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物理化学习题答案1-4

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物理化学核心教程

课后习题答案

第一章 气体

一.基本要求

1.了解低压下气体的几个经验定律;

2.掌握理想气体的微观模型,能熟练使用理想气体的状态方程;

3.掌握理想气体混合物组成的几种表示方法,注意Dalton 分压定律和Amagat 分体积定律的使用前提;

4.了解真实气体m p V -图的一般形状,了解临界状态的特点及超临界流体的应用;

5.了解van der Waals 气体方程中两个修正项的意义,并能作简单计算。

二.把握学习要点的建议

本章是为今后用到气体时作铺垫的,几个经验定律在先行课中已有介绍,这里仅是复习一下而已。重要的是要理解理想气体的微观模型,掌握理想气体的状态方程。因为了解了理想气体的微观模型,就可以知道在什么情况下,可以把实际气体作为理想气体处理而不致带来太大的误差。通过例题和习题,能熟练地使用理想气体的状态方程,掌握,,p V T 和物质的量n 几个物理量之间的运算。物理量的运算既要进行数字运算,也要进行单位运算,一开始就要规范解题方法,为今后能准确、规范地解物理化学习题打下基础。

掌握Dalton 分压定律和Amagat 分体积定律的使用前提,以免今后在不符合这种前提下使用而导致计算错误。

在教师使用与“物理化学核心教程”配套的多媒体讲课软件讲课时,要认真听讲,注意在Power Point 动画中真实气体的m p V -图,掌握实际气体在什么条件下才能液化,临界点是什么含义等,为以后学习相平衡打下基础。

三.思考题参考答案

1.如何使一个尚未破裂而被打瘪的乒乓球恢复原状?采用了什么原理? 答:将打瘪的乒乓球浸泡在热水中,使球的壁变软,球中空气受热膨胀,可使其恢复球状。采用的是气体热胀冷缩的原理。

2.在两个密封、绝热、体积相等的容器中,装有压力相等的某种理想气体。试问,这两容器中气体的温度是否相等?

答:不一定相等。根据理想气体状态方程,若物质的量相同,则温度才会相等。

3.两个容积相同的玻璃球内充满氮气,两球中间用一根玻管相通,管中间有一汞滴将两边的气体分开。当左边球的温度为273 K,右边球的温度为293 K 时,汞滴处在中间达成平衡。试问:

(1) 若将左边球的温度升高10 K,中间汞滴向哪边移动?

(2) 若将两个球的温度同时都升高10 K,中间汞滴向哪边移动?

答:(1)左边球的温度升高,气体体积膨胀,推动汞滴向右边移动。

(2)两个球的温度同时都升高10 K,汞滴仍向右边移动。因为左边球的起始温度低,升高10 K所占的比例比右边的大,283/273大于303/293,所以膨胀的体积(或保持体积不变时增加的压力)左边的比右边的大。

4.在大气压力下,将沸腾的开水迅速倒入保温瓶中,达保温瓶容积的0.7

左右,迅速盖上软木塞,防止保温瓶漏气,并迅速放开手。请估计会发生什么现象?

答:软木塞会崩出。这是因为保温瓶中的剩余气体被热水加热后膨胀,当与迅速蒸发的水汽的压力加在一起,大于外面压力时,就会使软木塞崩出。如果软木塞盖得太紧,甚至会使保温瓶爆炸。防止的方法是,在灌开水时不要灌得太快,且要将保温瓶灌满。

5.当某个纯的物质的气、液两相处于平衡时,不断升高平衡温度,这时处于平衡状态的气-液两相的摩尔体积将如何变化?

答:升高平衡温度,纯物质的饱和蒸汽压也升高。但由于液体的可压缩性较小,热膨胀仍占主要地位,所以液体的摩尔体积会随着温度的升高而升高。而蒸汽易被压缩,当饱和蒸汽压变大时,气体的摩尔体积会变小。随着平衡温度的不断升高,气体与液体的摩尔体积逐渐接近。当气体的摩尔体积与液体的摩尔体积相等时,这时的温度就是临界温度。

6.Dalton分压定律的适用条件是什么?Amagat分体积定律的使用前提是什么?

答:这两个定律原则上只适用于理想气体。Dalton分压定律要在混合气体的

温度和体积不变的前提下,某个组分的分压等于在该温度和体积下单独存在时的压力。Amagat 分体积定律要在混合气体的温度和总压不变的前提下,某个组分的分体积等于在该温度和压力下单独存在时所占有的体积。

7.有一种气体的状态方程为 m pV RT bp =+ (b 为大于零的常数),试分析这种气体与理想气体有何不同?将这种气体进行真空膨胀,气体的温度会不会下降?

答:将气体的状态方程改写为 m ()p V b RT -=,与理想气体的状态方程相比,这个状态方程只校正了体积项,未校正压力项。说明这种气体分子自身的体积不能忽略,而分子之间的相互作用力仍可以忽略不计。所以,将这种气体进行真空膨胀时,气体的温度不会下降,这一点与理想气体相同。

8.如何定义气体的临界温度和临界压力?

答:在真实气体的m p V -图上,当气-液两相共存的线段缩成一个点时,称这点为临界点。这时的温度为临界温度,这时的压力为临界压力。在临界温度以上,无论加多大压力都不能使气体液化。

9.van der Waals 气体的内压力与体积成反比,这样说是否正确?

答:不正确。根据van der Waals 气体的方程式,()m 2m a p V b RT V ??+-= ??

?,其中2m

a V 被称为是内压力,而a 是常数,所以内压力应该与气体体积的平方成反比。 10.当各种物质都处于临界点时,它们有哪些共同特性?

答:在临界点时,物质的气-液界面消失,液体和气体的摩尔体积相等,成为一种既不同于液相、又不同于气相的特殊流体,称为超流体。高于临界点温度时,无论用多大压力都无法使气体液化,这时的气体就是超临界流体。

四.概念题参考答案

1.在温度、容积恒定的容器中,含有A 和B 两种理想气体,这时A 的分压和分体积分别是A p 和A V 。若在容器中再加入一定量的理想气体C ,问A p 和A V 的变化为 ( )

(A) A p 和A V 都变大 (B) A p 和A V 都变小 (C) A p 不变,A V 变小 (D) A p 变小,A V 不变

答:(C)。这种情况符合Dalton 分压定律,而不符合Amagat 分体积定律。

2.在温度T 、容积V 都恒定的容器中,含有A 和B 两种理想气体,它们的物质的量、分压和分体积分别为A A A ,,n p V 和B B B ,,n p V ,容器中的总压为p 。试判断下列公式中哪个是正确的? ( )

(A) A A p V n RT = (B) B A B ()pV n n RT =+

(C) A A A p V n RT = (D) B B B p V n RT =

答:(A)。题目所给的等温、等容的条件是Dalton 分压定律的适用条件,所以只有(A)的计算式是正确的。其余的,,,n p V T 之间的关系不匹配。

3. 已知氢气的临界温度和临界压力分别为633.3 K , 1.29710 Pa C C T p ==?。有一氢气钢瓶,在298 K 时瓶内压力为698.010 Pa ?,这时氢气的状态为 ( )

(A) 液态 (B) 气态 (C)气-液两相平衡 (D) 无法确定

答:(B)。仍处在气态。因为温度和压力都高于临界值,所以是处在超临界区域,这时仍为气相,或称为超临界流体。在这样高的温度下,无论加多大压力,都不能使氢气液化。

4.在一个绝热的真空容器中,灌满373 K 和压力为101.325 kPa 的纯水,不留一点空隙,这时水的饱和蒸汽压 ( )

