最新《物理化學》第五版-(傅獻彩主編)復習題答案(全)

1、精品文檔第一章氣體1 .兩種不同的理想氣體,如果它們的平均平動能相同,密度也相同,那么它們的壓力是否相同？為什么？ 答：由于兩種氣體均為理想氣體,根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程式pVnRT式中門是物質(zhì)的量,戶是壓力,V是氣體的體積.丁是熱力學溫度,R是摩爾氣體常數(shù).又由于打=筋=靄式中桁為氣體的質(zhì)量,M為氣體分子的摩爾質(zhì)量,p為氣體的密戶pV=韻丁兩邊同除以V.那么得2M鬻我們氣體分子的平均動能是溫度的函數(shù),即應一等及87所以氣體分子的平均平動能僅與溫度有 關.由題目中兩種不同的理想氣體,平均平動平動能相同,因此它們的溫度相同.又由于它們的密度相 同.那么通過上式力=等可知壓力p僅與M有關.因此得出結(jié)

2、論,兩種不同的理想氣體在它們具有相同的平均平動能,相同密度的條件下,它們的壓力不 同.壓力與M成反比,M越大那么p越小.丸在兩個體積相等、密封、絕熱的容器中,裝有壓力相等的某理想氣體,試問這兩個容器中溫度是否相 等？答:根據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程式pV=nRT假設在第一個容器中某種理想氣體符合由環(huán)=皿氏丁|那么在第二個容器中存在跖ge由Rn. 又由于兩容器的體積相等,裝有的理想氣體的壓力也相等所以匕=%那么得 如小RT2,兩邊同除以R那么得 用丁】=血£假設兩容器中裝有相同物質(zhì)的量的該理想氣體,那么兩個容器中溫度相等;否那么,兩容器中溫度不相等.3 . Dalton分壓定律能否用于實際氣

3、體？為什么？答:根據(jù)氣體分子動理論所導出的根本方程式pV=mN式中立是N個分子與器壁碰撞后所產(chǎn)生的總效應,它具有統(tǒng)計平均的意義,平均壓力是一個定值,是 一個宏觀可測的物理量.對于一定量的氣體,當溫度和體積一定時,它具有穩(wěn)定的數(shù)值.由于通過氣體分子動理論所導出的Dalton分壓定律?薩 或與工工國是摩爾分數(shù)適用于實際氣體,經(jīng)得起實驗的考驗. 戶 rv* P4 .在273 K時,有三種氣體,Hjl%和CQ,試判別哪種氣體的根均方速率最大？哪種氣體的最概然速 率最??？答:根據(jù),根均方程率隼f或需最概然速率蝦或=、/等可推知根均方速率、最概然速率與質(zhì)量的平方根成反比因此,在相同溫度273 K的條件下,

4、 =2X10 'kg * mol-1,M、 32X 10-3kg mol-1i=44X 10 1 kg mol-1Hz的根均方速率最大;CX»的最概然速率最小.5 .最概然速率、根均方速度和數(shù)學平均速率,三者的大小關系如何？各有什么用處？答:在Maxwell速率分布曲線上有一最高點該點表示具有這種速率的分子所占的分數(shù)最大,這個最高 點所對庖的速率稱之為最概然速率1小%=質(zhì)部 或 %=/察精品文檔精品文檔分子的數(shù)學平均速率功為所有分子速率的數(shù)學平均值根均方速率公是一個統(tǒng)計平均值,它與各個分子的速率有關,但又不等于任務單個分子的速率.三種速率之比% U, V?=1 j 128 1

5、 1 在三者中,最概然速率最小,根均方速率最大,數(shù)學平均速率居中.6 .氣體在重力場中分布的情況如何？用什么公式可以計算地球上某一高度的壓力？這樣的壓力差能 否用來發(fā)電？答:在重力場中,氣體分子受到兩種互相相反的作用.無械那么熱運動將使氣體分子均勻分布于它們所能到達的空間,而重力的作用那么要使重的氣體分子向下 聚集.由于這兩種相反的作用,到達平衡時,氣體分子在空間中并排均勻的分布,密度隨高度的增加而減少.假定在Of 的高度范圍內(nèi)溫度不變,那么戶=自 吩一孵由于在上述公式的積分過程中,均將溫度看作常數(shù)所以只在高度相差不太大的范圍內(nèi),可以計算地球 上某一高度的壓力.雖然存在這樣的壓力差,但是由于存

6、在重力場的原因,在實際生活中我們不能用這樣的 壓力差來進行發(fā)電.7,在一個密閉容器內(nèi)有一定量的氣體,假設升高溫度,氣體分子的動能和碰撞次數(shù)增加,那分子的平均自 由程將如何改變？答:在一密閉的容器內(nèi).假設溫度升高,碰撞次數(shù)增加,平均速度匕增加根據(jù),平均自由程.T由于移動著的分子在單位時間內(nèi)與其他分子相碰的次數(shù)/可以用含碼的式子來表示,例如書中以分 子平均以9爐的角度互相碰撞為例,推導出之=?= 鬻我們可以間接證實分子的平均自由程與溫度無 關.&什么是分子碰撞的有效截面積？如何計算分子的互碰頻率？答:設分子的有效半徑為廣,有效直徑為之運動著的分子,其運動的方向與紙面垂直,以有效直徑dd =

7、2分為半徑作虛線圓,這個面積稱為分子碰撞的有效截面積臬士.單位時間、單位體積中分子平均相撞的總次數(shù)寸應為之=3aJm/式中,加代表A, H分子的有效半徑之和小代表折合質(zhì)量9,什么是氣體的隙流？研究氣體隙流有何用處？答:氣體分子通過小孔向外流出稱為隙流.Graham的隙流定律是指隙流速度與其摩爾質(zhì)量的平方根成反比,苦兩種氣體在相同的情況下進行比隙流定律可以用來求氣體的摩爾質(zhì)量,即=利用隙流作用也可以別離摩爾質(zhì)量不同的氣體混合物,這在同位素別離中得到了應用.10. van der Waals對實際氣體作了哪兩項校正？如果把實際氣體看作剛球卜那么其狀態(tài)方程的形式應該 如何？精品文檔精品文檔答wan

