每次物理化学作业及答案
§1.1 热力学基本概念第一周(1) 练习
1“任何系统无体积变化的过程就一定不对环境作功。”这话对吗?为什么?
答：不对，应该是无体积变化的过程,系统就一定不对环境作体积功。系统和环境之间交换能量的方式,除体积功外,还有非体积功,如电功,表面功等.
2“凡是系统的温度下降就一定放热给环境，而温度不变时则系统既不吸热也不放热。”
这结论正确吗?举例说明之。
答:不正确。系统的温度下降，内能降低,可以不放热给环境.例如: (13页例1-4) 绝热容器中的理想气体的膨胀过程,温度下降释放的能量,没有传给环境,而转换为对外做的体积功.
而温度不变时则系统既不吸热也不放热。
不对, 等温等压相变过程，温度不变,但需要吸热(或放热), 如一个大气压下，373.15K 下，水变成同温同压的水蒸汽的汽化过程，温度不变，但需要吸热。
3在一绝热容器中盛有水，其中浸有电热丝，通电加热。将不同对象看作系统，则上述加热过程的Q或W大于、小于还是等于零?
⑴以电热丝为系统Q<0; W>0；
⑵以水为系统; Q>0;W=0；
⑶以容器内所有物质为系统Q=0; W>0；
⑷将容器内物质以及电源和其它一切有影响的物质看作整个系统。Q=0;W=0.
4在等压的条件下，将1mol理想气体加热使其温度升高1K，试证明所作功的数值为R。
证明：∵等压过程则P1=P2=P e∴W=-p(V2-V1)=-p[ nR(T+1)/p- nRT/p]= -p×(nR/p)= -R
51mol理想气体，初态体积为25dm3，温度为373.2K，试计算分别通过下列四个不同过程，等温膨胀到终态体积100dm3时，系统对环境作的体积功。
(1)向真空膨胀。(2)可逆膨胀。(3)先在外压等于体积50dm3时气体的平衡压力下，使
气体膨胀到50dm3，然后再在外压等于体积为100dm3时气体的平衡压力下使气体膨胀到终态。(4)在外压等于气体终态压力下进行膨胀。
答:
(1)向真空膨胀：p外=0，δW= - p外dV=0, W=0
(2)可逆膨胀：W= -nRTln(V2/V1) =-8.314×373.2×ln(100/25)=-4301J= -4.3kJ
(3）两步恒外压膨胀：W= W I+ W II=- p外,1(V中-V1)- p外,2(V2 -V中)
=- p中(V中-V1)- p2(V2 -V中)
= p中V中[(V1/ V中)-1]+ p2V2[(V中/ V2) -1]
=nRT(V1/ V中-1)+nRT(V中/ V2 -1)
= 8.314×373.2×[(25/50)-1+(50/100)-1] = -3103J= -3.1kJ,
(4）一步恒外压膨胀：W=- p外,2(V2-V1)= -p2(V2–V1)= p2 V2 (V1/ V2-1)=nRT (V1/ V2-1)
= 8.314×373.2×(25/100-1) = -2327J= -2.33 kJ,
[ (1) 0, (2)-4.3kJ, (3) -3.1kJ, (4)-2.32kJ ]
610mol理想气体由25℃，1.00MPa膨胀到25℃，0.10MPa。设过程为：(1)向真空膨胀；
(2)对抗恒外压0.100MPa膨胀。分别计算以上各过程的功。
答:
(1) 向真空膨胀,因为p外=0，所以，W=0
(2) 对抗恒外压0.100MPa膨胀.
W=-p e(V2-V l)= -p e[(nRT/P2)- (nRT/P1)]= -0.1×106 (nRT/0.1×106 +n RT/1.0×106) =(-nRT)+(nRT/10)=(-9/10)×10×8.314×(273.15+25)=-22309.3719J=-22.31kJ
[ (1) 0 , (2) -22.3kJ ]
7. 求下列等压过程的体积功W：
(1)10 mol理想气体由25℃等压膨胀到125℃；
(2)在100℃，0.100MPa下5 mol水变成5 mol水蒸气(设水蒸气可视为理想气体，水的体积与水蒸气的体积比较可以忽略)。
(3)在25℃，0.100MPa下1 molCH4燃烧生成二氧化碳和水。
答:
（1）W=- p e (V2-V l)=-nR(T2-T1)= -10×8.314×(398.15-298.15)=-8314J= -8.314kJ
（2）W=- p (V g-V l) ≈- pV g≈-nRT=-5×8.314×373.15=-15511.8J= -15.512kJ
(3）CH4(g)+2O2(g)=2H2O(l)+CO2(g)
W= -∑νB(g)RT= - (1-1-2)×8.314×298.15=4957.64J=4.958kJ
[ (1) -8.31kJ , (2) -15.50kJ , (3) 4.96kJ ]
8 (1)已知在373K及101.325kPa下，液态水的比容是1.04 dm3kg-1，水蒸气的比容为
1677dm3 kg-1，求1mol液态水在373K及101.325kPa下蒸发成1mol的水蒸气时所作的功。
(2)假定把液态水的体积忽略不计，试求上述过程所作的功。
(3)若又假定把水蒸气视为现想气略去液态水的体积，试求蒸发过程所作的功。
答:
（1）W=- p (V g-V l)
= -101.325×103 (18×10-3×1677×10-3-18×10-3×1.04×10-3)= -3056.7J=-3.057kJ （2）W=- p (V g-V l)≈- pV g =-101.325×18×10-3×1677 =-3058.6J= -3.059kJ
(3）W=- p (V g-V l)≈- pV g≈-RT=-8.314×373= -3101.1J= -3.101kJ
[ (1) -3.057 kJ , (2) -3.059 kJ ,(3)-3.101 kJ ]
9在298.15K和O p下，把0.1kg的锌放进稀盐酸中，试计算产生氢气逸出时所作的体积功。
答:
Zn(s) + 2HCl(l) →ZnCl2(l) +H2(g)
1 1
100/65 X X=1.538 mol
W= -p ( V2-0)= -P?(nRT/ P?)=--3.81kJ
或:
发生单位反应时, W= -∑νB(g)RT=-RT ,所以有1.538mol H2(g)生成时,则
W= 1.538×{-∑νB(g)RT}=-1.538RT= -3.81kJ
[ -3.81 kJ ]
(2)
§1.2 热力学第一定律 2007-3-15(2)
练习
1 讨论以下表述：
(1)热力学第一定律以ΔU=Q -pΔV表示时,它只适用于没有化学变化的封闭体系做体积
功的等压过程
答: 它适用于封闭体系做体积功的等压过程. 不需要“没有化学变化”的限制条件.
(2)凡是在孤立体系中进行的变化,其ΔU和ΔH的值一定是零
答: 在隔离系统中，系统与环境之间没有能量和物质的交换,是恒内能体系,所以,能量总值不变，即ΔU=0(见书12页); 而H 具有守恒的性质,所以ΔH不一定为零.
(3)373K 101.3kPa H2O(l) 向真空蒸发为同温同压下H2O(g),该过程ΔU=0。
答:该过程W=0,Q不等于零,所以ΔU不等于零.
(4）只有循环过程才是可逆过程，因为系统回到了原来的初态。
答：错.
循环过程和可逆过程是两个不同的概念。
初态与终态是同一状态的过程为循环过程。
可逆过程：系统从一初态出发，经历一过程到达终态，若沿原途径返回，回到初态时，环境也同时回到初态，不留下任何痕迹，则此过程就叫可逆过程。
2. 使一封闭系统由某一指定的始态变到某一指定的终态。Q，W，Q+W，ΔU中哪些量能确定，哪些量不能确定?为什么?
答：Q,W,与具体过程有关;而Q+W，ΔU只取决于始态和中态，与过程无关。
3.本书热力学第一定律数学表达式是ΔU=Q+W，而有的书却是ΔU =Q-W，这是何原因答：对W符号规定不同.本书规定系统对环境做功, W为负值.
4.“因为ΔH=Q p，所以Q p也具有状态函数的性质。”这结论对吗?为什么?
答：不对，ΔH=Q p只是在等压无其他功的条件下才在数值上相等。Q p是热量，不是状态函数。
5 d U =V T U ??? ????d T +T V U ??? ????d V ，由于V T U ??? ????=C V ，故前式可写成d U =C V d T +T V U ?
?? ???? d V 。又因Q δ= C V d T ，故前式又可写成d U =Q δ+T
V U ?
?? ????d V ，将此式与d U =Q δ- p d V 比较，则有 T
V U ??? ???? = - p ，这个结论对吗? 为什么?
答：不对. 因为: d U =Q δ-pdV , 体积一定时, d V=0，所以，d U =Q δV , 而Q δV = C V d T 时，所以d U= C V d T,而不是d U =Q δ+T V U ??? ????d V ( 体积一定,dV=0)，或d U =C V d T +T
V U ??? ???? d V(体积一定,dV=0)。
6. 一般物质的α= p
T V V ??? ????1 值都大于0，但对于0-4℃之间的水，α＜0，能否说其C p 恒大于C V ，为什么? 答: 对.(参看课本52页) C p 与C V 的关系:
因为: ()p p p p
U H pV H V p T T T T ??-??????????==- ? ? ? ?????????????=C p - p p T V ??? ???? (1) 因为可以设: U=U(T,V) 所以, dU=V T U ??? ????dT+T
V U ???
????dV , 两边等压下对温度T,求偏导,即同除以dT, 则有
p
T U ???
????= V T U ??? ????+T V U ??? ????p T V ??? ???? 即: p T U ???
????= C V +T V U ??? ????p
T V ??? ???? (2) (1)=(2) 得到: C p - C V ＝［p+ T V U ???
????］p
T V ???
???? (3) 因为: d U = T d S – p d V , 定温下,两边同除以dV, 即 T V U ???
????=T T
S V ???
????-P, 又因为T V
S P V T ??????= ? ???????( Maxwell 关系式得到), 所以p T p T V U V T -???
????=??? ????
将该关系式代入(3) C p - C V = T p
V T V T p ???
???????
???? (4)
循环关系方程:V P T
P T V T V P ?????????
? ? ??????????=-1 所以: V P T
P V P T T V ?????????
=-
? ? ?????????? (5) (5) 代入(4) 得到C p - C V = -T 2
p
T T V V p ???
??????? ???? (6)
等压膨胀系数α=
V 1p T V ??? ???? ，等温压缩系数β= - T
p V V ????
????1,将它们代入(6) 变得到 C p - C V = -T 2
p
T T V V p ??? ??????? ????=
βαVT
2
上式说明：① 任何物质的 T
V p ???
????总是负值，所以C p - C V 也总是正值，即C p 恒大于C V 。 ② 当T →0K 时，lim(C p - C V )= 0。 ③ 当 p
T V ???