(A )等于零 (B )大于101.325 kPa

(C )小于101.325 kPa (D )等于101.325 kPa

答:(D )。饱和蒸气压是物质的本性,与是否留有空间无关,只要温度定了,其饱和蒸气压就有定值,查化学数据表就能得到,与水所处的环境没有关系。

5.真实气体在如下哪个条件下,可以近似作为理想气体处理?( )

(A )高温、高压 (B )低温、低压

(C )高温、低压 (D )低温、高压

答:(C )。这时分子之间的距离很大,体积很大,分子间的作用力和分子自身所占的体积都可以忽略不计。

6.在298 K 时,地面上有一个直径为1 m 的充了空气的球,其中压力为100 kPa 。将球带至高空,温度降为253 K ,球的直径胀大到3m ,此时球内的压力为

( )

(A )33.3 kPa (B )9.43 kPa

(C )3.14 kPa (D )28.3 kPa

答:(C )。升高过程中,球内气体的物质的量没有改变,利用理想气体的状态方程,可以计算在高空中球内的压力。

112212

p V p V n RT RT == 311212212100k P a 253K 3.14 k P a 298K

p V T r p V T r ???==?= ??? 7.使真实气体液化的必要条件是 ( )

(A )压力大于C p (B )温度低于C T

(C )体积等于m,C V (D )同时升高温度和压力

答:(B )。C T 是能使气体液化的最高温度,若高于临界温度,无论加多大压力都无法使气体液化。

8.在一个恒温、容积为2 3dm 的真空容器中,依次充入温度相同、始态为100 kPa ,2 3dm 的2N (g )和200 kPa ,13dm 的r A (g),设两者形成理想气体混合物,则容器中的总压力为 ( )

(A )100 kPa (B )150 kPa

(C )200 kPa (D )300 kPa

答:(C )。等温条件下,200 kPa ,13dm 气体等于100 kPa ,23dm 气体,总压为A B p p p =+=100 kPa+100 kPa=200 kPa 。

9.在298 K 时,往容积都等于32 dm 并预先抽空的容器A 、B 中,分别灌入100 g 和200 g 水,当达到平衡时,两容器中的压力分别为A p 和B p ,两者的关系为 ( )

(A )A B p p < (B )A B p p >

(C )A p =B p (D )无法确定

答:(C )。饱和蒸气压是物质的特性,只与温度有关。在这样的容器中,水不可能全部蒸发为气体,在气-液两相共存时,只要温度相同,它们的饱和蒸气压也应该相等。

10.在273 K ,101.325 kPa 时,4CCl (l)的蒸气可以近似看作为理想气体。已知4CCl (l)的摩尔质量为1541g mol -?的,则在该条件下,4CCl (l)气体的密度为 ( )

(A )36.87 g dm -? (B )34.52 g dm -?

(C )36.42 g dm -? (D )33.44 g dm -?

答:(A )。通常将273 K ,101.325 kPa 称为标准状态,在该状态下,1 mol 任意物质的气体的体积等于322.4 dm 。根据密度的定义,

33154 g 6.87 g dm 22.4 dm

m V ρ-===? 11.在某体积恒定的容器中,装有一定量温度为300 K 的气体,现在保持压力不变,要将气体赶出1/6,需要将容器加热到的温度为 ( )

(A )350 K (B )250 K

(C )300 K (D )360 K

答:(D )。保持V ,p 不变,2156n n =,216360 K 5

T T == 12.实际气体的压力(p )和体积(V )与理想相比,分别会发生的偏差为( )

(A )p ,V 都发生正偏差 (B )p ,V 都发生负偏差

(C )p 正偏差,V 负偏差 (D )p 负偏差,V 正偏差

答:(B )。由于实际气体的分子间有相互作用力,所以实际的压力要比理想气体的小。由于实际气体分子自身的体积不能忽略,所以能运用的体积比理想气体的小。

五.习题解析

1.在两个容积均为V 的烧瓶中装有氮气,烧瓶之间有细管相通,细管的体积可以忽略不计。若将两烧瓶均浸入373 K 的开水中,测得气体压力为60 kPa 。若一只烧瓶浸在273 K 的冰水中,另外一只仍然浸在373 K 的开水中,达到平衡

后,求这时气体的压力。设气体可以视为理想气体。

解:因为两个容器是相通的,所以压力相同。设在开始时的温度和压力分别为11,T p ,后来的压力为2p ,273 K 为2T 。系统中氮气的物质的量保持不变,12n n n =+。根据理想气体的状态方程,有

1221122p V p V p V R T R T R T

=+ 化简得: 12112211p p T T T ??=+ ??? 22121

2T p p T T =?+ 273260 kPa 50.7 kPa 273373=??

=+ 2.将温度为300 K ,压力为1 800 kPa 的钢瓶中的氮气,放一部分到体积为20 3dm 的贮气瓶中,使贮气瓶压力在300 K 时为100 kPa ,这时原来钢瓶中的压力降为1 600 kPa (假设温度未变)。试求原钢瓶的体积。仍假设气体可作为理想气体处理。

解: 设钢瓶的体积为V ,原有的气体的物质的量为1n ,剩余气体的物质的量为2n ,放入贮气瓶中的气体物质的量为n 。根据理想气体的状态方程, 1

1pV n RT = 22p V n RT = 121212()p V p V V n n n p p RT RT RT

=-=-=- 33

3311100 kPa 2010 m 0.80 mol 8.314 J mol K 300 K

p V n RT ---??===??? 12

nRT V p p =- 1130.80 mol 8.314 J mol K 300 K 9.98 dm (1 800 1 600) kPa

--????==- 3.用电解水的方法制备氢气时,氢气总是被水蒸气饱和,现在用降温的方法去除部分水蒸气。现将在298 K 条件下制得的饱和了水气的氢气通入283 K 、

压力恒定为128.5 kPa 的冷凝器中,试计算:在冷凝前后,混合气体中水气的摩尔分数。已知在298 K 和283 K 时,水的饱和蒸气压分别为3.167 kPa 和1.227 kPa 。混合气体近似作为理想气体。

解: 水气所占的摩尔分数近似等于水气压力与冷凝操作的总压之比

在冷凝器进口处,T =298 K ,混合气体中水气的摩尔分数为

1212(H O) 3.167 kPa (H O,g)=0.025128.5 kPa

p x p == 在冷凝器出口处,T =283 K ,混合气体中水气的摩尔分数为

2222(H O) 1.227 kPa (H O,g)0.0095128.5 kPa

p x p === 可见这样处理以后,氢气中的含水量下降了很多。

4.某气柜内贮存氯乙烯2CH =CHCl(g)300 3m ,压力为122 kPa ,温度为300 K 。求气柜内氯乙烯气体的密度和质量。若提用其中的100 3m ,相当于氯乙烯的物质的量为多少?已知其摩尔质量为62.5 -1g mol ?,设气体为理想气体。

解: 根据已知条件,气柜内贮存氯乙烯的物质的量为pV n RT =

,则氯乙烯的质量为 m nM =。根据密度的定义m V

ρ=

。将以上的关系式代入,消去相同项,得 m Mp V RT

ρ== 3131162.510 kg mol 12210 Pa 8.314 J mol K 300 K

----????=??? 333.06 kg m 3.06 g dm --=?=?

