨胀温度下降，所以T2（等温可逆）大于T2（绝热不可逆）；在V2相同时，p2（等温可逆）大于p2（绝热不可逆）。在p2相同时，V2（等温可逆）大于V2（绝热不可逆）。
综上所述，从同一始态出发经三种不同过程， 当V2相同时，D点在B、C之间，p2（等温可逆）＞p2（绝热不可逆）＞p2（绝热可逆）当p2相同时，D点在B、C之间，V2（等温可逆）＞V2（绝热不可逆）＞V2（绝热可逆）。 总结可知：主要切入点在温度T上，绝热不可逆做功最小。 补充思考题Cp,m是否恒大于Cv,m？有一个化学反应，所有的气体都可以作为理想气体处理，若反应的△Cp,m>0,则反应的△Cv,m也一定大于零吗？ 解释：（1）Cp,m不一定恒大于Cv,m。气体的Cp,m和Cv,m的关系为： 上式的物理意义如下： 恒容时体系的体积不变，而恒压时体系的体积随温度的升高要发生变化。 (1) 项表示，当体系体积变化时外界所提供的额外能量； (2) 项表示，由于体系的体积增大，使分子间的距离增大，位能增大，使热力学能增大所需的能量； 由于和都为正值，所以与的差值的正负就取决于项。如果体系的体积随温度的升高而增大，则，则；反之，体系的体积随温度的升高而缩小的话，，则。 通常情况下，大多数流体（气体和液体）的；只有少数流体在某些温度范围内，如水在0～4℃的范围内，随温度升高体积是减小的，所以。 对于理想气体，则有。 （2）对于气体都可以作为理想气体处理的化学反应，则有 即 所以，若反应的△Cp,m>0, 反应的△Cv,m不一定大于零 习题解答
《物理化学》期末考试试题及答案(上册)
《物理化学》练习题 一、填空题 1. 理想气体经过节流膨胀后，焓____（升高，降低，不变）。 2. ()0T dH dV =，说明焓只能是温度的函数，与_____无关。 3. 1molH 2（g ）的燃烧焓等于1mol_______的生成焓。 4. 物理量Q 、T 、V 、W ，其中属于状态函数的是 ；与过程有关的量是 ；状态函数中属于广度量 的是 ；属于强度量的是 。 5. 焦耳汤姆逊系数J-T μ= ，J-T 0μ>表示节流膨胀后温度 节流膨胀前温度。 6. V Q U =?的应用条件是 。 7. 热力学第二定律可表达为：“功可全部变为热，但热不能全部变为功而 。 8. 用ΔG ≤0判断过程的方向和限度的条件是_________。 9. 热力学第三定律的表述为 。 10. 写出热力学基本方程d G = 。 11. 卡诺热机在T 1=600K 的高温热源和T 2=300K 的低温热源间工作，其热机效率η=___。 12. 高温热源温度T 1=600K ，低温热源温度T 2=300K 。今有120KJ 的热直接从高温热源传给低温热源，此 过程ΔS =________。 13. 1mol 理想气体由298K ，100kpa 作等温可逆膨胀，若过程ΔG =-2983J ，则终态压力为 。 14. 25°C 时，0.5molA 与0.5molB 形成理想液态混合物，则混合过程的ΔS= 。 15. 一定量的理想气体经历某种过程变化到终态，若变化过程中 pV γ不变，则状态函数（ΔS 、ΔH 、ΔU 、ΔG 、ΔA ）中， 不变。 16. 在一定的温度及压力下，溶液中任一组分在任意浓度范围均遵守拉乌尔定律的溶液称为___________。 17. 25°C 时，10g 某溶质溶于1dm 3溶剂中，测出该溶液的渗透压Π=0.4000kpa ，该溶质的相对分子质量 为________ 18. 氧气和乙炔气溶于水中的享利系数分别是717.2010Pa kg mol -???和 811.3310Pa kg mol -???，由享利定律系数可知，在相同条件下， 在水中的溶解度大 于 在水中的溶解度。 19. 28.15℃时，摩尔分数0.287x =丙酮 的氯仿-丙酮溶液的蒸气压为29.40kPa ，饱和蒸气中氯仿的摩尔分数为0.287x =氯仿。已知纯氯仿在该温度时的蒸气压为29.57kPa 。以同温度下纯氯仿为标准态， 氯仿在该溶液中的活度因子为 ；活度为 。 20. 混合理想气体中组分B 的化学势B μ与温度T 及组分B 的分压p B 的关系是B μ= ，其标准态选为 。 21. 吉布斯-杜亥姆方程的表达式为 。 22. 液体饱和蒸气压的定义是 。 23. 苯的标准沸点是80.1℃，则在80.1℃时苯的饱和蒸气压是为 Pa 。 24. 纯物质两相平衡的条件是 。