???? =0时，则C p = C V 。例如4℃、101325Pa 时，水的密度最大(V m 具有最小值)，这时的C p = C V 。
④ 对于理想气体( pV = nRT )可得，C p - C V = nR 。
7. 10 mol 理想气体由25℃、10O p 膨胀到25℃、O p ，设过程为(1)自由膨胀；(2)对抗恒外
压O p 膨胀；(3)等温可逆膨胀。分别计算以上各过程的W ，Q ，ΔU 和ΔH 。 答:
（1）向真空膨胀：p 外=0，δW= - p 外dV=0, W=0, ΔU=0，ΔH=0，Q=0；
(2）恒外压膨胀：W= - p 外(V 2-V 1) = - P θ(V 2-nRT/10P θ)= nRT(P θ/10 P θ
-1) = 10×8.314×298.15(1/10 –1)= -22.31kJ ΔU=0，ΔH=0，Q= -W=22.31kJ
(3）可逆膨胀：W= nRTln(P 2/P 1) =10×8.314×298.15×ln(P θ/10 P θ
)=-57.08kJ ΔU=0，ΔH=0，Q= -W=57.08kJ
[ (1) 0 , 0 , 0 , 0 (2) -22.3 kJ , 22.3 kJ , 0 , 0 (3) -57.1 kJ , 57.1 kJ , 0 , 0 ] 8 473K ，0.2MPa ，1dm 3的双原子分子理想气体，连续经过下列变化： (1)等温膨胀到3dm 3；
(2)再等容升温使压力升到0.2MPa ；
(3)保持0.2MPa 降温到初始温度473K 。在p -V 图上表示出该循环全过程；并计算各步及整个循环过程的W ，Q ，ΔU 及ΔH 。已知双原子分子理想气体C p ,m = 3.5 R 。
[ (1) –219.7 J, 219.7 J , 0 , 0 (2) 0, 1000J , 1000 J, 1400 J (3) 400 J, -1400 J, -1000 J, -1400 J ]
P
(p1(p1V2T2)
2 等容
(p2V2T1)
V
答:
(1) ΔU1=0，ΔH1=0，n=0.2×106×1×10-3/(8.314×473)=0.051mol
W1= -nRTln(V2/V1) =-0.051×8.314×473×ln(3/1)=-219.7 J
Q1=-W1=219.7 J，
(2) T2/T1=V2/V1，T2= T1×V2/V1=473×3/1=1419K
W2=0，ΔU2= Q2= n C V，m (T2-T1)= 0.051×2.5×8.314×(1419-473)=1002 J ΔH2= n C p，m (T2-T1)= 0.051×3.5×8.314×(1419-473)=1404 J
(3) W3=-nR(T1-T2)=-0.051×8.314×(473-1419)=401 J
ΔU3 = n C V，m (T1-T2)= 0.051×2.5×8.314×(473-1419)=-1002 J
ΔH3= Q3= n C p，m(T1-T2)= 0.051×3.5×8.314×(473-1419)= -1404 J
循环过程：ΔU=0，ΔH=0，W=-219.7+0+401=181.3 J，Q= -181.3 J
(3) 第一章 热力学基本定律 练 习 题 (答案) 2007-3-16 (3)
1-1 0.1kg C 6H 6(l)在O p ，沸点353.35K 下蒸发，已知m g l H ?(C 6H 6) =30.80 kJ mol -1。试计算此过程Q ，W ，ΔU 和ΔH 值。
解：等温等压相变 。n /mol =100/78 , ΔH = Q = n m g l H ?= 39.5 kJ , W = - nRT = -3.77 kJ , ΔU =Q +W=35.7 kJ
[ 39.5kJ , -3.77 kJ , 35.7 kJ , 39.5 kJ ]
1-2 设一礼堂的体积是1000m 3，室温是290K ，气压为O p ，今欲将温度升至300K ，需吸收热量多少?(若将空气视为理想气体，并已知其C p ,m 为29.29 J K -1 ·mol -1。)
解：理想气体等压升温（n 变）。T nC Q p d m ,=δ,?=300
290m ,d RT
T pV C Q p =1.2×107 J
[ 1.2×107
J ]
1-3 2 mol 单原子理想气体，由600K ，1.0MPa 对抗恒外压O p 绝热膨胀到O p 。计算该过
程的Q 、W 、ΔU 和ΔH 。(C p ,m =2.5 R)
解：理想气体绝热不可逆膨胀Q ＝0 。ΔU ＝W ，即 nC V ,m (T 2-T 1)= - p 2 (V 2-V 1), 因V 2= nRT 2/ p 2 , V 1= nRT 1/ p 1 ，求出T 2=384K 。
ΔU ＝W ＝nC V ,m (T 2-T 1)＝-5.39kJ ，ΔH ＝nC p ,m (T 2-T 1)＝-8.98 kJ
(注意: 1MPa= 1×106 Pa)
[ 0 , -5.39kJ, -5.39 kJ, -8.98 kJ ]
1-4 在298.15K ，6×101.3kPa 压力下，1 mol 单原子理想气体进行绝热膨胀，最后压力为O
p ，
若为；(1)可逆膨胀 (2)对抗恒外压O p 膨胀，求上述二绝热膨胀过程的气体的最终温度；气体对外界所作的功；气体的热力学能变化及焓变。(已知C p ,m =2.5 R )。
解：(1)绝热可逆膨胀:γ=5/3 , 过程方程 p 11-γT 1γ= p 21-γT 2γ, T 2=145.6 K ,
ΔU ＝W ＝nC V ,m (T 2-T 1)＝-1.9 kJ , ΔH ＝nC p ,m (T 2-T 1)＝-3.17kJ
(2)对抗恒外压O p 膨胀 ,利用ΔU ＝W ，即 nC V ,m (T 2-T 1)= - p 2 (V 2-V 1) ，求出T 2=198.8K 。
同理，ΔU ＝W ＝-1.24kJ ，ΔH ＝-2.07kJ 。
[ (1) 145.6K , -1.9 kJ , -1.9 kJ , -3.17kJ (2) 198.8K , -1.24kJ, -1.24kJ, -2.07kJ ]
1-5 1 mol 水在100℃，O p 下变成同温同压下的水蒸气(视水蒸气为理想气体)，然后等温可
逆膨胀到0.5O
p ，计算全过程的ΔU ，ΔH 。已知g l ?H m (H 2O , 373.15K, O p )= 40.67kJ
mol -1 。
解：过程为等温等压可逆相变＋理想气体等温可逆膨胀，对后一步ΔU ，ΔH 均为零。
ΔH ＝g l ?H m = 40.67kJ ，ΔU =ΔH –Δ(pV ) = 37.57kJ
其中, Δ(pV )=P 2V 2 -P 1V 1=P ΘV 2 -P ΘV 1=P Θ(V 2-V 1) ≈P ΘV 2=nRT=3.102kJ
[ 37.57kJ , 40.67kJ ]
2007-3-16 于汇华学院
§1.3 气体系统典型过程分析 (练习答案) 2007-3-21 1 讨论以下表述： (1) 下列过程中
① 非理想气体经卡诺循环.
答: 因为U 和 H 都是状态函数, 循环过程的状态函数,的改变量为零, 所以, ΔU 及ΔH 均为零.
② 理想气体节流膨胀.
答:因为对理想气体,有μJ-T =0, J T
H
T p μ-???= ???? ,即在节流膨胀过程中,理想气体的温度在等
焓的情况下, 不随压力改变，所以T 不变，而对理想气体U 及H 均为温度的函数，温度不
变,所以ΔU 及ΔH 均为零. ③ 理想气体绝热可逆膨胀.
答: 理想气体绝热可逆膨胀过程, 温度要改变，所以ΔU 及ΔH 均不为零,即ΔU=nC v,m (T 2-T 1), ΔH= nC p,m (T 2-T 1)
④ 373.2K,100.kPa 下H 2O(l)蒸发成H 2O(g).
答: 该过程等压下吸热,所以ΔH=ΔH g l, m =Q p >0, ΔU=Q p +W= Q p +-P e (V g -V l )
(2) 一定量的理想气体由同一初态分别经①等温压缩和②绝热压缩到具有相同压力的终态,两终态的焓值相等。
答:①等温压缩：系统温度不变，所以焓值不变,ΔH=0
②绝热压缩：系统温度升高，焓值改变, ΔH= nC p,m (T 2-T 1). 所以,同一初态到两终态的焓值不相等。
(3) 有一摩尔理想气体在298K 进行绝热不可逆膨胀,体积增加一倍,但没有对外作功，.这
时气体的温度降低。
答:该过程,Q=0, W=ΔU,所以若W=0,则ΔU=0, 此时系统的温度不会降低.
(4) 一理想气体系统自某一始态出发，分别进行等温的可逆膨胀和不可逆膨胀，能达到同
一终态。
答:结论正确,如25页例1-8, 不同途径可到相同的终态
2 证明： 第二Virial 系数 B ＝bRT －a （式中a 、b 为van der Waals 气体状态方程中的常数）
证明：直接将范德华方程展开得到, PV m -Pb+(a/V m )-(ab/ V m 2)=RT,
整理得到PV m =RT+ (PbV m -a)/ V m –(ab/ V m ), A=RT, B=PbV m -a,近似认为V m =RT/P,
得到B ＝bRT －a
3 1mol 单原子理想气体，初态为202.65kPa 、298.15K ，现在使其体积分别经由以下二条可
逆过程增大到原体积的2倍。 (1)等温可逆膨胀，
(2)绝热可逆膨胀，分别计算，上述二过程的Q ，W ，ΔU ，ΔH 。
解：(1) ΔU =0，ΔH =0，W=nRTln(V 2/V 1) =-8.314×298.15×ln(2/1)=-1.72 kJ
Q=-W=1.72 kJ
(2) 绝热可逆过程方程式：T 1V 1γ-1=T 2V 2γ
-1，
T 2= T 1(V 1/ V 2)5/3-1=298.15×(1/2) 5/3-1，T 2=187.82K ，
ΔU =W =nC V ,m (T 2- T 1)=3/2×8.314 (187.82 -298.15)=-1.38 kJ ΔH =nC p,m (T 2- T 1)=5/2×8.314 (187.82 -298.15)=-2.29 kJ
[ (1) 1.72 kJ , -1.72 kJ , 0 , 0 (2) 0 , -1.38 kJ , -1.38 kJ , -2.3 kJ ] 4 氢气从1.43dm 3，3.04×105 Pa 和298K ，可逆绝热膨胀到2.86 dm 3 。氢气的C p ,m ==28.8J K -1 mol -1
，按理想气体处理。 (1)求终态的温度和压力； (2)求过该程的Q 、W 、ΔU 和ΔH 。
解：(1) 绝热可逆过程方程式：T 1V 1γ-1=T 2V 2γ
-1，
T 2= T 1(V 1/ V 2)7/5-1=298×(1.43/2.86)7/5-1，T 2=225.84K ，
P 1V 1γ=P 2V 2γ
，P 2= P 1(V 1/ V 2)7/5=3.04×105×(1.43/2.86)7/5，P 2=1.15×105Pa ，
(2) n=3.04×105×1.43×10-3/(8.314×298)=0.175mol
ΔU =W =nC V ,m (T 2- T 1)= 0.175×5/2×8.314 (225.84 -298)= -242 J ΔH =nC p,m (T 2- T 1)= 0.175×7/2×8.314 (225.84 -298)= -339 J
[ (1) 225K , 1.15×105 Pa (2) 0,–262 J ，-262 J, -369 J ]
5 试从H = f (T, p )出发，证明：若一定量某种气体从298.15 K ，O p 等温压缩时，系统的焓增加，则气体在298.15K ，O p 下的节流膨胀系数(即J-T 系数)μJ-T ＜0。
证明: H 是状态函数,具有全微分的性质,
p T
H H dH dT dP T P ??????=+ ? ???????
因为：节流膨胀过程是绝热等焓过程，所以dH=0,所以，
T T
J T H
p p
H H T P P H
P C T μ-??????
? ?
?????????=-=-= ?????
?? ????
所以，因为C p >0, 当等温压缩时(P 增加) ，系统的焓值增加(H 也增加)，则有H P ???
????
T
>0,此时，μJ-T ＜0
习题答案
1-6 某高压容器中含有未知气体，可能是氮气或氩气。在29K 时取出一样品，
从5dm 3绝热可逆膨胀到6dm 3，温度下降21K 。能否判断容器中是何种气体?(若设单原子气体的C V , m = 1.5R ，双原子气体的C V ,m =2.5R ). 解：绝热可逆膨胀: T 2=277 K , 过程方程 T 1V 1γ-1= T 2V 2γ-1, 求出γ=7/5 , 容器中是N 2.