333.06 kg m 300 m 918 kg m V ρ-=?=??=

提用其中的100 3m ,相当于提用总的物质的量的13

,则提用的物质的量为 13n n =总311918 kg 4 896 mol 362.510 kg mol

--=?=?? 或 1133pV n n RT

==总

33

11112210 Pa 300 m 4 891 mol 38.314 J mol K 300 K

--??=?=??? 5.有氮气和甲烷(均为气体)的气体混合物100 g ,已知含氮气的质量分数为0.31。在420 K 和一定压力下,混合气体的体积为9.95 3dm 。求混合气体的总压力和各组分的分压。假定混合气体遵守Dalton 分压定律。已知氮气和甲烷的摩尔质量分别为128 g mol -?和116 g mol -?。

解: 混合气体中,含氮气和甲烷气的物质的量分别为

2N 10.31100 g 1.11 mol 28 g mol

m n M -?===? 4CH 1(10.31)100 g 4.31 mol 16 g mol n --?=

=? 混合气体的总压力为

nRT p V

= 1133

(1.11 4.31) mol 8.314 J mol K 420 K 9.9510 m ---+????=? 1 902 kPa =

混合气体中,氮气和甲烷气的分压分别为

22224N N N N CH n p x p p n n ==

?+总总 1.11 1 902 kPa 389.5 kPa 1.11 4.31

=?=+ 4CH (1902389.5) kPa 1 512.5 kPa p =-=

6.在300 K 时,某一容器中含有2H (g)和2N (g)两种气体的混合物,压力为152 kPa 。将2N (g)分离后,只留下2H (g),保持温度不变,压力降为50.7 kPa ,气体质量减少了14 g 。已知2N (g)和2H (g)的摩尔质量分别为128 g mol -?和12.0 g mol -?。试计算:

(1)容器的体积

(2)容器中2H (g)的质量

(3)容器中最初的气体混合物中,2H (g)和2N (g)的摩尔分数

解: (1)这是一个等温、等容的过程,可以使用Dalton 分压定律,利用2N (g)分离后,容器中压力和质量的下降,计算2N (g)的物质的量,借此来计算容器的体积。

22N H p p p =-

(15250.7) k P a 101

=-= 222N 1N (N )14 g 0.5 m o l 28 g m o l

m n M -===? 22

N N n R T V p = 1130.5 mol 8.314 J mol K 300 K 12.3 dm 101.3 kPa

--????== (2) 2N 101.3 k P a p = 2H 50.7 k P a

p = 在T ,V 不变的情况下,根据Dalton 分压定律,有

2

222H H N N 50.7 kPa 0.5101.3 kPa

n p n p === 22H N 0.5 0.50.5 mol 0.25 mol n n ==?=

2212H H (H )0.25 mol 2.0 g mol 0.5 g m n M -==??=

(3) 2222N N H N 0.5 mol 0.67(0.50.25) mol

n x n n ===++ 2H 10.670.

33x =-= 7.设在一个水煤气的样品中,各组分的质量分数分别为:2(H )0.064w =,(CO)0.678w =,2(N )0.107w =,2(CO )0.140w =,4(CH )0.011w =。试计算:

(1)混合气中各气体的摩尔分数

(2)当混合气在670 K 和152 kPa 时的密度

(3)各气体在上述条件下的分压

解: 设水煤气的总质量为100g ,则各物质的质量分数乘以总质量即为各物质的质量,所以,在水煤气样品中各物的物质的量分别为(各物质的摩尔质量自己查阅):

(1)222122(H )(H )100g 6.4 g (H ) 3.20 mol (H )(H ) 2.0 g mol

m w n M M -?====? 同理有:167.8 g (CO) 2.42 mol 28 g mol

n -==? 21

10.7 g (N )0.38 mol 28 g mol n -==? 2114.0 g (C O )0.32m o l 44 g m o l n -=

=? 41

1.1 g (CH )0.07 mol 16 g mol n -==? B n n =∑总

(3.20 2.420.380.320.07)mol 6.39 mol =++++=

(CO)(CO)n x n =总

2.42 mol 0.3796.39 mol == 同理有:2(H )0.500x =,2(N )0.059x =,2(CO )0.050x = ,4(CH )0.011x =

(2)因为 pV n RT =总

n R T V p

=总 1136.39 mol 8.314 J mol K 670 K 234.2 dm 152 kPa

--????== 33100 g 0.427 g d m 234.2 d m

m V ρ-===? (3)根据Dalton 分压定律 B B p px =,所以

22(H )(H )0.5152 kPa 76.0 kPa p x p ==?=

同理 (C O )57.6 k p =,2(N )8.97 kPa p =, 2(CO )7.60 kPa p =

4(CH ) 1.67 kPa p =

8.在288 K 时,容积为20 3dm 的氧气钢瓶上压力表的读数为10.13 MPa ,氧气被使用一段时间以后,压力表的读数降为2.55 MPa ,试计算使用掉的氧气的质量。设近似可以使用理想气体的状态方程。已知-12(O )32 g mol M =?。

解: 在氧气被使用前,钢瓶中含氧气的质量1m 为

11p V m nM M RT

==? 633

11110.1310 Pa 2010 m 32 g mol 2.71 kg 8.314 J mol K 288 K

----???=??=??? 氧气被使用后,钢瓶中剩余氧气的质量2m 为

22p V m M RT

=? 633

1112.5510 Pa 2010 m 32 g mol 0.68 kg 8.314 J mol K 288 K

----???=??=??? 则使用掉的氧气的质量为

12(2.710.68) kg 2.03 kg m m m =-=-=

使用掉的氧气的质量也可以从压力下降来计算

pV m M RT

?=? 633

111(10.13 2.55)10 Pa 2010 m 32 g mol 8.314 J mol K 288 K

-----???=????? 2.03 k g

= 9.由氯乙烯(23C H Cl ),氯化氢(HCl )和乙烯(24C H )构成的理想气体混合物,各组分的摩尔分数分别为23(C H Cl)0.89x =,(HCl)0.09x =和24(C H )0.02x =。在恒定温度和压力为101.325 kPa 的条件下,用水淋洗混合气以去除氯化氢,但是留下的水气分压为2.666 kPa 。试计算洗涤后的混合气中氯乙烯和乙烯的分压。

解:将氯化氢去除以后,在留下的混合气中,氯乙烯和乙烯所具有的压力为

(101.325 2.666) k P a 98

p =-= 根据在原来混合物中,氯乙烯和乙烯所占的摩尔分数,分别来计算它们的分压,即

230.89(C H Cl)0.890.02

p p =?

+ 0.8998.659 k P a 96.49 k P a 0.91

=?= 240.02(C H )98.659 kPa 2.17 kPa 0.91p =?= 或 2423(C H )(C H C l )

p p p =- (98.65996.49) k P a 2

=-= 10.在273 K 和40.53 MPa 时,测得氮气的摩尔体积为5317.0310 m mol --??,试用理想气体状态方程计算其摩尔体积,并说明为何实验值和计算值两个数据有差异。

解: m RT V p

= 1153168.314 J mol K 273 K 5.6010 m mol 40.5310 Pa

----???==??? 因为压力高,2N (g)已经偏离理想气体的行为。

11.有1 mol 2N (g),在273 K 时的体积为70.3 3cm ,试计算其压力(实验测定值为40.5 MPa ),并说明如下两种计算结果为何有差异。

(1)用理想气体状态方程

(2)用van der Waals 方程。已知van der Waals 常数 620.1368 Pa m mol a -=??,

4310.38610 m mol b --=??。

解:(1) 11631 mol 8.314 J mol K 273 K 70.310 m

nRT p V ---????==? 632.310P a 32.3 M P a

=?= (2) 2m m

RT a p V b V =--

6628.3142730.1368 P a (70.338.6)10(70.310)--???=-??-

???? 643.910 P a 43.9 M P a

=?= 从计算结果可知,因为压力很高,气体已偏离理想气体的行为,用van der Waals 方程计算误差更小一些。

12.在一个容积为0.5.3m 的钢瓶内,放有16 kg 温度为500 K 的4CH (g),试计算容器内的压力。

(1)用理想气体状态方程

(2)由van der Waals 方程。已知4CH (g)的van der Waals 常数

620.228 Pa m mol a -=??,

4310.42710 m mol b --=??,4CH (g)的摩尔质量14(CH )16.0 g mol M -=?。

解: (1) 4116 k g (C H )1 000 m o l 16.0 g m o l

m n M -===? nRT p V

= 1131 000 mol 8.314 J mol K 500 K 8.314 MPa 0.5 m

--????== (2) 22n R T a n p V n b V

=-- 2421 0008.3145000.228(1 000) Pa 0.50 1 0000.42710(0.5)-?????=-??-????