8、der Waals對實際氣體的體枳和壓力兩項上提出了具有物理意義的像正因子和b,這兩個因 子揭示了真實氣體與理想氣體有差異的根本原因.van der Waals 方程式,即"+法Vm-b=R丁1L在同溫、同壓下,某實際氣體的摩爾體積大于理想氣體的摩爾體積,那么該氣體的壓縮因子Z是大于 1還是小于1?答:在壓力較高或溫度較低時,實際氣體與理想氣體的偏差較大,我們以書中提及的壓縮因子Z衡量 偏差的大小.2=鑄=需K1 nrC 1在同溫,同壓下,某實際氣體的摩爾體積大于理想氣體的摩爾體積,那么該氣體的壓縮因子RT,實際氣體的可壓縮性比理想氣體小,同理我們可以推出在相同情況下,假設實際氣體的

9、摩爾體積小于理想氣體的摩爾體積,那么該氣體的壓箱 因子ZVI,2vmeRT,實際氣體的可壓縮性比理想氣體大.12.壓縮因子圖的根本原理建立在什么原理的根底上？如果有兩種性質(zhì)不同的實際氣體,其壓力、摩爾 體積和溫度是否可能都相同？其壓縮因子是否相同？為什么？答:但凡van der Waals氣體都可以用統(tǒng)一的比照方程式表示 l= 8r沒有出現(xiàn)氣體的特性常數(shù)a 乩所以它是一個具有普遍性的方程式.但直接使用比照方程式似嫌太 繁,特別是對高壓氣體的有關計算,常使用壓縮因子圖.其狀態(tài)方程式仍保存理想氣體方程式的形式我們將范氏方程戶+,%-6=RT展開后得嗯f 什黨+明行40也可寫成尸懸一2假設兩種性質(zhì)不

10、同的實際氣體具有相同的心和T,但是由于性質(zhì)不同,它們分別的值不同,因而 它們的p值不同.所以說兩種性質(zhì)不同的實際氣體,外Mm和T值不可能同時相同.由于產(chǎn)/,產(chǎn)總“=:代入Z=錚后得,2=喻表又根據(jù)15中提及冊二=|已證實van der W酸L氣體的鞋接近一個常數(shù).所以兩種性質(zhì)不同的 實際氣體假設具有相同的比照狀態(tài),即值相同,那么它們的壓縮因子相同;否那么,壓縮因子相同.第二章熱力學第一定律精品文檔精品文檔L判斷以下說法是否正確.狀態(tài)給定后,狀態(tài)函數(shù)就有一定的值,反之亦然.(2)狀態(tài)函數(shù)改變后,狀態(tài)一定改變.(3)狀態(tài)改變后,狀態(tài)函數(shù)一定都改變.(4)由于&=Q,所以Q是特定條件F的狀態(tài)

11、函數(shù).(5)恒溫過程一定是可逆過程.(6)汽缸內(nèi)有一定量的理想氣體,對抗一定外壓做絕熱膨脹,那么3H=Q = 0.(7)根據(jù)熱力學第一定律,由于能量不能無中生有,所以一個系統(tǒng)假設要對外做功,必須從外界吸收蒸量.(8)系統(tǒng)從狀態(tài)I變化到狀態(tài)口,假設那么Q=0,無懿量交換.C9)在等壓下,機械攪拌絕熱容器中的液體,使其溫度上升,那么H=Q=0U.)理想氣體絕熱變化過程中皿=四,即Wr = ALQ心丁,印11< = &/=6心丁,所以跖1 =印晅(11)有一個封閉系統(tǒng),當始態(tài)和終態(tài)確定后工(a)假設經(jīng)歷一個絕熱過程,那么功有定值f3)假設經(jīng)歷一個等容過程,那么Q有定值(設不作非膨脹功以

12、(c)假設經(jīng)歷一個等溫過程,那么熱力學能有定值；(d)假設經(jīng)歷一個多方過程,那么熱和功的代數(shù)和有定值.(1幻某一化學反響在燒壞中進行,放熱Q,婚變?yōu)?假設安排成可逆電池,使始態(tài)和終態(tài)都相同,這 時放熱Q,焙變?yōu)轳R,那么尸答二(1)對,(2)對, 錯.假設外界條件不變,即狀態(tài)給定后,所有的狀態(tài)函數(shù)都有一定的數(shù)值.當某一個或某幾個狀態(tài)函數(shù)發(fā)生變 化時,狀態(tài)一定改變.反之,當狀態(tài)改變,狀態(tài)函數(shù)中一定有某一個或某幾個發(fā)生變化,而不一定是全部的狀 態(tài)函數(shù)都發(fā)生改變.(4)錯.熱力學能U和常H是狀態(tài)函數(shù),它的改變值決定于系統(tǒng)的起始和終了的狀態(tài),與途徑無關.功 和熱決定于引起狀態(tài)發(fā)生變化的方法,于途徑有關.

13、在特定條件下,斷定Q、Q,就是狀態(tài)函數(shù)是不充分的.(5)對,恒溫過程是系統(tǒng)與環(huán)境的溫度隨時相等且恒定,是一個熱平衡的過程,當系統(tǒng)的諸種性質(zhì)不隨 時間而改變,那么系統(tǒng)處于熱力學平衡狀態(tài),滿足可逆過程的要求,即保持連續(xù)平衡狀態(tài)的過程.(6)錯.等外壓與等壓不是同一概念,勿混淆,絕熱膨脹過程中Q=0,而不是Q盧=0,增是狀態(tài)函數(shù),在 絕熱膨脹過程壓力由向至依,鼻至K(包可得出&HV0.(7)錯.熱力學第一定律說明熱力學能(U)、熱(Q)和功(W)可以互相轉(zhuǎn)化,又表述了它們轉(zhuǎn)化時的定量 關系,所以它又是一個能量守恒定律.因此可知,系統(tǒng)熱力學能的變化是AL7-Q+W,所以功的轉(zhuǎn)化形式不 僅有熱,

