物理化学第二章_习题及答案
第一章 热力学第一定律 填空题
1、一定温度、压力下，在容器中进行如下反应：
Zn(s)+2HCl(aq)= ZnCl 2(aq)+H 2(g)
若按质量守恒定律，则反应系统为 系统；若将系统与环境的分界面设在容器中液体的表面上，则反应系统为 系统。
2、所谓状态是指系统所有性质的 。而平衡态则是指系统的状态 的情况。系统处于平衡态的四个条件分别是系统内必须达到 平衡、 平衡、 平衡和 平衡。
3、下列各公式的适用条件分别为：U=f(T)和H=f(T)适用于 ；Q v =△U 适用于 ；Q p =△H 适用于 ； △U=dT nC 1
2T T m ,v ?适用于 ；
△H=dT nC 2
1
T T m ,P ?适用于 ；
Q p =Q V +△n g RT 适用于 ；PV r
=常数适用于 。
4、按标准摩尔生成焓与标准摩尔燃烧焓的定义，在C （石墨）、CO （g ）和CO 2(g)之间， 的标准摩尔生成焓正好等于 的标准摩尔燃烧焓。标准摩尔生成焓为零的是 ，因为它是 。标准摩尔燃烧焓为零的是 ，因为它是 。
5、在节流膨胀过程中，系统的各状态函数中，只有 的值不改变。理想气体经节流膨胀后，它的 不改变，即它的节流膨胀系数μ= 。这是因为它的焓 。
6、化学反应热会随反应温度改变而改变的原因是 ；基尔霍夫公式可直接使用的条件是 。
7、在 、不做非体积功的条件下，系统焓的增加值 系统吸收的
热量。
8、由标准状态下元素的 完全反应生成1mol 纯物质的焓变叫做物质的 。
9、某化学反应在恒压、绝热和只做膨胀功的条件下进行, 系统温度由T 1升高到T 2，则此过程的焓变 零；若此反应在恒温（T 1）、恒压和只做膨胀功的条件下进行，则其焓变 零。 10、实际气体的μ=0P T H
????
????,经节流膨胀后该气体的温度将 。 11、公式Q P =ΔH 的适用条件是 。
12、若某化学反应，只做体积功且满足等容或等压条件，则反应的热效应只由 决
定，而与 无关。
13、常温下，氢气经节流膨胀ΔT 0；W 0；Q 0；ΔU 0；ΔH 0。
14、在充满氧的绝热定容反应器中，石墨剧烈燃烧的反应器以其中所有物质为系统Q 0；
W 0；ΔU 0；ΔH 0。
单选题
1、下列叙述中不具状态函数特征的是（ ）
A.系统状态确定后，状态函数的值也确定
B.系统变化时，状态函数的改变值只由系统的初终态决定
C.经循环过程，状态函数的值不变
D.状态函数均有加和性
2、下列叙述中，不具可逆过程特征的是（ ）
A.过程的每一步都接近平衡态，故进行得无限缓慢
B.沿原途径反向进行时，每一小步系统与环境均能复原
C.过程的初态与终态必定相同
D.过程中，若做功则做最大功，若耗功则耗最小功 ３、在下列关于焓的描述中，正确的是（ ）
A.因为ΔＨ＝ＱＰ，所以焓是恒压热
B.气体的焓只是温度的函数
C.气体在节流膨胀中，它的焓不改变
D.因为ΔＨ＝ΔＵ＋Δ（ＰＶ），所以任何过程都有ΔＨ>０的结论
４、下列四种理想气体的量相等，若都以温度为Ｔ１恒容加热到Ｔ２，则吸热量最少的气体是（）
A.氦气
B.氢气
C.二氧化碳
D.三氧化硫
５、下面关于标准摩尔生成焓的描述中，不正确的是（）
A.生成反应中的单质必须是稳定的相态单质
B.稳态单质的标准摩尔生成焓被定为零
C.生成反应的温度必须是298.15K
D.生成反应中各物质所达到的压力必须是100KPa
6、在标准状态下，反应C2H5OH（l）+3O2(g) →2CO2(g)+3H2O(g)的反应焓为Δr H mθ, ΔC p>0, 下
列说法中正确的是（）
A.Δr H mθ是C2H5OH（l）的标准摩尔燃烧焓
B.Δr H mθ〈０
C.Δr H mθ＝ΔrＵmθ
D.Δr H mθ不随温度变化而变化
7、功的计算公式为Ｗ＝nC v,m(T２－T１)，下列过程中不能用此式的是（）
A.理想气体的可逆绝热过程
B.理想气体的绝热恒外压过程
C.实际气体的绝热过程
D.凝聚系统的绝热过程
8、将H2（g）与O2以2：1的比例在绝热刚性密闭容器中完全反应，则该过程中应有（）
A.ΔT=0
B.Δp=0
C.ΔU=0
D.ΔH=0
9、选出下列性质参数中属于容量性质的量 ( )
A.温度T
B.浓度c
C.体积V
D.压力p
10、在一蒸馏烧瓶中装有待蒸馏的混合液，当用酒精灯加热至有馏分流出时，如果以混合液和
馏分以及酒精灯为体系时，则体系应为 ( )
A.绝热体系
B.孤立体系
C.封闭体系
D.敞开体系
11、选出下列性质参数中属于容量性质的量 ( )
A.质量m
B.温度T
C.密度ρ
D.浓度c
12、若将人作为一个体系，则该体系为 ( )
A.孤立体系
B.封闭体系
C.敞开体系
D.无法确定
13、刚性绝热箱内发生一化学反应，则反应体系为 ( )
A.孤立体系
B.敞开体系
C.封闭体系
D.绝热体系
14、把一杯热水放在刚性绝热箱内，若以箱内热水及空气为体系，则该体系为 ( )
A.敞开体系
B.封闭体系
C.孤立体系
D.绝热体系
15、把一块冰放在热容为20J·K-1的玻璃容器内，若把容器中空气和冰作为体系，则该体系为
( )
A.敞开体系
B.封闭体系
C.孤立体系
D.绝热体系
16、选出下列参数中属于容量性质的量 ( )
A.焓
B.压力
C.粘度
D.温度
17、下列性质属于强度性质的是 ( )
A.内能和焓
B.压力与恒压热容
C.温度与体积差
D.摩尔体积与摩尔内能
18、下列性质中属于强度性质的是 ( )
A.内能
B.化学势
C.自由能
D.体积
19、选出下列参数中属于强度性质的量 ( )
A.摩尔体积V m
B.热容量C p
C.体积V
