物理化学第二章习题 (1)

杨婷蔚

徐鑫鑫

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

舒海鑫

2.4 系统由相同的始态达到了相同的末态。若途径a的Qa=2.078kJ，Wa=-4.157kJ,而途径b的Qb=-0.692kJ。求Wb

解：ΔU只取决于封闭系统的始、末状态,而与具体途径无关

因为：系统由相同的始态达到了相同的末态

所以：ΔU1 = ΔU2

即Qa +wa = Qb + wb

2.078kJ + (-4.157)kJ = -0.692kJ + wb

Wb = -1.387kJ

陆爱玲

2-5 始态为25℃，200kPa的5 mol 某理想气体，经a，b两不同途径到达相同的末态。途径a 先经绝热膨胀到– 28.57℃，100kPa，步骤的功Wa= - 5.57kJ；在恒容加热到压力200 kPa 的末态，步骤的热Qa= 25.42kJ。途径b为恒压加热过程。求途径b的Wb及Qb 解：过程为

5mol 5mol 5mol

Wa=-5.57 kJ Qa=25.42kJ

25℃-28.57℃t0℃

200kPa 100kPa 200kPa

V1 V2 V3

V1=nrT1/P1=5×8.314×298.15÷（200×1000）=0.06197m3

V2=nrT2/P2=5×8.314×(-28.57+273.15)÷（100×1000）=0.10167m3

Wb=-Pamb(v2-v1)=-200×1000×(0.10167-0.06197)=-7940 J=-7.940KJ

对a过程△U=Wa+Qa=(-5.57+25.42)kJ =19.85kJ

对b过程△U=Wb+Qb

Q b= △U-Wb=(19.85+7.940)kJ=27.79kJ

李淳玉

2.6 4 mol的某理想气体，温度升高20 C，求的值。

解：根据焓的定义

季晓林

黄伟

2.8 某理想气体Cv,m=1.5R。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

CV,m = 3/2R

Q=ΔU = n CV,mΔT = 5×1.5R×50 = 3.118kJ

W = 0

ΔH = ΔU + nRΔT = n Cp,mΔT = n (CV,m+ R)ΔT = 5×2.5R×50 = 5.196kJ

2.9 某理想气体Cv,m=2.5R。今有5mol该气体恒压降温50℃。求过程的W，Q，ΔH和ΔU。

解: w=-pdv=-nRT=-5*8.314*(-50)=2079J=2.079KJ

Q=ΔH=nCp,m(T2-T1)=5*3.5*8.314*(-50)=-7275J=-7.275KJ

ΔU=nCv,m(T2-T1)=5*2.5*8.314*(-50)=-5196J=-5.196KJ

高黎明

2.10 2mol某理想气体的Cp,m=

3.5R。由始态100kPa,50dm3，先恒容加热使压力升高到200 kPa ，再恒压冷却使体积缩小至25 dm3 。求整个过程的W，Q，ΔU,ΔH.

整个过程示意如下：

2mol 2mol 2mlo

T1 W1=0 T2 W2T3

100kpa 200kPa 200kPa

50dm3 50dm3 25dm3

T1=P1V1/nR=100*103*50*10-3

2*8.3145 =300.70K

T2=P2V2/nR=200*103*50*10-3

2*8.3145 =601.4K

T3=P3V3/nR=100*103*25*10-5

2*8.3145 =300.70K

W2=-P2*(V3-V1)=-200*103*(25-50)*10-3=5000J=5.00KJ

W1=0 W2=5.00KJ W=W1+W2=5.00KJ

因为T1=T3=300.70K 所以ΔU=0, ΔH=0

ΔU=0,Q=-W=-5.00KJ

王丹丹

2.11 1mol某理想气体于27℃，101.325kpa的始态下，显受某恒定外压恒温压缩至

平衡态，再恒容升温至97.0℃，250.00kpa.求过程的W,Q,△U,△H。已知气体的Cv,m=20.92j/mol/k

解:

由PV=nRT可得:

V1=1*8.314*(273.15+27)/(101.325*10^3)=24.628*10^-3 m^3

V2=V3=1*8.314*(97+273.15)/(250.00*10^3)=12.3097*10^-3

m^3

P2=8.314*(273.15+27)/(12.3097*10^-3)=202.722 KPa

W=-P*dV=-202.722*(12.3097-24.628)*10^-3=2.497KJ

△U=n∫Cv,m*dT=1*20.92*70=1464.4J=1.464KJ

△U=Q+W

Q=1.464-2.497=-1.033KJ

△H=△U+nR△T=1.464+1*8.314*(97-27)/10^3=2.046KJ

常俐

2.12

徐馨

2.13 已知20℃液态乙醇（C2H5OH)的体膨胀系数αv=1.12*10(-3)Κ(-1),等温压缩率Κr=1.11*10(-9)pa(-10,摩尔定压热容Cp,m=114.30J.mol(-1).k(-1),密度ρ=0.7893g.cm(-3).求20℃时液态乙醇的Cv,m. 注：Cp,m-Cv,m=TVmαν(2)/Kt