1-7 1mol 单原子理想气体(C V ,m =1.5R )，温度为273K ，体积为22.4dm 3，经由A 途径变化到温度为546K 、体积仍为22.4dm3；再经由B 途径变化到温度为546K 、
体积为44.8dm 3
；最后经由C 途径使系统回到其初态。试求出： (1)各状态下的气体压力；
(2)系统经由各途径时的Q ，W ，ΔU ，ΔH 值； (3)该循环过程的Q , W ，ΔU ，ΔH 。
解： A 途径: 等容升温 ，B 途径等温膨胀，C 途径等压降温。
(1) p 1=O p , p 2=2O p , p 3= O p
(2) 理想气体: ΔU ＝nC V ,m ΔT , ΔH ＝nC p ,m ΔT .
A 途径, W =0, Q =ΔU ,所以Q ,W ,ΔU ,ΔH 分别等于3.40 kJ , 0 , 3.40 kJ , 5.67 kJ
B 途径,ΔU ＝ΔH =0,Q =-W ,所以Q ,W ,ΔU ,ΔH 分别等于3.15 kJ , -3.15 kJ , 0 , 0 ;
C 途径, W =-p ΔV , Q =ΔU –W , 所以Q ,W ,ΔU ,ΔH 分别等于-5.67 kJ , 2.27 kJ , -3.40 kJ , -5.67 kJ
(3)循环过程ΔU =ΔH =0 ,Q = -W = 3.40+3.15+(-5.67)= 0.88 kJ
1-8 2mol 某双原子分子理想气体,始态为202.65kPa,11.2dm 3,经 pT =常数的可逆过程,压缩到终态为405.20kPa.求终态的体积V 2温度T 2及 W,ΔU,ΔH .( C p ,m =3.5 R ). 解：p 1T 1= p 2T 2 , T 1=136.5K 求出T 2=68.3K,V 2=2.8dm 3, ΔU ＝nC V ,m ΔT =-2.84kJ,ΔH ＝nC p ,m ΔT =-3.97kJ , δW = -2nR d T , W = -2nR ΔT =2.27 kJ
21
()()()22K K nRT K nRT K nRT W pdV dV d d d nRTdT nRdT T T P T T K T T
δ=-=-=-=-=-=-=-
2
1
2122()T T W nR dT nR T T =-=--?
1-9 2mol,101.33kPa,373K 的液态水放入一小球中,小球放入373K 恒温真空箱中。打破小球,刚好使H 2O(l)蒸发为101.33kPa,373K 的H 2O(g)(视H 2O(g)为理想气体)求此过程的Q,W,ΔU,ΔH ;若此蒸发过程在常压下进行,则Q,W,ΔU,ΔH 的值各为多少?已知水的蒸发热在373K, 101.33kPa 时为40.66kJmol －1。
解：101.33kPa , 373K H 2O(l)→H 2O(g)
(1)等温等压可逆相变, ΔH =Q =n g l ?H m = 81.3kJ , W = -nR T =-6.2kJ, ,ΔU =Q +W =75.1kJ
(2)向真空蒸发W =0, 初、终态相同ΔH =81.3kJ ，,ΔU =75.1kJ ，Q =ΔU ＝75.1kJ
2007-3-21(4)
§1.4 热力学第二定律与熵 2007-3-23 (5) 练习
1 讨论以下表述：
(1) 系统由相同的初态出发经绝热可逆和绝热不可逆过程不可能达到相同的终态。 答: 结论正确. 绝热Q=0, ΔU =W
绝热可逆 W=W max. ΔU 1=W max 绝热不可逆, ΔU 2=W
∵W < W max , ∴ΔU 2<ΔU 1 所以不能达到相同的终态. （见课本P32,）
(2) 能将热力学第二定律表述为“热不能全部转化为功”。
答:不对. 理想气体等温膨胀, ΔU =0, ∴Q = -W 这里热可以全部转化为功,但体积变大了. 应该是: 不引起其他变化的条件下，从单一热源吸热而全部转化为功是不可能的.(见课本P28，)
(3)熵变定义式告诉我们，只有可逆过程才有熵变。而不可逆过程只有热温熵之和，而无熵变。
答: 熵是系统的状态函数，所以与可逆与否无关，只要系统发生改变，则有熵变；不可逆过程的热温熵之和与过程相关，不同过程,热温熵之和的数值不同;可逆过程的热温熵之和等于熵变
(5) 由于可逆过程的热温商之和等于系统的熵变，故热温商之和是系统的状态性质。 答: R
Q S T ???=
???∑
Ir Q S T ???
∠ ??
?∑
可见Q T ??? ??
?∑和过程密切相关,不是系统的状态性质.
(6) Clausius 不等式既是系统二状态间过程性质判据, 又是过程发生可能性判据。 答: 对，P31，既可作为过程性质的判据，又可作为过程发生可能性的判据.
2 试用热力学第二定律证明：在p-V图上，
(1)两等温可逆线不会相交，
仿照carnot 循环,假设可以相交,如图,添加绝热可逆线构成一个循环,
绝热线: ab , Q=o, W0=ΔU=nC v.m (T2-T1)
等温线2: bd, ΔU=0, Q2= -W2=nRT2 ln(V d/V b)
等温线1:ad, ΔU=0, Q1= -W1=nRT1ln(V a/V d),
W总=W1+W2+W0= [-nRT1ln(V a/V d)]+ [-nRT2ln(V d/V b)]+ nC v.m(T2-T1)= [-nRT1ln(V a/V d)]+ [-nRT2ln(V d/V b)]+nC v.m[P b V b/nR-P a V a/nR]= [-nRT1ln(V a/V d)]+ [-nRT2ln(V d/V b)]- nC v.m [P d V d/nR-P d V d/nR]= [-nRT1ln(V a/V d)]+ [-nRT2 ln(V d/V b)]
Q总= nRT2 ln(V d/V b) +nRT1ln(V a/V d)
Q总=-W总即热全部转化成了功,因为都是可逆过程,所以也没留下任何痕迹.此结论与热力学第二定律相违背.所以两条等温线不能相交.
证明方法2: 若相交，则有p交V交=nRT1同时，p交V交= nRT2 ，所以T1= T2，为同一条等温线。
(2)两绝热可逆线不会相交；
假设可以相交如图所示
添加等温线AB
绝热线2
绝热线1
构成一个循环
A→B, ΔU=0, Q0= -W0=nRT ln(V B/V A)
B→C, Q=0, ΔU=W=nC v,m(T c-T B)
C→A,Q=0, ΔU=W=nC v,m(T A-T C)
W总功= -nRT ln(V B/V A)+ nC v,m(T c-T B)+ nC v,m(T A-T C)
因为T A= T B
所以,W总功= -nRT ln(V B/V A)
Q总热= nRT ln(V B/V A)
循环中只有一个热源”T” ,说明系统从单一热源吸热全部转化成了功,因为过程都可逆,所以没有留下变化的痕迹, 与第二定律相违背.
(3)一条绝热可逆线与一条等温可逆线只能交一次。
假设有两个交点A,B
A→B, ΔS= S B-S A=ΔS1=ΔS2
等温可逆过程:ΔS1=nRln(V B/V A)
绝热可逆过程是等熵过程:ΔS2=0
所以ΔS1≠ΔS2
而如果有两个交点,则A→B的ΔS, ΔS= S B-S A=ΔS1=ΔS2
所以互相矛盾,假设不成立.
3 “由于总熵变代表了系统和环境熵变的和，即代表了大隔离系统的熵变。所以ΔS总≥0 可以作为判断过程自发方向与限度的判据。”这种说法对吗?为什么?
答: 对.ΔS孤立≥0, 若孤立系统发生了不可逆过程,一定是自发进行的(即不依靠外界的条件进行的过程), 说明ΔS孤立≥0 可以作为过程自发方向的判据. ΔS孤立=0 时,系统达到平衡,过程不在进行,达到了限度.
§1.6 自由能函数与自由能判据
练习
1 为什么在等温、等压的条件下ΔG T,p≤0可以用来判断系统在二状态间变化的自发方向和限度?
ΔG
T,p =W’
马戏
， W’
马戏
小于零，则为自发过程。达到平衡时，体系不对外
做功。ΔG
=0
T,p
2 为什么在等温、等压的条件下，只需用ΔG T,p≤W’ 就可以作为系统二状态间具体过程性质(即过程发生可能性)的判据而无需用总熵判据?
第一和第二热力学定律联合推倒出来的
3 100℃，101 325Pa下的水向真空气化为同温同压力下的水蒸气，是自发过程，所以其ΔG＜0，对不对，为什么?
100℃，101 325Pa下的水-----------100℃，101 325Pa下的水蒸汽。ΔG=0。等温等压的条件下，才能用ΔG＜0，实际过程，p1=p 2 但不等于pe。
4 试分别指出系统发生下列状态变化的ΔU，ΔH，ΔS，ΔF和ΔG中何者必定为零：
(1)任何封闭系统经历了一个循环过程； 皆为零
(2)在绝热密闭的刚性容器内进行的化学反应； Q=0，W=0，ΔU=0
(3)一定量理想气体的组成及温度都保持不变，但体积和压力发生变化；ΔU=0，ΔH=0
(4)某液体由始态(T，p*)变成同温、同压的饱和蒸气，其中p*为该液体在温度T时的饱和蒸气压； ΔG=0
(5)任何封闭系统经任何可逆过程到某一终态； 等温：ΔU=0，ΔH=0
；绝热可逆；ΔS=0，等温等压W’max=0：ΔG=0；等温等容W’max=0：ΔF=0
(6)气体节流膨胀过程。ΔH=0
§1.5 熵变的计算与应用练习（答案） 2007-3-29（6）
1 求下列过程的ΔS：
(1) 用一绝热板将一绝热容器分隔为体积相等的两部分,并分别充以1mol温度为300K的单原子理想气体A及1mol 600K的单原子理想气体B,抽出隔板,A,B混合达平衡后, 求B气体的ΔS。
答: 先求最终的温度, 显然，气体A的热力学能增加等于气体B的热力学能减小，ΔU A=ΔU B, nC v,m(T终-T A)=nC v,m(T B-T终)，T终=450K,在根据ΔS=nRln(V2/V1)+nC v,m ln(T2/T1)=R ln(2V/V)+1×（3/2）Rln(450/600)=2.17J K-1.
(2) 已知H2O(l)的C p,m=75.30 J K-1mol-1,在100kPa下,10 g 、300K的水与10g , 360K水的混合过程。
答:先求最终温度，低温水吸收的热量等于高温水放出的热，（10/18）C p,m(T-300)= （10/18）C p,m(360-T),T=330K, 因为整个过程压力不变，该过程为等压变温过程，所以，ΔS=nC P,m ln(T2/T1), 300K的水的ΔS 1= nC P,m ln(330/300)，360K的水ΔS 2= nC P,m ln(330/360)，总的ΔS =ΔS 1+ΔS 2=0.347J K-1.
(3) 1mol N 2 (视为理想气体)从始态 101.3kPa,473.0K 反抗恒外压10.13 kPa,绝热不可逆膨胀
至内外压力相等的终态。 答：先求最终的温度，因为绝热，△U=W=nC V ,m (T 终-T 1), W= -Pe[( nRT 终/P 终)-（nRT 1/P 1）], Pe=P 终，所以可以求出，T 终=351.37K.