8.18 MPa =

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。

5.掌握等压热p Q 与等容热V Q 之间的关系,掌握使用标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算化学反应的摩尔焓变,掌握r m U ?与r m H ?之间的关系。

6.了解Hess 定律的含义和应用,学会用Kirchhoff 定律计算不同温度下的反应摩尔焓变。

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另一种形式,而其总值保持不变。也可以通过教材中的例题,选定不同的对象作系统,则功和热的正、负号也会随之而不同。

功和热的取号也是初学物理化学时容易搞糊涂的问题。目前热力学第一定律的数学表达式仍有两种形式,即:, U Q W U Q W ?=+?=-,虽然已逐渐统一到用加号的形式,但还有一个滞后过程。为了避免可能引起的混淆,最好从功和热对热力学能的贡献的角度去决定功和热的取号,即:是使热力学能增加的,还是使热力学能减少的,这样就容易掌握功和热的取号问题。

焓是被定义的函数,事实上焓是不存在的,仅是几个状态函数的组合。这就要求理解为什么要定义焓?定义了焓有什么用处?在什么条件下,焓的变化值才具有一定的物理意义,即p H Q ?=。

务必要记住, V p U Q H Q ?=?=这两个公式的使用限制条件。凭空要记住公式的限制条件,既无必要,又可能记不住,最好从热力学第一定律的数学表达式和焓的定义式上理解。例如,根据热力学第一定律,

e e

f f d d U Q W Q W W Q p V W δδδδδδδ=+=++=-+

要使d V U Q δ=或V U Q ?=,必须使f d 0, 0V W δ==,这就是该公式的限制条件。同理:根据焓的定义式,H U pV =+

d d d d H U p V V p =++

将上面d U 的表达式代入,得

e f d d d d H Q p V W p V V p δδ=-+++

要使d p H Q δ=或p H Q ?=,必须在等压条件下,d 0p =,系统与环境的压力相等,e p p =和f 0W δ=,这就是该公式的限制条件。以后在热力学第二定律中的一些公式的使用限制条件,也可以用相似的方法去理解。

状态函数的概念是十分重要的,必须用实例来加深这种概念。例如:多看几个不同的循环过程来求U ?和H ?,得到0U ?=,0H ?=,这样可以加深状态函数的“周而复始,数值还原”的概念。例如2H (g)和2O (g)可以通过燃烧、爆鸣、热爆炸和可逆电池等多种途径生成水,只要保持始态和终态相同,则得到的U ?和H ?的值也都相同,这样可以加深“异途同归,值变相等”的概念。

化学反应进度的概念是很重要的,必须牢牢掌握。以后只要涉及化学反应,都要用到反应进度的概念。例如,在化学反应摩尔焓变的求算中,今后在化学平衡中,利用反应的Gibbs 自由能随反应进度的变化曲线来判断化学变化的方向与限度,在化学动力学中利用反应进度来定义反应的速率,以及在电化学中,利用电化学的实验数据来计算反应进度为1 mol 时的热力学函数的变化值等,都要用到反应进度的概念,所以必须掌握化学反应进度的概念。

用标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓来计算化学反应的摩尔焓变时,相减的次序是不一样的,必须要理解为什么不一样,这样在做习题时就不会搞错了。

要学会查阅热力学数据表,这在今后的学习和工作中都是十分有用的。

三.思考题参考答案

1.判断下列说法是否正确,并简述判断的依据。

(1)状态给定后,状态函数就有定值;状态函数固定后,状态也就固定了。

(2)状态改变后,状态函数一定都改变。

(3)因为, V p U Q H Q ?=?=,所以, V p Q Q 是特定条件下的状态函数。

(4)根据热力学第一定律,因为能量不能无中生有,所以一个系统若要对外做功,必须从外界吸收热量。

(5)在等压下,用机械搅拌某绝热容器中的液体,使液体的温度上升,这时0p H Q ?==。

(6)某一化学反应在烧杯中进行,热效应为1Q ,焓变为1H ?。若将化学反应安排成反应相同的可逆电池,使化学反应和电池反应的始态和终态都相同,这时热效应为2Q ,焓变为2H ?,则12H H ?=?。

答:(1)对。因为状态函数是状态的单值函数,状态固定后,所有的状态函数都有定值。反之,状态函数都有定值,状态也就被固定了。

(2)不对。虽然状态改变后,状态函数会改变,但不一定都改变。例如,系统发生了一个等温过程,体积、压力等状态函数发生了改变,系统的状态已与原来的不同,但是温度这个状态函数没有改变。

(3)不对。热力学能U 和焓H 是状态函数,而?U ,?H 仅是状态函数的变

量。V Q 和p Q 仅在特定条件下与状态函数的变量相等,所以V Q 和p Q 不可能是状态函数。

(4)不对。系统可以降低自身的热力学能来对外做功,如系统发生绝热膨胀过程。但是,对外做功后,系统自身的温度会下降。

(5)不对。因为环境对系统进行机械搅拌,做了机械功,这时f 0W ≠,所以不符合p H Q ?=的使用条件。使用p H Q ?=这个公式,等压和f 0W ≠,这两个条件一个也不能少。

(6)对。因为焓H 是状态函数,只要反应的始态和终态都相同,则焓变的数值也相同,与反应具体进行的途径无关,这就是状态函数的性质,“异途同归,值变相等”。但是,两个过程的热效应是不等的,即12Q Q ≠。

2.回答下列问题,并简单说明原因。

(1)可逆热机的效率最高,在其他条件都相同的前提下,用可逆热机去牵引火车,能否使火车的速度加快?

(2)Zn 与盐酸发生反应,分别在敞口和密闭的容器中进行,哪一种情况放的热更多一些?

(3)在一个用导热材料制成的圆筒中,装有压缩空气,圆筒中的温度与环境达成平衡。如果突然打开筒盖,使气体冲出,当压力与外界相等时,立即盖上筒盖。过一会儿,筒中气体的压力有何变化?

(4)在装有催化剂的合成氨反应室中,2N (g)与2H (g)的物质的量之比为

13:,反应方程式为223N (g)3H (g)2NH (g)+ 。分别在温度为1T 和2T 的条件

下,实验测定放出的热量对应为1()p Q T 和2()p Q T 。但是用Kirchhoff 定律计算时

2

1r m 2r m 1r ()()d

T p T H T H T C T ?=?+?? 计算结果与实验值不符,试解释原因。

答:(1)可逆热机的效率虽高,但是可逆过程是一个无限缓慢的过程,每一步都接近于平衡态。所以,用可逆热机去牵引火车,在有限的时间内是看不到火车移动的。所以,可逆功是无用功,可逆热机的效率仅是理论上所能达到的最高效率,使实际不可逆热机的效率尽可能向这个目标靠拢,实际使用的热机都是不可逆的。

(2)当然在密闭的容器中进行时,放的热更多一些。因为在发生反应的物质的量相同时,其化学能是一个定值。在密闭容器中进行时,化学能全部变为热能,放出的热能就多。而在敞口容器中进行时,一部分化学能用来克服大气的压力做功,余下的一部分变为热能放出,放出的热能就少。

(3)筒中气体的压力会变大。因为压缩空气冲出容器时,筒内的气体对冲出的气体做功。由于冲出的速度很快,筒内气体来不及从环境吸热,相当于是个绝热过程,所以筒内气体的温度会下降。当盖上筒盖又过了一会儿,筒内气体通过导热壁,从环境吸收热量使温度上升,与环境达成平衡,这时筒内的压力会增

加。

(4)用Kirchhoff 公式计算的是反应进度等于1 mol 时的等压热效应,即摩尔反应焓变。用实验测定的是反应达平衡时的等压热效应,由于合成氨反应的平衡转化率比较低,只有25%左右,所以实验测定值会比理论计算的结果小。如果将反应物过量,使生成产物的数量与化学计量方程的相同,那实验值与计算值应该是等同的。

3.理想气体的绝热可逆和绝热不可逆过程的功,都可用公式V W C T =?计算,那两种过程所做的功是否一样?