Vm=M/ρ=46.0684/0.7893=58.37cm(-3）/mol=58.37*10(-6)m(3)/mol

Cv,m=Cp,m-TVmαν(2)/Kr

=114.30j/mol/k-293.15*58.37*10(-6)*（1.12*10(-3)K(-1)）（-2）/1.11*10(-9)pa(-1)

=94.97J/mol/k

申惠宁

王亿晨

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yв=0.4,始态温度T1=400K,压力p1=200kPa。今该混合气体绝热反抗恒外压100kPa膨胀到平衡态。求末态温度T2及过程的W,ΔU,ΔH。

解：n（B）=yв×n=0.4×5mol=2mol

n（A）=（5-2）mol =3mol

过程绝热，Q=0，则ΔU=W

n (A)Cv,m(A)(T2-T1)+n (B)Cv,m(B)(T2-T1)=-P(V2-V1)

3×(3/2)R(T2-T1)+2×(5/2)R(T2-T1)=-P(nRT2/p-nPT1/p1)

4.5×(T2-T1)+5×(T2-T1)=-nT2+n×(p/p1)T1=-5T2+5×0.5T1

于是有14.5T2=12T1=12×400K

得：T2=331.03K

ΔU=n(A)Cv,m(A)(T2-T1)+n(B)Cv,m(B)(T2-T1)

=[3×(3/2)R+2×(5/2)R]×(331.03-400)

=-5.448kJ

ΔH=n(A)Cp,m(A)(T2-T1)+n(B)Cp,m(B)(T2-T1)

=[3×(5/2)R+2×(7/2)R]×(331.03-400)

=-8.315kJ

所以：T2=331.03K ; W=ΔU=-5.448kJ ; ΔH=-8.315kJ

崔晶

2.18在一带活塞的绝热容器中有一绝热隔板，隔板的两侧分别为2mol,0℃的单原子理想气体A及5mol，100℃的双原子理想气体B，两气体的压力均为100kPa。活塞外的压力维持在100kPa不变。今将容器内的隔板撤去，使两种气体混合达到平衡态。求末态的温度T 及过程的W，ΔU。

解：∵过程为绝热恒压过程

∴ Qp=ΔH=0

∴ΔH=n(A)·Cp,m(A)·(T-T(A))+n(B)·Cp,m(B)(T-T(B))=O

2mol×5/2R×(T-273.15)K+5mol×7/2R×(T-373.15)K=0

T=350.93K

ΔU=n(A)·Cv,m(A)·[T-T(A)]+n(B)·Cv,m(B)·[T-T(B)]

=2mol×3/2R×(350.93-273.15)K+5mol×5/2R×(350.93-273.15)K

=﹣369.2J

W=ΔU=﹣369.2J

费佳钰

2.19

在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。隔板靠活塞一侧为2mol，0℃的单原子理

想气体A压力与恒定的环境压力相等；隔板的另一侧为6mol，100℃的双原子气体B,其体积恒定。今将绝热板的绝热层去掉使之变成导热板，求系统达到平衡时的T及过程的W,△U,△H.

解：对整个绝热容器来说Q=0,△U=W

B气体恒容WB=0

W=WA=-p△V=-nAR(t-0)

△U=nACv,mA(t-0)+nBCv,mB(t-100)=W

即 nACv,mA(t-0)+nBCv,mB(t-100)=-nAR(t-0)

代入数据求得t=75℃T=348.15 K

△U=WA=-nAR(t-0)=-1247.1J=-1.2471KJ

△H=Qp=nACp,mA(t-0)+nBCp,mbB(t-100)=-1247.1J=1.247KJ

李敏

2.20 已知水（H2O）在100℃的饱和蒸汽压p*=101.325kpa，在此温度、压力下水的摩尔蒸发焓△vapHm=40.668kJ/mol。求在100℃，101.325kpa下使1Kg水蒸气全部凝结成液体水时的Q,W,△U及△H。设水蒸气适用理想气体状态方程。

解：n=1000/18.01mol=55.524mol

解：该过程为可逆相变

△H=-n△vapHm=-10^3/18.0184*40.668=-2257kJ

恒压Q=△H=-2257kJ

W=-P△V=-PnRT/P=-10^3/18.0184*8.314*373.15=172.2KJ

△U=△H-△pv=-2257-(-172.2)=-2084.8kJ

顾惠雯

2.21 已知水在100摄氏度，101.325kpa下的摩尔蒸发焓△vapHm = 40.668KJ/mol ,分别计算下列两个过程的Q,W,△U及△H.

