物理化學(xué)課后習(xí)題答案.doc

. . . .四概念題參考答案1在溫度、容積恒定的容器中，含有A和B兩種理想氣體，這時(shí)A的分壓和分體積分別是和。若在容器中再加入一定量的理想氣體C，問(wèn)和的變化為 ( )(A) 和都變大 (B) 和都變小(C) 不變，變小 (D) 變小，不變 答：(C)。這種情況符合Dalton分壓定律，而不符合Amagat分體積定律。2在溫度、容積都恒定的容器中，含有A和B兩種理想氣體，它們的物質(zhì)的量、分壓和分體積分別為和，容器中的總壓為。試判斷下列公式中哪個(gè)是正確的？ ( )(A) (B) (C) (D) 答：(A)。題目所給的等溫、等容的條件是Dalton分壓定律的適用條件，所以只有(A)的計(jì)算式是正確的。其余的之間的關(guān)系不匹配。3 已知?dú)錃獾呐R界溫度和臨界壓力分別為。有一氫氣鋼瓶，在298 K時(shí)瓶?jī)?nèi)壓力為，這時(shí)氫氣的狀態(tài)為 （ ）(A) 液態(tài) (B) 氣態(tài)(C)氣-液兩相平衡 (D) 無(wú)法確定答：(B)。仍處在氣態(tài)。因?yàn)闇囟群蛪毫Χ几哂谂R界值，所以是處在超臨界區(qū)域，這時(shí)仍為氣相，或稱為超臨界流體。在這樣高的溫度下，無(wú)論加多大壓力，都不能使氫氣液化。4在一個(gè)絕熱的真空容器中，灌滿373 K和壓力為101.325 kPa的純水，不留一點(diǎn)空隙，這時(shí)水的飽和蒸汽壓 （ ）（A）等于零 （B）大于101.325 kPa（C）小于101.325 kPa （D）等于101.325 kPa答：（D）。飽和蒸氣壓是物質(zhì)的本性，與是否留有空間無(wú)關(guān)，只要溫度定了，其飽和蒸氣壓就有定值，查化學(xué)數(shù)據(jù)表就能得到，與水所處的環(huán)境沒(méi)有關(guān)系。5真實(shí)氣體在如下哪個(gè)條件下，可以近似作為理想氣體處理？（ ）（A）高溫、高壓 （B）低溫、低壓（C）高溫、低壓 （D）低溫、高壓答：（C）。這時(shí)分子之間的距離很大，體積很大，分子間的作用力和分子自身所占的體積都可以忽略不計(jì)。6在298 K時(shí)，地面上有一個(gè)直徑為1 m的充了空氣的球，其中壓力為100 kPa。將球帶至高空，溫度降為253 K，球的直徑脹大到3m，此時(shí)球內(nèi)的壓力為 （ ）（A）33.3 kPa （B）9.43 kPa（C）3.14 kPa （D）28.3 kPa答：（C）。升高過(guò)程中，球內(nèi)氣體的物質(zhì)的量沒(méi)有改變，利用理想氣體的狀態(tài)方程，可以計(jì)算在高空中球內(nèi)的壓力。 7使真實(shí)氣體液化的必要條件是 （ ） （A）壓力大于 （B）溫度低于 （C）體積等于 （D）同時(shí)升高溫度和壓力答：（B）。是能使氣體液化的最高溫度，若高于臨界溫度，無(wú)論加多大壓力都無(wú)法使氣體液化。8在一個(gè)恒溫、容積為2 的真空容器中，依次充入溫度相同、始態(tài)為100 kPa，2 的（g）和200 kPa，1的，設(shè)兩者形成理想氣體混合物，則容器中的總壓力為 （ ） （A）100 kPa （B）150 kPa （C）200 kPa （D）300 kPa答：（C）。等溫條件下，200 kPa，1氣體等于100 kPa，2氣體，總壓為=100 kPa+100 kPa=200 kPa 。9在298 K時(shí)，往容積都等于并預(yù)先抽空的容器A、B中，分別灌入100 g和200 g水，當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，兩容器中的壓力分別為和，兩者的關(guān)系為 （ ） （A） （B） （C）= （D）無(wú)法確定答：（C）。