D.质量m
20、对于纯物质单相封闭体系而言，要确定它的所有强度性质，至少需要指定的强度性质的数
值为 ( )
A.1
B.2
C.3 D 几个
21、下列性质属于强度性质的是 ( )
A.内能和焓； B 压力与恒压热容；
C.温度与体积差；
D.摩尔体积与摩尔内能
22、1mol 的液态水在373K和1.013×105Pa 的条件下蒸发，其内能的变化为38281J，则焓变
为 ( )
A.41382J
B.41840J
C.35180J
D.38740J
23、有3mol H2(可视为理气)，由298K加热到423K，则此过程的△U为 ( )
A.1.09×104J
B.7.79×103J
C.4.67×103J
D.0.88×104J
24、在293K时，1mol 理气等温膨胀至体积增加一倍，则所做的最大功为 ( )
A.733J
B.1690J C -733J D.-1690J
25、下列各组物理量中与物质的量无关的是 ( )
A.T，p，H，C P
B.T，p，U，C V
C.T，p，H m，C p，m D T，p，nH m，nC P，m
26、关于状态函数的下列说法中，错误的是 ( )
A.状态一定，值一定
B.在数学上有全微分性质
C.其循环积分等于零
D.所有状态函数的绝对值都无法确定
27、某理想气体发生一绝热不可逆过程则下列关系式不成立的是 ( )
A.dU=-W
B.C v，m lnT2/T1= -RlnV2/V1
C.pV m=RT
D.dU=nC V·dT
28、从下列关系式中选出理想气体绝热可逆过程方程式 ( )
A.C v，m lnT2/T1=-RlnV2/V1
B.pV=k
C.pV m=RT
D.k=V
29、下列物理量中属于过程量的是 ( )
A.Q
B.U
C.G
D.T
30、1mol的H2从始态 p=1.013×105 Pa、T1=293K经绝热可逆过程到达终态，已知终态体积为
0.1m3，则终态温度为 ( )
A.153K
B.203K
C.273K
D.166K
31、下列表示式中正确的是 ( )
A.恒压过程ΔH=ΔU+pΔV
B.恒压过程ΔH=0
C.恒压过程ΔH=ΔU+VΔp
D.恒容过程ΔH=0
32、下列关系式成立的是 ( )
A.理想气体 (?U/?V)T=0
B.理想气体 (?U/?p)v=0
C.实际气体 (?U/?V)T=0
D.实际气体 (?U/?p)v=0
33、关于等压摩尔热容和等容摩尔热容，下面的说法中不正确的是 ( )
A.C p,m与C v,m不相等，因等压过程比等容过程系统多作体积功
B.C p,m–C v,m=R既适用于理想气体体系，也适用于实际气体体系
C.C v,m=3/2R适用于单原子理想气体混合物
D.在可逆相变中C p,m和C v,m都为无限大
34、对于理想气体，用等压热容C p计算ΔH的适用范围为 ( )
A.只适用于无相变，无化学变化的等压变温过程
B.只适用于无相变，无化学变化的等容变温过程
C.适用于无相变，无化学变化的任意过程
D.以上答案均不正确
35、相同温度下，同种气体的等压摩尔热容C p，m与等容摩尔热容C V，m之间的关系为( )
A.C p,m B.C p,m>C v,m C.C p,m=C v,m D.难以比较 36、反应3A+B=2C，当反应物A从6mol变到3mol时，则反应进度的改变值Δξ为 ( ) A.1mol B.3mol C.2mol D.1/2 mol 37、反应 S(斜方，晶)+3/2 O2(g)=SO3(g)，产生的热效应为△r H m，其△r H m值是 ( ) A.SO3的生成焓 B.S(斜方，晶)的燃烧焓 C.既是SO3的生成焓，也是S(斜方，晶)的燃烧焓 D.既不是SO3的生成焓，也不是S(斜方，晶)的燃烧焓 38、N2+3H2=2NH3的反应进度ξ=1mol时，它表示系统中 ( ) A.有1molN2和3molH2变成了2molNH3 B.反应已进行完全，系统中只有生成物存在 C.有1molN2和3molH2参加了反应 D.有2molNH3参加了反应 39、对于化学反应进度，下面表述中正确的是 ( ) A.化学反应进度之值，与反应完成的程度无关 B.化学反应进度之值，与反应式写法有关 C.对于指定反应，化学反应进度之值与物质的选择有关 D.反应进度之值与平衡转化率有关 40、对于化学反应进度，下面表述中不正确的是 ( ) A.化学反应进度随着反应进行而变化，其值越大，反应完成的程度越大 B.化学反应进度之值与反应式写法无关 C.对于指定的反应，反应进度之值与物质的选择无关 D.化学反应进度与物质的量具有相同的量纲 41、关于化学反应进度ξ，下列说法正确的是 ( ) A.ξ是状态函数 B.ξ与过程有关 C.ξ与平衡常数有关 D.ξ与平衡转化率有关 42、当理想气体其温度由298K升高到348K，经(1)绝热过程和(2)等压过程，则两过程 的（） A.△H1>△H2 W1 B.△H1<△H2 W1>W2 C.△H1=△H2 W1 D.△H1=△H2 W1>W2 43、当理想气体从298K，2×105Pa 经历(1)绝热可逆膨胀和(2)等温可逆膨胀到1×105Pa时， 则 ( ) A.△H1<△H2 W1>W2 B.△H1>△H2 W1 C.△H1<△H2 W1 D.△H1>△H2 W1>W2 44、理想气体从同一始态(p1，V1)出发经(1)可逆绝热膨胀和(2)不可逆绝热膨胀，到达相同体积 V2，则 ( ) A.ΔU1>ΔU2ΔH1<ΔH2 B.ΔU1<ΔU2H1<ΔH2 C.ΔU1>ΔU2ΔH1>ΔH2 D.