在100摄氏度，101.325kpa下，1kg水蒸发为水蒸气，

在恒定100摄氏度的真空容器中，1kg水全部蒸发为水蒸气，并且水蒸气压力恰好为101.325kpa。

解：1. Qp=△H=n△lgHm=m/M△vapHm=(( 1*10^3/18.02)*40.668)kJ = 2257 kJ

W= -pdv= -nRT=((- 1*10^3/18.02)*8.314*373.15)J= -172.2 kJ

恒温恒压△U=△H-△(pv)= △H-( p1v1 (g)- p2v 2(l))=H-NRT=2085 kJ

恒容 W=0

△H= m/M△vapHm=(( 1*10^3/18.02)*40.668)kJ = 2257 kJ

Qv=△U=△H- nRT=(2257-172.2)KJ=2085KJ

邹丽

2.23

肖飞飞

2.25：冰(H2O，s)在100kPa下的熔点为0℃，此条件下的的摩尔熔化焓Δfus H m=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C p,m(H2O,l)=76.28 J?mol-1?K-1和C p,m(H2O,s)=37.20 J?mol-1?K-1。求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。

解：系统的状态变化过程如下所示：

H2O,l ΔH l s m H2O,s

T1=﹣10℃————————————→ T4=﹣10℃

100kP a 100kP a

ΔH1↓ ↑ΔH3

H2O,l H2O,s

T2=0℃————————————→ T3=0℃

100kPa ΔH2100 kPa

ΔH1 = nCp,m(H20,l)(T2-T1) = 1×76.28×10 = 0.7628 kJ?mol-1

ΔH2 =﹣s l H m=﹣Δfus H m =﹣6.012 kJ?mol-1

ΔH3 = nCp,m(H20,s)(T4-T3) = 1×37.20×(﹣10) =﹣0.372 kJ?mol-1

ΔH l s m =ΔH1＋ΔH2＋ΔH3 =0.7628＋(﹣6.012) ＋(﹣0.372) =﹣5.621 kJ?mol-1

匡怡

2.26 已知水（H2O,l）在100℃的摩尔蒸发焓△vapHm =40.668kJ/mol，水和水蒸气在25~100℃间的平均摩尔定压热容分别为Cp,m（H2O,l）=75.75 J·mol-1·K-1和Cp,m（H2O,g）=3

3.76 J·mol-1·K-1。求在25℃时水的摩尔蒸发焓。

解：H2O,l → → H2O,g

25℃ △H 25℃

↓△H1 ↑△H3

H2O,l △H2 H2O,g

100℃ →→ 100℃

△H1=n∫Cp,m（H2O,l）dT =1*75.75*(100-25)=5.681 kJ

△H2=△vapHm=40.668 kJ

△H3= n∫Cp,m（H2O,g）dT=1*33.76*(25-100)=-2.532 kJ

△H=△H1+△H2+△H3=5.681+40.668+(-2.532)=43.817 kJ

△vapHm=43.817 J·mol-1=43.82k J·mol-

温红燕

2-27 25℃下，密闭恒容的容器中有10g固体萘C10H8（s )在过量的O2（g）中完全燃烧成CO2（g）和H2O（l）。过程放热401.727 kJ。求:（1）C10H8（s )+12O2（g）=10CO2（g）+4H2O （l）的反应进度；

(2) C10H8（s )的Δc U mθ；

(3) C10H8（s )的Δc H mθ。

解：（1）反应进度：ζ=Δn/v=Δn/1=10g / 128.173g·mol-1=0.07802mol

（2）C10H8（s )的Δc U mθ：M萘 =128.173

每摩尔萘的恒容恒温燃烧热为

Δc U mθ（298.15K）=Δr U m（298.15K）

=Q/ζ

=128.173g·mol-1/10g×(-401.727 kJ)

=-5149.0kJ·mol-1

(3)Δc H mθ=Δr H mθ(298.15K) =Δr U mθ(298.15K)+∑v g(g)·RT

=-5149kJ·mol-1+（10-12）×8.314J·mol-1·K-1×298.15K

=-5153.9kJ·mol-1

季湘湘

2.28

刘欣2.29

张青梅2.30

高静2.31

李怡2.32

赵玲玲

2.33

李雪松

2.36已知某气体燃料的组成为30％H2(g)、20％CO(g)、40％CH4(g)和10％N2(g),试计算在298.15K、常压条件下，燃烧1m3的该燃料所放出的热量。

H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)

CH4(g)+2O2(g)==CO2(g)+2H2O(l)

CO(g)+1/2O2(g)==CO2(g)