14、也可通過熱力學能,(心錯.熱(Q)的變化值與具體的變化途徑有關.它不是狀態(tài)函數(shù).當AT-0時,賓說明初始和終了的溫 度相同,而不能說明整個過程的變化情況,故Q不一定為零.(9)錯.H=Q,是在沒有其他功的條件下才存在的等式.題目中提及機械攪拌使液體升溫,那么晚明存 在機械功,即5卬/f 0.所以,上面等式8H=Qp不成立.(1.)錯.由同一狀態(tài)I出發(fā),經(jīng)過絕熱可逆過程到達的狀態(tài)n和經(jīng)過絕熱不可逆過程到達的狀態(tài)精品文檔精品文檔兩狀態(tài)的溫度一定不相同,故丁戲,所以WrFW-UDI)對.絕熬過程,卬一竺三嚴=a,(£ T).(b)對,等容過程中(不作非膨脹功)Q =MA(0錯.等溫過程,U

15、=0.(d)對.多方可逆Q+W= CvdT,(12)對.Q是非狀態(tài)函數(shù),由于經(jīng)過的途徑不同,那么Q值將會不同.結(jié)(H)是狀態(tài)函數(shù),只要始終態(tài)相 同,不考慮所經(jīng)過的過程,那么兩結(jié)變值AHi和口比 相等.2.答復以下問題.(D在盛水槽中放置一個盛水的封閉試管,加熱盛水槽中之水,使其到達沸點.試問試管中的水是非會 沸騰,為什么？(2)熨天將室內(nèi)電冰箱的門翻開,接通電源并緊閉門窗(設墻壁、門窗均不傳熱),能否使室內(nèi)溫度降低, 為什么？(3)可逆熱機的效率最高,在其他條件都相同的前提下,用可逆熱機去奉引火車,能否使火車的速度加 快,為什么？GPZri與稀硫酸作用在敞口的容器中進行*(b)在密閉的容器中進

16、行.哪一種情況放熱較多.為什 么？(5)在一鋁制筒中裝有壓縮空氣,溫度與環(huán)境平衡,忽然翻開筒蓋,使氣體沖出,當壓力一外界相等時, 立即蓋上筒蓋,過一會兒,筒中氣體的壓力有何變化？(6)在Ns和H2的物質(zhì)的量之比為1 * 3的反響條件下合成氨,實驗測得在溫度1和Ts時放出的熱 量分別為Q()和Q/TQ,用Kirchhoff定律驗證時與下述公式的計算結(jié)果不符,試解釋原因.&He (,)=&HnG)+ r aGdTJ Tl(7)從同一始態(tài)A出發(fā),經(jīng)歷三種不同途徑到達不同的翼態(tài)M 1)經(jīng)等溫可逆過程從A-H； (2)經(jīng)絕黑 可逆過程從A-CM3)經(jīng)絕熱不可逆過程從Af D.試問；1)假

17、設使終態(tài)的體積相同,口點應位于EC虛線的什么位置,為什么？仕)假設使終態(tài)的壓力相同,D點應位于虛線的什么位置,為什么,參見圖23.(8)在一個玻璃瓶中發(fā)生如下反響：Hz(g)+Cl2(g)-2HCl(g)反響前后均未發(fā)生變化,設所有的氣體都可看作是理想氣體.由于理想氣體的熱力學能僅是溫精品文檔精品文檔度的函數(shù),U=U(T),所以該反響的母J=0.這個結(jié)論對不對？為什么？答:U)不會.由于水槽中的水與水的沸點相同,不滿足只有環(huán)境的溫度高于液體的沸點,液體才能沸騰 的條件.所以試管中的水不會沸騰.譴)不能.由于墻壁、門密不傳熱,那么可把整個屋子看作是一個縮熱等容的系統(tǒng),又由于&+W, 而Q

18、 =0(絕熱過程3電冰箱做電功,即環(huán)境對系統(tǒng)僦功W0,所以MO0.溫度升高.(3)不能,熱機效率,=刃產(chǎn)是指從高溫熱源所吸的熱最大的轉(zhuǎn)換成對環(huán)境所做的功.但是同時可逆熱 機循環(huán)一周是一個緩慢的過程,所需時間是無限的.又由F = W=F k可推出型將無限的小,因此用可逆 熱機牽到火車的做法是不實際的,不能增加火車的速度只會降低.(好在密閉的容器中進行的反響放熱較多,這是由于在熱化學中0十KRD而在這個反響中Zn十周SU -用SU十印,1 = 1.又由于該反響為放熱反響Q八Q,的值均為負數(shù),IQ IIQI.(5)筒內(nèi)的壓力變化過程：當壓縮空氣氣體沖出,在絕熱可逆過程有常數(shù),當氣體的壓力與外 界相等

19、時,筒中溫度降低.立即蓋上筒蓋,過一會兒,系統(tǒng)與環(huán)境的溫度完全相等,溫度升高,那么壓力也升高. 即大于環(huán)境中的標準大氣庫(6)4 孔=怨.為小 實際上是指按所給反響式,進行定為1皿1反響時的培變,實驗中測得的數(shù)值 是反響到達平衡時放出的熱量,此時去1口足,因此經(jīng)過計算使用KRhhoff定律計算的結(jié)果與實驗不符.(7)結(jié)果如圖24,(a)(b)圖2-4由各種過程的膨脹功計算中,我們可知絕熱可逆膨脹的功最大.絕熱過程中,附=G“O 由于是 膨脹過程,所以印 .又因WrIAIW/,所以宴席丁承.又根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程力產(chǎn);成丁,當修相同時色承 科汽,當 M相同時'絕熱膨脹在實際過程中是一個降

20、溫過程,與等溫可逆相比,K加不等,同理,當%相同時,例*魚. 當P?.相同時,打等%屐.(8)7=0這個結(jié)論不正確.根據(jù)熱力學第一定律NJ=Q+W,由于反響前后的丁未變,Q=ot&J=W.雖然整個反響中爐未變,但此化學反響由于光照而引發(fā),以這種的形式對反響做功,所以 3井0.王可逆過程有哪些根本特征？請識別以下過程中哪些是可逆過程.(1)摩擦生熱;(2)室溫和大氣壓力(101. 3 kPa)下,水蒸發(fā)為同溫、同壓的氣？(3)373 K和大氣壓力(10L 3 kPD F,水蒸發(fā)為同溫,同壓的氣手精品文檔精品文檔(4)用干電池使燈泡發(fā)光；(5)用對消法測可逆電池的電動勢,(6)N式g3a