答:当然不一样,因为从同一个始态出发,绝热可逆与绝热不可逆两个过程不可能到达同一个终态,两个终态温度不可能相同,即?T 不可能相同,所以做的功也不同。通常绝热可逆过程做的功(绝对值)总是大于不可逆过程做的功。

4.指出如下所列3个公式的适用条件:

(1)p H Q ?= (2)V U Q ?= (3)12

ln V W nRT V = 答:(1)式,适用于不做非膨胀功(f 0W =)的等压过程(d 0p =)。

(2)式,适用于不做非膨胀功(f 0W =)的等容过程(d 0V =)。

(3)式,适用于理想气体不做非膨胀功(f 0W =)的等温可逆过程。

5.用热力学的基本概念,判断下列过程中,W ,Q ,U ?和H ?的符号,是0>,0<,还是0=。第一定律的数学表示式为 U Q W ?=+。

(1) 理想气体的自由膨胀

(2) van der Waals 气体的等容、升温过程

(3) 反应 22Zn(s)2HCl(aq)ZnCl (aq)H (g)+=+在非绝热、等压条件下进行

(4) 反应22H (g)Cl (g)2HCl(g)+=在绝热钢瓶中进行

(5) 在273.15 K ,101.325kPa 下,水结成冰

答:(1)W = 0 因为是自由膨胀,外压为零。

Q = 0 理想气体分子之间的相互引力小到可以忽略不计,体积增大,分子间的势能并没有变化,能保持温度不变,所以不必从环境吸热。 ?U = 0 因为温度不变,理想气体的热力学能仅是温度的函数。

或因为W = 0,Q = 0,所以?U = 0。

?H = 0 因为温度不变,理想气体的焓也仅是温度的函数。

或因为H U pV

?=?=所以?H = 0。

pV nRT

=+,?U = 0,()()0(2)W = 0 因为是等容过程,膨胀功为零。

Q >0 温度升高,系统吸热。

?U >0 系统从环境吸热,使系统的热力学能增加。

?H >0 根据焓的定义式,()0

H U pV U V p

?=?+?=?+?>。

(3)W <0 反应会放出氢气,要保持系统的压力不变,放出的氢气推动活塞,克服外压对环境做功。

Q <0 反应是放热反应。

?U <0 系统既放热又对外做功,使热力学能下降。

?H < 0 因为这是不做非膨胀功的等压反应,?H = Q p。

(4)W = 0 在刚性容器中,进行的是恒容反应,不做膨胀功。

Q = 0 因为用的是绝热钢瓶

?U = 0 根据热力学第一定律,能量守恒,热力学能不变。以后,在不考虑非膨胀功的情况下,只要是在绝热刚性容器中发生的任何变化,W,Q和U

?

都等于零,绝热刚性容器相当于是一个孤立系统。

?H >0 因为是在绝热钢瓶中发生的放热反应,气体分子数没有变化,钢瓶内的温度会升高,导致压力也增高,根据焓的定义式,可以判断焓值是增加的。

?=?+?=???

>>

H U p V V p p H

()0,

或()0,

?=?+?=???

>>

H U p V n R T T H

(5)W <0 在凝固点温度下水结成冰,体积变大,系统克服外压,对环境做功。

Q <0 水结成冰是放热过程。

?U <0 系统既放热又对外做功,热力学能下降。

?H < 0 因为这是等压相变,?H = Q p。

6.在相同的温度和压力下,一定量氢气和氧气从四种不同的途径生成水:(1)

物理化学习题及答案

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

物理化学试题及答案

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 A. ΔU=Q V B. W=nRTln(p 2/p 1)(用到了pv=nRT) C. ΔU=dT C m ,V T T 2 1? D. ΔH=ΔU+p ΔV 2. ΔH 是体系的什么 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 6.443,则在同温度下反应为2CO 2(g)=2CO(g)+O 2(g)的K p 应为 A. 1/6.443 B. (6.443)1/2 C. (1/6.443)2 D. 1/(6.443)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133.3kPa, 纯液体B 的饱和蒸汽压为66.7 kPa, 当A 和B 的二元溶液中A 的摩尔分数为0.5时,与溶液平衡的蒸气中A 的摩尔分数是 A. 1 B. 0.75 C. 0.667 D. 0.5 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 =0.7。现有一组成为x A =0.5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

物理化学课后习题答案

四.概念题参考答案 1.在温度、容积恒定的容器中,含有A 和B 两种理想气体,这时A 的分压 和分体积分别是A p 和A V 。若在容器中再加入一定量的理想气体C ,问A p 和A V 的 变化为 ( ) (A) A p 和A V 都变大 (B) A p 和A V 都变小 (C) A p 不变,A V 变小 (D) A p 变小,A V 不变 答:(C)。这种情况符合Dalton 分压定律,而不符合Amagat 分体积定律。 2.在温度T 、容积V 都恒定的容器中,含有A 和B 两种理想气体,它们的 物质的量、分压和分体积分别为A A A ,,n p V 和B B B ,,n p V ,容器中的总压为p 。试 判断下列公式中哪个是正确的 ( ) (A) A A p V n RT = (B) B A B ()pV n n RT =+ (C) A A A p V n RT = (D) B B B p V n RT = 答:(A)。题目所给的等温、等容的条件是Dalton 分压定律的适用条件,所 以只有(A)的计算式是正确的。其余的,,,n p V T 之间的关系不匹配。 3. 已知氢气的临界温度和临界压力分别为633.3 K , 1.29710 Pa C C T p ==?。 有一氢气钢瓶,在298 K 时瓶内压力为698.010 Pa ?,这时氢气的状态为 ( ) (A) 液态 (B) 气态 (C)气-液两相平衡 (D) 无法确定 答:(B)。仍处在气态。因为温度和压力都高于临界值,所以是处在超临界 区域,这时仍为气相,或称为超临界流体。在这样高的温度下,无论加多大压力, 都不能使氢气液化。 4.在一个绝热的真空容器中,灌满373 K 和压力为 kPa 的纯水,不留一点 空隙,这时水的饱和蒸汽压 ( ) (A )等于零 (B )大于 kPa (C )小于 kPa (D )等于 kPa 答:(D )。饱和蒸气压是物质的本性,与是否留有空间无关,只要温度定了, 其饱和蒸气压就有定值,查化学数据表就能得到,与水所处的环境没有关系。