三反应的标准摩尔反应焓分别为

△r H m,1=△f H m(H2O,l)=-285.83KJ/mol

△r H m,2=△f H m(CH4,g)=-890.31KJ/mol

△r H m,3=△f H m(CO2,g)-△f H m(CO,g)-1/2△f H m(O2,g)=-282.99KJ/mol

n=PV/RT=101.325*1000*1/8.314/298.15mol=40.88mol

Qp=△H=n(H2)△r H m,1+n(CH4)△r H m,2+n(CO)△r H m,3

='40.88*[0.3*(-285.83)+0.4*890.31+0.2*(-282.99)J

=-2.038*107J

郑宇

2.38 某双原子理想气体1mol从始态350K，200Kpa经过如下四个不同的过程到达各自的平

衡态。求各过程的功：

（1）恒温可逆膨胀至50Kpa；

（2）恒温反抗50 Kpa恒外压不可逆膨胀；

（3）恒温向真空膨胀到50KPa；

（4）绝热可逆膨胀至50Kpa；

（5）绝热反抗50Kpa恒外压不可逆膨胀。

解：（1）

W=RTlnV1/V2=RTlnP2/P1

W=8.314*350ln(50/200)=-4.034KJ

(2) W=-P2*（V2-V1）=-P2*(RT/P2-RT/P1)=P2/P1*RT-RT =-3/4RT=-3/4*8.314*350=-2.183KJ

(3) 向真空膨胀，不需要做任何功

W=0

（4）W=Cpm/Cvm=7/2R/5/2R=1.4

绝热过程方程：（T2/T1）*(P2/P1)^(1-γ)/γ=1

T2/350=(200/50)^(-0.4/1.4)

T2=350*(1/4)^(0.4/1.4)=235.5K

W=△U=Cvm*(T2 -T1)=5/2*R*(235.5-350)=-2.379KJ

(5)δ Q=0,

ΔU=W = Cvm*(T2-T1)=-P2*(V2-V1)

5/2*R*(T2-T1)=-P2*(RT1/P2-RT2/P1)

7/2*T2=11/4*T1

T2=275K

∴W=ΔU=Cvm(T2-T1)=5/2*R*(275-350)=-1.559KJ

房月

2.39 5mol双原子气体从始态300k，200kPa,先恒温可逆膨胀到压力为50kPA,再绝热可逆压缩到末态压力200KPa.求末态温度T及整个过程的W,Q,△U及△H。

由题意可知：

Cv,m=5R/2 Cp,m=7R/2 r= Cp,m/ Cv,m=7/5

T3/T2=(P3/P2) ^ (1-1/r)

T3=(P3/P2) ^ (1-1/r)*T2=445.80k

?U= nCv,m(T3-T1)=15.15KJ

?H=n Cp,m(T3-T1)=21.21Kj

?U1=0=Q1+W1

Q1=-W1

Q=Q1+Q2=-W1+0=nRTIn(V2/V1)=nRTIn(P1/P2)=17.29Kj

W=△U-Q=-2.14kJ

张磊

2.41 某容器中含有一种未知气体，可能是氮气或氩气。在25℃时取出一些样品气体，经绝热可逆膨胀后气体体积从5cm3变为6cm3，气体温度降低至21℃.试问能否判断容器中是何种气体？假设单原子分子气体的Cv,m=1.5R,双原子分子气体的Cv,m=2.5R。

解：由理想气体绝热可逆过程方程T2/T1=(V1/V2)^(γ-1),

得ln(T2/T1)=(γ-1)ln(V1/V2)

所以，γ-1=(ln(T2/T1))/(ln(V1/V2))=(ln(294.15/298.15))/(ln(5/6))=0.4

而γ=Cp,m/Cv,m,且Cp,m-Cv,m=R

故R/(γ-1)=2.5R

所以，是双原子气体——氮气

王燕

2.41 某容器中含有一种未知气体，可能是氮气或氩气。在25℃时取出一些样品气体，

经绝热可逆膨胀后气体体积从5cm3变为6cm3，气体温度降低至21℃.试问能否判断容器中是何种气体？假设单原子分子气体的Cv,m=1.5R,双原子分子气体的Cv,m=2.5R。解：由理想气体绝热可逆过程方程T2/T1=(V1/V2)^(γ-1),

得ln(T2/T1)=(γ-1)ln(V1/V2)

所以，γ-1=(ln(T2/T1))/(ln(V1/V2))=(ln(294.15/298.15))/(ln(5/6))=0.4

而γ=Cp,m/Cv,m,且Cp,m-Cv,m=R

故R/(γ-1)=2.5R

所以，是双原子气体——氮气

汪珊珊

物理化学相平衡例题

相平衡例题 例2 系统中有C(s), H 2O(g), CO 2(g), CO(g), H 2(g)共存，C=？ 答：系统中有反应：(1)C(s)+H 2O(g)?CO(g)+H 2(g) (2)C(s)+CO 2(g) ?2CO(g) (3)CO(g)+H 2O(g) ?CO 2(g)+H 2(g) 其中S=5，独立化学平衡数R ≠3=2, ∴C=5–2=3注意：系统确定后，其组分数是确定的，物种数有一定随意性。 例1NH 4Cl(s)=NH 3(g) + HCl(g) C= S –R –R ’ S=3 R =1 K p = P (NH 3) ×P (HCl ) R ′=1 P (NH 3)=P (HCl ) C=1 若体系中已有H C l (g), 则C =?R`=0 C=2例3NH 4HS(s) 和任意量的NH 3(g) 及H 2S(g) 达平衡 时有: (A) C = 2，P = 2，f = 2；(B) C = 1，P = 2，f = 1 (C) C = 2，P = 3，f = 2；(D) C = 3，P = 2，f = 3(A)1000K 下，NH 3、H 2、N 2三气平衡F=? S =3，R =1 (2NH 3=3H 2+N 2)，P =1 F = C -P +1=2 (p 、x NH3、x H2或x N2其中之二) (1)、冰水共存时F ＝？ C =1，P =2(冰、水)， F = 1-2+2=1 (T 或p )f = C –P + 2