此过程为绝热不可逆过程，需设计一个途径，仿照书本，我们可以设计，①绝热可逆膨胀 ②等压变温，PA, T A
ΔS =0+nC p,m ln(T 终/T C ), 只要求出T C 即可，根据绝热可逆方程，P A 1-γT A γ= P C 1-γT C γ,因为P C =P B , γ=C p,m /C V ,,m = 1.4, 代入可求出，T C =245K, 所以ΔS=10.49J K -1. (4) 100J 的热由300K 的大热源传向290K 的另一大热源的过程。
答： 依照书本34例题，Δi S=Q(1/T x -1/T 2)= Q(1/290-1/300)=0.0115 J K -1. (5) 2mol He(设为理想气体)于恒压下由300K 升至600K 。 答： 利用ΔS=nC P,m ln(T 2/T 1)= 2×（5/2）R ln600/300=28.8 J K -1 (6) 已知沸点下苯的气化热为34.7 kJmol －
1， 在O p 及苯的沸点 353.15K 下,1mol C 6H 6(l)完
全气化为同温同压下的蒸气过程。
答：该过程为等温等压可逆相变，ΔS=（ΔH/T ）=34700/353.15=98.25 J K -1
[ (1) 2.17JK -1 (2) 0.35JK －1 (3) 10.49JK －1 (4) 0.0115 JK －1 (5) 28.8JK －1(6) 98.3JK －
1mol －1 ]
2 将1 mol 苯蒸气由79.9℃，40 kPa 冷凝为60.0℃，O p 的液态苯，求此过程的ΔS (已知苯
的标准沸点即O p 下的沸点为79.9℃；在此条件下，m g l H ?(C 6H 6) =30.80 kJ mol -1；液态苯
的质量热容为1.799 J K -1 g -1。
答：设计可逆途径
→→→
(1) (2) (3)
(1): 等温变压过程，ΔS 1=nRln(P 1/P 2)=-7.7 J K -1
(2): 等温等压可逆相变，ΔS 2=（ΔH/T ）=（-30800/353.15）=-87.23 J K -1 (3): 等压变温过程：ΔS 3= nC P,m ln(T 2/T 1)=78×1.799ln(333.15/353.15)=-8.4 J K -1 ΔS=-103.07= -103 J K -1 [-103 JK -1 ]
3 试证明对于等温等压的化学变化(或相变化)的ΔS 与温度的关系为：
ΔS (T 2) =ΔS (T 1) +
T T
C T T p d 2
1
?
?
证明：设计途径：
ΔS(T 2)= ΔS 1 +ΔS(T 1) + ΔS 2 =dT T C T T P
?12(反应物）+ΔS(T 1)+ dT T
C T T P
?21(产物） =ΔS(T 1) + dT T
C T T P
?
?21
4. 已知在等压下，某化学反应的ΔH 与T 无关，试证明化学反应的ΔS 亦与T 无关。
证明方法1：因为：ΔS (T 2) =ΔS (T 1) +
T T
C T T p d 2
1
?
? （1）
因为p P H C T ???
=
????,1,1P P H C T ???= ????； 2,2P P H C T ???= ????，21,2,1
()P P P
H H C C T ?-??=- ????所以p P H C T ????=?
????，因为在等压下，某化学反应的ΔH 与T 无关，所以P
H T ????
= ????0，
即P C ?=0，所以ΔS (T 2) =ΔS (T 1) +
T T
C T T p d 2
1
?
?=ΔS (T 1)+0=ΔS (T 1)，即化学反应的ΔS 亦与T
无关。
证明方法2： 根据热力学基本关系式dH TdS VdP =+，得到，dS=(dH-VdP)/T=(dH/T)-VdP/T,
两边同在等压下，对温度求偏导，则有，P P P H S P T V T T T ???
??????????=- ? ???????，等压下，dP=0,所以，p P P H C S T T T T ???
???????== ????， p P
C S T T ?????= ????， 如给条件：在等压下，某化学反应的ΔH 与T 无关，即P H T ????=
????0， 又因为p P
H C T ????
=? ????（如上证明）
，所以p P
C S T T ?????
= ???? 0P S T ????= ????，化学反应的ΔS 亦与T 无关。 5 计算下列过程的ΔS ：
(1)1molH 2O(g,373.15K, O p )变成1mol 的H 2O(g ,373.15K,0.1O p )。(水蒸气视为理想气
体)
(2)1mol 单原子理想气体在O p 下从298.15K 升到398.15K
(3) O p 下，1mol273.15K 的水变成1mol 273.15K 的冰。已知
m l s H ?(H 2O,273.15K,O
p
)=334.8 J mol -1。
答：(1) ΔS= nRln(P 1/P 2)= 8.314×ln(1/0.1)=19.14 J K -1
(2) ΔS= C P ,m ln(T 2/T 1)=5×8.314/2ln(398.15/298.15)=6.01 J K -1 (3) ΔS=l s ?H m /T = -334.8 /273.15= -1.23 J K -1
[ (1) 19.14J K -1 (2) 6.01 J K -1 (3) –1.23J K -1 ]
6 设N 2是理想气体，求1mol N 2的下列各过程之ΔS ： (1) 绝热自由膨胀：V →2 V ； (2) 等温自由膨胀：V →2 V
(3) 绝热可逆膨胀：V →2 V ； (4)等温可逆膨胀：V →2 V
答：（1）因为绝热，所以Q=0, 自由膨胀W=0. ΔU=Q+W=0,所以该气体温度不变，为等温
自由膨胀，根据：ΔS=nRln(V 2/V 1)+nC v,m ln(T 2/T 1)（理想气体任意两状态），等温时，T 2=T 1，所以，ΔS=nRln(V 2/V 1)=5.76 J K -1
（2）根据：ΔS=nRln(V 2/V 1)+nC v,m ln(T 2/T 1)（理想气体任意两状态），等温时，T 2=T 1，
所以，ΔS=nRln(V 2/V 1)=5.76 J K -1
(3) 绝热可逆过程是等熵过程，所以ΔS=0，
(4) 根据等温可逆膨胀公式：ΔS=nRln(V 2/V 1)，可求出.
[ (1) 5.76J K -1 (2) 5.76J K -1 (3) 0 (4) 5.76J K -1 ]
2007-3-29
第一章：物理化学习题答案 第4周（2007-4-1）（7） 1-10将373K,50650Pa 的水蒸气0.300m 3等温恒外压压缩到101.325kPa(此时仍全
为水气),后继续在101.325kPa 恒温压缩到体积为30.0dm 3时为止,(此时有一部分水蒸气凝聚成水).试计算此过程的Q,ΔU,ΔH.假设凝聚成水的体积忽略不计,水蒸气可视为理想气体,水的气化热为2259 Jg －1。.
解：此过程可以看作：n = 4.9mol 理想气体等温压缩+n ’( 3.92mol)水蒸气等温等压可逆相变。
等温恒外压(Pe=P Θ
→→→→→ ①
W ＝W 1+W 2=-pΔV + n ’RT =-101.325×(150-300)+3.92×8.314×373=15.198+12.156=27.35kJ, Q = Q 1+ Q 2=pΔV+ n ’Δg l H m =-15.198kJ+3.92×[18×(-2259)]=(-15.198)+(-159.395)= -174.593 kJ, 理想气体等温压缩ΔU,ΔH 为零， 相变过程
ΔH = n ,Δg l H m =3.92×[18×(-2259)]=-159.395 kJ, ΔU =ΔH -Δ(pV )= ΔH -P ΔV= ΔH +n ’RT =-159.395+3.92×8.314×373=-159.395+12.156=-147.239 kJ
1-11 试以T 为纵坐标，S 为横坐标，画出卡诺循环的T-S 图，并证明线条所围的面积就是系统吸收的热，数值上等于对环境作的功。
T
12
证明：A —→B ，等温可逆膨胀，Q I =T ΔS = T 1(S 2-S 1)，ABS 2S 1面积；
C —→
D ，等温可逆压缩，Q III =T ΔS = T 2(S 1-S 2)，CDS 1S 2面积； B —→C ，绝热可逆膨胀，Q II =0；
D —→A ，绝热可逆压缩，Q IV =0。 Q= T 1(S 2-S 1)+ T 2(S 1-S 2)，ABCD 面积
整个循环：ΔU =0，W=-Q ，ABCD 面积负值，数值上等于对环境作的功。
1-12 1mol 单原子理想气体,可逆地沿T=aV (a 为常数)的途径,自273K 升温到
573K,求此过程的W,ΔU,ΔS 。 解：可逆途径T=aV (a 为常数)，
nRT
T P V W PdV Pd dT dT nRdT a a a δ??
=-=-=-=-=- ???
，即等压可逆途径
W =-nR (T 2-T 1)= -2.494kJ
ΔU ＝nC V ,m ΔT =1×3/2×R ×(573-273)=3.74kJ,ΔS = nC p ,m ln(T 2/T 1)=1×5/2×R ×ln(573/273)= 15.40JK －1
1-13 1 mol 理想气体由25℃，1MPa 膨胀到0.1MPa ，假定过程分别为： (1)等温
可逆膨胀； (2)向真空膨胀。计算各过程的熵变。 解：(1)等温可逆膨胀；ΔS =nR ln(V 2/V 1)= 19.14 J K -1 (2)初、终态相同ΔS = 19.14 J K -1 1-14 2 mol 、27℃、20dm 3 理想气体，在等温条件下膨胀到50dm 3 ，假定过
程为：(1)可逆膨胀；(2)自由膨胀；(3)对抗恒外压O p 膨胀。计算以上各过程的Q 、W 、ΔU 、ΔH 及ΔS 。
解：理想气体等温膨胀,ΔU =ΔH =0及ΔS = nR ln(V 2/V 1)= 15.2 J K -1 (1) 可逆膨胀W = - nRT ln(V 2/V 1)= -4.57 kJ 、Q = - W =4.57 kJ (2) 自由膨胀 W =0, Q = - W =0
(3) 恒外压膨胀 W =-p ΔV = -3.0 kJ, Q = - W =3.0 kJ
1-15 5 mol 某理想气体(C p,m = 29.10 J K -1 mol -1 )，由始态(400 K ，200 kPa)分别经
下列不同过程变到该过程所指定的终态。试分别计算各过程的Q 、W 、ΔU 、ΔH 及ΔS 。 (1)等容加热到600K ；(2)等压冷却到300K ；(3)对抗恒外压O p 绝热膨胀到O p ；(4)绝热可逆膨胀到O p 。
解：理想气体ΔU ＝nC V ,m ΔT , ΔH =nC p ,m ΔT , ΔS = nR ln(p 1/p 2)+ nC p ,m ln(T 2/T 1) (1)等容升温 T 2=600K, W =0,
Q=ΔU=5×（29.10-8.314）×(600-400)=20.79kJ,
ΔS=nRln(V2/V1)+nC V,m ln(T2/T1),因为等温，所以ΔS=0+nC V,m ln(T2/T1)=5×
(29.10-8.314）×ln(600/400)=42.139 J K-1
所以Q,W,ΔU,ΔH,ΔS分别等于20.79 kJ, 0, 20.79 kJ, 29.10 kJ, 42.15 J K-1
(2)等压降温T2=300K ，W=-pΔV=-nRT2+nRT1=nR(T1-T2)=4.157kJ, ΔU=nC V,m(300-400)=-10.39kJ. ΔH= nC P,m(300-400)=-14.55kJ
Q=ΔU – W=-14.55kJ
ΔS= nRln(P1/P2)+nC p,m ln(T2/T1),因为等压，所以ΔS= 0+nC p,m ln(T2/T1)=5×29.1×ln(300/400)=-41.86 JK-1