ΔU1<ΔU2H1>ΔH2 45、理想气体等温反抗恒外压膨胀，则 ( ) A.Q>W B.Q C.Q=W D.Q=△U 46、理想气体等温膨胀，环境将热传给系统，则系统的 ( ) A.△H<0 △U>0 B.△H>0 △U<0 C.△H<0 △U<0 D.△H=0 △U=0 47、理想气体可逆绝热膨胀，则下列说法中正确的是 ( ) A.焓总是不变 B.内能总是增加 C.焓总是增加 D.内能总是减少 48、下列哪个过程的 dT≠0，dH=0？ ( ) A.理想气体等压过程 B.实际气体等压过程 C.理想气体等容过程 D.实际气体节流膨胀过程 一、多选题 1、下列对体系与环境的表述中正确的有 ( ) A.体系与环境一定没有关系 B.体系与环境一定有相互作用 C.体系与环境之间不一定有明显边界 D.环境是无限的空间 E.体系是一种人为的划分 2、下列性质属于容量性质的是 ( ) A.摩尔恒压热容 B.压力 C.恒压热容 D.摩尔焓 E.质量 3、下列物理量随物质的量变化而变化的是 ( ) A.T，p，U m B.U m，p，H m C.U，H，C P D.C V,m，H，U m E.G，C V，V 4、下列性质中属于强度性质的是 ( ) A.温度 B.体积 C.焓 D.摩尔自由能 E.内能 5、下列叙述正确的是 ( ) A.热可以理解为物系与环境间因内部质点有序运动的平均强度不同而交换的能量； B.热运动是一种无序运动 C.热是物系状态函数的增量 D.功的交换是一种有序运动 E.W值可以完全由物系性质的变化来确定 6、下列适合于理想气体绝热不可逆恒外压过程的关系式是 ( ) A.C v,m lnT2/T1=Rlnp2/p1 B.dU=-W C.C v,m lnT2/T1=-RlnV2/V1 D.pVγ=常数 E.C v,m(T2-T1)=-p外(V2-V1) 7、下列叙述中正确的是 ( ) A.恒温可逆过程中，环境对体系作最大功 B.恒温可逆过程中，体系对环境作最小功 C.等温不可逆膨胀中，不可逆程度越大，体系作的功越少 D.不可逆压缩时，不可逆程度越大，环境消耗的功越少 E.恒温压缩过程中，p外越小，则环境所消耗的功越小 8、反应 H2(g，pθ)+1/2 O2(g，pθ)=H2O(l，pθ)的Δr H m是 ( ) A.H2O的标准生成热Δf H mθ B.H2(g)的标准燃烧热Δc H mθ(H2，g) C.H2O(l)的标准生成热Δf H mθ(H2O，l) D.氢氧电池可逆热效应 E.以上均不对 9、下列过程中ΔU，ΔH均为零的是 ( ) A.理想气体的卡诺循环过程 B.理想气体的恒容过程 C.理想气体的等温过程 D.理想气体的绝热可逆过程 E.气体的任何过程 10、下列表述中错误的是 ( ) A.理想气体恒温过程吸收的热全部用来作功 B.实际气体向真空膨胀时dT=0 C.理想气体向真空膨胀时dT=0 D.不是只有恒容过程和恒压过程才有ΔU和ΔH E.理想气体恒温膨胀时，需克服分子间引力而消耗分子的动能 11、一个化学反应只要产物与反应物的温度相同，过程为恒容或恒压，反应热效应的值与 ( ) A.可逆过程有关 B.可逆过程无关 C.恒温过程有关 D.恒温过程无关 E.途径有关 12、如果在恒压反应中体系的体积___，则恒压反应热效应要比恒容反应热效应____。( ) A.减小，小 B.减小，大 C.增大，小 D.增大，大 E.不变，小 13、系统从同一始态出发，经绝热可逆膨胀和等温可逆膨胀，下列说法正确的是( ) A.膨胀到相同体积，所以做功相同 B.膨胀到相同压力，因体积不同，所以做功不同 C.膨胀到相同压力，所以做功相同 D.膨胀到相同体积，因压力不同，所以做功不同 E.难以确定 14、单原子理想气体沿pT=c(c--常数)途径可逆压缩，使p2=2p1，则 ( ) A.Q＞0 W＜0 B.ΔU＞0 ΔH＞0 C.Q＜0 W＜0 D.ΔU＜0 ΔH＞0 E.ΔU＜0 ΔH＜0 15、下列关系式哪些只能适用于理想气体 ( ) A.ΔU=Q-W B.pVγ=k C.W=p(V2-V1) D.C p,m-C V,m=R E.ΔH=ΔU + pΔV 16、气体绝热膨胀过程中，体系会产生下列哪种情况 ( ) A.温度下降 B.温度升高 C.内能增加 D.焓降低 E.压力增加 17、理想气体反抗恒外压绝热膨胀过程 ( ) A.ΔU>0 B.ΔU<0 C.ΔT>0 D.ΔT<0 E.ΔT=0 18、下面说法中符合热力学第一定律的是 ( ) A.在等温过程中，系统的内能守恒 B.在无功过程中，内能变化与过程热相等 C.在等压过程中，焓变与过程热相等 D.在绝热过程中，气体内能变化等于过程的功 E.在无功过程中，内能变化等于过程热，表明内能变化与过程有关 19、下面诸式不能称为基尔霍夫公式的是 ( ) A.〔?(△H)/?T〕p=△C p B. (?H/?T)p=C p C.〔?(△U)/?T〕V=△C V D. (?U/?T)V=C V E.△H(T2)=△H(T1)+∑2 1 ) ( T T p B C(T2-T1) 20、对于公式W=nRT，下列叙述正确的是 ( ) A.适用于任何相变功的计算 B.只适用于固体或液体气化为蒸气(视为理想气体)的功的计算 C.可适用于蒸气为实际气体的相变功的计算 D.不能用于固液相变化和固体晶型转化 E.均不适用 21、如下图所示，体系从A点经B点和C点进行了一个可逆循环过程，回到A点，则( ) A.体系和环境无热量的交换 B.体系不作膨胀功 C.体系的内能值不变 D.体系从环境吸热并对环境作功 E.体系的焓值增加了 二、 简答题 1、为什么无非体积功的等压过程的热，只决定与体系的初终态？ 2、“因△H = Q p 所以只有等压过程才有△H，”这句话是否正确？