指出含有CaCO 3(s) 、CaO(s) 、CO 2(g)的体系与CO 2(g)和N 2(g)的混合物达渗透平衡时的物种数、组分数、相数和自由度数。 例4. 答:S = 4 , R = 1, R ′= 0 CaCO 3(s) = CaO(s) + CO 2(g) C = 3 , P = 4 f = C –P + 3 = 3 –4 + 3 = 2 ※注意:相律 f = C –P + 2 (体系各处的压力均相等,公式中的2表示温度和压力)而在此题渗透平衡中P 1 ≠P 2 ,所以相律应写为: f = C –P + 3 例5 Na 2CO 3有三种含水盐：N a 2C O 3?H 2O , N a 2C O 3?7H 2O , N a 2C O 3?10H 2O (1)p θ下,与N a 2C O 3(aq)和冰共存的含水盐最多有几种？(2)30℃时，可与水蒸气共存的含水盐最多有几种？ 解：系统由N a 2C O 3和H 2O 构成, C =2若S =5, 但存在三个平衡关系: R =3, N a 2C O 3+xH 2O = N a 2C O 3.xH 2O ∴C =2 1) 指定p θ, f = 2 –P + 1= 3 –P , f = 0, P = 3 ∴P 最多为3,与Na 2CO 3(aq)和冰(s)与共存的盐只有一种。 2) 指定30℃, f = 3 –P , f = 0, P = 3 ∴P 最多为3， ∴与水蒸气共存的含水盐最多有2种

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?

物理化学 第二章 第一定律自测题

第2章 第一定律自测题 1．在一定温度下，一定量理想气体所进行的可逆过程与不可逆过程，体积功的大小相比较可知： 可逆过程系统对环境作( )；环境对系统做( )功；恒温可逆过程的-W r ( ) 。 (A )最大；(B)最小；(C)大小无法确定。 2．在一定压力下和一定的温度范围内，液体的摩尔蒸发焓随温度的变化率() vap m /p H T ???( )。 (A )>0；(B)＜0；(C)＝0；(D)正、负无法确定。 3．在一定压力下，任一化学反应的()r m /p H T ??? ( ) (A )>0；(B)＜0；(C)＝0；(D)无法确定。 4．气体可视为理想气体的某气相反应，反应式中各物质计量数的代数和 B ν ∑＝1.5，反应的r ,m V C ?＝ B ,m (B)V C ν ∑＝-1.5R ，则()r m /p H T ???( )。 (A )>0；(B)＜0；(C)＝0；(D)无法确定。 5．在25℃的标准状态下，反应C 2H 6(g )＋3.5O 2(g ) → 2CO 2(g )＋3H 2O(l ) 此反应过程的m H ?( )； m U ?( )； Q ( )；W ( )。 (A)>0；(B)＜0；(C)＝0；(D)无法确定。 6．在隔离系统中分别发生下列过程： (1)发生某燃烧反应使系统的温度上升，压力变大，此过程的U ?( )；H ?( )； (2)发生某气相聚合反应，使系统的T ，p 皆下降，n B(g ) → B n (g ) 此过程的U ?( )；H ?( )； (3)发生某固态物质的升华过程，使系统的T 下降，p 变大，B(s) → B(g) 此过程的U ?( )；H ?( )。 (A)>0；(B)＜0；(C)＝0；(D)无法确定。 7．在恒压、绝热、W '＝0的条件下发生某化学反应，使系统的温度上升、体积变大， 则此过程的H ?( )；U ?( )；W ( )。 (A)>0；(B)＜0；(C)＝0；(D)无法确定。 8．在一个体积恒定的绝热箱中有一绝热隔板，其两侧放有n ，T ，p 皆不相同的N 2(g )，N 2(g )可视为理想气体。今抽去隔板达到平衡，则此过程的U ?( )；W ( ) ；H ?( )。 (A)>0；(B) ＝0；(C)＜0；(D)无法确定。 9．在一保温良好、门窗紧闭的房间内，放有电冰箱，若将电冰箱门打开，且不断向冰箱供给电能使其运 转，室内的气温将( )。 (A)逐渐降低；(B)逐渐升高；(C)不变；(D)无法确定。 10．在一个体积恒定的绝热箱中有一隔板，其一边为200 kPa ，300 K 的真实气体，另一边为真空。现在除去隔板，达到平衡后温度下降，则此过程的U ?( )；H ?( )。 (A)>0；(B) ＝0；(C)＜0；(D)无法确定。 11．有系统如下： 隔板及容器皆绝热，V ＝V 1＋V 2恒定，A 为双原子理想气体，B 为单原子理想气体。除去隔板并达到平衡，此过程的H ?( A)( )；H ?( B)( )；U ?( )；H ?( )。 (A)>0；(B) ＝0；(C)＜0；(D)无法确定。 12．在同一温度下，W '＝0，同一个化学反应的p Q ,m ( )V Q ,m 。