物理化学习题及答案
一、单选题（每题2分，共30分） 1. 在298K及101.325KPa下的1.00dm3氢气，等温可逆膨胀到 2.00 dm3，所做功的绝对值为C A、0.418 J B、0.0418 J C、70.3J D、7.11J 2. 对于孤立体系的实际过程，下列关系式不正确的是D A、W=0 B、Q=0 C、△U=0 D、△H=0 3. 一封闭系统进行可逆循环，其热温商之和D A、总是正值 B、总是负值 C、是温度的函数 D、总为零 4. 液体A和B混合成实际溶液时，当A和B之间的作用力大于相同分子之间的作用力时，该溶液对拉乌尔定律将 B A、产生正偏差 B、产生负偏差 C、不产生偏差 D、无法确定 5. 关于偏摩尔量，下面的叙述不正确的是B A、偏摩尔量是状态函数，其值与物质的量无关 B、偏摩尔量的值不能小于零 C、体系的强度性质无偏摩尔量 D、纯物质的偏摩尔量等于摩尔量 6.克拉贝龙方程dP/dT=△H m(相变)/T△Vm(相变)，其应用条件是D A、只适用于纯物质的气液、气固平衡 B、只适用于服从理想气体行为的为气液、气固平衡 C、任何纯物质的相变热不随温度而变的两相平衡 D、任何纯物质两相平衡体系 7.含KNO3和NaCl的水溶液与纯水达到渗透平衡，其自由度数f为D A、1 B、2 C、3 D、4 8.分解反应A(s)=B(g)+2C(g) 该反应的平衡常数Kp与分解压力P的数值之间为 C A、Kp=P3 B、Kp>P3 C、Kp
物理化学期末考试题库(上下册)
一 化学热力学基础 1-1 判断题 1、可逆的化学反应就是可逆过程。（×） 2、Q 和W 不是体系的性质，与过程有关，所以Q+W 也由过程决定。（×） 3、焓的定义式H=U+pV 是在定压条件下推导出来的，所以只有定压过程才有焓变。（×） 4、焓的增加量ΔH 等于该过程中体系从环境吸收的热量。（×） 5、一个绝热过程Q=0，但体系的ΔT 不一定为零。（√） 6、对于一个定量的理想气体，温度一定，热力学能和焓也随之确定。（√） 7、某理想气体从始态经定温和定容两个过程达终态，这两个过程Q 、W 、ΔU 及ΔH 是相等的。（×） 8、任何物质的熵值是不可能为负值或零的。（×） 9、功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功。（×） 10、不可逆过程的熵变是不可求的。（×） 11、任意过程中的热效应与温度相除，可以得到该过程的熵变。（×） 12、在孤立体系中，一自发过程由A B,但体系永远回不到原来状态。（√） 13、绝热过程Q=0，而T Q dS δ= ,所以dS=0。（×） 14、可以用一过程的熵变与热温商的大小关系判断其自发性。（√）
15、绝热过程Q=0，而ΔH=Q ，因此ΔH=0。（×） 16、按克劳修斯不等式，热是不可能从低温热源传给高温热源的。（×） 17、在一绝热体系中，水向真空蒸发为水蒸气（以水和水蒸气为体系），该过程W>0，ΔU>0。（×） 18、体系经过一不可逆循环过程，其体S ?>0。（×） 19、对于气态物质，C p -C V =nR 。（×） 20、在一绝热体系中有一隔板，两边分别是空气和真空，抽去隔板，空气向真空膨胀，此时Q=0，所以ΔS=0。（×） 21、高温物体所含的热量比低温物体的多，因此热从高温物体自动流向低温物体。（×） 22、处于两相平衡的1molH 2O （l ）和1molH 2O （g ），由于两相物质的温度和压力相等，因此在相变过程中ΔU=0，ΔH=0。