物理化學(xué)熱力學(xué)章節(jié)測(cè)試練習(xí)答案-2010

1、物理化學(xué)熱力學(xué)章節(jié)測(cè)試練習(xí)（2010.4）答案一、選擇題1、下列過(guò)程H0的是:(A)理想氣體恒溫膨脹過(guò)程；(B)恒壓、恒熵和不做非體積功的可逆過(guò)程；(C)真實(shí)氣體的節(jié)流膨脹過(guò)程；(D)任一個(gè)絕熱且不做非體積功的過(guò)程。D2、下列說(shuō)法正確的是：(A)物體的溫度越高，其熱量越多 ；(B)物體的溫度越高，其熱力學(xué)能越大 ；(C)體系的焓等于恒壓熱 ；(D) 體系的焓就是體系所含的熱量 。B3、封閉體系在不可逆循環(huán)中，熱溫商之和(Q/T)：(A) 大于零 (B) 等于零(C) 小于零 (D) 不可能小于零C4、對(duì)于孤立體系中發(fā)生的實(shí)際過(guò)程，下式中不正確的是：(A) W = 0 (B) Q = 0(C)

2、S 0 (D) H = 0D 5、恒壓下純物質(zhì)體系，當(dāng)溫度升高時(shí)其吉布斯自由能: (A) 上升 (B) 下降(C) 不變 (D) 無(wú)法確定B6、體系的狀態(tài)改變了，其內(nèi)能值（A）必定改變 （B）必定不變（C）不一定改變 （D）狀態(tài)與內(nèi)能無(wú)關(guān)C7、體系進(jìn)行一次循環(huán)過(guò)程（A）W=0 （B）|Q|=|W| （C）Q=0 （D）U=0B8、理想氣體絕熱向真空膨脹，則 (A) S = 0，W = 0 (B) H = 0，U = 0 (C) G = 0，H = 0 (D) U = 0，G = 0 B9、下述說(shuō)法哪一個(gè)錯(cuò)誤?(A) 封閉體系的狀態(tài)與其狀態(tài)圖上的點(diǎn)一一對(duì)應(yīng) (B) 封閉體系的狀態(tài)即是其平衡態(tài) (

3、C) 封閉體系的任一變化與其狀態(tài)圖上的實(shí)線一一對(duì)應(yīng) (D) 封閉體系的任一可逆變化途徑都可在其狀態(tài)圖上表示為實(shí)線 C10、下述說(shuō)法中哪一個(gè)錯(cuò)誤? (A) 體系放出的熱量一定等于環(huán)境吸收的熱量(B) 體系溫度的降低值一定等于環(huán)境溫度的升高值(C) 熱力學(xué)平衡時(shí)體系的溫度與環(huán)境的溫度相等(D) 若體系1與體系2分別與環(huán)境達(dá)成熱平衡,則此兩體系的溫度相同B11、A,B,C 三種物質(zhì)組成的溶液，物質(zhì) C 的偏摩爾量為 (A) (B) (C) (D) B12、下列各式中哪個(gè)是化學(xué)勢(shì)？(a) (b) (c) (d) D13、飽和理想溶液中溶質(zhì)的化學(xué)勢(shì)與純?nèi)苜|(zhì)的化學(xué)勢(shì)的關(guān)系式為 （A） （B） （C） （D

4、）不能確定A14、在一定溫度壓力下，對(duì)于只有體積功的任一化學(xué)反應(yīng)，能用于判斷其反應(yīng)方向的是：（A） （B） （C） （D） C15、實(shí)際氣體在節(jié)流過(guò)程中：(B) (A) H=0，A=0 (B) Q=0，H=0(C) U=0，G=0 (D) H=0，S=0二、計(jì)算題1、.一個(gè)絕熱容器原處于真空狀態(tài)，用針在容器上刺一微孔，使298.2K，py的空氣緩慢進(jìn)入，直至壓力達(dá)平衡。求此時(shí)容器內(nèi)空氣的溫度。（設(shè)空氣為理想的雙原子分子）。解：首選要選好系統(tǒng)，此題為計(jì)算容器內(nèi)空氣的溫度，可以選容器內(nèi)終態(tài)空氣為系統(tǒng)。因環(huán)境的壓力不為零，故在空氣進(jìn)入容器時(shí)環(huán)境對(duì)系統(tǒng)作體積功。而容器為絕熱容器，故，則。將熱力學(xué)能和功