物理化学上册习题答案

第一章 气体的pVT 关系 1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下: 1 1T T p V p V V T V V ???? ????-=??? ????= κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系 解:对于理想气体,pV=nRT 111 )/(11-=?=?=??? ????=??? ????= T T V V p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=?=?=???? ????-=???? ????- =p p V V p nRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有、27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl )气体300m 3 ,若以每小时90kg 的流量输往使用车间,试问贮存的气体能用多少小时 解:设氯乙烯为理想气体,气柜内氯乙烯的物质的量为 mol RT pV n 623.1461815 .300314.8300 106.1213=???== 每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 13 3153.144145 .621090109032-?=?=?=h mol M v Cl H C n/v=(÷)=小时 1-3 0℃、的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在标准状况下的密度。 解:33 714.015 .273314.81016101325444 --?=???=?=?=m kg M RT p M V n CH CH CH ρ 1-4 一抽成真空的球形容器,质量为。充以4℃水之后,总质量为。若改用充以25℃、的某碳氢化合物气体,则总质量为。试估算该气体的摩尔质量。 解:先求容器的容积33)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm V l O H ==-=ρ n=m/M=pV/RT mol g pV RTm M ?=?-??== -31.3010 13330) 0000.250163.25(15.298314.84 1-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接,泡内密封着标准状况条件下的空气。若将其

物理化学习题与答案

热力学第一定律练习题 一、判断题:1.当系统的状态一定时,所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生变化时,所有的状态函数的数值也随之发生变化。4.一定量的理想气体,当热力学能与温度确定之后,则所有的状态函数也完全确定。5.系统温度升高则一定从环境吸热,系统温度不变就不与环境换热。7.因Q P= ΔH,Q V= ΔU,所以Q P与Q V都是状态函数。8.封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。10.在101.325kPa下,1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。若水蒸气可视为理想气体,那么由于过程等温,所以该过程ΔU = 0。12.1mol水在l01.325kPa下由25℃升温至120℃,其ΔH= ∑C P,m d T。13.因焓是温度、压力的函数,即H= f(T,p),所以在恒温、恒压下发生相变时,由于d T = 0,d p = 0,故可得ΔH = 0。16.一个系统经历了一个无限小的过程,则此过程是可逆过程。18.若一个过程是可逆过程,则该过程中的每一步都是可逆的。20.气体经绝热自由膨胀后,因Q = 0,W = 0,所以ΔU = 0,气体温度不变。28.对于同一始态出发的理想气体的绝热变化过程,W R= ΔU= n C V,mΔT,W Ir= ΔU= n C V,mΔT,所以W R= W Ir。 1.第一句话对,第二句话错,如理想气体的等温过程ΔU = 0,ΔH= 0。4.错,理想气体的U = f(T),U与T不是独立变量。5.错,绝热压缩温度升高;理想气体恒温可逆膨胀,吸热。7.错,Q V、Q p是状态变化的量、不是由状态决定的量。8.错,(1)未说明该过程的W'是否为零;(2)若W' = 0,该过程的热也只等于系统的焓变。10.错,这不是理想气体的单纯pVT 变化。12.错,在升温过程中有相变化。13.错,H = f(T,p)只对组成不变的均相封闭系统成立。16.错,无限小过程不是可逆过程的充分条件。18.对。 20.错,一般的非理想气体的热力学能不仅只是温度的函数。28.错,两个过程的ΔT不同。 二、单选题:2.体系的下列各组物理量中都是状态函数的是:(A) T,p,V,Q ; (B) m,V m,C p,?V;(C) T,p,V,n; (D) T,p,U,W。 8.下述说法中,哪一种不正确: (A)焓是体系能与环境进行交换的能量;(B) 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量;(C) 焓是体系状态函数;(D) 焓只有在某些特定条件下,才与体系吸热相等。 12.下述说法中,哪一种正确:(A)热容C不是状态函数; (B)热容C与途径无关; (C)恒压热容C p不是状态函数; (D) 恒容热容C V不是状态函数。 18.1 mol H2(为理气)由始态298K、p被绝热可逆地压缩5dm3,那么终态温度T2 与内能变化?U分别是:(A)562K,0 kJ ; (B)275K,-5.49 kJ ;(C)275K,5.49kJ ;(D) 562K,5.49 kJ 。 21.理想气体从同一始态(p1,V1,T1)出发分别经恒温可逆压缩(T)、绝热可逆压缩(i)到终态体积为V2时,环境对体系所做功的绝对值比较:(A) W T > W i;(B)W T < W i;(C) W T = W i; (D) 无确定关系。 热力学第二定律练习题 一、判断题:1.自然界发生的过程一定是不可逆过程。4.绝热可逆过程的?S = 0,绝热不可逆膨胀过程的?S > 0。5.为计算绝热不可逆过程的熵变,可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。8.在任意一可逆过程中?S = 0,不可逆过程中?S > 0。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。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(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态;⑷ H2和Cl2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。1.对。 4 正确。5.错,系统由同一始态出发,经绝热可逆和绝热不可逆过程不可能到达相同的终态。6 错,环境的熵变应加在一起考虑。 8.错。14.错。未计算环境的熵变;15.错,条件 16.错,必须在等温等压,W’= 0的条件下才有此结论。24.(1) ΔU = ΔH = 0;(2) ΔH = 0; (3) ΔS = 0; (4) ΔU = 0;(5) ΔG = 0;6) ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG都为 0。 二、单选题: 2.可逆热机的效率最高,因此由可逆热机带动的火车: (A) 跑的最快;(B)跑的最慢; (C) 夏天跑的快; (D) 冬天跑的快。 12.2mol理想气体B,在300K时等温膨胀,W = 0时体积增加一倍,则其?S(J·K-1)为: (A) -5.76 ; (B) 331 ; (C) 5.76 ; (D) 11.52 。 13.如图,可表示理想气体卡诺循环的示意图是: (A) 图⑴; (B) 图⑵;(C)图⑶; (D) 图⑷。

物理化学教程课后习题答案

第一章 化学热力学基础 姓名:刘绍成 学号 :120103208026 金材10-1-16-34 P 82(1-1) 10 mol 理想气体由25℃,1.00MPa 。设过程为:(i )向真空膨胀;(ii )对抗恒外压0.100MPa 膨胀。分别计算以上各过程的 (i) 外(ii) (ii )P 1V 11=24.777m 3; 因为是恒温过程,故 V 2=21 P P V 1=6 6 101.0101777.24???=247.77m 3 W=-?2 1 v v Pdv =-P(V 2-V 1)=-22.2995J 小结:此题考查真空膨胀的特点及恒外压做功的求法,所用公式有:PV=nRT; T PV =常数;W=-?2 1 v v Pdv 等公式。 P 82(1-3) 473k, 0.2MPa ,1dm 3的双原子分子理想气体,连续经过下列变化:(I )定温膨胀到3 dm 3;(II )定容升温使压力升到0.2MPa ;(III )保持0.2MPa 降温到初始温度473K 。(i )在p-v 图上表示出该循环全过程;(ii )计算各步及整个循环过程的Wv 、Q ,ΔU ,及ΔH 。已知双原子分子理想气体C p,m =27R 。 解:

dT=0 dV=0 dP=0 P 1V 1=nRT 1 n=1 11RT V P = 473 3145.8101102.03 6????-mol=0.0509mol, P 1V 1=P 2V 2 ∴P 2=21V V P 1=3 1×0.2×106=0.067MPa, T 2= 2 1 P P T 1= 63 1 6102.0102.0???×473K=1419K. (i) 恒温膨胀A B △U i =0,△H i =0. W i =-?2 1 v v Pdv =-nRTln 12 v v =-0.0509×8.3145×473×ln3=-219.92J. ∴Q i =-W=219.92J. (ii) 等体过程 B C 因为是等体积过程所以W ii =0, Q ii =△U ii =nC V,m △T=n(C p,m -R)(T 2-T 1)=0.0509×(2 7 -1)×8.3145× (1419-473)=1000.89J; △ H ii =nC p,m △T=0.0509×3.5×8.3145×(1419-473)=1401.2J. T 1=473k P 1=0.2MPa V 1=1dm 3 A T 1=473k P 2= V 2=3dm 3 B T 2= P 1=0.2MPa V 2=3dm 3 C T 1=473k P 1=0.2MPa V 1=1dm 3 A