（×） 23、在标准压力下加热某物质，温度由T 1上升到T 2，则该物质吸收的 热量为?=21 T T p dT C Q ，在此条件下应存在ΔH=Q 的关系。 （√） 24、带有绝热活塞（无摩擦、无质量）的一个绝热气缸装有理想气体，内壁有电炉丝，将电阻丝通电后，气体慢慢膨胀。因为是一个恒压过程Q p =ΔH ，又因为是绝热体系Q p =0，所以ΔH=0。（×） 25、体系从状态I 变化到状态Ⅱ，若ΔT=0，则Q=0，无热量交换。（×） 26、公式Vdp SdT dG +-=只适用于可逆过程。 （ × ） 27、某一体系达到平衡时，熵最大，自由能最小。
物理化学第五版课后习题答案
第十章界面现象 10－1 请回答下列问题： (1) 常见的亚稳定状态有哪些？为什么产生亚稳态？如何防止亚稳态的产生？ (2) 在一个封闭的钟罩内，有大小不等的两个球形液滴，问长时间放置后，会出现什么现象？ (3) 下雨时，液滴落在水面上形成一个大气泡，试说明气泡的形状和理由？ (4) 物理吸附与化学吸附最本质的区别是什么？ (5) 在一定温度、压力下，为什么物理吸附都是放热过程？ 答：(1) 常见的亚稳态有：过饱和蒸汽、过热液体、过冷液体、过饱和溶液。产生这些状态的原因就是新相难以生成，要想防止这些亚稳状态的产生，只需向体系中预先加入新相的种子。 (2) 一断时间后，大液滴会越来越大，小液滴会越来越小，最终大液滴将小液滴“吃掉”，根据开尔文公式，对于半径大于零的小液滴而言，半径愈小，相对应的饱和蒸汽压愈大，反之亦然，所以当大液滴蒸发达到饱和时，小液滴仍未达到饱和，继续蒸发，所以液滴会愈来愈小，而蒸汽会在大液滴上凝结，最终出现“大的愈大，小的愈小”的情况。 (3) 气泡为半球形，因为雨滴在降落的过程中，可以看作是恒温恒压过程，为了达到稳定状态而存在，小气泡就会使表面吉布斯函数处于最低，而此时只有通过减小表面积达到，球形的表面积最小，所以最终呈现为球形。 (4) 最本质区别是分子之间的作用力不同。物理吸附是固体表面分子与气体分子间的作用力为范德华力，而化学吸附是固体表面分子与气体分子的作用力为化学键。 (5) 由于物理吸附过程是自发进行的，所以ΔG＜0，而ΔS＜0，由ΔG=ΔH－TΔS，得 ΔH＜0，即反应为放热反应。
10－2 在293.15K 及101.325kPa 下，把半径为1×10－3m 的汞滴分散成半径为1×10－9m 的汞滴，试求此过程系统表面吉布斯函数变(ΔG )为多少？已知293.15K 时汞的表面张力为0.4865 N ·m －1。 解： 3143r π＝N×3243r π N ＝3 132 r r ΔG ＝2 1 A A dA γ?＝ (A 2－A 1)＝4·( N 2 2 r －21 r )＝4 ·(3 12 r r －21r ) ＝4× ×(339 (110)110 --??－10－6) ＝5.9062 J 10－3 计算时373.15K 时，下列情况下弯曲液面承受的附加压力。已知时水的表面张力为58.91×10－3 N ·m －1 (1) 水中存在的半径为0.1μm 的小气泡；kPa (2) 空气中存在的半径为0.1μm 的小液滴； (3) 空气中存在的半径为0.1μm 的小气泡； 解：(1) Δp ＝2r γ＝36 258.91100.110--???＝1.178×103 kPa (2) Δp ＝2r γ ＝36 258.91100.110--???＝1.178×103 kPa (3) Δp ＝4r γ＝36 458.91100.110--???＝2.356×103 kPa 10－4 在293.15K 时，将直径为0.1nm 的玻璃毛细管插入乙醇中。问需要在管内加多大的压力才能防止液面上升？若不加压力，平衡后毛细管内液面的高度为多少？已知该温度下乙醇的表面张力为22.3×10－3 N ·m －1，密度为789.4 kg ·m －3，重力加速度为9.8 m ·s －2。设乙醇能很好地润湿玻璃。