21、3)在等溫、等壓條件下溫合b)恒溫下將1 mol水傾入大量溶液中,溶液濃度未變f(8)水在冰點時變成同溫、同壓的冰.答:可逆過程根本特征：過程中的每一步都可向相反的方向進行,而且,系統(tǒng)復原后在環(huán)境中并不引起其他變化.經(jīng)過無限慢的膨脹與壓縮.在可逆膨脹中系統(tǒng)做的功最大,在系統(tǒng)復原可逆壓縮過程中對環(huán)境做的功最小.3 3) J5)和(8)的過程為可逆過程,其余均不是.4 .試將如下的兩個不可逆過程設計成可逆過程：(1)在298 KJ01.3 kPa壓力下,水蒸發(fā)為同溫、同壓的氣i(2)在268 K門.1.3 kPa壓力下,水凝結(jié)為同溫、同壓的冰,答：HO5298K JOL 3kPa>>H

22、zO(gt298K,10L 3kPa)等壓可逆升溫|等壓可逆降溫H£OU,373KJ0L3kPa)3*H3O(g,373K J01,3kPa).C2)H£O(L268K,10L3kPa)-H2O(s,268K* 10k 3kPa)等壓可逆升溫|等壓可逆降溫H2O(L273K,10L3kPa)*H2O(s,273K,10L3kPa).5 .判斷以下各過程中的Q,W,3U和可能知道的值,用>0,<0或=0表示.(1)如圖2-5所示當電池放電后.選擇不同的對象為研究系統(tǒng),以水和電阻絲為系統(tǒng)以水為系統(tǒng)以電阻絲為系統(tǒng)以電池和電阻絲為系統(tǒng)以水“電池和電阻絲為系統(tǒng)+(2)va

23、n der Walls氣體等溫自由膨脹；(3)密閉非絕熱容器中盛有鋅粒和鹽酸,容器上部有可移動的活 li用2-5(4)( (sr 101. 3 kPa,T(>GH®(L10L 3 kPa,Tf)；3)恒容絕熱容器中發(fā)生如下反響H2(g)+Cl2(g)>2HCI(g)(6)恒容非絕熱容器中,發(fā)生與(5)相同的反響,反響前后溫度相同；(7)在大量的水中,有一個含有的氣泡,通一電火花使其化合變?yōu)樗?以混 合氣為系統(tǒng),忽略電火花能量w(8)理想氣體JouLThomson的節(jié)流過程.答：(1)W>0,水和電阻絲為一整體看待Q=0,L=Q+W>0.以水為系統(tǒng),對外不做功,

24、W=0,系統(tǒng)吸熱Q>0,故MJ=W+Q>0.以電阻絲為系統(tǒng),電阻組的狀態(tài)未發(fā)生改變,所以 組=0系統(tǒng)放熱QUO,所以W>0.精品文檔精品文檔以電池電阻絲為系統(tǒng),不存在對外做功,系統(tǒng)為放熱反響,代0,口口=0+亞<0以電池水和電阻絲為系統(tǒng),該系統(tǒng)成為孤立系統(tǒng),W=0,Q=O,卬=0.防卜壓為零的膨脹過程為自由膨脹,膨脹后體積增加,溫度升高,是吸熱反響,Q>0.所以可知,M/=Q+W>0.£3)由于Zn + 2HCI-ZnCh+H? +體積增加,活塞移動.對外做功.W<0.此反響為放熱反響,所以 <0.同理,閭U=Q十卬(4)由固體變?yōu)橐后w

25、,在凝固點和等壓條件下,吸熱.Q=Q =W= = 一似 匕)<0M=Q+W>Q(5)恒容絕熱的容器中發(fā)生反響,Q=Q,= 0.W=0故&7=0,由于該反響為放熱反響,反響后溫度升 高,由理想氣體狀態(tài)方程可知戶=爺:V不變,中隨丁增加而增加.又因iH=M/+i(pV)=V(ip)>Ob(6)恒容容器內(nèi)卯=仇由于是非絕熱容器,該反響為放熱反響,故Q-QV0同理NV<0.0(由于系統(tǒng)最終能恢復原狀態(tài)(=01(7)2H?+a-反響后氣體體積減少(以為系統(tǒng))所以卬>.該反 應為吸熱反響,QO熱力學能減少,UC.(8)節(jié)流過程的特點是:絕熱過程前后焙值相等.故Q=0,

26、ZJ7=0.又由于理想氣體節(jié)流前后溫度未發(fā)生改變,山=優(yōu)同理由N7=Q+W,可知印之0.6 .請列舉4個不同類型的等培逋程.答:幾種不同類型的等焙過程分別為自由膨脹*等溫可逆膨脹；等溫可逆壓縮;JouL -Thomson節(jié)施 過程.7 .在以下美系式中,請指出哪幾個是準確的,哪幾個是不準確的,并簡單說明理由*(1)&用1石墨逐)=&出?5用),(3)icH(N2tg)=ArHSl(2NOTg),(4)&橇(必通)二.,冢 H?0,g) = 4HdHQ,D + H：X50,13(6)&抽(5 ,區(qū))=&田(30)答:根據(jù)標準摩爾生成熔和標準摩爾燃燒的定義可

27、知均指生成1 tho!純物質(zhì)的婚變.由此可知(I)和 (2)正確K3)錯誤.(的由于 2sc,sq在a中可以完全燃燒生成sa,所以&h篡sa,g#.HeO-H2O(g) aH"373長)=&口抽(巳.,1= '林<氏0,公-4孤(口,0,1)結(jié)果正 確.(6)根據(jù)定義&H>Hhg)=&HMHfO,g)等式成立,所以題中表示結(jié)果錯誤.氏C"是否恒大于5,加？有一個化學反響,所有的氣體都可以作為理想氣體處理,假設反響的0,那么反響的ZiCVm也一定大于零嗎？證實©P = (碧)J (第y一鞏U+aV八_/邊、1( d