所以Q,W,ΔU,ΔH,ΔS分别等于-14.55 kJ, 4.16 kJ,–10.4 kJ,–14.55kJ,–41.86JK-1 (3)恒外压绝热膨胀Q=0, W=ΔU, nC V,m(T2-T1)=-PΘ[(nRT2/ PΘ)-(nRT1/2 PΘ), (注意：200kPa=2PΘ), T2=342.9K, ΔU=nC V,m(342.9-400)=5×(29.1-8.314) ×(-57.1)=-5.934kJ.ΔU=nC P,m(342.9-400)= 5×29.1 ×(-57.1)=-8.31kJ
ΔS=nR ln(p1/p2)+nC p,m ln(T2/T1)=nR ln2+5×29.1ln(342.9/400)=28.81+(-22.41)=6.389 J K-1
(4)绝热可逆膨胀ΔS=0,Q=0,γ=7/5, p1V1γ=p2V2γ,T2=328K, ΔU＝nC V,mΔT , ΔH=nC p,mΔT, 所以Q,W,ΔU,ΔH,ΔS分别等于0, –7.47 kJ, –7.47 kJ , –10.46 kJ, 0
2007-4-1
物理化学习题答案2007-4-4（8）1-16 汽车发动机（通常为点火式四冲程内燃机）的工作过程可理想化为如下循
环过程（Otto循环）：（1）利用飞轮的惯性吸入燃料气并进行绝热压缩（2）点火、燃烧，气体在上死点处恒容升温（3）气体绝热膨胀对外做功（4）在下死点处排出气体恒容降温。设绝热指数 =1.4 、V1/V2=6.0，求该汽车发动机的理论效率。（图5-1）
解：①→②绝热可逆压缩②→③恒容V2升温③→④绝热可逆膨胀④→①恒容V
降温
1
其中：②→③恒容V2升温吸收热量：Q＋=C V（T3-T2），
④→①恒容V1降温：Q－=C V（T1-T4）, 其他过程为绝热过程，没有热量交换。所以
η=|Q＋+Q－|/ Q＋= (T3-T2+T1-T4)/(T3-T2)=1- (T1-T4)/(T2-T3)
绝热可逆：
T 1V 1γ-1= T 2V 2γ-1 (1) T 3V 3γ-1= T 4V 4γ-1 (2) (1)+(2)
T 1V 1γ-1 +T 3V 3γ-1= T 2V 2γ-1+ T 4V 4γ-1 T 1V 1γ-1- T 4V 4γ-1= T 2V 2γ-1- T 3V 3γ-1 因为：V 1=V 4, V 2=V 3
( T 1- T 4)V 1γ-1= (T 2- T 3)V 2γ-1, ( T 1- T 4) /(T 2- T 3) =( V 2/ V 1) γ-1=( V 1/ V 2) 1-γ, 所以
η=1-( T 2- T 3)/( T 1-T 4)= 1- (V 1/V 2)1-γ=1-6-0.4
图5-1
1-17 1 mol 水由始态(O p ，沸点372.8K)向真空蒸发变成372.8K ，O p 水蒸气。计算该过程的ΔS (已知水在372.8K 时的m g l H ?=40.60kJ mol -1)
解：设计等温等压可逆相变ΔS =m g l H ?/T =109 J K -1
1-18 已知水的沸点是100℃，C p,m （H 2O,l ）=75.20 J K -1 mol -1，m g l H ?(H 2O) =40.67 kJ·mol -1 ,C p,m （H 2O,g ）= 33.57 J K -1 mol -1，C p,m 和m g l H ?均可视为常数。 (1)求过程：1 mol H 2O(1，100℃，O p )→1 mol H 2O(g ，100℃，O p )的ΔS ；
(2)求过程：1 mol H 2O(1,60℃，O p )→1 mol H 2O(g ，60℃，O p )的ΔU ，ΔH ，ΔS 。 解：(1) 等温等压可逆相变ΔS =m g l H ?/T =109 J K -1
(2) 设计等压过程H 2O(1,60℃)→H 2O (1，100℃)→H 2O(g ，100℃) →H 2O(g ，60℃) ΔH = C p,m (l) ΔT +m g l H ?- C p,m (g) ΔT = 42.34kJ , ΔU =ΔH –p ΔV =ΔH –RT =39.57kJ ΔS = C p,m (l) ln(T 2/T 1) +m g l H ?/T+ C p,m (g) ln(T 1/T 2)= 113.7 J K -1
1-19 4 mol 理想气体从300K ，O p 下等压加热到600K ，求此过程的ΔU ，ΔH ，
ΔS ，ΔF ，ΔG 。已知此理想气体的O
m S (300K)=150.0J K -1 mol -1 ，C p,m = 30.00 J K -1 mol -1 。
解：ΔU ＝nC V ,m ΔT =26.0kJ , ΔH =nC p ,m ΔT =36.0kJ , ΔS =
1.大分子化合物对溶胶稳定性的影响是：（）。 ? A 稳定作用 ? B 破坏作用 ? C 大分子化合物量少时起稳定作用，量多时起破坏作用 ? D 大分子化合物量少时起破坏作用，量多时起稳定作用 正确答案:D ? 单选题 2.乙醇和乙酸乙酯完全互溶，当乙醇的摩尔分数为0.462时，形成恒沸物。若用精馏方法分离乙醇的摩尔分数为0.35的乙醇和乙酸乙酯组成的混合溶液，（）。 ? A 只能得到纯乙醇 ? B 只能得到纯乙酸乙酯 ? C 能够得到纯乙醇和纯乙酸乙酯 ? D 纯乙醇和纯乙酸乙酯都不能得到 正确答案:B ? 单选题 3.1 mol 0℃、101.325kPa 的水在等温等压下变为冰，该过程的（）。 ? A △G=0，△H<0 ? B △G=0，△H=0 ? C △G<0，△H<0 ? D △G<0，△H=0 正确答案:A ?
4.关于基元反应的活化能，下列说法正确的是（）。 ? A 活化分子的最低能量 ? B 活化分子的平均能量 ? C 反应物分子的平均能量 ? D 活化分子的平均能量与反应物分子的平均能量之差 正确答案:D ? 单选题 5.晶体物质的溶解度和熔点与粒子大小的关系是（）。 ? A 粒子越小，溶解度越大，熔点越低 ? B 粒子越小，溶解度越大，熔点越高 ? C 粒子越小，溶解度越小，熔点越低 ? D 粒子越小，溶解度越小，熔点越高 正确答案:A ? 单选题 6.下列测定大分子平均摩尔质量的方法中，（）不是独立的测定方法。 ? A 渗透压法 ? B 光散射法 ? C 粘度法 ? D 超离心沉降法 正确答案:C ? 单选题
7.使一定量的某种溶胶聚沉需要1.00mol？dm-3 CaCl2溶液 20mL 或0.002mol？dm-3 Na2SO4 50mL，则该溶胶（）。 ? A 带正电 ? B 带负电 ? C 不带电 ? D 可能带正电，也可能带负电 正确答案:A ? 单选题 8.当电解质的浓度降低时，电导率（）。 ? A 增大 ? B 减小 ? C 不变 ? D 可能增大，也可能减小 正确答案:D ? 单选题 9.化学反应刚产生沉淀时，生成的沉淀颗粒大小不一，当放置一段时间后，会出现的现象是（）。 ? A 小颗粒变大，大颗粒变小，直至颗粒大小相同 ? B 小颗粒变小直至消失，大颗粒变得更大 ? C 小颗粒和大颗粒都变小，颗粒数增加 ? D 小颗粒和大颗粒都不发生变化 正确答案:B ? 单选题
物理化学习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
物理化学期末复习 一、单项选择题 1. 涉及焓的下列说法中正确的是() (A) 单质的焓值均等于零 (B) 在等温过程中焓变为零 (C) 在绝热可逆过程中焓变为零 (D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 2. 下列三种胶体分散系统中，热力不稳定的系统是：() A.大分子溶胶 B.胶体电解质 C.溶胶 3. 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于() (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 4. 第一类永动机不能制造成功的原因是() (A) 能量不能创造也不能消灭 (B) 实际过程中功的损失无法避免 (C) 能量传递的形式只有热和功 (D) 热不能全部转换成功 5. 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有（） (A) W =0，Q <0，U <0 (B). W＞0，Q <0，U >0 (C) W <0，Q <0，U >0
(D). W <0，Q =0，U >0 6. 对于化学平衡, 以下说法中不正确的是（） (A) 化学平衡态就是化学反应的限度 (B) 化学平衡时系统的热力学性质不随时间变化 (C) 化学平衡时各物质的化学势相等 (D) 任何化学反应都有化学平衡态 7. 封闭系统内的状态变化：（） A 如果系统的?S >0，则该变化过程自发 sys B 变化过程只要对环境放热，则该变化过程自发 ，变化过程是否自发无法判断 C 仅从系统的?S sys 8. 固态的NH HS放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分 4 数、相数及自由度分别是（） A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 9. 在定压下，NaCl晶体，蔗糖晶体，与它们的饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C和条件自由度f'：（） A C=3，f'=1 B C=3，f'=2 C C=4，f'=2 D C=4，f'=3 10. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中（） (A) ΔS=0 (B) ΔG=0
物理化学作业题答案 第六章 相平衡 思考题 5．在含有氨的容器中氯化铵固体分解达平衡，43NH Cl(s)NH (g)HCl(g)+垐?噲?。指出该系统的独立组分数、 相数和自由度？ 答：反应中有三个物种，一个平衡限制条件，没有浓度限制条件。所以独立组分数为2，相数为2，自由度为2。 习题解析 3．3CaCO (s)在高温下分解为CaO(s)和2CO (g)，根据相律解释下述实验事实。 (1) 在一定压力的2CO (g)中，将3CaCO (s)加热，实验证明在加热过程中，在一定的温度范围内3CaCO (s)不会分解。(2) 在3CaCO (s)的分解过程中，若保持2CO (g)的压力恒定，实验证明达分解平衡时，温度有定值。 解：(1) 该系统中有两个物种，2CO (g)和3CaCO (s)，所以物种数2S =。在没有发生反应时，组分数2C =。现在是一个固相和一个气相两相共存，2P =。当2CO (g)的压力有定值时，根据相律，条件自由度 *12121f C P =+-=+-=。这个自由度就是温度，即在一定的温度范围内，可维持两相平衡共存不变，所以3CaCO (s)不会分解。 （2）该系统有三个物种，2CO (g)，3CaCO (s)和CaO(s)，所以物种数3S =。有一个化学平衡，1R =。没有浓度限制条件，因为产物不在同一个相，故2C =。现在有三相共存（两个固相和一个气相），3P =。若保持 2CO (g)的压力恒定，条件自由度*12130f C P =+-=+-=。也就是说，在保持2CO (g)的压力恒定时，温度 不能发生变化，即3CaCO (s)的分解温度有定值。 5．结霜后的早晨冷而干燥，在-5℃，当大气中的水蒸气分压降至 Pa 时，霜会升华变为水蒸气吗? 若要使霜不升华，空气中水蒸气的分压要有多大？已知水的三相点的温度和压力分别为 K 和611 Pa ，水的摩尔气化焓 1vap m 45.05 kJ mol H -?=?，冰的摩尔融化焓1fus m 6.01 kJ mol H -?=?。设相变时的摩尔焓变在这个温度区间内是 常数。 解：冰的摩尔升华焓等于摩尔熔化焓与摩尔气化焓的加和， sub m vap m fus m H H H ?=?+?11(45.05 6.01) kJ mol 51.06 kJ mol --=+?=? 用Clausius-Clapeyron 方程，计算 K （-5℃）时冰的饱和蒸气压 (268.15K)51 06011 ln 611 Pa 8.314273.16268.15p = - ? ? ??? 解得 (268.15K)401.4 Pa p = 而 K （-5℃）时，水蒸气的分压为 Pa ，低于霜的水蒸气分压，所以这时霜要升华。当水蒸气分压等于或大于401.4 Pa 时，霜可以存在。