飽和蒸氣壓是物質(zhì)的特性，只與溫度有關(guān)。在這樣的容器中，水不可能全部蒸發(fā)為氣體，在氣-液兩相共存時(shí)，只要溫度相同，它們的飽和蒸氣壓也應(yīng)該相等。10在273 K，101.325 kPa時(shí)，的蒸氣可以近似看作為理想氣體。已知的摩爾質(zhì)量為154的，則在該條件下，氣體的密度為 （ ） （A） （B） （C） （D）答：（A）。通常將273 K，101.325 kPa稱為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，在該狀態(tài)下，1 mol 任意物質(zhì)的氣體的體積等于。根據(jù)密度的定義，11在某體積恒定的容器中，裝有一定量溫度為300 K的氣體，現(xiàn)在保持壓力不變，要將氣體趕出1/6，需要將容器加熱到的溫度為 （ ） （A）350 K （B）250 K （C）300 K （D）360 K答：（D）。保持V，p不變，12實(shí)際氣體的壓力（p）和體積（V）與理想相比，分別會(huì)發(fā)生的偏差為（ ） （A）p，V都發(fā)生正偏差 （B）p，V都發(fā)生負(fù)偏差 （C）p正偏差，V負(fù)偏差 （D）p負(fù)偏差，V正偏差答：（B）。由于實(shí)際氣體的分子間有相互作用力，所以實(shí)際的壓力要比理想氣體的小。由于實(shí)際氣體分子自身的體積不能忽略，所以能運(yùn)用的體積比理想氣體的小。四概念題參考答案1對(duì)于理想氣體的熱力學(xué)能，有下述四種理解： (1) 狀態(tài)一定，熱力學(xué)能也一定 (2) 對(duì)應(yīng)于某一狀態(tài)的熱力學(xué)能是可以直接測(cè)定的 (3) 對(duì)應(yīng)于某一狀態(tài)，熱力學(xué)能只有一個(gè)數(shù)值，不可能有兩個(gè)或兩個(gè)以上的數(shù)值 (4) 狀態(tài)改變時(shí)，熱力學(xué)能一定跟著改變，其中都正確的是： ( )(A) (1)，(2) (B) (3)，(4) (C) (2)，(4) (D) (1)，(3) 答：(D)。熱力學(xué)能是狀態(tài)的單值函數(shù)，其絕對(duì)值無(wú)法測(cè)量。2有一高壓鋼筒，打開(kāi)活塞后氣體噴出筒外，當(dāng)筒內(nèi)壓力與筒外壓力相等時(shí)關(guān)閉活塞，此時(shí)筒內(nèi)溫度將 ( )(A) 不變 (B) 升高 (C) 降低 (D) 無(wú)法判定 答：(C)。壓縮空氣沖出鋼筒時(shí)，筒內(nèi)的氣體對(duì)沖出的氣體做功。由于沖出的速度很快，筒內(nèi)氣體來(lái)不及從環(huán)境吸熱，相當(dāng)于是個(gè)絕熱過(guò)程，所以筒內(nèi)氣體的溫度會(huì)下降。3有一真空鋼筒，將閥門打開(kāi)時(shí)，大氣（視為理想氣體）沖入瓶?jī)?nèi)，此時(shí)瓶?jī)?nèi)氣體的溫度將 （ ）(A) 不變 (B) 升高 (C) 降低 (D) 無(wú)法判定 答：(B)?？諝鉀_入鋼筒時(shí)，外面的氣體對(duì)沖入鋼筒的氣體做功。由于沖入的速度很快，筒內(nèi)的氣體來(lái)不及向環(huán)境放熱，相當(dāng)于是個(gè)絕熱過(guò)程，所以筒內(nèi)氣體的溫度會(huì)升高。4將1 mol 373 K，標(biāo)準(zhǔn)壓力下的水，分別經(jīng)歷：(1) 等溫、等壓可逆蒸發(fā)，(2) 真空蒸發(fā)，變成373 K，標(biāo)準(zhǔn)壓力下的水氣。這兩種過(guò)程的功和熱的關(guān)系為 ( ) (A) W 1 Q 2 (B) W 1 W 2 Q 1 W 2 Q 1 Q 2 答：(A)。