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

物理化学考试题库完整

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?=2 1T 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，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。 （ × ）

物理化学相平衡练习题

相平衡题 一、判断题： 1．在一个给定的系统中，物种数可以因分析问题的角度的不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。 2．单组分系统的物种数一定等于1。 3．自由度就是可以独立变化的变量。 4．相图中的点都是代表系统状态的点。 5．恒定压力下，根据相律得出某一系统的f = l，则该系统的温度就有一个唯一确定的值。6．单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。 7．根据二元液系的p～x图可以准确地判断该系统的液相是否是理想液体混合物。 8．在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平衡时两相的相对的量。 9．杠杆规则只适用于T～x图的两相平衡区。 10．对于二元互溶液系，通过精馏方法总可以得到两个纯组分。 11．二元液系中，若A组分对拉乌尔定律产生正偏差，那么B组分必定对拉乌尔定律产生负偏差。 12．恒沸物的组成不变。 13．若A、B两液体完全不互溶，那么当有B存在时，A的蒸气压与系统中A的摩尔分数成正比。 14．在简单低共熔物的相图中，三相线上的任何一个系统点的液相组成都相同。 15．三组分系统最多同时存在5个相。 二、单选题： 1．H2O、K+、Na+、Cl- 、I- 体系的组分数是：C (A) K = 3 ；(B) K = 5 ；(C) K = 4 ；(D) K = 2 。 2．克劳修斯－克拉伯龙方程导出中，忽略了液态体积。此方程使用时，对体系所处的温度要求：C (A) 大于临界温度；(B) 在三相点与沸点之间； (C) 在三相点与临界温度之间；(D) 小于沸点温度。 3．单组分固－液两相平衡的p～T曲线如图所示，则：C (A) V m(l) = V m(s) ；(B)V m(l)＞V m(s) ； (C) V m(l)＜V m(s) ；(D)无法确定。 4．蒸汽冷凝为液体时所放出的潜热，可用来：C (A) 可使体系对环境做有用功；(B) 可使环境对体系做有用功； (C) 不能做有用功；(D) 不能判定。 5．压力升高时，单组分体系的熔点将如何变化：D (A) 升高；(B) 降低；(C) 不变；(D) 不一定。 6．硫酸与水可组成三种化合物：H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)，在p 下，能与硫酸水溶液共存的化合物最多有几种：B (A) 1 种；(B) 2 种；(C) 3 种；(D) 0 种。

《简明物理化学》第二章答案

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

信阳师范学院物理化学上自测题及参考答案

物理化学上自测题及参考答案 一、选择题( 共15题30分) 1. 0090 下述说法中, 哪一个错误? ( ) (A) 体系放出的热量一定等于环境吸收的热量 (B) 体系温度的降低值一定等于环境温度的升高值 (C) 热力学平衡时体系的温度与环境的温度相等 (D) 若体系1与体系2分别与环境达成热平衡，则此两体系的温度相同 2. 0119 下述说法哪一个错误? ( ) (A) 封闭体系的状态与其状态图上的点一一对应 (B) 封闭体系的状态即是其平衡态 (C) 封闭体系的任一变化与其状态图上的实线一一对应 (D) 封闭体系的任一可逆变化途径都可在其状态图上表示为实线 3. 0304 某理想气体的γ =C p/C V =1.40, 则该气体为几原子分子气体? ( ) (A) 单原子分子气体(B) 双原子分子气体 (C) 三原子分子气体(D) 四原子分子气体 4. 0459 石墨(C)和金刚石(C)在25℃, 101 325 Pa下的标准燃烧焓分别为-393.4 kJ·mol-1和-395.3 kJ·mol-1，则$(金刚石, 298 K)为：( ) 金刚石的标准生成焓Δf H m (A) -393.4 kJ·mol-1(B) -395.3 kJ·mol-1 (C) -1.9 kJ·mol-1(D) 1.9 kJ·mol-1 5. 0757 理想气体的atto 循环由下面四个可逆步骤构成： (A) 气体绝热可逆压缩(B) 恒容升温，气体从环境吸热 (C) 气体经绝热膨胀作功(D) 恒容降温回到原态 该循环过程的T－S图为：( )