28、T )P 3T)V=(豹上一)(孰精品文檔精品文檔H 券J 嘉7 券豹豹y 二|?+票案,對于理想氣體,黔=0.給二器,Gc總C-Cv=R 可知G,m永遠大于G-當G,mAO時,那么也一定大于零.第三章熱力學第二定律I.指出以下公式的適用范圍,=一火2W屁盯2AS=nRln +卬口 .=nRh *十 CUn 奈；P2J 1-1】3W=TdS-ptfS4M/ - jvJ/>；AAS.AA/G作為判據(jù)時必須滿足的條件,答“1理想氣體的等溫等壓過程,并符合分體枳定律.加=探,存在的每種氣體的壓力都相等.且等于 氣體的總壓力,外適用于非等溫過程中墻的變化值,在計算一定量的理想氣體由狀態(tài)1改變到狀

29、態(tài)口 用“入/時.可由兩種可逆過程的加和面求得.等號兩邊是兩種不同的分步計算方法.3對于封閉系統(tǒng)只做體積功時適用.W對于等溫條件下.封閉系統(tǒng)只做體積功時適用.行徜判據(jù):對于隔離系統(tǒng)或絕熱系統(tǒng).d5>0He】mhog自由能判據(jù) 在等溫等容下做其他功的條件 下,假設系統(tǒng)任其自然,叫自發(fā)變化總是朝向A減少的方向進行,直至系統(tǒng)到達平衡.GihM自由能判據(jù):在等 溫等壓下,不做其他功,任期自然進行,那么自發(fā)變化是朝G減少的方向進行,直至系統(tǒng)到達平衡.1.判妍F列說法是否正確.并說明原因.D不可逆過程一定是處肆的,而自發(fā)過程一定是不可逆的,2凡楠增加過程都是自發(fā)過程；3不可逆過程的墉永不減少,4系統(tǒng)

30、達平衡時,煽值最大,Gibbs自由能最??；5當某系統(tǒng)的熱力學能和體積恒定時,ASVO的過程不可能發(fā)生;£6某系統(tǒng)從始態(tài)經(jīng)過一個絕熱不可逆過程到達終態(tài)現(xiàn)在要在相同的始、終態(tài)之間設計一個絕熱可逆 過程：7在一個絕熱系統(tǒng)中,發(fā)生了一個可逆過程,系統(tǒng)從狀態(tài)1變到狀態(tài)2,不管用什么方法系統(tǒng)再也 回不到原來狀態(tài)了 I?8理想氣體的等溫膨脹過程,從=0,系統(tǒng)所吸的熱全部變成了功這與KeNin的說法不符,精品文檔精品文檔W冷凍機可以從低溫熱源吸熱放給高溫熱源,這與CE而也的說法不符；口0<7恒大于Cf.答“1錯.自發(fā)過程一定是不可逆過程,而不是所有的不可逆過程都是自發(fā)的.有時需要環(huán)境對系統(tǒng)做

31、功,才可進行不可逆過程.幻錯.嫡判據(jù)使用是有條件的,適用于隔離系統(tǒng)或絕物系統(tǒng).3錯.在隔離系統(tǒng)中.如果發(fā)生了不可逆變化,那么嫡增加.錯.不應笑統(tǒng)的全部定義為系統(tǒng).在絕熱系統(tǒng)或隔離系統(tǒng)當系統(tǒng)到達平衡狀態(tài)之后,畸值最大、在 等溫等壓不做其他功的條件下,直至系統(tǒng)到達平物后,Gib*自由能最小.5錯,不完全正確,這種說法只適用于高系統(tǒng)且不做非膨脹功的條件下才可以成仁?6錯.絕熱不可逆過程.絕熱可逆過程非=0.牖是,個狀態(tài)函數(shù),由于兩過程有同樣的始態(tài) 同時&S值不同,那么可以認為最終到達的終態(tài)的性質(zhì)不同.故即中說法不能實現(xiàn).行?對,在絕熱系統(tǒng)中,從狀態(tài)1到狀態(tài)2 Hm>0;而同樣在該條件下

32、,由狀態(tài)2到狀態(tài)1品>0,系統(tǒng) 的墉永遠增加,故系統(tǒng)再也回不到原來狀態(tài)了.錯.不可能從單熱源取出熱使之完全變?yōu)楣?而不發(fā)生其他變化.理想氣體等溫膨脹過程 中,MI=0,系統(tǒng),所吸的熱全部變成了體積膨脹所做的體積功.這與keW加記述相符.9錯.從低溫熱源吸熱放給高溫熱源的過程中,環(huán)境對低溫熱源做功.這一過程與Clausius說法士不可 能把熱從低溫物體傳到高溫物體,而不引起其他的變化,相符,110?錯.G-Cv =需八一需4=祟計"穿需兀,=嚼V +翡m奈L嚼V=»+%理也壽%>0 G恒大于Cy但 凡.在277. 15時,號5,=0,故G=C；故'題中說法

33、過于武斷.O J3 .指出以下各過程中,Q.W.MJQH.AS,iA和等熱力學函數(shù)的變獻哪些為零,哪些絕對值相等？ 門理想氣體真空膨脹.力理想氣體等溫可逆膨脹；£3理想氣體絕熱節(jié)流膨脹；4實際氣體絕熱可逆膨脹；5實際氣體絕熱節(jié)流膨脹工和Mg在絕熱鋼瓶中發(fā)生反響生成水；仃國年和Cbg在絕熱鋼瓶中發(fā)生反響生成HCKgji8H2O1,373 Kt 101K.101 kPa>i在等溫、等壓、不作非膨脹功的條件下,以下反響到達平衡3H2g + N2 g-2NH3 g口.絕熱、恒壓、不作非膨脹功的條件下,發(fā)生了一個化學反響,精品文檔精品文檔答：.理想氣體真空膨脹W=Q=&J=AH=

34、O,2理氣等溫可逆膨脹 XJ=O,H=O$Q=W；AG=AA,aS=O.13理氣節(jié)流膨脹AH=O,MJ=O.4實際全體絕熱可逆Q=AS=¥ = O.&=Q+W=W.5實氣絕熱節(jié)流Q =0,M/=0,a"=0.6恒容過程從7=0AA=-Wk=Q.7Hzg+C12£= 2HCLg體積與壓力不變, d4 = Wk.AG=O,&J=0,&H=O, W=04H=Q/?,AA = dG10Q=0,MJ=W.4 .將以下不可逆過程設計為可逆過程.D理想氣體從壓力為小向真空膨脹為止；12將兩塊溫度分別為笳.小的鐵塊Ti>4相接解.最后終態(tài)溫度為T；3