为什么？ 3、“因为△H = Q p ，所以Q p 也具有状态函数的性质”对吗？为什么？ 4、为什么对于理想气体，公式dT C U T T m v ? =?2 1 , 可用来计算任意变温过程的dU 并不受定容条 件的限制？ 5、为什么理想气体常数R 在数值上等于1mol 理想气体升高1K 所作的等压体积功？ 6、“稳定单质的焓值等于零”；“化合物的摩尔生成热就是1mol 该物质所具有的焓值”对吗？为什么？ 7、反应A(g)+2B(g)→C(g)的△H m (298.2K)>0，则此反应进行时必定吸热，对吗？为什么？ 8、从气体的同一初态出发分别经等温可逆压缩至终态体积是，那一个过程所作压缩功大些？为什么？从同一初态出发，分别经可逆的绝热膨胀与不可逆的绝热膨胀至终态体积相同时，气体的压力相同吗？为什么？ 10、测定CH 3OH(l)+3/2 O 2(g)=CO 2(g)+2H 2O(l)反应的热效应。 11、设有一电炉丝浸入水中，接上电源，通以电流一段时间。分别按下列几种情况作为体系， 试问△Ｕ、Ｑ、Ｗ为正、负，还是为零？ （1） 以水和电阻丝为体系； （2） 以水为体系； （3） 以电阻丝为体系； （4） 以电池为体系； （5） 以电池、电阻丝为体系； （6） 以电池、电阻丝、水为体系。 12、设有一装置如下图所示，一边是水，另一边是浓硫酸，中间以薄膜分开，两边的温度均为 T1，当将薄膜弄破以后温度由T1升到T2，如果以水和浓硫酸为体系，问此体系的△U是正、负，还是零。如果以水和浓硫酸为体系，问此体系的△U是正、负，还是零。如果在薄膜破了以后，设法通入冷却水使浓硫酸和水的温度仍为T1，仍以原来的水和浓硫酸为体系，问△U是正、负，还是零。 12题图 13、一个绝热圆筒上有一个无摩擦无重量的绝热活塞，其内有理想气体，圆筒内壁绕有电炉丝。 当通电时气体慢慢膨胀，这是等压过程。请分别讨论（1）选理想气体为体系；（2）选理想气体和电阻丝为体系；两个过程的Q和体系的△H是大于、等于还是小于零？ 14、判断下列过程中Q、W、△U、△H各量是正、零还是负值； （1）理想气体自由膨胀； （2）理想气体节流膨胀；理想气体绝热、反抗恒外压膨胀；理想气体恒温可逆膨胀；1 mol 实际气体恒容升温；H2O（1，P0，273K）→H2O（S，P0，273K）在绝热恒容器中，H2 （g）与Cl2(g)生成HCl(g)(理想气体反应)。15、如下图所示，设有一电炉丝浸于水中，接上电源，通以电流一段时间。如果按下列几种情况作为系统，试问△U、Q、W为正、为负还是为零？（1）以电炉丝为系统；（2）以电炉丝和水为系统；（3）以电炉丝、水、电源、及其他一切有影响的部分为系统。 15题图16题图 16、设有一装置如上图所示，（1）将隔板抽去以后，以空气为系统时，△U 、Q 、W 为正、为负 还是为零？（2）如右方小室亦有空气，不过压力较左方小，将隔板抽去以后，以所有空气为系统时，△U 、Q 、W 为正、为负还是为零？ 17、在标准压力下和100O C ，1mol 水等温蒸发为蒸汽。假设蒸汽为理想气体。因为这一过程中 系统的温度不变，所以，△U=0，?==0dT C Q p p ,这一结论对否？为什么？ 18、一气体从某一状态出发，经绝招可逆压缩或等温可逆压缩到一固定的体积哪一种压缩过程 所需的功大？为什么？如果是膨胀，情况又将如何？ 判断题 1、恒温过程的Q 一定是零。（ ） 2、在绝热、密闭、坚固的容器中发生化学反应，△U 一定为零，△H 不一定为零。（ ） 3、不可逆过程就是过程发生后，系统不能再复原的过程。（ ） 4、当热由系统传给环境时，系统的焾必减少。（ ） 5、一氧化碳的标准摩尔生成焓也是同温下石墨标准摩尔燃烧焓。（ ） 6、对于理想气体，不管是恒压过程，还是恒容过程，公式?=?dT C H p 都适用。（ ） 7、尽管Q 和W 都是途径函数，但（Q+W ）的数值与途径无关。（ ） 8、所有绝热过程的Q 为零，△S 也必为零。（ ） 证明题 1、试证明:对于任何物系 C p -C V =[(?U ／?V)T ＋p](?V ／?T)p 2、证明理想气体绝热可逆膨胀所做的功为： 1 2 211--= γV p V p W (γ=C p,m ／C V,m ) 3、设(?U ／?V )T =0 试证明：(?U ／?p )T =0 4、n mol 的理想气体，由始态p 1、V 1、T 1经可逆过程膨胀到终态p 2、V 2、T 2，假定气体的摩尔等容热容C V,m 是常数，试证明： T 1V 1γ =T 2V 2γ (γ=C p,m ／C V,m ) 5、根据热力学基本方程，证明理想气体的焓只是温度的函数。 6、证明：（1）P p p T V P C T U ? ??????-=???? ???? （2）V v V T P V C T H ???????+= ??????? （3）P V T C V U P p P - ???????= ??????? 7、证明：（1）V V V P T C P U ???????= ??????? （2）V T P V T P P H C T H ??????? ? ??????+= ??????? （3）V T V P T P P H V C C ????? ????? ????? ???????-=- 8、对理想气体，证明： （1）0V C T V = ? ???? ?? （2）0P C T P = ? ???? ?? 9、证明： （1）P P P T V P C T U ? ??????-= ??????? （2）P V T C V U P P P - ???????= ??????? 