物理化学习题及答案

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 sys>0,则该变化过程自发 B 变化过程只要对环境放热,则该变化过程自发 C 仅从系统的?S sys,变化过程是否自发无法判断

8. 固态的NH4HS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 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 f':() 和条件自由度 f'=1 B C=3,f'=2 A C=3, f'=2 D C=4,f'=3 C C=4, 10.正常沸点时,液体蒸发为气体的过程中() (A) ΔS=0 (B) ΔG=0 (C) ΔH=0 (D) ΔU=0 11.如图,将CuSO4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 C. 蓄电池和铜电极 D. CuSO4水溶液 12. 下面的说法符合热力学第一定律的是() (A) 在一完全绝热且边界为刚性的密闭容器中发生化学反应时,其内能一定变化 (B) 在无功过程中, 内能变化等于过程热, 这表明内能增量不一定与热力学过程无关 (C) 封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时, 系统所做的功与途径无关 (D) 气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中, 其内能的变化值与过程完成的方式无关 13. 对于理想的水平液面,其值为零的表面物理量是() (A) 表面能 (B) 比表面吉布斯函数 (C) 表面张力(D) 附加压力 14.实验测得浓度为0.200mol·dm-3的HAc溶液的电导率为0.07138S·m-1,该溶液的摩尔电导率Λm(HAc)为() A. 0.3569S·m2·mol-1 B. 0.0003569S·m2·mol-1 C. 356.9S·m2·mol-1 D. 0.01428S·m2·mol-1 15.某化学反应其反应物消耗7/8所需的时间是它消耗掉3/4所需的时间的1.5倍,则反应的级数为() A. 零级反应 B. 一级反应 C. 二级反应 D. 三级反应

物理化学试题及答案

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

关于物理化学课后习题答案

关于物理化学课后习题 答案 文件排版存档编号:[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]

第一章两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结,泡内密封着标准状态下的空气。若将其中的一个球加热到 100 C,另一个球则维持 0 C,忽略连接细管中气体体积,试求该容器内空气的压力。 解:由题给条件知,(1)系统物质总量恒定;(2)两球中压力维持相同。 标准状态: 因此, 如图所示,一带隔板的容器中,两侧分别有同温、不同压的H2与N2,P(H2)=20kpa,P(N2)=10kpa,二者均可视为理想气体。 H2 3dm3 P(H2) T N2 1dm3 P(N2) T (1) 两种气体混合后的压力; (2)计算混合气体中H2和N2的分压力; (3)计算混合气体中H2和N2的分体积。 第二章 1mol水蒸气(H2O,g)在100℃,下全部凝结成液态水,求过程的功。假 设:相对水蒸气的体积,液态水的体积可以忽略不计。 1mol某理想气体与27℃,的始态下,先受某恒定外压恒温压缩至平衡态, 在恒容升温至℃,。求过程的W,Q, ΔU, ΔH。已知气体的体积Cv,m=*mol-1 *K-1。 容积为 m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板,其两侧分别为0 C,4 mol的Ar(g)及150 C,2 mol的Cu(s)。现将隔板撤掉,整个系统达到热平衡,求末态温度

t及过程的。已知:Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容分别为 及,且假设均不随温度而变。 解:图示如下 假设:绝热壁与铜块紧密接触,且铜块的体积随温度的变化可忽略不计 则该过程可看作恒容过程,因此 假设气体可看作理想气体,,则 冰(H2O,S)在100kpa下的熔点为0℃,此条件下的摩尔熔化焓 ΔfusHm=*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Cpm(H2O,l)=*mol-1 *K-1和Cpm(H2O,S)=*mol-1 *K-1。求在常压及-10℃下过冷水结冰的摩尔凝固焓。 O, l)在100 C的摩尔蒸发焓。水和水蒸气已知水(H 2 在25~100℃间的平均摩尔定压热容分别为Cpm(H2O,l)=*mol-1 *K-1和Cpm (H2O,g)=*mol-1 *K-1。求在25C时水的摩尔蒸发焓。 应用附录中有关物资的热化学数据,计算 25 C时反应 的标准摩尔反应焓,要求:(1)应用25 C的标准摩尔生成焓数据;

物理化学习题及答案

一、单选题(每题2分,共30分) 1. 在298K及101.325KPa下的1.00dm3氢气,等温可逆膨胀到 2.00 dm3,所做功的绝对值为C A、0.418 J B、0.0418 J C、70.3J D、7.11J 2. 对于孤立体系的实际过程,下列关系式不正确的是D A、W=0 B、Q=0 C、△U=0 D、△H=0 3. 一封闭系统进行可逆循环,其热温商之和D A、总是正值 B、总是负值 C、是温度的函数 D、总为零 4. 液体A和B混合成实际溶液时,当A和B之间的作用力大于相同分子之间的作用力时,该溶液对拉乌尔定律将 B A、产生正偏差 B、产生负偏差 C、不产生偏差 D、无法确定 5. 关于偏摩尔量,下面的叙述不正确的是B A、偏摩尔量是状态函数,其值与物质的量无关 B、偏摩尔量的值不能小于零 C、体系的强度性质无偏摩尔量 D、纯物质的偏摩尔量等于摩尔量 6.克拉贝龙方程dP/dT=△H m(相变)/T△Vm(相变),其应用条件是D A、只适用于纯物质的气液、气固平衡 B、只适用于服从理想气体行为的为气液、气固平衡 C、任何纯物质的相变热不随温度而变的两相平衡 D、任何纯物质两相平衡体系 7.含KNO3和NaCl的水溶液与纯水达到渗透平衡,其自由度数f为D A、1 B、2 C、3 D、4 8.分解反应A(s)=B(g)+2C(g) 该反应的平衡常数Kp与分解压力P的数值之间为 C A、Kp=P3 B、Kp>P3 C、KpP凹>P凸 B、P凸>P平>P凹

物理化学习题集及答案2

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: ( )

物理化学试题及答案B

2006—2007学年度上期物理化学试题(B) 考试(考查)命题人:刘勇审题: 开(闭)卷笔试时间:120分钟满分:100分 (可带计算器) 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 法后面打“×”。(每小题1分,共10分) 1、温度一定的时候,气体的体积与压力的乘积等于常数。( ×) 2、热力学过程中W的值应由具体过程决定 ( √ ) 3、系统的混乱度增加,则其熵值减小。(×) 4、处于标准状态的CO (g),其标准燃烧热为零.( × ) 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。 ( √ ) 6、吉布斯判据适用于理想气体的任意过程。(×) 7、四个热力学基本方程适用于所有封闭体系的可逆过程.(√ ) 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.( √ ) 9、惰性组分的加入将使反应的平衡转化率降低。(× ) 10、只受温度影响的平衡系统自由度F=C—P+1。( √ ) 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) 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( B ). A。 5 L B。 4 L C。 6 L D. 1 L 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 的分压为( C )。 A. 100kPa B。 60kPa C. 40kPa D。不确定 3、当实际气体的压缩因子Z大于1的时候表明该气体( B )。 A。易于压缩 B. 不易压缩 C. 易于液化 D。不易液化 4、如图,将CuSO4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电 解,可以看作封闭体系的是( A )。 A。绝热箱中所有物质 B。两个铜电极 C。蓄电池和铜电极 D。 CuSO4水溶液 5、在体系温度恒定的变化中,体系与环境之间( C )。 A. 一定产生热交换B。一定不产生热交换 C. 不一定产生热交换 D. 温度恒定与热交换无关 6、下列定义式中,表达正确的是( B )。 A. G=H+TS B. G=A+PV C. A=U+TS C。 H=U—PV 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( C )。 A. Q > 0,W 〉 0,ΔU > 0 B。ΔQ = 0,W = 0,ΔU < 0 C。 Q = 0,W = 0,ΔU = 0 D。 Q < 0,W > 0,ΔU 〈 0 8、ΔH =Q p,此式适用于下列哪个过程:( B )。 A. 理想气体从106 Pa反抗恒外压105 Pa膨胀到105 Pa B。 0℃ , 105 Pa 下冰融化成水 C。电解 CuSO4水溶液 D. 气体从 (298 K, 105 Pa) 可逆变化到(373 K, 104 Pa) 9、下述说法中,哪一种不正确:( A )。 A。焓是体系能与环境进行交换的能量 B. 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量 题号一二三四总分得分 得分 得分