35、水真空蒸發(fā)為同溫、同壓的氣,設水在該溫度時的飽和蒸氣壓為pf精品文檔精品文檔H20( 1,303 K400 kPa)>H2O(g,303 K,100 kPa)理想氣體從必,丁】經(jīng)不可逆過程到達飽,匕,不,可設計幾條可逆路線,畫出示意圖.答:(D四四封等溫可逆膨脹.(2)以無限小且無限緩慢的速度dT降溫,最終到達了的終態(tài),那么此過程為可逆過程.(3)經(jīng)過等溫可逆降壓等溫等壓相變等溫可逆升壓.可有以下幾種途徑的可逆路線,從狀態(tài)1(必匕)到狀態(tài)n (色匕八),過程圖3L圖3 1小等容可逆等溫可逆K向,H,丁】)- A( pA,修)- -> TH 飽 M .TQ精品文檔精品文檔向,內(nèi))曼旦

36、班爾科,丹 篤)里以| 5/匕* /)小門 川 t、等溫可逆 門,、等容可逆口, “ 十、 1(四,修,T),EX 例,匕.口 *' Q (p?»V2 f Tz)S,判斷以下恒溫、恒壓過程中,嫡值的變化.是大于零,小于零還是等于零,為什么？(1)將食鹽放入水中,(2)HCKg)溶于水中生成鹽酸溶液(3)NHjCl(s)>NHNg) + HCKgh%(g)+)2(E)* Ha 0(1)；(5)1 dm"M/) + l dm3(Ar,g)*2 dmJ(N；4-Artg)；(6)1 dtr?(Nw*g) + l dmYAr*g)1 dms (H+ Ar+g)；(7)

37、1 dm (N? rg)b! dm1 (N?dm" (Na tg)；(811 dm"N,g) + tW(Ng)-T答式D鹽溶解于水中.為放熱過程Q<0,dS三竿,3S<0,)同理.HC1(g)溶水中,Q<0世S<0.此化學反響過程為吸熱過程Q>0MS>0.飆)此化學反響過程為放熱過程Q<0,AS<0.7V 2V 2V3s =占5%+、=即 +Rlu y = 2Rln y >0.(6)兩氣體的始態(tài).經(jīng)態(tài)未發(fā)生改變a5=0.行)同種氣體等溫等壓下壓縮.前后狀態(tài)未發(fā)生改變3§=0. &S工向口另=2川n5 6

38、氏在2S& K和WO kPa時,反響上.一出+得夏(&)的&劣>0*說明該反響不能自發(fā)進 占行.但在實驗室內(nèi)常用電解水的方法制備氧氣,這兩者有無矛盾？(幻清海Cam3循環(huán)分別表達在以如下坐標表示的圖上；丁一 “T-S,S-KU-5,T-H答：這兩者沒有矛盾.士.-fHE(¥)+等5 (g)是指在隔離系統(tǒng)內(nèi).不做其他非膨脹功的條件 下口心no.實驗室內(nèi)用電解水的方法剔備氫氣,這個過程中存在電流做功的電功形式.這一反響不是自 發(fā)進行的.(2)Carnet循環(huán)表達坐標如圖3一工精品文檔精品文檔第四章多組分系統(tǒng)熱力學及其在溶液中的應用L以下說法是否正確,為什么？

39、1溶液的化學勢等于溶液中個組分的化學勢之和市.2對于純組分,其化學勢就等于它的Gibbs自由能*3在同一衡溶液中,溶質(zhì)B的濃度分別可以用金小相bkh裝示,其標準態(tài)的表示方法也不同,那么其相 應的化學勢也就不同：4在同一溶液中,假設標準態(tài)規(guī)定不同,那么其相應的相對活度也就不同,5二組分理想液態(tài)混合物的總蒸氣壓,一定大于任一組分的蒸氣分壓：精品文檔精品文檔(6)在相同溫度壓力下,濃度都是0,01 m口卜kg"的食糖和食鹽水溶液的滲透壓相等：(7)稀溶液的沸點一定優(yōu)純?nèi)軇└呤?外在KCI重結(jié)品過程中,析出的KC】(s)的化學勢大于母液中KCI的化學勢,?9)相對活度以=1的狀態(tài)就是標準態(tài).

40、(10)在理想液態(tài)混合物中,Rsilt定律與Hry定律相鳳答:門)錯,根據(jù)化學勢定義,化學勢是指某一組分的化學勢,溶液是多組分體系,無化學勢.(2)錯.對于純組分,其化學勢等于它的摩爾Gibbs自由能.錯.在同一稀溶液中.溶質(zhì)B的化學勢相同,與表示方法無關.(4)正確.在溶液中組分H的化學勢為川=再十及口必冷對液體來說壓力時沖的影響很小故上式 可以寫成仲=成十RT 1必小,由于溶質(zhì)口的化學勢是強度性質(zhì),與表示方法無關,所以標準態(tài)選取不同影 響到RT,即相對活度C活度)不同.(5)正確.(6)錯誤.稀溶液的滲透壓與溶質(zhì)的性質(zhì)無關,而與溶液中所含溶質(zhì)的粒子(分子,原子或離子等)的數(shù) 月成正比,食鹽

41、水中NaCl電離成Na+和C1-離子,而食糖的電離很小,所以兩者滲透壓不相等.錯.假設參加揮發(fā)性溶質(zhì),那么稀溶液的沸點可能比純試劑的高-(8)錯.重結(jié)晶過程.母液中的KC1的化學弟大于析出的KQG)的化學勢.(9)錯,標準態(tài)是指4 = l,Fc = i即相對活度為1,且瞅從Henry定律的狀態(tài).(10)正確.從熱力學的觀點看來.對于理想液態(tài)混合物,Hery與Rawlt定律沒有區(qū)別,2.想一想,這是為什么？(1)在嚴寒的國家冬天下雪之前.在路上灑歌,(2) 口渴的時候喝海水,感覺渴得更厲害.)鹽讖地上,莊稼總是長勢不良;睡太濃的肥料,莊稼會“燒死、G)吃冰棒時,邊吃邊吸,感覺甜味越來越淡*(5)