過(guò)程(1)中，系統(tǒng)要對(duì)外做功，W 10，而過(guò)程（2）是真空蒸發(fā)，W 2=0，所以W 1 Q 2。5在一個(gè)密閉絕熱的房間里放置一臺(tái)電冰箱，將冰箱門打開(kāi)，并接通電源使冰箱工作。過(guò)一段時(shí)間之后，室內(nèi)的平均氣溫將 ( )(A) 升高 (B) 降低 (C) 不變 (D) 不一定 答：(A)。對(duì)冰箱做的電功，全轉(zhuǎn)化為熱釋放在房間內(nèi)。6 凡是在孤立系統(tǒng)中進(jìn)行的過(guò)程，其U和H的值一定是 ( ) (A) U 0 ，H 0 (B) U = 0 ，H = 0 (C) U 0 ，H 0，=0 （B） 0，0 （D） 0答：（C）。理想氣體等溫膨脹，體積增加，熵增加，但要從環(huán)境吸熱，故環(huán)境的熵減少。2在絕熱條件下，用大于氣缸內(nèi)的壓力迅速推動(dòng)活塞壓縮氣體，氣體的熵變：( ) (A) 大于零 (B) 小于零 (C) 等于零 (D) 不能確定 答：(A)。封閉系統(tǒng)的絕熱不可逆過(guò)程，熵增加，這就是熵增加原理。因?yàn)闅怏w的體積雖然變小了，但是它的溫度升高了，總的熵一定是增加的。3和在絕熱鋼瓶中反應(yīng)生成水的過(guò)程( ) (A) H = 0 (B) U = 0 (C) S = 0 (D) G = 0 答：(B)。因?yàn)殇撈渴呛闳莸?，并與外界無(wú)功和熱的交換，所以能量守衡，U = 0。4在273.15 K和101 325 Pa條件下，水凝結(jié)為冰，系統(tǒng)的下列熱力學(xué)量中，何者一定為零？ ( )(A) U (B) H (C) S (D) G 答：(D)。等溫、等壓、不作非膨脹功的可逆相變，Gibbs自由能等于零。5一定量的理想氣體向真空作絕熱膨脹，體積從變到，則熵變的計(jì)算公式為 （ ）（A） （B）（C） （D）無(wú)法計(jì)算答：(B)。雖然真空絕熱膨脹是一個(gè)不可逆過(guò)程，但是理想氣體的溫度不變，可以設(shè)計(jì)一個(gè)始、終態(tài)相同的等溫可逆膨脹過(guò)程，用（B）式來(lái)計(jì)算熵變。6在對(duì)和的混合氣體進(jìn)行絕熱可逆壓縮，系統(tǒng)的熱力學(xué)函數(shù)變化值在下列結(jié)論中正確的是： ( )(A) U = 0 (B) A = 0 (C) S = 0 (D) G = 0 答：(C)。絕熱可逆過(guò)程是恒熵過(guò)程，由于QR= 0，所以S = 0。7 1 mol 單原子分子理想氣體，溫度由T1變到T2時(shí)，等壓可逆過(guò)程，系統(tǒng)的熵變?yōu)?，等容可逆過(guò)程，系統(tǒng)的熵變?yōu)?，兩著之比等于? )(A) (B) (C) (D) 答：(D)。等壓、變溫可逆過(guò)程，等容、變溫可逆過(guò)程，?，F(xiàn)在溫度區(qū)間相同，單原子分子理想氣體的，所以，相當(dāng)于摩爾等壓熱容與摩爾等容熱容之比。8純的在 373 K，的條件下，可逆汽化為同溫同壓的，熱力學(xué)函數(shù)的變量為 U1，H1和 G1；現(xiàn)把純的（溫度、壓力同上），放在373 K 的恒溫真空箱中，控制體積，使系統(tǒng)終態(tài)的蒸氣壓也為，這時(shí)熱力學(xué)函數(shù)變量為U2，H2和 G2。這兩組熱力學(xué)函數(shù)的關(guān)系為： ( ) (A) U1 U2， H1 H2， G1 G2 (B) U1 U2， H1 H2， G1 H2， G1= G2 答：(C)。系統(tǒng)的始態(tài)與終態(tài)都相同，所有熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)的變量也都相同，與變化途徑無(wú)關(guān)。