物理化学在线作业答案（2016）1.【第01章】（）的标准摩尔生成焓等于零。 A C（石墨） B C（金刚石） C CO2 D CO 正确答案:A 2.【第01章】理想气体在绝热、恒定外压下膨胀的（）。 A ΔU =0，W<0 B ΔH=0，W>0 C ΔU >0，△H>0 D ΔU <0，ΔH<0 正确答案:D 3.【第01章】（）是状态函数。 A G B △U C W D Q 正确答案:A 4.【第01章】Q=ΔH的适用条件是（）。 A 封闭系统中非体积功为零的等压过程 B 封闭系统中非体积功为零的等容过程 C 封闭系统
D 等温过程 正确答案:A 5.【第01章】（）下列叙述中不属于状态函数特征的是。 A 系统变化时，状态函数的改变值只由系统的始、终态决定。 B 系统状态确定后，状态函数的值也确定。 C 状态函数均有加和性。 D 经循环过程，状态函数的值不变。 正确答案:C 6.【第01章】（）的标准摩尔燃烧焓等于零。 A C（石墨） B C（金刚石） C CO2 D CO 正确答案:C 7.【第01章】（）具有强度性质。 A S B V C G D η（粘度） 正确答案:D 8.【第01章】由于p和V都是状态函数，则（p+V）也是状态函数。（） 正确错误
正确答案: 错 9.【第01章】状态函数改变后，状态一定改变。（） 正确错误 正确答案: 对 10.【第01章】H2和O2在绝热钢瓶中发生反应的△H等于零。（） 正确错误 正确答案: 错 11.【第01章】H2O（l）的标准摩尔燃烧焓等于零。（） 正确错误 正确答案: 对 12.【第01章】C（石墨）的标准摩尔燃烧焓等于零。（） 正确错误 正确答案: 错 13.【第01章】实际气体节流膨胀过程的△H = 0。（） 正确错误 正确答案: 对 14.【第01章】标准状态下，最稳定单质的热力学能等于零。（） 正确错误 正确答案: 错 15.【第01章】理想气体节流膨胀过程的△U = 0。（） 正确错误 正确答案: 对
物理化学试题及答案 C. 易于液化 D. 不易液化 2006-2007学年度上期物理化学试题,B, 水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行4、如图，将CuSO4 电解，可以看作封闭体系的是( )。 A. 绝热箱中所有物质 B. 两个铜电极 (可带计算器) C. 蓄电池和铜电极 一、判断题。判断下列说法的正误，在正确的说法后面打“?”，错误的说得分 D. CuSO水溶液 4法后面打“×”。(每小题1分，共10分) 5、在体系温度恒定的变化中,体系与环境之间( )。 1、温度一定的时候，气体的体积与压力的乘积等于常数。( ) A. 一定产生热交换 B. 一定不产生热交换 2、热力学过程中W的值应由具体过程决定 ( ) C. 不一定产生热交换 D. 温度恒定与热交换无关 3、系统的混乱度增加，则其熵值减小。( ) 6、下列定义式中，表达正确的是( )。 4、处于标准状态的CO (g)，其标准燃烧热为零。( ) A. G=H，TS B. G=A，PV C. A=U，TS C. H=U—PV 5、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。 7、在一个绝热钢瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么( )。( )
A. Q > 0，W > 0，ΔU > 0 6、吉布斯判据适用于理想气体的任意过程。( ) B. ΔQ = 0，W = 0，ΔU < 0 7、四个热力学基本方程适用于所有封闭体系的可逆过程。( ) C. Q = 0，W = 0，ΔU = 0 8、在纯溶剂中加入少量不挥发的溶质后形成的稀溶液沸点将升高。( ) D. Q < 0，W > 0，ΔU < 0 9、惰性组分的加入将使反应的平衡转化率降低。( ) 8、ΔH =Q , 此式适用于下列哪个过程: ( )。 p10、只受温度影响的平衡系统自由度F=C-P+1。( ) 655A. 理想气体从10 Pa反抗恒外压10 Pa膨胀到10 Pa 5B. 0? , 10 Pa 下冰融化成水得分二、选择题。以下各题，只有一个正确选项，请将正确的选项填在相应位 置。(每小题3分，共45分) C. 电解 CuSO水溶液 4 54D. 气体从 (298 K, 10 Pa) 可逆变化到 (373 K, 10 Pa) 1. 一定压力下，当2 L理想气体从0?升温到273?时，其体积变为( )。 9、下述说法中，哪一种不正确:( )。 A. 5 L B. 4 L C. 6 L D. 1 L A. 焓是体系能与环境进行交换的能量 2、A、B两种理想气体的混合物总压力为100kPa，其中气体A的摩尔分数0.6，则气体B B. 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量的分压为( )。 C. 焓是体系状态函数 A. 100kPa B. 60kPa C. 40kPa D. 不确定 D. 焓只有在某些特定条件下，才与体系吸热相等 3、当实际气体的压缩因子Z 大于1的时候表明该气体( )。 10、凝固热在数值上与下列哪一种热相等:( )。 A. 易于压缩 B. 不易压缩 1
（0129）《物理化学》网上作业题答案 1：第一次 2：第二次 3：第三次 4：第四次 5：第五次 6：第六次 7：第七次 1：[单选题] 已知下列反应的平衡常数：H 2(g) + S(s) = H 2 S(s) (1) K1 ； S(s)+O 2 (g)=SO 2 (2) K2 则反应：H 2(g)+SO 2 (g)=O 2 (g)+H 2 S(g) 的平衡常数为（） A:K1 + K2 ； B:K1 - K2 ； C:K1·K2 ； D:K1/K2 。 参考答案：D 2：[单选题]恒温下，在反应2NO2(g) = N2O4(g) 达到平衡后的体系中加入惰性气体，则A: 平衡向右移动； B:平衡向左移动； C: 条件不充分，无法判断； D: 平衡不移动。 参考答案：C 3：[单选题]某反应速率常数k = 2.31 ×10-2mol-1?dm3?s-1，反应起始浓度为1.0 mol?dm-3，则其反应半衰期为： A: 43.29 s ；
B:15 s ； C: 30 s ； D:21.65 s 。 参考答案：A 4：[单选题]下列叙述中错误的是： A:水的三相点的温度是273.15K，压力是610.62 Pa ； B:三相点的温度和压力仅由系统决定，不能任意改变； C:水的冰点温度是0℃(273.15K)，压力是101325 Pa ； D: 水的三相点f = 0，而冰点f = 1 。 参考答案：A 5：[单选题]盐碱地的农作物长势不良，甚至枯萎，其主要原因是： A:天气太热； B:很少下雨； C:肥料不足； D:水分倒流。 参考答案：D 6：[单选题]下列溶液中哪个溶液的摩尔电导最大： A: 0.1M KCl水溶液； B:0.001M HCl水溶液； C:0.001M KOH水溶液； D: 0.001M KCl水溶液。 参考答案：B 7：[单选题]在某温度下，一密闭的刚性容器中的PCl5(g) 达到分解平衡，若往此容器中充入N2(g) 使体系压力增大二倍(此时体系仍可按理想气体处理)，则PCl5(g) 的离解度将：A:增大； B:减小；
单选题 1.（）不是状态函数。 ? A H ? B U ? C S ? D △G 正确答案:D 单选题 2.下列说法正确的是（）。 ? A 熵不会减小 ? B 熵总是增大 ? C 孤立系统中熵不会减小 ? D 孤立系统中熵总是增大 正确答案:C 单选题 3.关于克-克方程，下列说法正确的是（）。 ? A 适用于任何两相平衡 ? B 适用于气-液平衡和气-固平衡 ? C 适用于固-液平衡和气-固平衡 ? D 适用于气-液平衡和液-固平衡 正确答案:B 单选题 4.1 mol 100℃、101.325kPa 的水在等温等压下变为水蒸气，该过程的（）。 ? A △G=0，△H<0 ? B △G=0，△H>0 ? C △G<0，△H<0 ? D △G<0，△H>0 正确答案:B 单选题 5.（）的标准摩尔燃烧焓等于零。
? A C（石墨） ? B C（金刚石） ? C CO2 ? D CO 正确答案:C 单选题 6.在等温等压不做非体积功的情况下，下列哪个过程肯定能自发进行？（） ? A △H>0，△S>0 ? B △H>0，△S<0 ? C △H<0，△S>0 ? D △H<0，△S<0 正确答案:C 单选题 7.乙醇和乙酸乙酯完全互溶，当乙醇的摩尔分数为0.462时，形成恒沸物。若用精馏方法分离乙醇的摩尔分数为0.35的乙醇和乙酸乙酯组成的混合溶液，（）。 ? A 只能得到纯乙醇 ? B 只能得到纯乙酸乙酯 ? C 能够得到纯乙醇和纯乙酸乙酯 ? D 纯乙醇和纯乙酸乙酯都不能得到 正确答案:B 单选题 8.1 mol 0℃、101.325kPa 的水在等温等压下变为冰，该过程的（）。 ? A △G=0，△H<0 ? B △G=0，△H=0 ? C △G<0，△H<0 ? D △G<0，△H=0 正确答案:A 单选题 9.（）的标准摩尔生成焓等于零。 ? A C（石墨） ? B C（金刚石） ? C CO2
物理化学习题作业答案 第一章热力学第一定律 一、问答题 1. 被划定的研究对象称为系统，不属于系统但与系统密切相关的部分称为环境。 2. 状态函数是描述平衡系统宏观性质的物理量。 3. 在环境压力恒定下，系统始、终态压力相同且等于环境压力的过程。 4. 系统中物质的所有能量的总和。 5. 第一类永动机是不可能造成的。 6. 因系统的体积变化而引起的系统与环境之间交换的功。 7. 可逆过程有三个特点：(1) 系统从始态到终态，过程是以无限接近平衡状态下进行的； (2) 在可逆过程中，系统做最大功，环境做最小功；(3) 沿与过程原来途径相反方向进 行，可使系统和环境完全恢复原来状态。 8. 可以忽略分子间的作用力和分子本身体积的气体。 9. 在标准压力和指定温度下，由最稳定的单质生成一摩尔物质的焓变，称为该物质的标准摩尔生成焓。 10.不能。该情况相当于一个绝热系统中作电功，电机发热只能使室温升高。 二、判断题（正确打√，错误打×） 1. √ 2. √ 3. √ 4. × 5. × 6. × 7. × 8. √ 9. √10. √ 三、选择题（选1个答案） 1. A 2. D 3. B 4. D 5. A 6. C 7. A 8. D 9. C 10. A 四、填空题 1. 封闭 2. 封闭系统中不做非体积功的等压过程 3. 等于 4. 等于 5. 大于
6. 在标准压力和指定温度下，一摩尔物质完全燃烧的焓变 7. 小于 8. 小于 9. 强度性质 10.小于 五、计算题 1. -8.314J 2. （1）Q=0，W=0，△U=0，△H=0 （2）Q=2430J，W=-2430J，△U=0，△H=0 （3）Q=1548J，W=-1548J，△U=0，△H=0 3.Q=40.7kJ，W=-3.10kJ，△U=37.6kJ，△H=40.7kJ 4. 6 5.7kJ 5. 260.7 kJ·mol-1 第二章热力学第二定律 一、问答题 1.第二类永动机是不可能造成的。 2.由理想气体的等温可逆膨胀→绝热可逆膨胀→等温可逆压缩→绝热可逆压缩所组成的循环过程。 3.熵是系统混乱度的量度. 4.在孤立系统中的任何过程，或封闭系统中 的绝热过程: △S＞0 表示自发过程 △S=0 表示可逆过程 △S＜0 表示不可能发生的过程 5.在封闭系统中的等温等压非体积功 为零的过程: △G＜0 表示自发过程 △G=0 表示可逆过程 △G＞0 表示不可能发生的过程 6.在封闭系统中的等温等容非体积功 为零的过程:
东北大学16春《物理化学》在线作业123（标准答案） 一、单选题： 1.反应 2NO(g) + O2(g) == 2NO2(g) 是放热的, 当反应在某温度、压力下达平衡时，若使平衡向右移动。则应采取的措施是( )。 A. 降低温度和减小压力； B. 降低温度和增大压力； C. 升高温度和减小压力； D. 升高温度和增大压力。 2.影响任意一个化学反应的标准平衡常数值的因素为 ( )。 A. 催化剂； B. 温度； C. 压力； D. 惰性组分 3.设有理想气体反应A(g)+B(g)==C(g)，在温度T，体积V的容器中，三个组分的分压分别为pA、pB、pC时达到平衡，如果在T、V恒定时，注入物质的量为nD的惰性组分，则平衡将( )。 A. 向右移动； B. 向左移动； C. 不移动； D. 不能确定 4.气体被固体吸附的过程其DS、DＨ的变化 ( )。 A. DS<0 DＨ>0； B. DS<0 DＨ<0； C. DS>0 DＨ<0； D. DS>0 DＨ>0 5.已知反应(1)和(2)具有相同的指前因子，测得在相同的温度下升高20K时，反应(1)和(2)的反应速率分别提高2倍和3倍，说明反应(1)的活化能Ea,1( )反应(2)的活化能Ea,2。 A. 大于； B. 小于； C. 等于； D. 以上都不正确
6.已知某反应的反应物无论初始浓度cA,0为多少，反应掉cA,0的1/2时所需时间均相同，该反应为( )。 A. 零级； B. 一级； C. 二级； D. 以上都不正确 7.温度升高时，固体氧化物的分解压力（分解反应是吸热反应） ( )。 A. 降低； B. 增大； C. 恒定； D. 无法确定。 8.固体六氟化铀的蒸气压p与T的关系为lg(p/Pa)=10.65-2560/(T/K)，则其平均升华热为( )kJ·mol-1。 A. 2.128； B. 49.02； C. 9.242； D. 10.33 9.人工降雨是将AgI微细晶粒喷撒在积雨云层中，目的是为降雨提供 ( )。 A. 冷量； B. 湿度； C. 晶核； D. 温度 10.在下列电池中，其电池的电动势与氯离子的活度a(Cl?)无关的是 ( )。 A. Zn(s) | ZnCl2(aq) | Cl2(p) | Pt； B. Zn(s) | ZnCl2(aq)( ) KCl(aq) | AgCl(s) | Ag(s)； C. Pt | H2(p1) | HCl(aq) | Cl2(p2) | Pt； D. Ag(s) | AgCl(s) | KCl(aq) | Cl2(p) | Pt 三、判断题： 1.任何一个化学反应都可以用ΔrGmq?来判断反应的方向。 A. 错误 B. 正确 2.隔离系统的熵是守恒的。 A. 错误 B. 正确 3.不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的。 A. 错误
一、填空题（每小题2分，共20分） 1、热力学第零定律是指： 。 2、熵与热力学概率之间的函数关系式是。 3、补全热力学函数关系式：C P= (?S/?T)P 4、一定量的单原子理想气体定压下从T1变化到T2的熵变与定容下从T1变化到T2的熵变之比为： 5、化学势的表示式中，是偏摩尔量。 6、稀溶液的依数性包括、、和。 7、反应NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g)，在298K时测得分解压为66.66Pa，则该温度下该反应的K pΘ= ；K p= 。 8、1atm压力下水和乙醇系统的最低恒沸混合物含乙醇质量分数为0.9557，现将含乙醇50%的乙醇水溶液进行分馏，最终得到的物质为。 9、水在101.3kPa时沸点为373K，汽化热为40.67 kJ/mol（设汽化热不随温度变化）；毕节学院的大气压约为85.5 kPa，则在毕节学院水的沸点为 K。 10、反应NH4HS(s)=NH3(g)+H2S(g)已达平衡；保持总压不变，往系统中充入一定量的惰性气体，平衡移动方向为。 二、选择题（每小题2分，共30分） 1、下列属于化学热力学范畴的是（） （A）物质结构与性能的关系（B）化学反应速率 （C）化学变化的方向和限度（D）反应机理 2、下列关于热力学方法叙述正确的是（） （A）热力学研究所得的结论不适用于分子的个体行为 （B）热力学可以解决某条件下怎样把一个变化的可能性变为现实性的问题 （C）经典热力学详细讨论了物质的微观结构 （D）经典热力学常需计算一个变化所需要的时间 3、下列函数中为强度性质的是：（） (A) S (B) (?G/?p)T(C) (?U/?V)T (D) C V 4、一定量的纯理想气体，下列哪组量确定后，其他状态函数方有定值。（） （A）T （B）V （C）T、U （D）T、p
1.（）的标准摩尔燃烧焓等于零。 ? A C（石墨） ? B C（金刚石） ? C CO2 ? D CO 2.（）是溶胶的光学性质。 ? A 沉降平衡 ? B 布朗运动 ? C 电泳 ? D 丁达尔现象 3.分散相粒子半径在（）的分散系统称为胶体分散系统。 ? A 1～10nm ? B 10～100nm ? C 1～100nm ? D 1～1000nm
4.关于活化分子，下列说法错误的是（）。 ? A 能量大于反应物分子的平均能量的分子是活化分子 ? B 只有活化分子的碰撞才可能发生化学反应 ? C 活化分子数与反应温度有关 ? D 活化分子数与反应物浓度有关 5. 在电导滴定中，用强酸滴定强碱时，终点以后溶液的电导（）。 ? A 不变 ? B 减小 ? C 不规则改变 ? D 增加 6.1 mol 0℃、101.325kPa 的水在等温等压下变为冰，该过程的（）。 ? A △G=0，△H<0 ? B △G=0，△H=0 ? C △G<0，△H<0 ? D △G<0，△H=0
7.在等温等压不做非体积功的情况下，下列哪个过程肯定能自发进行？ （） ? A △H>0，△S>0 ? B △H>0，△S<0 ? C △H<0，△S>0 ? D △H<0，△S<0 8.化学反应刚产生沉淀时，生成的沉淀颗粒大小不一，当放置一段时间 后，会出现的现象是（）。 ? A 小颗粒变大，大颗粒变小，直至颗粒大小相同 ? B 小颗粒变小直至消失，大颗粒变得更大 ? C 小颗粒和大颗粒都变小，颗粒数增加 ? D 小颗粒和大颗粒都不发生变化 9.（）是物理吸附的特点。 ? A 吸附热大 ? B 稳定性高 ? C 多分子层吸附
相平衡 一、选择题： 1. 二组分体系恒温时．可能同时存在的最大相数为 （ ） (A) Φ=2 (B) Φ=3 (C) Φ=4 2. 在α、β两项中都含有A 和B 两种物质，当达相平衡时，下列哪种情况正确 （ ） A B A A A B A B (A ) (C) (D) (B )αααβαβββμμμμμμμμ==== 3. 在101325Pa 下，水、冰和水蒸气平衡的系统中，自由度为 （ ） (A) 0 (B) 1 (C) 2 4. 在密闭容器中有食盐饱和溶液，并且存在着从溶液中析出的细小食盐结晶，则系统的自由度是 （ ） (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 5. 系统是N 2和O 2两种气体的混合物时，自由度应为 （ ） (A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 6. 在101325 Pa 下，水和水蒸气呈平衡的系统，其自由度f 为 （ ） (A) 0 (B) 1 (C) 2 (D) 3 7. NH 4Cl(s)在真空容器中分解达到平衡NH 4Cl(s) → HCl(g) + NH 3(g) （ ） (A) K =3, Φ=2, f =2 (B) K =2, Φ=2, f =1 (C) K =1, Φ=2, f =1 (D) K =4, Φ=2, f =1 8. 25 ℃及标准压力下，NaCl(s)与其水溶液平衡共存 （ ） (A) K =1, Φ=2, f =1 (B) K =2, Φ=2, f =1 (C) K =2, Φ=2, f =0 (D) K =4, Φ=2, f =1 9. 已知在318 K 时纯丙酮的的蒸气压为43.063 kPa ，今测得氯仿的摩尔分数为0.30的丙酮－氯仿二元溶液上丙酮的蒸气压为26.77 kPa ，则此溶液： （ ） (A) 为理想液体混合物 (B) 对丙酮为负偏差 (C) 对丙酮为正偏差 (D) 无法确定 10. 苯(A)与甲苯(B)形成理想混合物，当把5 mol 苯与5 mol 甲苯混合形成溶液，这时，与溶液相平衡的蒸汽中，苯(A)的摩尔分数是： （ ）
您的本次作业分数为：100分单选题 1.【第01章】Q=ΔH的适用条件是（）。 A 封闭系统中非体积功为零的等压过程 B 封闭系统中非体积功为零的等容过程 C 封闭系统 D 等温过程 正确答案:A 单选题 2.【第01章】（）的标准摩尔生成焓等于零。 A C（石墨） B C（金刚石） C CO2 D CO 正确答案:A 单选题 3.【第01章】（）具有强度性质。 A S B V C G D η（粘度） 正确答案:D 单选题 4.【第01章】（）的标准摩尔燃烧焓等于零。 A C（石墨） B C（金刚石） C CO2 D CO 正确答案:C
单选题 5.【第01章】（）是状态函数。 A G B △U C W D Q 正确答案:A 单选题 6.【第01章】（）下列叙述中不属于状态函数特征的是。 A 系统变化时，状态函数的改变值只由系统的始、终态决定。 B 系统状态确定后，状态函数的值也确定。 C 状态函数均有加和性。 D 经循环过程，状态函数的值不变。 正确答案:C 单选题 7.【第01章】理想气体在绝热、恒定外压下膨胀的（）。 A ΔU =0，W<0 B ΔH=0，W>0 C ΔU >0，△H>0 D ΔU <0，ΔH<0 正确答案:D 判断题 8.【第01章】H2和O2在绝热钢瓶中发生反应的△H等于零。（） 正确错误 正确答案: 错 判断题 9.【第01章】理想气体节流膨胀过程的△U = 0。（） 正确错误 正确答案: 对 判断题
10.【第01章】标准状态下，最稳定单质的热力学能等于零。（） 正确错误 正确答案: 错 判断题 11.【第01章】实际气体节流膨胀过程的△H = 0。（） 正确错误 正确答案: 对 判断题 12.【第01章】C（石墨）的标准摩尔燃烧焓等于零。（） 正确错误 正确答案: 错 判断题 13.【第01章】H2O（l）的标准摩尔燃烧焓等于零。（） 正确错误 正确答案: 对 判断题 14.【第01章】由于p和V都是状态函数，则（p+V）也是状态函数。（） 正确错误 正确答案: 错 判断题 15.【第01章】状态函数改变后，状态一定改变。（） 正确错误 正确答案: 对 单选题 16.【第02章】1mol 100℃、101.3kPa的液态水向真空膨胀成100℃、101.3kPa的水蒸气，该过程的（）。 A Q=0，△H=0 B △U =0，△H=0 C △S=0，△F =0 D W=0，△G=0 正确答案:D 单选题 17.【第02章】1 mol 90℃、101.3kPa 的过冷水蒸气在等温等压下变为水，该过程的（）。 A △G >0，△S >0
期末练习题 1. 当某溶质溶于某溶剂中形成浓度一定的溶液时,若采用不同的标准浓度, 则下列说法中正确的是： ( ) (A) 溶质的标准态化学势相同 (B) 溶质的化学势相同 (C) 溶质的活度系数相同 (D) 溶质的活度相同 2. 在298K 时，设液体A 和B 能形成理想的液态混合物，它们的蒸气形成理 想的气态混合物。 已知纯A 和纯B 的饱和蒸汽压分别为kPa p A 50=*，kPa p B 60=*， 如液相中40.0=A x ，则平衡的气相中B 的摩尔分数B y 的值为 （ ） （A ）0.25 (B) 0.40 (C) 0.50 (D) 0.64 3. 在一定温度和压力下,设纯的A(l)的化学势为*μ，其标准态化学势为θμ。 如在A 中加入另一液相B(l),形成理想的液态混合物，这时A(l)的化学势为 A μ，标准态化学势为θμA ， 则两种化学势之间的关系为 （ ） （A ）*μ=A μ，θμ=θ μA （B ）*μ＞A μ，θμ＜θμA （C ）*μ=A μ θμ＞θμA （D ）*μ＞A μ，θμ＝θμA 4. 在298K 时，已知①H 2(g)和②O 2(g)在水中的Henry 系数分别为 91,1012.7?=x k Pa, 92,1044.4?=x k Pa. 在相同的温度和压力下， 两者在水中的饱和溶解的量用摩尔分数表示分别为x 1和x 2，两者的关系为 （ ） （A ）x 1＞x 2 (B) 无法比较 (C) x 1=x 2 （D ）x 1＜x 2 5. 在恒温抽空的玻璃罩中，封入两杯液面相同的糖水（A ）和纯水（B ）。经 历若干时间后，两杯液面的高度将是： （ ） （A ）A 杯高于B 杯 （B ）A 杯等于B 杯