5、的表達(dá)式聯(lián)立可以求出容器內(nèi)空氣的溫度。設(shè)終態(tài)時(shí)絕熱容器內(nèi)所含的空氣為系統(tǒng)，始終態(tài)與環(huán)境間有一設(shè)想的界面，始終態(tài)如下圖8所示p=py,n molT1=298Kp=0V1p=pyVb圖8在絕熱相上刺一小孔后，空氣進(jìn)入箱內(nèi)，在此過(guò)程中環(huán)境對(duì)系統(tǒng)做功為。系統(tǒng)對(duì)真空箱內(nèi)做功為0。系統(tǒng)做的凈功為，絕熱過(guò)程，又理想氣體任何過(guò)程：聯(lián)立上式得，對(duì)于雙原子理想氣體則 討論：這種兩式聯(lián)立求解終態(tài)溫度的方法在熱力學(xué)過(guò)程計(jì)算中是經(jīng)常使用的，尤其在計(jì)算絕熱過(guò)程的終態(tài)溫度經(jīng)常用到此方法。2、1.0mol 理想氣體由500K、1.0MPa，反抗恒外壓絕熱膨脹到0.1MPa達(dá)平衡，然后恒容升溫至500K，求整個(gè)過(guò)程的、和。已知

6、。2.解：系統(tǒng)狀態(tài)變化 對(duì)恒外壓絕熱過(guò)程： 所以 整個(gè)過(guò)程, ，, 3.液態(tài)水在100 、101325 Pa下的汽化熱為41kJmol1。今有液態(tài)水從100、101325Pa的始態(tài)向真空汽化為100、101325Pa的水氣，則該過(guò)程、各為多少？（設(shè)水氣為理想氣體，水的體積忽略）。解：可以設(shè)計(jì)一個(gè)可逆過(guò)程II來(lái)計(jì)算狀態(tài)函數(shù)。 ，； 設(shè)計(jì)為可逆相變過(guò)程，則 ， 計(jì)算結(jié)果說(shuō)明，雖然始態(tài)與終態(tài)相同，水可逆蒸發(fā)和向真空蒸發(fā)所需要的熱是不同的。一個(gè)是，一個(gè)是。4 已知反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)Gibbs函數(shù)和分別為和，求時(shí)水的飽和蒸氣壓（水蒸氣設(shè)為理想氣體,并認(rèn)為與壓力無(wú)關(guān)）。 解：設(shè)計(jì)如下過(guò)程進(jìn)行計(jì)算。 ； 代

7、入已知數(shù)據(jù)，解出。討論：在做物理化學(xué)題目時(shí)，最好畫(huà)出過(guò)程的框圖。因?yàn)橛行?fù)雜的題目?jī)H看文字比較難理解，不容易理出解題思路。但是一旦畫(huà)出過(guò)程的框圖，你會(huì)有新的發(fā)現(xiàn)，馬上有了解題思路，而且還能看出一些隱含在字理行間的已知條件。希望你能養(yǎng)成畫(huà)過(guò)程框圖的良好習(xí)慣。5. 2 mol 100、101325 Pa 的液體水向真空蒸發(fā)，全部變成為 100、101325Pa的水蒸氣求水的熵變DVapS，判斷過(guò)程是否自發(fā)。已知 101325Pa，100時(shí)水的摩爾蒸發(fā)熱為40.68 kJmol-1。 水氣可視為理想氣體。解：這是一個(gè)不可逆過(guò)程，必須設(shè)計(jì)一個(gè)可逆過(guò)程計(jì)算DVapS體 = Q R /T = DH/T =