9 298 K時(shí)，1 mol 理想氣體等溫可逆膨脹，壓力從1 000 kPa變到100 kPa，系統(tǒng)的Gibbs自由能的變化值為 ( ) (A) (B) (C) (D) 答：(D)。理想氣體等溫可逆膨脹，10對(duì)于不做非膨脹功的隔離系統(tǒng)，熵判據(jù)為： ( ) （A） （B） （C） （D）答：(D)。在不做非膨脹功時(shí)，保持系統(tǒng)的U，V不變，即膨脹功等于零，這就是一個(gè)隔離系統(tǒng)。11甲苯在時(shí)的正常沸點(diǎn)為110，現(xiàn)在將1 mol甲苯放入與110的熱源接觸的真空容器中，控制容器的容積，使甲苯迅速氣化為同溫、同壓的蒸氣。如下描述該過(guò)程的熱力學(xué)變量正確的是 （ ）（A） （B）（C） （D）答：(D)。甲苯的始、終態(tài)與等溫、等壓可逆蒸發(fā)的始終態(tài)完全相同，所以狀態(tài)函數(shù)的變化量也相同。對(duì)于等溫、等壓可逆相變，。12 某實(shí)際氣體的狀態(tài)方程為，其中為大于零的常數(shù)，該氣體經(jīng)等溫可逆膨脹后，其熱力學(xué)能將 ( ) (A) 不變 (B) 增大 (C) 減少 (D) 不能確定 答：(A)?？梢詫⒃搶?shí)際氣體的狀態(tài)方程改寫為，與理想氣體的狀態(tài)方程相比，只對(duì)體積項(xiàng)進(jìn)行了校正，說(shuō)明該實(shí)際氣體分子本身所占的體積不能忽略，但對(duì)壓力項(xiàng)沒(méi)有進(jìn)行校正，說(shuō)明該氣體分子之間的相互作用可以忽略，這一點(diǎn)與理想氣體相同，所以在膨脹時(shí)，不需克服分子間的引力，所以在等溫膨脹時(shí)，熱力學(xué)能保持不變。這種氣體作絕熱真空膨脹時(shí)，溫度也不會(huì)改變。13在封閉系統(tǒng)中，若某過(guò)程的，應(yīng)滿足的條件是（ ） （A）等溫、可逆過(guò)程 （B）等容、可逆過(guò)程 （C）等溫、等壓、可逆過(guò)程 （D）等溫、等容、可逆過(guò)程答：（A）。在等溫、可逆過(guò)程中，Helmholtz自由能的變化值就等于對(duì)環(huán)境做的最大功，包括膨脹功和非膨脹功，這就是將Helmholtz自由能稱為功函的原因。在定義Helmholtz自由能時(shí)，只引入了等溫的條件。14 熱力學(xué)第三定律也可以表示為 ( ) (A) 在0 K時(shí)，任何晶體的熵等于零 (B) 在0 K時(shí)，任何完整晶體的熵等于零 (C) 在0 時(shí)，任何晶體的熵等于零 （D）在0 時(shí)，任何完整晶體的熵等于零 答：(B)。完整晶體通常只有一種排列方式，根據(jù)描述熵的本質(zhì)的Boltzmann公式，可得到，在0 K時(shí)，完整晶體的，則熵等于零。15純?cè)跇?biāo)準(zhǔn)壓力和正常沸點(diǎn)時(shí)，等溫、等壓可逆汽化，則( ) (A) vapU$=vapH$，vapA$=vapG$，vapS$ 0 (B) vapU$vapH$，vapA$ 0 (C) vapU$vapH$，vapA$vapG$，vapS$ 0 (D) vapU$vapH$，vapA$vapG$，vapS$ 0。在正常沸點(diǎn)等溫、等壓可逆汽化時(shí)，vapG$=0，液體等壓變?yōu)闅怏w時(shí)，要對(duì)環(huán)境做功，所以vapA$0，vapU$2 (B) m1 kB，則當(dāng)A和B（平衡時(shí)）的壓力相同時(shí)，在一定量的該溶劑中所溶解的A和B的量的關(guān)系為 （ ） (A) A 的量大于 B 的量 (B) A 的量小于 B 的量 (C) A 的量等于 B 的量 (D) A 的量與B的量無(wú)法比較答：(B)。