42、被砂鍋里的肉湯贊飭的程度要比被開水贊傷厲害得多；(的北方冬天吃凍梨前,先將凍梨放入獐水浸泡一段時間.發(fā)現(xiàn)凍梨外表結(jié)了一層薄冰.而里邊卻已經(jīng) 解凍了.答；(1)食鹽溶于水.形成鹽溶液,凝固點降低.(2)土壤溶液的滲透壓大,水由莊稼向土壤滲透,造成失水過多,而影響作物生長,甚至導致作物死亡*(3)海水中的鹽分很大,海水的滲透壓大于體液,口渴時喝海水會感覺渴的更厲害.(4)由于滲透壓的存在,使味覺轉(zhuǎn)官兩側(cè)的濃度差越來越小,所以感覺甜越來越淡.(5)溶液的依數(shù)性,砂鍋中的肉蕩的沸點高于開水的沸點,所以肉畫鍍傷的程度比開水厲害.(6?凍梨的溫度低于原水,水在凍梨外表凝固成冰.放熱,使凍梨里面解凍,并且凍

43、梨中含有糖分使凍梨 里面的凝固點下降低于冰點所以出現(xiàn)以上現(xiàn)象.3.在稀溶液中,沸點升高、凝固點降低和滲透壓等依數(shù)性質(zhì)都出于同一個原因,這個原因是什么？能否精品文檔精品文檔,需)Tr；謊)1饋良飛,(給儡卷)受居一 嗯)"5(給七.答:偏摩爾量的是：門)、必,化學勢的是M3)/5)/GJ8h根據(jù)條件?幻.?均不是.5 .室溫、大氣壓力下,氣體A(g)和小砂在某一溶劑中單獨溶解時的Henry系數(shù)分別為kA和M,且已 知招>即,假設A(g)和國爐同時溶解在該溶劑中達平衡,當氣相中A(和國g的平衡分壓相同時,那么在港 液中哪種氣體的濃度大？答：根據(jù)Henry定律為;如4辛物=品* xA

44、假設取=外那么濃度與H例ry系數(shù)由成正比故B的濃度大.6 .以下過程均為等溫、等壓和不做非膨脹功的過程,根據(jù)熱力學根本公式：#；=-Sd丁十爐<1小都是到£©=0的結(jié)論.這些結(jié)論哪個對,哪個不對,為什么？(l)HjO(lt268 KJOO kPa)H2O(s*268 K JQO kPa)；在蕭g Kt100 kPa 時,HKG+Ch1)=2HCSh(曾在29B KUOO kPa時,一定量的NZIG)溶于水中;(4)HjO(h373 K,100 kPa)H；O(gt373 K,100 kPa)+答“4)對 > 87=0, 的體系組成改變了 .應使用dG = SdT

45、+ Vdp +fi工試比擬以下HO在不同狀態(tài)時的化學勢的大小,根據(jù)的原理是什么？(l)(a)HaCXlf373 KJOO kF-與Cb)H*0(酊373 KJ.kPa) +(2)(c)Hj0(1,373 Kf200 kP.與(由氏0(即373 K,200 kPa)?(3)(e)H:U<lT374 K,10Ci kPQ與H)H式"旦K,l.kPah(4)(a)H2(Xl*373 K*100 kPa)與(d)小.0,373 K.200 kPa).答Ml)兩者相等,氣液平衡(2Md)的化學勢大于的化學勢£3)8)的化學勢大于(.的化學勢0:"?的化學勢大于(Q的化

46、學勢判別時用MX.,即化學勢從高到低變化,8.理想液態(tài)混合物模型的微觀特征是什么？它有幾種不同的定度式？不同定義式之間有何關系？ 答:理想液態(tài)混合物模型的微觀特征是,分子間作用能,熱力學能具有加和性.定義式：U=0,H=0&血 £=% +S& Rtglnr人十桂hIuh)ET( nA Itlia +/欣桂)&wc G= R 丁(做 I 皿八 + fib Imre)1.在298 K時,有0. 10 kg質(zhì)量分數(shù)為0+ 947的硫酸H2S(X水溶液,斌分別用口)質(zhì)量摩爾濃度mtti (2)物質(zhì)的量濃度時和摩爾分數(shù)g來表示硫酸的含量.在詼條件下,硫酸溶液的密度為L

47、0603X 103kggT,純白的密度為997.1 kg*解:質(zhì)量摩爾濃度工 把它們的計算公式用同一個公式聯(lián)系起來？答:稀溶液的沸點升高,凝固點降低和滲透壓等性質(zhì),與溶液中溶質(zhì)粒子的數(shù)目成正比,而與溶質(zhì)粒子 本身性質(zhì)無關稱為溶液的依數(shù)性,表示稀溶液與純?nèi)軇┑膮^(qū)別.用公式表示為；小產(chǎn)與泮=鼻鏟#4)= /'號一 ) 富% 為溶劑的偏摩爾體機4 .在如下的偏微分公式中,哪些表示偏摩爾量,哪些表示化學勢,哪些什么都不是？精品文檔精品文檔黑)丁'一假)工飛；送h,2,爵)丁小飛；喘6),得-7： 覆/48)吃答:偏摩爾量的是式1),(4以化學勢的是；仆3(53(6)48)；根據(jù)條件；(

48、2),(7)均不是5 .室溫、大氣壓力下,氣體A(g)和B(g)在某一溶劑中單獨溶解時的Henry系數(shù)分別為尿和如,且已 知底尿.假設A(g)和B(g)同時溶解在該溶劑中達平衡,當氣相中AQ)和蛻切的平衡分壓相同時,那么在珞 液中哪種氣體的濃度大？答：根據(jù)Henry定律戶日=屜與？ =夙*衛(wèi)a假設以=%那么濃度與Henry系數(shù)歸成正比故B的濃度大.6 .以下過程均為等溫、等壓和不做非膨脹功的過程,根據(jù)熱力學根本公式； dG=5dT+ZJ上都是到AG-0的結(jié)論.這些結(jié)論哪個對,哪個不對,為什么？ (1)H3CKK268 K,100 kPa)>H)(s,26E K,100 kPa)?(2)在

