气体热力学动力学化学平衡练习及答案
第一章2008-1-4
气体热力学动力学化学平衡练习
一、选择题
1. H2(g) + O2(g) H2O(l) 的Q p与Q V之差(kJ·mol-1)是………………………（）
(A) -3.7 (B) 3.7 (C) 1.2 (D) -1.2
2. 某基元反应2A + B = C + D，若其反应速率表示式可以是：
(1) d(C) / d t = k1(A)2(B)
或(2) -d(A) / d t = k2(A)2(B)
或(3) 加催化剂后d(C) / d t = k3(A)2(B)
则这些速率常数k之间的关系是…………………………………………………………（）
(A) k1 = k2 = k3(B) k11k21k3
(C) k1 = k21k3(D) k1 = k31k2
3. 反应H2(g) + Br2(g) 2HBr(g) 的K c = 1.86。若将3 mol H2，4 mol Br2和5 mol HBr 放在10 dm3烧瓶中，则……………………………………………………………………（）
(A) 反应将向生成更多的HBr方向进行(B) 反应向消耗H2的方向进行
(C) 反应已经达到平衡(D) 反应向生成更多Br2的方向进行
4. 如果体系经过一系列变化，最后又变到初始状态，则体系的………………………（）
(A) Q= 0 W= 0 ΔU = 0 ΔH= 0
(B) Q1 0 W1 0 ΔU= 0 ΔH= Q
(C) Q= WΔU= Q- WΔH= 0
(D) Q1WΔU= Q- WΔH= 0
5. 某化学反应的速率常数的单位是(时间)-1，则反应是………………………………（）
(A) 零级反应(B) 三级反应(C) 二级反应(D) 一级反应
6. 已知N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)；N2(g) + H2(g) NH3(g) 和
N2(g) + H2(g) 2/3NH3(g) 的平衡常数分别为K1、K2和K3，则它们的关系是…（）
(A) K1= K2= K3(B) K1= (K2)2= (K3)3
(C) K1= K2= K3(D) K1= (K2)1/2= (K3)1/3
7. 对于一个确定的化学反应来说，下列说法中正确的是………………………………（）
(A) 越负，反应速率越快(B) 越负，反应速率越快
(C) 活化能越大，反应速率越快(D) 活化能越小，反应速率越快
8. 下列说法不正确的是…………………………………………………………………（）
(A) 基元反应的反应级数等于反应分子数
(B) 反应级数为分数的反应一定是非基元反应
(C) 吸热反应一定是活化能较高的反应，放热反应一定是活化能较低的反应
(D) 温度升高，有效碰撞的概率增大，反应速率增大
9. 化合物A有三种不同的水合物，它们的脱水反应的K p分别为：
A·3H2O(s) = A·2H2O(s) + H2O(g) K p1
A·2H2O(s) = A·H2O(s) + H2O(g) K p2
A·H2O(s) = A(s) + H2O(g) K p3
为了使A·2H2O晶体保持稳定(不发生风化与潮解) ，容器中水蒸气压力应为…（）
(A) > K p(B) 必须恰好等于K p1
(C) 必须恰好等于K p2(D) K p1> >K p2
10.均相催化剂加速化学反应的原因是…………………………………………………（）
(A) 降低了正反应的活化能，升高了逆反应的活化能，使化学平衡向正反应方向移动，因而加速了化学反应
(B) 催化剂参加了化学反应，改变了反应历程，降低了反应活化能，因而加速了化学反应
(C) 改变了反应的自由焓变，即使ΔG变为负值，ΔG越负，正反应越易进行，因而加速了化学反应
(D) 使反应物分子之间的碰撞次数增加，从而提高了反应速率
11. 某放射性元素净重8 g，它的半衰期为10天，则40天后其净重为………………（）
(A) 4 g (B) 2 g (C) 1 g (D) 0.5 g
12.某温度时，化学反应A + B A2B的平衡常数K= 1 ′ 104，那么在相同温度下，反应A2B 2A +B 的平衡常数为…………………………………………………（）
(A) 1 ′ 104(B) 1 ′ 100(C) 1 ′ 10-4(D) 1 ′ 10-8
13. 已知Zn(s) + O2(g) = ZnO(s) 1= -351.5 kJ·mol-1
Hg(l) + O2(g) = HgO(s，红) 2= -90.8 kJ·mol-1
则Zn(s) + HgO(s，红) = ZnO(s) + Hg(l) 的为(kJ·mol-1)…………………（）
(A) 442.3 (B) 260.7 (C) -260.7 (D) -442.3
14. 某反应的速率常数k= 4.62 ′10-2min-1，又初始浓度为0.1 mol·dm-3，则该反应的半衰期为…………………………………………………………………………………………（）
(A) min (B) 15 min
(C) 30 min (D) 条件不够无法计算