8、 218.0 J.K -1Q環(huán) = -DVapU = -(DH nRT) = -75.15 KJ DS環(huán) = Q環(huán)/T = -201.4 J.K -1 D Vap S總 = DVapS體 + DS環(huán) = 16.6 J.K -1 0，過(guò)程自發(fā)。6. 試求標(biāo)準(zhǔn)壓力下，5的過(guò)冷液體苯變?yōu)楣腆w苯的DS，并判斷此凝固過(guò)程是否可能發(fā)生。已知苯的正常凝固點(diǎn)為5，在凝固點(diǎn)時(shí)熔化熱DfusHm9940Jmol-1，液體苯和固體苯的平均定壓摩爾熱容分別為127和123 JK-1mol-1。-5，C6H6(l)可逆相變可逆降溫可逆升溫S-5，C6H6(s)5，C6H6(l)5，C6H6(s)S2S1S3圖5解：-5

9、不是苯的正常疑固點(diǎn)，欲判斷此過(guò)程能否自動(dòng)發(fā)生，需運(yùn)用熵判據(jù)，即分別求出系統(tǒng)的DS和實(shí)際疑固過(guò)程熱溫商加以比較方能作出判斷。 (1)系統(tǒng)DS的求算將此過(guò)程設(shè)計(jì)成圖5所示的可逆過(guò)程為方便起見(jiàn)，取1 mol C6H6作為系統(tǒng)則 S=S1+S2+S3=127ln(278/268)-9940/278+123ln(268/278)JK-1mol-1=-35.62 JK-1mol-1(2)環(huán)境熵變的求算根據(jù)基爾霍夫方程，首先求得-5凝固過(guò)程的熱效應(yīng)=-9940+(123-127)(268-278) Jmol-1=-9900 Jmol-1故S環(huán)=-Q體/T=9900/268=36.49 JK-1mol-1 S

10、隔=S體+S環(huán)=-35.62+36.49=0.87 JK-1mol-10根據(jù)熵判據(jù)，此凝固過(guò)程可能發(fā)生，且為不可逆過(guò)程。此題也可以先S體，再求實(shí)際凝固過(guò)程熱溫商，根據(jù)Clausius 不等式，通過(guò)比較S體和實(shí)際凝固過(guò)程熱溫商的大小來(lái)對(duì)過(guò)程進(jìn)行判斷，結(jié)果是一樣的。7. 已知冰和水的熱容分別是37.6和75.3 JK-1mol-1、 0，常壓下冰的熔化熱為6020 J mol-1。（1）求常壓、-10 時(shí)1 mol冰變?yōu)?molH2O(l)的G（計(jì)算時(shí)忽略壓力對(duì)凝聚相焓和熵的影響）；（2）-10時(shí)冰和水的飽和蒸汽壓之比是多少？解：設(shè)計(jì)下列三步變化過(guò)程。H=H1+H2+H3=37.610+6020-

11、75.310=5643Jmol-1S=S1+S2+S3=nCp,m(s)ln(T2/T1)+fusH/Tm + nCp,m(l)ln(T1/T2)=37.6ln(273.15/263.15)+6020/273.15+75.13ln(268.15/273.15)=20.64JK-1 mol-1G=H-TS=5643-263.1520.64=210 Jmol-1 (2) -10、py下的冰變成-10、py的水的過(guò)程，可以設(shè)計(jì)下列步驟來(lái)實(shí)現(xiàn) G=G1+G2+G3+G4+G5G3=nRTln(pl*/ps*)=210 Jmol-1 pl*/ps*=1.10 8.已知理想氣體化學(xué)反應(yīng) 2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g) 在298 K、標(biāo)準(zhǔn)壓力下的 140kJmol-1，且不隨溫度變化，求反應(yīng)在873 K時(shí)的。解：將GH公式積得 = 即 = = -30.01 kJmol-1 故= = -37.27 kJmol-19.水（H2O）和氯仿（CHCl3）在101.325 kPa下正常沸點(diǎn)分別為100和61.5，摩爾蒸發(fā)焓分別為vapHm(H2O)=40.668kJmol-1和vapHm(CHCl3)=29.50kJmol-1，求兩液體具有相同飽和蒸汽壓時(shí)的溫度。解：應(yīng)用克克方程 ln(p2/p1)=- vapHm/R(1/T2-1/T1) ，聯(lián)立求解即可。對(duì)H2O，