10、试证明对任何物质来说： （1）P T V P T V P V U C C ????? ?????????? ? ?+?????=- （2）V T V P T P P H V C C ????? ????? ????? ???????-=- 计算题 1、已知PbO(s)在291K 的生成热为-219.5kJ ·mol -1 ，在291K 到473K 之间，Pb(s)，O 2(g)及PbO(s) 的平均比热各为0.134，0.900和0.218J ·g -1 ·K -1 ，试计算PbO(s)在473K 时的生成热。 2、n mol 理想气体由p 1，V 1，T 1，恒温膨胀到p 2，V 2，T 2，求过程的焓变ΔH ，结果能说明什么？ 3、已知冰在0℃及101.325kPa ，熔化热为6008J ·mol -1 ，水在100℃及101.325kPa 下，蒸发热为44011J ·mol -1 ，在0℃～100℃间水的平均比热为75J ·K -1 ·mol -1 ，求在101.325kPa 下，将 1mol 的0℃冰变成100℃的水蒸气，试计算其ΔU ，ΔH 。 4、0.01m 3 氧气由273K ，1MPa 经过 (1)绝热可逆膨胀 (2)对抗外压p=0.1MPa 做绝热不可逆膨胀，气体最后压力均为0.1MPa ，求两种情况所做的功。(氧气的C p,m =29.36J ·K -1 ·mol -1 ) 5、10mol 的理想气体分别经过下述(a)和(b)两个过程，在673K 从1.8×10-3m 3 等温膨胀到2.4×10-3m 3 ，试计算其膨胀功W 及体系所吸收的热Q 。(a)可逆恒温膨胀；(b)对抗外压为2.026×105Pa 的等温膨胀。 6、已知 298.15K 及101325Pa 压力下，反应 A(s)+2BD(aq)==AD 2(aq)+B 2(g) 在电池中进行，完成一个单位的反应时，系统做电功150kJ ，放热80kJ ，计算该反应的Δr H m ，Δr U m ，Q ，W 。 7、在298.2K ，101325Pa 时有0.5molZn 与过量稀硫酸反应，生成氢气和硫酸锌，已知此反应放热为7.155×104 J ，试计算： (1)上述过程中Q ，W ，ΔU ，ΔH 的值； (2)若上述反应在密闭容器中发生，求Q ，W ，ΔH ，ΔU 的值。 8、将1kg 水过冷到-5℃，在101.325kPa 下，加入极少量的冰屑.使过冷水迅速结冰，并使冰与水的混合物的温度迅速升至冰点，冰的熔化热为333.5J ·g -1 ，0℃至-5℃水的比热为4.238J ·K -1 ，求结出冰的质量。 9、已知水在100℃时的蒸发热为2259.36J ·g -1 ，则在100℃时蒸发30g 水，系统的Q ，W ，ΔH ， 为多少? 10、有13.074gH 2，由283.0K 升至333.2K(视为理气)，若以下述二种不同的过程进行，求Q ，W ， △U ，△H 。(A)等容过程；(B)与环境无热交换。 11、将1mol 单原子理想气体，在1.013×105 Pa 下从298K 加热到373K ，再恒温可逆膨胀至体积 增加一倍，最后绝热可逆膨胀至温度为308K ，求全过程的W ，Q ，ΔU ，ΔH 。 12、已知水蒸汽的平均摩尔等压热容C p,m =34.10J ·K -1 ·mol -1 ，现将1kg373K 的水蒸汽在1.013× 105 Pa 的压力下，升温至673K 。求过程的Q ，W 及水蒸汽的ΔU ，ΔH 。 13、1molO 2由0.1MPa ，300K 恒压加热到1000K ，求过程的Q 、W 、△U 及△H 。 已知：C p,m (O 2)=(31.64+3.39×10-3 T-3.77×10-5T 2 )J ·K -1 ·mol -1 14、1mol C 6H 6(g)在p θ ,353.4K （正常沸点）下冷凝为液体。计算该过程的Q,W, ΔU, ΔH,已 知苯的汽化热为394.4J ·g -1 。 15、测得298K SO 2(g)氧化成SO 3(g)时的Q v,m =-141.75kJ ·mol -1 ,计算该反应的Q p,m 。16、由下列化合物的θm c H ?计算其θ m f H ? (1)(COOH)2 (2)C 6H 5NH 2(3)CS 2(l) 17、一个20dm 3的高压釜内盛有290K,100kPa 的氢气，加热后使H 2压力上升至500kPa 。设H 2 为理想气体，计算：（1）过程的Q ；（2）H 2终态的温度。 18、1mol 单原子分子理想气体B ，由300K , 100.0kPa 经一可逆过程到达终态，压力为200.0kPa ， 过程的Q =1000.0J , ΔH=2078.5J （1）计算终态的温度、体积及过程的W , ΔU 。（2）假设气体先经等压可逆过程，然后经等温可逆过程到达终态，此过程的Q,W,ΔU,ΔH 是多少？ 19、1mol 单原子分子理想气体的C V,m =3/2R ，初态为202.6kPa ，11.2dm 3经p/T=C （常数）的 可逆过程，压缩到终态，压力为405.2kPa 。计算：（1）终态体积与温度；（2）ΔU 与ΔH ；（3）所作的功。 三、 综合题 1、在工业上用乙炔火焰切割金属，请计算乙炔与压缩空气混合燃烧时的火焰最高温度。设环境温度为25O C ，压力为100kPa 。空气中的氮氧比为4：1。已知25O C 时的数据如下： 物质 △f H m (kJ ·mol -1 ) C p,m (J ·mol -1 ·K -1 ) CO2(g) -393.51 37.1 H2O(g) -241.82 33.58 C2H2(g) 226.7 43.93 N2(g) 0 29.12 2、乙烯制冷压缩机的进口条件为-101O C、1.196×105Pa,出口压力为19.25×105Pa.