15. 在合成氨反应达到平衡时，有a mol N2(g)，b mol H2(g)，c mol NH3(g)。则NH3在反应混合物中的体积分数应是…………………………………………………………………（）
(A) ′ 100 % (B) ′100 %
(C) ′ 100 % (D) ′ 100 %
16. 在一定温度下：
(1) C(石墨) + O2(g) = CO2(g) ΔH1
(2) C(金刚石) + O2(g) = CO2(g) ΔH2
(3) C(石墨) = C(金刚石) ΔH3= 1.9 kJ·mol-1
其中ΔH1和ΔH2的关系是…………………………………………………………………（）
(A) ΔH1>ΔH2(B) ΔH1<ΔH2
(C) ΔH1＝ΔH2(D) 不能判断
17. 在523 K时，PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)，= 1.85，则反应的(kJ·mol-1)为……………………………………………………………………………………………（）
(A) 2.67 (B) -2.67
(C) 26.38 (D) -2670
18. 某化学反应可表示为A(g) + 2B(s) 2C(g)。已知< 0，下列判断正确的是……………………………………………………………………………………………（）
(A) 仅常温下反应可以自发进行(B) 仅高温下反应可以自发进行
(C) 任何温度下反应均可以自发进行(D) 任何温度下反应均难以自发进行
19.在一定温度下，将1.00 mol SO3放入1.00 dm3的反应器中，当反应：
2SO3(g) 2SO2(g) + O2(g) 达到平衡时，容器有SO20.60 mol，反应的平衡常数K c 为……………………………………………………………………………………………（）
(A) 0.36 (B) 0.68 (C) 0.45 (D) 0.54
20.冰熔化时，在下列各性质中增大的是…………………………………………………（）
(A) 蒸气压(B) 熔化热(C) 熵(D) 吉布斯自由能
21.下列关于平衡常数的述不正确的是………………………………………………（）
(A) 平衡常数是温度的函数(B) 放热反应的平衡常数随温度的升高而减小
(C) 一定温度下，加入催化剂，平衡常数不变
(D) K p是生成物分压之积与反应物分压之积的比值，在温度一定的情况下，改变某物质的分压，K p也会变化
22. 298 K，往1 dm3水中加入1 mol NaCl(s)，则溶解过程的………………………………（）
(A) ΔG> 0，ΔS> 0 (B) ΔG< 0，ΔS> 0
(C) ΔG> 0，ΔS< 0 (D) ΔG< 0，ΔS< 0
23. 反应2COF2(g) CO2(g) + CF4(g) 是吸热反应，平衡时CO2为8 mol，CF4为5 mol，COF2为3 mol，下列述中错误的是………………………………………………………（）
(A) K p= K c = (B) 反应的是负值
(C) 温度升高平衡常数K p减小(D) 平衡位置不受压力变化的影响
24. 下列说法中正确的是…………………………………………………………………（）
(A) 稳定单质的标准生成焓、标准吉布斯生成自由能和标准熵都为零
(B) 放热反应总是可以自发进行的
(C) H2(g)的标准燃烧热等于H2O(l)的标准生成焓
(D) CO2(g)的标准生成焓也就是CO(g)的标准燃烧热
25. 反应A + B C + D的平衡常数为4.0′10-2，若反应物和生成物都处于标准态，下面论述正确的是…………………………………………………………………………（）
(A) 反应能自发向右进行(B) 反应不能自发向右进行
(C) 为0 (D) 与平衡常数无关
26. H2O(g) 的正常沸点是100℃，在101.3 kPa时下列过程中ΔG > 0的是…………（）
(A) H2O(l, 120℃) H2O(g, 120℃) (B) H2O(l, 110℃) H2O(g, 110℃)
(C) H2O(l, 100℃) H2O(g, 100℃) (D) H2O(l, 80℃) H2O(g, 80℃)
27. 110℃密闭容器中，水气共存时，饱和水蒸气压为143 kPa，
则对于H2O(l) H2O(g)，下述正确的是……………………………………………（）
(A) 水蒸气压达到时，平衡向生成H2O(g) 的方向移动
(B) = 143 kPa时，= 0
(C) = 143 kPa时，不能达到平衡(D) = 143 kPa时，Δr G m > 0
28. 25℃时NaCl在水中的溶解度约为6 mol·dm-3，若在1 dm3水中加入1 molNaCl，
则NaCl(s) + H2O(l) NaCl(aq) 的……………………………………………………（）
(A) ΔS> 0，ΔG> 0 (B) ΔS> 0，ΔG< 0
(C) ΔG> 0，ΔS< 0 (D) ΔG< 0，ΔS< 0