根據(jù)Henry定律，當(dāng)平衡壓力相同時(shí)，Henry常數(shù)大的氣體溶質(zhì)，其溶解的量反而小。8在400 K時(shí)，液體A的蒸氣壓為，液體B 的蒸氣壓為，兩者組成理想液態(tài)混合物。在達(dá)平衡的溶液中，A的摩爾分?jǐn)?shù)為0.6，則氣相中B的摩爾分?jǐn)?shù)等于 ( ) (A) 0.60 (B) 0.50 (C) 0.40 (D) 0.30答：(B)。用Roult定律算出總蒸氣壓，再把B的蒸氣壓除以總蒸氣壓 9在50時(shí)，液體A的飽和蒸氣壓是液體B的飽和蒸氣壓的3倍，A和B兩液體形成理想液態(tài)混合物。達(dá)氣-液平衡時(shí)，在液相中A的摩爾分?jǐn)?shù)為0.5，則在氣相中B的摩爾分?jǐn)?shù)為 ( ) (A) 0.15 (B) 0.25 (C) 0.5 (D) 0.65答：(B)。用Roult定律算出總蒸氣壓，再把B的蒸氣壓除以總蒸氣壓 10在298 K和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，有兩瓶含萘的苯溶液。在第一瓶中有溶液，溶有0.5 mol萘，化學(xué)勢(shì)為。在第二瓶中有溶液，溶有0.25 mol萘，化學(xué)勢(shì)為。兩個(gè)化學(xué)勢(shì)大小的關(guān)系為 ( ) (A) (B) (C) (D) 答：(D)。 化學(xué)勢(shì)是偏摩爾Gibbs自由能，是強(qiáng)度性質(zhì)，與混合物的總體積無(wú)關(guān)，而與混合物的濃度有關(guān)。兩份的濃度相同，故化學(xué)勢(shì)相等。11在時(shí)，的化學(xué)勢(shì)為，的化學(xué)勢(shì)為，兩者大小的關(guān)系為 ( )(A) (B) (C) (D) 無(wú)法比較答：(C)。已知，對(duì)于純組分系統(tǒng)，則。因?yàn)椋?。在下，?huì)自發(fā)變?yōu)?。即在相同溫度下，加壓可以使熔化?2在兩只燒杯中，各盛有1 kg。向A杯中加入0.01 mol蔗糖，向B杯中加入0.01 mol NaCl，溶解完畢后，兩只燒杯按同樣的速度冷卻降溫，則 ( ) (A) A杯先結(jié)冰 (B) B杯先結(jié)冰 (C) 兩杯同時(shí)結(jié)冰 (D) 不能預(yù)測(cè)其結(jié)冰的次序 答：(A)。稀溶液的依數(shù)性只與粒子的數(shù)量有關(guān)，而與粒子的性質(zhì)無(wú)關(guān)。B杯內(nèi)溶入的是NaCl，NaCl在水中解離，其粒子數(shù)幾乎是A杯中的兩倍，B杯中溶液的凝固點(diǎn)下降得多，所以A杯先結(jié)冰。13在恒溫的玻璃罩中，封入一杯糖水（A杯）和一杯純水(B杯)，使兩杯的液面相同，將玻璃罩抽成真空。經(jīng)歷若干時(shí)間后，兩杯液面的高度將是 ( ) (A) A 杯高于 B 杯 (B) A 杯等于 B 杯 (C) A 杯低于 B 杯 (D) 視溫度而定 答：(A)。純水的飽和蒸氣壓大于糖水，純水不斷蒸發(fā)，蒸氣在含糖水的A 杯中不斷凝聚，所以A 杯液面高于B 杯。14冬季建筑施工中，為了保證施工質(zhì)量，常在澆注混凝土?xí)r加入少量鹽類，其主要作用是？ ( ) (A) 增加混凝土的強(qiáng)度 (B) 防止建筑物被腐蝕 (C) 降低混凝土的固化溫度 (D) 吸收混凝土中的水份答：(C)?；炷林屑尤肷倭葵}類后，使凝固點(diǎn)下降，防止混凝土結(jié)冰而影響建筑物的強(qiáng)度。15鹽堿地的農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)不良，甚至枯萎，其主要原因是 ( ) (A) 天氣太熱 (B) 很少下雨 (C) 肥料不足 (D) 水分從植物細(xì)胞向土