6. 0939 在300℃时，2 mol某理想气体的吉布斯自由能G与赫姆霍兹自由能A的差值为：( ) (A) G –A = 1.247 kJ (B) G –A = 2.494 kJ (C) G –A = 4.988 kJ (D) G –A = 9.977 kJ 7. 1027 某气体的状态方程为pV m = RT +αp，其中α为大于零的常数，该气体经恒温膨胀，其内能： (A) 不变(B) 增大 (C) 减少(D) 不能确定 8. 1218 在下列五个物理量中： (1) (?V/?n B)T,p n c b≠(2) (?μB/?n B)T,p n c b≠ (3) (?H/?n B)s,p, n c b≠ (4) (?A/?n B)T,p, n c b≠ (5) (?G/?n B)T,p, n c b≠ (A) (1)、(4)、(5) 是偏摩尔量；(1)、(3) 是化学势 (B) (1)、(4)、(5) 是偏摩尔量；(3)、(5) 是化学势 (C) (1)、(4)、(5) 是偏摩尔量；(2)、(3) 是化学势 (D) (1)、(2)、(4) 是偏摩尔量；(3)、(5) 是化学势 上述结论正确的是( ) 9. 1223恒温下，单一组分的过冷液体的化学势比其固体的化学势：( ) (A) 高(B) 低(C) 相等(D) 不可比较 10. 2396 硫酸与水可形成H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)三种水合物，问在101 325 Pa 的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种? ( ) (A) 3 种(B) 2 种 (C) 1 种(D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存。 11. 2394 FeCl3和H2O 能形成FeCl3·6H2O，2FeCl3·7H2O，2FeCl3·5H2O，FeCl3·2H2O 四种水合物，则该体系的独立组分数C和在恒压下最多可能的平衡共存的相数Φ分别为: ( ) (A) C= 3，Φ = 4 (B) C= 2，Φ = 4 (C) C= 2，Φ = 3 (D) C= 3，Φ = 5 12. 2484 下列四个图中, 可作为水的示意相图的是：( )

物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案

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

物理化学第二章 自测题及答案(多年民大考题)

第二组 1.对于某一化学反应，若>0，则（ ） A.随升高而减小 B. 随升高而增大 C. 不随而变化 D. 随变化无规律 答案 2.某化合物的标准摩尔生成焓的定义是（ ） A.在298K 和100kPa 下由稳定单质生成1mol 化合物时焓变 B.在温度和1atm 下由稳定单质生成1mol 化合物时焓变 C.在1atm 下由单质生成1mol 化合物时的焓变 D.在温度和各处于100kPa 下的纯的稳定单质生成1mol 处于100kPa 下和指定状态下的化合物时的焓变 答案 3.下列对于焓变的描述，正确的是（ ） A.系统的焓等于等压热 B.系统的焓变等于过程的等压热 C.系统的焓变等于系统的热 D.系统的焓等于恒压和非体积功为零时过程的热 答案 4.热力学第一定律表达式为，其只适用于（ ） A.敞开系统 B.理想气体系统 C.封闭系统 D.孤立系统 答案 5.在一个恒容的绝热箱内有一绝热隔板，其两侧分别放有皆不相同的，若该气体可视为理想气体，则抽去隔板达到平衡，则混合过程的（ ），（ ），（ ），（ ）。 A. > 0 B. < 0 C. =0 D.无法确定 答案 ,r p m C Δr m H ΔT r m H ΔT r m H ΔT r m H ΔT T T U Q W Δ=+,,n T p 2N (g)U ΔW Q H Δ

6.从焓的定义出发，判断下列说法中正确的是（ ） A.焓是能量，它遵守热力学第一定律 B.焓是系统内含的热 C.焓的增量只与系统的始末状态有关 D.系统的焓等于系统的热力学能与体积功之和 答案 7.公式的适用条件是（ ） A.恒容过程； B.等容过程； C.组成不变均相系统的等容过程 D.无化学变化、无相变化且非体积功为零的恒容过程 答案 H U pV =+,d d m V m U C T =

物理化学第五章相平衡练习题及答案

第五章相平衡练习题 一、判断题： 1．在一个给定的系统中，物种数可以因分析问题的角度的不同而不同，但独立组分数是一个确定的数。 2．单组分系统的物种数一定等于1。 3．自由度就是可以独立变化的变量。 4．相图中的点都是代表系统状态的点。 5．恒定压力下，根据相律得出某一系统的f = l，则该系统的温度就有一个唯一确定的值。 6．单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。 7．根据二元液系的p～x图可以准确地判断该系统的液相是否是理想液体混合物。8．在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平畅时两相的相对的量。 9．杠杆规则只适用于T～x图的两相平衡区。。 10．对于二元互溶液系，通过精馏方法总可以得到两个纯组分。 11．二元液系中，若A组分对拉乌尔定律产生正偏差，那么B组分必定对拉乌尔定律产生负偏差。 12．恒沸物的组成不变。 13．若A、B两液体完全不互溶，那么当有B存在时，A的蒸气压与系统中A的摩尔分数成正比。 14．在简单低共熔物的相图中，三相线上的任何一个系统点的液相组成都相同。 15．三组分系统最多同时存在5个相。 二、单选题： 1．H2O、K+、Na+、Cl- 、I- 体系的组分数是： (A) K = 3 ；(B) K = 5 ；(C) K = 4 ；(D) K = 2 。 2．克劳修斯－克拉伯龙方程导出中，忽略了液态体积。此方程使用时，对体系所处的温度要求： (A) 大于临界温度；(B) 在三相点与沸点之间；