29. 若850℃时，反应CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) = 0.498，则平衡时CO2分压为……………………………………………………………………………………………（）
(A) 50.5 kPa (B) 0.498 kPa (C) 71.5 kPa (D) 取决于CaCO3的量
30. 100℃，101.3 kPa的H2O(l) 在真空容器中蒸发为100℃，101.3 kPa H2O(g)，则下述不正确的是………………………………………………………………………………………（）
(A) ΔU = 0 (B) ΔG = 0 (C) ΔH = Q(D) ΔS = Q/ 373
31.结晶硅和无定形硅的摩尔燃烧热分别为-850.6 kJ·mol-1和-867.3 kJ·mol-1，则由结晶硅转化为无定形硅的应为……………………………………………………………（）
(A) +16.7 kJ·mol-1(B) +16.7 kJ
(C) -16.7 kJ·mol-1(D) 不能确定
32. 下述叙述中正确的是…………………………………………………………………（）
(A) 在恒压下，凡是自发的过程一定是放热的
(B) 因为焓是状态函数，而恒压反应的焓变等于恒压反应热，所以热也是状态函数
(C) 单质的和都为零
(D) 在恒温恒压条件下，体系自由能减少的过程都是自发进行的
33. HI的生成反应的焓变为负值，HI的分解反应的焓变为正值，则HI分解反应的活化能
E a……………………………………………………………………………………………（）
(A) E a <ΔH分解(B) E a >ΔH分解(C) E a = 0 (D) E a =ΔH分解
34. 某一反应的= 10.5 kJ·mol-1，= 0.0418 kJ·mol-1·K-1，平衡时若各物质的分压均为，则反应的温度约为………………………………………………………（）
(A) 0.25℃(B) 25℃(C) -22℃(D) 无法确定
35. 20 g水处在100℃、标准压力下，若有18 g气化为100℃、标准压力下的水蒸气，此时Gibbs自由能变为……………………………………………………………………………（）
(A) ΔG= 0 (B) ΔG< 0
(C) ΔG> 0 (D) 无法判断
36. 反应A + B C，焓变小于零，若温度升高10℃，其结果是……………………（）
(A) 对反应没有影响(B) 使平衡常数增大一倍
(C) 不改变反应速率(D) 使平衡常数减小
二、填空题)
37. 298 K，Br2(g) 的标准摩尔生成焓和标准摩尔吉布斯生成自由能分别为= 30.71 kJ·mol-1，= 3.142 kJ·mol-1，因此Br2(l) 的摩尔蒸发熵为__________；正常沸点为______℃，以及它在298K时的饱和蒸气压为_______kPa。
39. A(g) + B(g) C(g) 为放热反应，达平衡后，
(1) 能使A的转化率增大，B的转化率减小的措施是；
(2) 能使A的转化率减小，B的转化率增大的措施是；
(3) 能使A和B的转化率均增大的措施是；
(4) 从逆反应角度看，C转化率增大，而A和B浓度降低的措施是。
40. 用“＝、＞、＜”等符号填在下列横线上。A 和B 都是理想气体。
(1) 当气体A 和B 的p,V,T相同时, n A______________ n B;
(2) 当气体A 和B 的p,V,T相同, 且M A＞M B(M代表气体的摩尔质量,
m代表气体的质量), 则: m A_____ m B;
(3) 当气体A 和B 的p,V相同, 且M A＞M B(r代表气体的密度), 则:
r A_____ r B;
41. 假设反应H2(g) 2H(g) 的能变化ΔU与键能D H H-H相等，已知D H H-H为433.2 kJ·mol-1，则键焓ΔH是kJ·mol-1。
43. H2O(l) H+(aq) + OH-(aq) K w= 1.0 ′ 10-14
CH3COOH(aq) CH3COO-(aq) + H+(aq) K a= 1.8 ′ 10-5
那么CH3COO-(aq) + H2O(l) CH3COOH(aq) + OH-(aq)的平衡常数K = ____________。
44. 反应2N2(g) + O2(g) = 2N2O(g) 在298 K时，为164.0 kJ·mol-1，
则反应的=______________________ kJ·mol-1。
45. 基元反应2NO + Cl22NOCl是_______分子反应，是_______级反应，其速率方程为_________________________________。
46. 一定温度下，反应PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) 达到平衡后，维持温度和体积不变，向容器中加入一定量
的惰性气体，反应将___________ 移动。
47. 下述3个反应：(1) S(s) + O2(g) SO2(g) (2) H2(g) + O2(g) H2O2(l)
(3) C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g)按增加的顺序为____________________。