49、 29RKJOO kPa 時,H"g)+Ck(G=2HCK(j) 手(3)在298 K JOO kPa時,一定量的N&C1G)溶于水中； <4)H2O(L373 K門州 kPa)>“05373 K,100 kPa). 答：(4?對,(1), (2) 3)的體系組成改變了,應使用dG =- 5仃+ Vdp + X產(chǎn)的小7 .試比擬以下入.在不同狀態(tài)時的化學勢的大小,根據(jù)的原理是什么？ ()(a)H?O(l,373 K,100 kPa)-(b)H?O(g,373 K JOO kP&h (c)氏OU,373 K,200 kPa)與(d)HQg,373 K,200

50、 kPa), (3)(e)H苫.(L374 KJOO kPa)與U)H?O(g,374 KJOQ kPa), (4Xa)H>O(ii373 Kt100 kPa)與(+1/0(公373 K.200 kPaX 答：(1)兩者相等,氣液平衡 12)3)的化學勢大于(0的化學勢 (3)(.的化學勢大于(D的化學勢 (4)(山的化學勢大于(a)的化學勢判別時用&X0,即化學勢從高到低變化.8 .理想液態(tài)混合物模型的微觀特征是什么？它有幾種不同的定度式？不同定義式之間有何關系？ 答:理想液態(tài)混合物模型的微觀特征是,分子間作用能,熱力學能具有加和牲.定義式;&>kU=o,aniK

51、 h-oSa +顯一1?y人13人+打料13小)xA=RT( ha hrr 苴 +7ialnxR) diijL G= R 7X mJ 皿凡 + M h 1眸4)第五章相平衡精品文檔精品文檔1.判斷以下說法是否正確,為什么？D在一個密封的容器內(nèi),裝滿了 373. 2K的水.一點空隙也不留,這時水的蒸氣壓等于零；力在室溫和大氣壓力下.純水的蒸氣壓為羊,假設在水面上充入NMg以增加外壓,那么純水的蒸氣壓下 降；的小水滴與水汽混在一起成霧狀,由于它們都有相同的化學組成和性質(zhì),所以是一個相；4面粉和米粉混合得十分均勻,肉眼已無法分清彼此,所以它們已成為一相5將金粉和銀粉混合加熱至塔融,再冷卻至固態(tài),它們

52、已成為一相；61 mol NaCls溶于一定量的水中,在298K時,只有一個蒸氣壓$71皿1 NaCls溶于一定量的水中,再加少量的KNQ,口,在一定的外壓下,當?shù)竭_氣-液平衡時, 溫度必有定值;8純水在三相點和冰點時,都是三相共存,根據(jù)相律,這兩點的自由度都應該等于零.答Ml錯.液體具有蒸氣壓是液體的本性,可理解為液體中能量大的分子脫離液面進入空間成為氣態(tài) 分干的做向,可以用平衡時氣態(tài)分子的壓力測量,在密封的容器中加滿水,沒有蒸氣,但水的蒸氣壓是存在 的,不為零.水的蒸氣壓為373. 2K時水的飽和蒸氣壓.錯外用小上外壓增加純水的蒸氣壓將上升,可以理解成外壓增加.液面上的分子逃逸傾向增大,即

53、蒸氣壓增大.3錯.相是指系統(tǒng)中宏觀上看來.化學組成,特理性質(zhì)與化學性質(zhì)完全均勻的局部,水滴與水汽的物 理性質(zhì)不同,兩者有明顯的界面.是兩相.4錯,面粉與米粉雖然肉眼無法分清彼此,但其化學組成不同,在更小的尺度內(nèi)可以區(qū)分,所以它們不 是一相.3對.金粉與銀粉加熱煽融成固態(tài)溶液,冷卻后,粒子分子以分子形式相互分散,是一相.6.=£一十一曰"2 一 1 = 1濃度限制假設水量/=C+1-G 中=2f' =0所以：在298K時,1 mol NKMsM溶于一定量水中,只有一個蒸氣壓.7；錯.增加了少許KNas 假設水量相律變?yōu)?C=5RR' S=3 R=O,R'

54、; = lNaCl 濃度精品文檔精品文檔C2, f* =C+1=32 = 1外壓一定時,溫度與KNft的量也有關系,不為定值.(8)錯.冰點指水與冰兩相平衡的溫度.是兩相共存,根據(jù)相律, C=5=l, %C-中+2 三相點/=(一中+幻=1 + 2 3=0自由度為0冰點/=(一中+2=1+2 2 = 1)與壓力有關.2*指出以下平衡系統(tǒng)中的物種數(shù)、組分數(shù)、相數(shù)和自由度數(shù).,NH,CKs)在真空容器中,分解成NH式g)和HCKg)達平衡；(ZINH,CKs)在含有一定量NHNg)的容器中,分解成NHNg?和HO(g)達平衡, (3)&8小)在真空容器中,分解成.79)和CaCKs)達平衡

55、：NH,HCQG)在真空容器中,分解成NHJ口.CQS)和H?O(g)達平衡:<5)NaCl水溶液與純水分置于某半透兩邊,達滲透平衡,(6)NaCKs)與其飽和溶液達平衡;(7)過量的NHCKs),NHJ(s)在真空容器中達如下的分解平衡；NHCgnNK (g)+HCKg)NHJG)-NH3(g) + Hl(g).(8)含有Na+,K+,SOT,NOT四種離子的均勻水溶液.答：§=3 (NHNKMNFMg)和 HCl(g»NH,CKG-NH 式 g) + HCKg),在同一相中NHJ=HCIC=SRR' = 32=1 6=2f=C+28=32=1(2)5=3N

56、KCKs)-NH,(g)H-HCl(g)C=S-J?=282/=C+2f=2 S=3 CaCOi (s), CO?( g>»CaO( s)Cag 一CaCKs)+COMG不在同一相中,無濃度條件限制C=S-R-R' = 3 1 = 2中=2尸 C+28=2 S=4R=1 Rf=2C=S-RR' = l 0=2/=C+2G=1(5)S=2R=0R'=0C=S-RR' = 2p=2/=C+2=3 (滲透平衡時,兩者上方壓力不同,相律不適用.相律是在兩相壓力相同時推導出 的,故自由度加1)(6)S=2R=2 R' = lC=S-RT'=2 6=2片C+2一中=2(7>S=5 R=2R' = lNH3=HC1+|：H0C52i=29=3f=C+2中=(8)S=5R=0 R' = l 電荷平衡