(1)等温可逆 压缩；（2）绝热可逆压缩（γ取1.3）。计算以上两过程每压缩1㎏乙烯所消耗的功。 3、298K时，1molCO与0.5mol的O2按下式反应CO+1/2O2==CO2，生成1mol的CO2，已知：CO2的 C p.m=38.49J·K·mol-1； Δf H m?(CO2，298K)=-393.5kJ·mol-1； Δf H m?(CO，298K)=-110.45kJ·mol-1。 求 (1)298K时，Δr U m?，Δr H m?，Q，W； (2)若在绝热恒容反应器中进行，求终态最高温度T2。 4、一个坚固的容器，其容积为0.001m3，内储炸药在298K，1.013×105Pa时爆炸，容器未炸破， 压力升至5.065×105Pa，温度升至1773K，求 (1)爆炸瞬间Q，W，△U和△H的值； (2)数日后温度降至298K，压力降至1.013×105Pa，求整个过程的Q，W，△U和△H。已知产 物与容器的总热容为83.68J·K-1。 5、设一礼堂的体积是1000m3，室温是283K，气压是1.013×105Pa，欲将温度升至293K，需热 多少kJ？(设空气的C p,m=29.29J·K-1·mol-1) 6、有一个绝热恒容箱，中间有一隔热板用销钉固定，隔板两边皆盛1molN2，其状态分别为298K， 1013.25kPa与298K，101.325kPa，然后拔掉销钉，若隔板两边的N2选定为体系，求达到平衡时的压力及过程的W，Q，ΔU，ΔH。 7、将一电加热器浸没在373K，101.325kPa的水中通电，电压10.0V，电流2.00A，试通电1.5 小时后： (1) 有多少水变成水蒸汽； (2) 若以水为体系，对外做了多少功； (3) 其ΔU为多少。 已知水的汽化热为2259J·g-1，水蒸汽的密度为0.5977g·cm-1，水的密度为0.9584g·cm-3。 8、将100℃，101325Pa下的水1g突然移放到恒温100℃真空箱内，水气充满真空箱，测其压 力为101325Pa，若水的气化热为2259J·g-1，则Q，W，ΔH，ΔU的值各为多少? 第一章热力学第一定律 一、填空题 1、封闭；敞开 2、综合表现；不随时间而改变；热；机械；相；化学 3、理想气体的单纯状态改变；不做非体积功的恒容过程；不做非体积功的恒压过程；理想单纯 状态改变，对其它系统则需过程恒容；理想气体的单纯状态改变，对其它系统则需过程恒压； 过程恒温且不做非体积功；理想气体的绝热可逆过程 4、CO2（g）；C(石墨)；C(石墨)；碳元素各晶型中最稳定的相态；CO2（g）；碳元素完全氧化的 最终产物 5、焓；温度；零；只是温度的函数 6、各产物的热容之和与各反应物的热容之和不相等；在所涉及的温度范围内各物质均无相变 7、封闭系统恒压；等于 8、最稳定物质；标准摩尔生成焓 9、等于；不等于（小于） 10、上升 11、闭系、Wˊ=0、等压 12、始终态；途径 13、>；<；=；>；= 14、=；=；=；> 二、单选题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 D C C A C B C C C C A C 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 A C B A D B A B D A B B 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 C D B A A D A A B C B A 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 A C B B A C C B C D D D 三、多选题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 CE CE CE AD BD BE CE BC AC BE 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 BD AD BD CE BD AD BD BD BD BD 21 CD 四、简答题 1、因为无其他功的等压过程中Q p = △H，而△H 是体系状态函数的改变值，所以在无其它功的等压过程中Q p 只决定于初终态。 2、不正确，H 是状态函数，H=U+PV 凡是体系状态发生变化，不论什么过程，体系的焓值都可能变化，即△H 都可能不等于零。 3、不对，△H = Q p ，只说明Q p 等于状态函数的改变值。并不意味着Qp 具有状态函数的性质，Q p 是一过程量，不是体系的状态性质，只能说在恒压而不做非体积功的特定条件下Q p 的值等于体系状态函数H 的改变。 4、因为对理想气体U=f(T)内能仅是温度的函数，只要始终态温度分别相同，△U 就一定相同。所以公式dT C U T T m v ? = ?2 1 ,并不受定容条件的限制。 终态1 U 1,T 2,p 2,V 1 U 2,T 2,p 1,V 3 终态2 恒容△U 1 △U 2恒压 初态 U 1,T 1,p 1,V 1 恒容过程dT C U T T m v ? = ?2 1 , 两者终态的温度相同 即 1mol 理想气体不论经过什么过程，只要变到相同温度的终态其?U 总是等于 ? 2 1 ,T T m v dT nC 。 5、W=p 外△V=p(V 2-V 1)=nR(T 2-T 1) 当n=1mol T 2-T 1=1K 时 W=R 6、不对，稳定单质的焓的绝对值并不等于0，但可以说稳定单质的规定焓值等于0，人为规定标准状态下，稳定单质的生成焓，即规定焓为0。 