48. 由N2和H2化合生成NH3的反应中，< 0，当达到平衡后，再适当降低温度则正
反应速率将_____________，逆反应速率将_____________，平衡将向________方向移动；平衡常数将________________。
49. 请填写下面的空格：
化学反应条件的改变
对E，k，K的影响
活化能E a速率常数k平衡常数K
升高温度
加正催化剂
50. 已知298 K时：
n-C4H10(g) C4H6(g)
/ kJ·mol-1-15.7 152.1
则反应：n-C4H10(g) = C4H6(g) + 2H2(g)，在298 K和101.3 kPa下的为
_____________________________________。
51. 反应2SO2 + O2 2SO3，当x= 0.5 mol时，消耗掉SO2mol，当反应在标准状况下消耗掉O2 11.2 dm3时，反应进度x= mol。
52. 在下表变化方向栏用箭头指示变化方向：
序号可逆反应操作变化方向
(1) 2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) <0 加热( )
(2) C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) >0 冷却( )
(3) NH4Cl(s) NH3(g) + HCl(g) >0 加压( )
(4) N2O4(g) 2NO2(g) <0 减压( )
53. 化学反应的等压热效应Q p与等容热效应Q V的关系，可用下式表示：Q p–Q V =ΔnRT。它的应用条件是_______________________________________________________________。
54. 测定NO2热分解速率，初始浓度为0.0455mol·dm-3时，初速率为0.0132 mol·dm-3·s-1，若初始浓度变为0.0324 mol·dm-3时，初速率是0.0065 mol·dm-3·s-1，则反应开始时的级数为___________级。
55. 反应N2O4(g) 2NO2(g) 中，因为NO2是红褐色而N2O4是无色，NO2分压可利用光吸收来测定。如果35℃平衡体系总压力为202 kPa，= 66 kPa，则该温度下的为_______________。
三、计算题
56. 将10 g Zn 加入到100 cm3盐酸中，产生的H2气在20℃和101.3 kPa下进行收集,体积为 2.0 dm3，问：
（１）气体干燥后，体积是多少? （20 ℃饱和水蒸气压力为2.33 kPa）
（２）反应是Zn过量还是HCl 过量？（相对原子质量: Zn 65.4）
57. 100℃时，光气分解反应
COCl2(g) CO(g)+Cl2(g) = 8.00 ′ 10-9，= 125.5J·K-1·mol-1，
计算(1) 100℃p总= 200 kPa 时COCl2的解离度a；
(2) 100℃时，上述反应的。
58.
环丁烯异构化反应：CH2 = CH－CH = CH2
是一级反应，在150℃时k1 = 2.0 ′ 10-4 s-1，150℃使气态环丁烯进入反应器，初始压力是6.66 kPa。
(1) 30 min后环丁烯的浓度是多少？
(2) 当环丁烯分压变成3.33 kPa，所需时间是多少秒？
(3) 若环丁烯初始压力为13.3 kPa，当其分压变为3.33 kPa所需时间是多少？
59. 已知298K时：
(1) 甲烷的燃烧热= -890 kJ·mol-1
(2) CO2(g) 的生成焓= -393 kJ·mol-1
(3) H2O(l) 的生成焓= -285 kJ·mol-1
(4) H2(g) 的键焓(H-H) = 436 kJ·mol-1
(5) C(石墨) 升华热= 716 kJ·mol-1
求C—H键的键焓。
60. 由二氧化硫制备三氧化硫的反应是工业上制备H2SO4的重要反应，已知
SO2(g) SO3(g)
/ kJ·mol-1-296.8 -396.7
/ kJ·mol-1-300.2 -371.1
求反应在25℃时的及，并计算反应在25℃时的平衡常数及400℃下的平衡常数。
四、问答题
63. 已知水溶液中反应2Cu2++ 4I- 2CuI + I2的正反应速率表达式为：v= k[Cu2+][I-]，问：(1) 若往体系中加入可溶性淀粉，反应速率、平衡常数和I-转化率分别如何变化？
(2) 若往体系入氨气又将如何变化？(两个过程皆忽略体积的变化，同时设NH3与Cu2+的配位平衡的建立速率远大于上述反应速率)
64.已知在298K，100 kPa下
PCl3(g) P(白) P(红) Cl2(g)
/ kJ·mol-1-287.0 0 -17.6 0
/ J·K-1·mol-1311.67 41.09 22.80 222.96
2P(s，白) + 3Cl2(g) 2PCl3(g) (1)
2P(s，红) + 3Cl2(g) 2PCl3(g) (2)
问：(1) (1) 和(2) 哪个大?