西安交通大学17 年3 月课程考试《物理化学》作业考核试题 试卷总分：100? ? ? ? 测试时间：-- 一、单选题（共?30?道试题，共?60?分。） 1. 凸面液体的饱和蒸汽压pr 与平面液体的饱和蒸汽压p0 相比较（）。 A. pr =p0 B. pr ＜p0 C. pr ＞p0 D. 难以确定 答案:C 满分：2 分 2. 物理吸附与化学吸附的根本区别在于：（） A. 吸附力不同 B. 吸附速度不同 C. 吸附热不同 D. 吸附层不同 答案:A 满分：2 分 3. 101 ℃时，水在多大外压下沸腾？() A. 101.3kP B. 1013kP C. 略高于101.3kP D. 略低于101.3kPa 答案:C 满分：2 分 4. 液体在毛细管中上升还是下降，主要与（）因素有关。 A. 表面张力 B. 附加压力 C. 液体是否润湿毛细管 D. 毛细管半径 答案:C 满分：2 分 5. 一级反应的半衰期与反应物的初始浓度（）。 A. 无关 B. 呈正比 C. 呈反比 D. 平方根呈正比 答案:A 满分：2 分 6. 离子独立运动定律适用于：（）
A. 强电解质溶液 B. 弱电解质溶液 C. 无限稀电解质溶液 D. 理想稀溶液 答案:C 满分：2 分 7. 下述说法何者正确：() A. 水的生成热即是氧气的燃烧热 B. 水蒸汽的生成热即是氧气的燃烧热 C. 水的生成热即是氢气的燃烧热 D. 水蒸汽的生成热即是氢气的燃烧热 答案:C 满分：2 分 8. 下列定义式中，表达正确的是（）。 A. G=H＋TS B. G=A＋PV C. A=U＋TS D. H=U—PV 答案:B 满分：2 分 9. 对弯曲液面所产生的附加压力（） A. 一定等于零 B. 一定不等于零 C. 一定大于零 D. 一定小于零 答案:B 满分：2 分 10. 某反应, 无论反应物初始浓度为多少, 在相同时间和温度时, 反应物消耗的浓度为定值, 此反应是：（） A. 负级数反应 B. 一级反应 C. 零级反应 D. 二级反应 答案:C 满分：2 分 11. 关于物质临界状态的下列描述中, 不正确的是() A. 在临界状态, 液体和蒸气的密度相同, 液体与气体无区别 B. 每种气体物质都有一组特定的临界参数 C. 在以ｐ、Ｖ为坐标的等温线上, 临界点对应的压力就是临界压力
物理化学试题之一 一、选择题(每题2分，共50分,将唯一的答案填进括号内) 1. 下列公式中只适用于理想气体的是1. B A. ΔU=Q V B. W=nRTln(p 2/p 1)(用到了pv=nRT) C. ΔU=dT C m ,V T T 21? D. ΔH=ΔU+p ΔV 2. ΔH 是体系的什么 2. C A. 反应热 B. 吸收的热量 C. 焓的变化 D. 生成热 3. 2000K 时反应CO(g)+1/2O 2(g)=CO 2(g)的K p 为,则在同温度下反应为2CO 2(g)=2CO(g)+O 2(g)的K p 应为3. C A. 1/ B. 1/2 C. (1/2 D. 1/1/2 4. 固态的NH 4HS 放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分数、相数及自由度分别是 A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 5. 下列各量称做化学势的是 A. i j n ,V ,S i )n ( ≠?μ? B. i j n ,V ,T i )n p (≠?? C. i j n ,p ,T i )n (≠?μ? D. i j n ,V ,S i )n U (≠?? 6. A 和B 能形成理想溶液。已知在100℃时纯液体A 的饱和蒸汽压为, 纯液体B 的饱和蒸汽压为 kPa, 当A 和B 的二元溶液中A 的摩尔分数为时，与溶液平衡的蒸气中A 的摩尔分数是 A. 1 B. C. D. 7. 理想气体的真空自由膨胀，哪个函数不变 A. ΔS=0 B. V=0 C. ΔG=0 D. ΔH=0 7. D ( ) 8. A 、B 两组分的气液平衡T-x 图上，有一最低恒沸点，恒沸物组成为x A =。现有一组成为x A =的AB 液体混合物，将其精馏可得到 A. 纯A 和恒沸混合物 B. 纯B 和恒沸混合物 C. 只得恒沸混合物 D. 得纯A 和纯B 8. B
物理化学作业题答案 第六章 相平衡 思考题 5．在含有氨的容器中氯化铵固体分解达平衡，43NH Cl(s)NH (g)HCl(g)+垐?噲?。指出该系统的独立组分数、 相数和自由度？ 答：反应中有三个物种，一个平衡限制条件，没有浓度限制条件。所以独立组分数为2，相数为2，自由度为2。 习题解析 3．3CaCO (s)在高温下分解为CaO(s)和2CO (g)，根据相律解释下述实验事实。 (1) 在一定压力的2CO (g)中，将3CaCO (s)加热，实验证明在加热过程中，在一定的温度范围内3CaCO (s)不会分解。(2) 在3CaCO (s)的分解过程中，若保持2CO (g)的压力恒定，实验证明达分解平衡时，温度有定值。 解：(1) 该系统中有两个物种，2CO (g)和3CaCO (s)，所以物种数2S =。在没有发生反应时，组分数2C =。现在是一个固相和一个气相两相共存，2P =。当2CO (g)的压力有定值时，根据相律，条件自由度*12121f C P =+-=+-=。这个自由度就是温度，即在一定的温度范围内，可维持两相平衡共存不变，所以3CaCO (s)不会分解。 （2）该系统有三个物种，2CO (g)，3CaCO (s)和CaO(s)，所以物种数3S =。有一个化学平衡，1R =。没有浓度限制条件，因为产物不在同一个相，故2C =。现在有三相共存（两个固相和一个气相），3P =。若保持2CO (g)的压力恒定，条件自由度*12130f C P =+-=+-=。也就是说，在保持2CO (g)的压力恒定时，温度不能发生变化，即3CaCO (s)的分解温度有定值。 5．结霜后的早晨冷而干燥，在-5℃，当大气中的水蒸气分压降至 Pa 时，霜会升华变为水蒸气吗? 若要使霜不升华，空气中水蒸气的分压要有多大？已知水的三相点的温度和压力分别为 K 和611 Pa ，水的摩尔气化焓1vap m 45.05 kJ mol H -?=?，冰的摩尔融化焓1fus m 6.01 kJ mol H -?=?。设相变时的摩尔焓变在这个温度区间内是常数。 解：冰的摩尔升华焓等于摩尔熔化焓与摩尔气化焓的加和， sub m vap m fus m H H H ?=?+?11(45.05 6.01) kJ mol 51.06 kJ mol --=+?=? 用Clausius-Clapeyron 方程，计算 K （-5℃）时冰的饱和蒸气压 (268.15K) 51 06011 ln 611 Pa 8.314273.16268.15p =-?? ??? 解得 (268.15K)401.4 Pa p = 而 K （-5℃）时，水蒸气的分压为 Pa ，低于霜的水蒸气分压，所以这时霜要升华。当水蒸气分压等于或大于401.4 Pa 时，霜可以存在。
浙江大学远程教育学院 《物理化学》课程作业（必做） 第一章 热力学第一定律 一、填空题 1. △U=Q+W 适用于 宏观上静止且无外力场存在的封闭 系统。 2. △H=Q P 的适用条件是 封闭系统在非体积功为0且等压 。 3. 系统的性质分为广度性质和 强度性质 。 4. 水（101325Pa ，273.15K ）在等温等压下凝结成冰（101325Pa ，273.15K ）过程 的W 小于 零（填“小于”、“大于”或“等于” ）。 二、简答题 1. 什么是系统？什么是环境？ 答：将一部分物质从其他部分中划分出来，作为研究的对象，这一部分物质就称为系统； 系统之外与系统密切相关的部分称为环境。 2. 什么是热力学第一定律？ 答：将能量守恒与转化定律应用于宏观的热力学系统即为热力学第一定律。 三、计算题 1. 1 mol 单原子理想气体在298K 时，分别按下列三种方式从15.00dm 3膨胀到40.00 dm 3： （1）自由膨胀； （2）等温可逆膨胀； （3）在恒定外压为终态压力下等温膨胀。 分别求上述三种过程的Q 、W 、ΔU 和ΔH 。 答：（1）自由膨胀； 0)(0)(1212e ＝＝＝V V V V p W -?--
因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，而理想气体自由膨胀过程温度不变，所以： ΔU =ΔH =f (T )＝0 （2）等温可逆膨胀； 因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，所以等温过程 ΔU=ΔH=0 W=-nRTln(v2/v1)=-1x8.314x298ln(40/15)=-2430J Q=-w=2430J （3）在恒定外压为终态压力下等温膨胀。 ΔU=ΔH=0 P=nRT/V=(1×8.314×298)/(40/1000)=61.94KPa W=-61.94 × (40-15) =-1548.5J Q=-w=1548.5J 2. 已知298.2K 时，NaCl(s)、H 2SO 4(l)、Na 2SO 4 (s)和HCl(g)的标准摩尔生成焓分别为-411、 -811.3、-1383和-92.3 kJ·mol -1，求下列反应 2NaCl(s) + H 2SO 4(l) = Na 2SO 4(s) + 2HCl(g) 在298.2K 时的△r H m ? 。 答：2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g) △r H m ?=（∑H ）产物-（∑H ）反应物=（-1383-92.3*2）-（-411*2-811.3）=65.7KJ/mol 第二章 热力学第二定律 一、单选题 1. 反应 NH 4Cl (s) = NH 3(g) + HCl (g)的△r S m ? A 。 A ．大于零 B ．小于零 C ．等于零 D ．不确定 二、填空题 1. 热力学第二定律主要是解决了 过程方向限度 问题。 2. 水和乙醇混合过程的ΔS 大于 零（填“小于”、“大于”或“等于” ）。 3. 理想气体的卡诺循环由等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩和 绝热可逆压缩 所组成。 4. 吉布斯能判据的适用条件是 封闭系统等温等压和非体积功为零 。
浙江大学远程教育学院 《物理化学》课程作业（必做）（2016） 第一章热力学第一定律 一、填空题 1. 系统的性质分为广度性质和_____强度性质________。 2. 热力学第一定律的数学表达式是Δq＝u＋W。 3. ΔU=Q v的适用条件是封闭系统中等容非体积功为零。 4. O2(g)的的标准摩尔燃烧焓等于零（填“小于”、“大于”或“等于” ）。 二、简答题 1. 什么是系统？什么是环境？ 答：将一部分物质从其他部分中划分出来，作为研究对象，这一部分物质就称为系统；系统之外与系统密切相关的部分称为环境。 2. 什么是等压过程？什么是可逆过程？ 答: 等压过程是在环境压力恒定下，系统始，终态压力相同且等于环境压力的过程。某系统经过一过程由状态1变为状态2之后，如果能使系统和环境都完全复原，则该过程称为可逆过程。 3. 什么是热力学第一定律？ 答：自然界的一切物质都具有能量，能量有多咱不同的形式，能量可以从一种形式转化为另一种形式，能量的总量在转化过程中保持不变。 4. 什么是标准摩尔生成焓？什么是标准摩尔燃烧焓？ 答：自然界的一切物质都具有能量，能量有多咱不同的形式，能量可以从一种形式转化为另一种形式，能量的总量在转化过程中保持不变。 三、计算题 1. 1 mol单原子理想气体在298K时，在恒定外压为终态压力下从15.00 dm3等温膨胀到40.00 dm3，求该过程的Q、W、ΔU和ΔH。 ΔU＝ΔH＝０ 答：Ｐ＝nRT/V=(1*8.31*298)/(40/1000)=61.94KPa W=-61.94*(40-15)=-1548.5J Q=-W=1548.5J