化合物的摩尔生成热不是1mol 物质所具有的焓的绝对值，而是相对于生成它的稳定单质的焓的相对值。 7、不对。只有在等压下，无其它功时，Q p =△H m , △H m >0故Q p >0，体系必定吸热。在其他条件下，△H m >0，Q p 可以小于0，等于0，不一定吸热。 8、绝热可逆压缩功大于等温可逆压缩功。这是因为绝热压缩时，环境所作功都变成气体的内能，因而气体的温度升高，故当终态体积相同时气体的压力大于经等温可逆到达时气体的压力，即绝热可逆压缩时，环境反抗的压力大些，因而所做压缩功大些。 9、不相同。可逆绝热膨胀时体系付出的功大于不可逆绝热膨胀时所付出的功。而两过程的 热都等于0，因而前一过程中体系内能降低得更多，相应终态气体的温度也低一些，所 以可逆绝热膨胀比不可逆绝热膨胀到终态时气体的压力低些。 10、此反应为燃烧反应，故可用氧弹式量热计来测定该反应在反应前后的温度差△T ，利用水和 量热计附件的热容，可计算出等容反应热Q V ，m （△r U m ）；而通常指的化学反应的反应热是等压反应热，故∑+?=?B B m r m r RT g U H )(ν 11、 （1） （2） （3） （4） （5） （6） W - 0 - + 0 0 Q 0 + - 0 - 0 △U + + + - - 12、当将薄膜弄破以后温度由T 1升到T 2，因水和浓硫酸为体系，虽然体系的温度升高了，但无 热量传给环境，所以Q=0，又W=0，根据第一定律△U=Q-W ，则△U=0。 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 1. 2mol 298K ，5dm 3的He(g)，经过下列可逆变化： （1） 等温压缩到体积为原来的一半； （2） 再等容冷却到初始的压力。 求此过程的Q W U H S ???、、、和。已知=),(,g He C m p ?K -1?mol -1。 解：体系变化过程可表示为 W=W 1+W 2=nRTln 1 2V V +0=2××298×=-3435(J) Q=Q 1+Q 2=W 1+ΔU 2=-3435+n m v C ,ΔT=-3435+n m v C ,(298-298/2) ; =-3435+(-3716)=-7151(J) ΔU=ΔU 1+ΔU 2=ΔU 2=-3716(J) 2. ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nRln 12V V +? 21,T T m v T dT nC =2××+2××1-?K J 理想气体从40℃冷却到20℃， 同时体积从250dm 3 变化到50dm 3。已知该气体的m p C ,=?K -1?mol -1，求S ?。 解：假设体系发生如下两个可逆变化过程 250dm 3 等温 50dm 3 等容 50dm 3 40℃ ΔS 1 40℃ ΔS 2 20℃ ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nRln 12V V +? 21,T T m v T dT nC =10Rln 250 50 +10×4015.2732015.273++ =(1-?K J ) 》 3. 2mol 某理想气体(m p C ,= J ?K -1?mol -1)在绝热条件下由,膨胀到，求该过程的 Q W U H S ???、、、和。 解： 绝热 膨胀 ∵m p C ,=11--??mol K J ∴ m v C ,=1 -?K J 且Q=0 ΔU= ? 2 1 ,T T m v dT nC =2×× W=-ΔU=2930(J) 等温压缩 等容冷却 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 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 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？ 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(p 1,T 1)状态绝热可逆变化到(p 2,T 2)状态； ⑷ H 2和Cl 2在刚性绝热的容器中反应生成HCl ； ⑸ 0℃、p 时，水结成冰的相变过程； 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H 2与Cl 2混合气体，温度为298K ，今用光引发，使其 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 - 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 -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？ 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。 