(C) 在三相点与临界温度之间；(D) 小于沸点温度。 3．单组分固－液两相平衡的p～T曲线如图所示，则： (A) V m(l) = V m(s) ；(B) V m(l)＞V m(s) ； (C) V m(l)＜V m(s) ；(D) 无法确定。 4．蒸汽冷凝为液体时所放出的潜热，可用来： (A) 可使体系对环境做有用功；(B) 可使环境对体系做有用功； (C) 不能做有用功；(D) 不能判定。 5．压力升高时，单组分体系的熔点将如何变化： (A) 升高；(B) 降低；(C) 不变；(D) 不一定。 6．硫酸与水可组成三种化合物：H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)，在p 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) 0 种。7．在101325Pa的压力下，I2在液态水与CCl4中的溶解已达到平衡(无固体I2存在)，此体 系的自由度为： (A) 1 ；(B) 2 ；(C) 3 ；(D) 0 。 8．NaCl水溶液和纯水，经半透膜达到渗透平衡，该体系的自由度数是： (A) f = 1 ；(B) f = 2 ；(C) f = 3 ；(D) f = 4 。 9．对于下列平衡系统：①高温下水被分解；②同①，同时通入一些H2(g) 和O2(g)；③H2和O2同时溶于水中，其组元数K和自由度数f的值完全正确的是： (A) ①K = 1，f = 1 ②K = 2，f = 2 ③K = 3，f = 3 ； (B) ①K = 2，f = 2 ②K = 3，f = 3 ③K = 1，f = 1 ； (C) ①K = 3，f = 3 ②K = 1，f = 1 ③K = 2，f = 2 ； (D) ①K = 1，f = 2 ②K = 2，f = 3 ③K = 3，f = 3 。 10．在下列体系中自由度f = 2的体系是：

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。

物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案

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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。 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？

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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-相平衡习题汇总

第5章 相平衡 复习、讨论 基本内容： ? 相：体系内部物理性质和化学性质完全均匀的一部分。气相、液相、固相 ? 相数：体系内相的数目Φ≥1 ? 相图：描述多相体系状态随浓度、温度、压力等变量的改变而发生变化的图 形 ? 均相体系：只有一相的体系Φ=1 ? 多相体系：含多相的体系Φ>1 ? 凝聚体系：没有（或不考虑）气相的体系 ? 物系点：相图中表示体系总组成的点 ? 相点：表示某一个相的组成的点 ? 液相线：相图中表示液相组成与蒸气压关系的曲线 ? 气相线：相图中表示气相组成与蒸气压关系的曲线 ? 步冷曲线：冷却过程温度随时间的变化曲线T-t ? 独立组分数：C = S - R - R'，S 为物种数，R 为体系中各物种之间独立的化学 平衡关系式个数，R’为浓度和电中性限制条件的数目。对于浓度限制条件，必须是某个相中的几种物质的浓度之间存在某种关系时才能作为限制条件。C=1单组分体系，C=2二组分体系。若没有化学变化：C=S ；含单质的体系且R ’=0：C=N ；含单质的体系且S>N ：R = S – N 。 ? 自由度：确定平衡体系状态所需要的独立强度变量的数目f ≥0 ? 最低（高）恒沸点：对拉乌尔定律正（负）偏差很大的双液系的T —x 图上 的最低（高）点。恒沸点时气相组成与液相相同，具有纯物质的性质，一定压力下恒沸混合物的组成为定值（f*=C-Φ+1=1-2+1=0）。 ? 最低（高）恒沸混合物：最低（高）恒沸点对应的混合物。恒沸物是混合物 而不是化合物 ? 会溶温度(临界溶解温度)：部分互溶双液系相图上的最低点或最高点 ? 转熔温度：不稳定化合物分解对应的温度 ? 共轭层：部分互溶双液系相图上的帽形区内溶液为两层 ? 相律：平衡体系中相数、独立组分数与变量数之间的关系f ＝ C - Φ + n ? 杠杆规则：液相的物质的量乘以物系点到液相点的距离，等于气相的物质的 量乘以物系点到气相点的距离。B n B B n n l ×(X B -x B )=n g ×(y B -X B ) 单组分体系相图(p-T)：水、CO 2、C 二组分体系相图(T-x)：

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》第二章-热力学第一定律练习题(含答案)教学提纲

《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