物理化学练习题与答案

第七章电解质溶液 一、选择题 1. 用同一电导池分别测定浓度为0.01 mol·kg-1和0.1 mol·kg-1的两个电解质溶液, 其电阻分别为1000 Ω和500 Ω,则它们依次的摩尔电导率之比为( B ) (A) 1 : 5 (B) 5 : 1 (C) 10 : 5 (D) 5 : 10 2. 298 K时,0.005 mol·kg-1的KCl 和0.005 mol·kg-1的NaAc 溶液的离子平均 活 度系数分别为γ±,1和γ±,2,则有( A ) (A) γ±,1= γ±,2(B) γ±,1>γ±,2 (C) γ±,1<γ±,2(D) γ±,1≥γ±,2 3. 在HAc解离常数测定的实验中,总是应用惠斯顿电桥。作为电桥平衡点的指零仪器,结合本实验,不能选用的是:(D ) (A) 耳机(B) 电导率仪 (C) 阴极射线示波器(D) 直流桥流计 4. 1-1型电解质溶液的摩尔电导率可以看作是正负离子的摩尔电导率之和,这一规律只适用于:(C ) (A) (A) 强电解质 (B) (B) 弱电解质 (C) (C) 无限稀释电解质溶液 (D) (D) 摩尔浓度为1的溶液 二、填空题( 共7题14分) 11. 2 分(3892) 3892 CaCl2摩尔电导率与其离子的摩尔电导率的关系是:_____________________________。 12. 2 分(4069) 4069 0.3 mol·kg-1Na2HPO4水溶液的离子强度是_____0.9_____________ mol·kg-1。 13. 2 分(4070) 4070 浓度为0.1 mol·kg-1的MgCl2水溶液,其离子强度为______0.3_____________ mol·kg-1。 14. 2 分(3822) 3822 有下列溶液: (A) 0.001 mol·kg-1 KCl (B) 0.001 mol·kg-1 KOH (C) 0.001 mol·kg-1 HCl (D) 1.0 mol·kg-1 KCl 其中摩尔电导率最大的是( C );最小的是( D )。 三、计算题 1

物理化学第五版课后习题答案

第七章 电化学 7-1.用铂电极电解CuCl 2溶液。通过的电流为20 A ,经过15 min 后,问:(1)在阴极上能析出多少质量的Cu ? (2) 在阳阴极上能析出多少体积的27℃, 100 kPa 下的Cl 2(g )? 解:(1) m Cu = 201560635462.F ???=5.527 g n Cu =201560 2F ??=0.09328 mol (2) 2Cl n =2015602F ??=0.09328 mol 2Cl V =00932830015 100 .R .??=2.328 dm 3 7-2.用Pb (s )电极电解Pb (NO 3) 2溶液,已知溶液浓度为1g 水中含有Pb (NO 3) 21.66×10-2g 。通电一段时间,测得与电解池串联的银库仑计中有0.1658g 的银沉积。阳极区溶液质量为62.50g ,其中含有Pb (NO 3) 21.151g ,计算Pb 2+的迁移数。 解: M [Pb (NO 3) 2]=331.2098 考虑Pb 2+:n 迁=n 前-n 后+n e =262501151166103312098(..)..--??-11513312098..+01658 21078682 ..? =3.0748×10-3-3.4751×10-3+7.6853×10-4 =3.6823×10-4 mol t +(Pb 2+ )=4 4 36823107685310..--??=0.4791 考虑3NO -: n 迁=n 后-n 前 =1151 3312098 ..-262501151166103312098(..)..--??=4.0030×10-3 mol t -(3 NO -)=4 4 40030107658310..--??=0.5209 7-3.用银电极电解AgNO 3溶液。通电一段时间后,阴极上有0.078 g 的Ag 析出,阳极区溶液溶液质量为23.376g ,其中含AgNO 3 0.236 g 。已知通电前溶液浓度为1kg 水中溶有7.39g 的AgNO 3。求Ag +和3NO -的迁移数。 解: 考虑Ag +: n 迁=n 前-n 后+n e =3233760236739101698731(..)..--??-023********..+00781078682 .. =1.007×10- 3-1.3893×10- 3+7.231×10- 4

物理化学期末考试习题及答案

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

物理化学习题集及答案2

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

《物理化学》复习题及答案

《物理化学》复习题 一.填空和选择题: 1、内能是系统的状态函数,若某一系统从一始态出发经一循环过程又回到始态,则系统(Q+W)的变化是: 2)(Q+W)>0;(3)(Q+W)<0;(4)不能确定 2、焓是系统的状态函数,H=U+PV,若系统发生状态变化时, ΔH=ΔU+Δ(PV),式中Δ(PV)的意思是:(1)P ΔV(3)PΔV- VΔP; 4、100℃,101 325 Pa的液态H2O的化学势为μl,100℃, 101 325 Pa的气态H2O的化学势为μg ,二者的关系是:: (1)μl>μg;(2)μl<μg 5、系统经历一个绝热可逆过程,其熵变ΔS: (1)>0;(2)<0 ;(4)不能确定 6、系统经过某过程后,其焓变ΔH=Qp,则该过程是: (1)理想气体任意过程;(3)理想气体等压过程;(4)真实气体等压过程。 7、下列说法正确的是:(1)放热反应均是自发反应;(2)ΔS为正值的反应均是自发反应;(3)摩尔数增加的反 应,ΔS 8、下述表达不正确的是:(1)能斯特方程适用于可逆电池;(2)能斯特方程不适用于同样计划存在的电池;(3) 9、Qv=ΔU,Qp=ΔH的的适用条件条件是封闭体系、非体积功为零、恒容(恒压)。 10、隔离系统中进行的可逆过程ΔS =0 ;进行不可逆过程的ΔS >0 。 11、化学反应是沿着化学势降低的方向进行。 10、在298K和100kPa下,反应3C(s)+O2(g)+3H2(g) →CH3COOCH3(l) 的等压热效应Q p与等容热效应Q v之差为(Q p=Q v + nRT )A、9911 J·mol-1B、-9911 J·mol-1 C、14866 J·mol-1D、7433 J·mol-1 12. 把玻璃毛细管插入水中,凹面的液体所受的压力P与平面液体所受的压力P0相比: (1)P= P0)P> P0(4)不确定 13、系统经过某过程后,其焓变ΔH=Qp,则该过程是: A、理想气体任意过程;C、理想气体等压过程;D、真实气体等压过程。 14、若某液体在毛细管内呈凸液面,则该液体在毛细管中将沿毛细管() ①上升③与管外液面相平 15、化学反应的Qp与Qv的关系。 16、熵判据的应用范围是所有过程。吉不斯函数判据的应用范围是封闭体系、恒温恒压、非体积功为零。 17、理想气体的内能和焓由温度决定,而且随着温度的升高而增加。 18、对于理想气体平衡反应,定温定容下添加惰性组分,平衡不移动?(对) 19、定温定压且非体积功为零时,一切放热且熵增大的反应均可自动发生。(对) 20、O2 + 1/2 O2 = SO3K1°

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