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 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 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 amb V －=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 amb V =－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 amb V =－ (p2V2-p1V1)≈－ p2V2 =－n2RT=－ 若途径 a 的 Q a=,Wa=－；而途径 b 的Q b=系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。 －。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 V 1 = nRT 1 =5 ×8.314 ×298.15 3 P 1 = 0.0619 m 200000 V 2 = V = nRT = 5 ×8.314 ×244.58 = 0.1016 m 3 P 100000 U = W a + Q a = (－5.57 + 25.42 )kJ = 19.85kJ 对于途径 b ，其功为 W b = － p 1 V = －200000（0.1016－0.0619） J = －7.932kJ 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 -3 水 (H 2 在 ℃ 下：（ ）压力从 增 已知水在 25℃ 的密度 ρ =997.04kg ·m。求 1mol 100kPa O,l) 25 1 加至 200kPa 时的 H;（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。 -3 -3 -1 解 : 已知 ρ= 997.04kg ·m H2O = × 10 kg mol · M 《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 1. 2m o l 298K ，5d m 3的H e (g )，经过下列可逆变化： （1） 等温压缩到体积为原来的一半； （2） 再等容冷却到初始的压力。 求此过程的Q W U H S ???、、、和。已知=),(,g He C m p ?K -1?mol -1。 解：体系变化过程可表示为 W=W 1+W 2=nRTln 1 2V V +0=2××298×=-3435(J) Q=Q 1+Q 2=W 1+ΔU 2=-3435+n m v C ,ΔT=-3435+n m v C ,(298-298/2) =-3435+(-3716)=-7151(J) ΔU=ΔU 1+ΔU 2=ΔU 2=-3716(J) 2. ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nRln 12 V V +?21,T T m v T dT nC =2××+2××1-?K J 理想气体从40℃冷却到20℃，同时体积从250dm 3 变化到50dm 3。已知该气体的m p C ,=?K -1?mol -1，求S ?。 解：假设体系发生如下两个可逆变化过程 250dm 3 等温 50dm 3 等容 50dm 3 40℃ ΔS 1 40℃ ΔS 2 20℃ ΔS=ΔS 1+ΔS 2=nRln 12V V +?21,T T m v T dT nC =10Rln 250 50+10×4015.2732015.273++ =(1-?K J ) 3. 2mol 某理想气体(m p C ,= J ?K -1?mol -1)在绝热条件下由,膨胀到，求该过程的 Q W U H S ???、、、和。 解： 绝热 膨胀 ∵m p C ,=11--??mol K J ∴ m v C ,=1-?K J 且Q=0 ΔU=?2 1,T T m v dT nC =2×× W=-ΔU=2930(J) 等温压缩 等容冷却 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 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H2与N2，P(H2）=20kpa，P(N2)=10kpa,二者均可视为理想气体。 （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 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 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 2.25 冰（H2O,S）在100kpa下的熔点为0℃，此条件下的摩尔熔化焓ΔfusHm=6.012KJ*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）=76.28J*mol-1 *K-1和Cpm（H2O,S）=37.20J*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2.26 已知水（H 2 水蒸气在25~100℃间的平均摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=75.75J*mol-1 *K-1和Cpm （H2O,g）=33.76J*mol-1 *K-1。求在25?C时水的摩尔蒸发焓。 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。物理化学第二章习题
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