(2)温度升高时，(2) 是增大还是减小?为什么?
(3)温度升高时，反应(2)的平衡常数是增大还是减小?为什么?
练习（气体热力学动力学化学平衡）答案
一、选择题
1. (A)
2. (B)
3. (D)
4. (C)
5. (D)
6. (B)
7. (D)
8. (C)
9. (D)10 (B)
11. (D) 12. (D)13. (C)14.(B)15. (B) 16.(A)17. (B) 18.(C) 19. (B) 20. (C)
21.(D)22.(B)23. (C) 24.(C) 25. (B) 26. (D)27. (A) 28. (B) 29. (A) 30. (A)
31. (A) 32. (D) 33. (B) 34.(C)35.(A)36.(D)
二、填空题
37. 92.5 J·K-1·mol-1；59.0℃；28.5 kPa
39. (1) 增加B的浓度(2) 增加A的浓度(3) 加压、降温、减小的C浓度(4) 减压
40. (1)＝; (2) ＜; (3) ＞; 41. 435.7 43. 5.6 ′ 10-10 44. 166.5
45. 3，3，v= k(NO)2(Cl2) 46. 不47. (2) < (1) < (3)
48. 减小减小向右(NH3合成) 增大
49. 化学反应条件的改变
对E，k，K的影响
活化能E a速率常数k平衡常数K
升高温度基本不变增大变化
加正催化剂降低增大不变
50. 167.8 kJ·mol-1 51. 1，0.5 52. (1) ←(2) ←(3) ←(4) →
53. 理想气体；只做膨胀功54. 2 55. 0.32
三、计算题
56.
(1) Zn + 2HCl = ZnCl2+ H2
= p总×────101.3-2.33 = 101.3×────, = 1.95 (dm3)
V总 2.0
(101.3-2.33)×2.00
(2) V总= RT, = ────────── = 0.0813 (mol)
8.31×293
产生1 mol H2需要1 mol Zn
Zn 质量: 0.0813×65.4 = 5.32 (g) Zn 过量
57.
(1) COCl2(g) CO(g) + Cl2(g)
平衡时压力/100 kPa 2.00(1-a ) 2.00a 2.00a
p CO = = 200 ′= 200 ′
= 8.00 ′ 10-9a = = 6.32 ′ 10-5
(2) =-RT ln = -8.314 ′ 10-3′ 373 ′ ln(8.00 ′ 10-9) = 57.8 (kJ·mol-1)
= +T = 57.8 + 373 ′ 0.1255 = 104.6 (kJ·mol-1)
58. (1) 设环丁烯初始浓度变为(A)0，30分钟后为(A)
(A)0= = 1.89 ′ 10-3 (mol·dm-3)
lg(A) = lg(A)0- = lg (1.89 ′ 10-3) - ′ 30 ′ 60
(A) = 1.3 ′ 10-3 mol·dm-3
(2) 当环丁烯分压变为3.33 kPa 时，
即(A) = = 9.47 ′ 10-4 (mol·dm-3)
lg 9.47 ′ 10-4= lg 1.89 ′ 10-3-
t = 3.5 ′ 103s
(3) 当环丁烯分压由13.3 kPa变为3.33 kPa时，所需时间为t= 7.0 ′ 103s
59.
由(1) CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(l) = -890 kJ·mol-1
= (CO2, g) + 2 (H2O, l) – (CH4, g)
= -393 - 2 ′ 285 – (CH4, g) = -890 (kJ·mol-1)
(CH4, g) = -73 kJ·mol-1
2H2(g) + C(石) CH4(g)
(CH4, g) = 2 ′ 436 + 716 – 4 (C—H)= -73 (kJ·mol-1)
= 415 kJ·mol-1
(C—H)
60. 2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g)
= -396.7 ′ 2 - (-296.8 ′ 2) = -199.8 (kJ·mol-1)
= -371.1 ′ 2 - (-300.2 ′ 2) = -141.8 (kJ·mol-1)
因为= -RT ln
所以ln = 所以= 7.18 ′ 1024
因为= = -19.51
= 3.10 ′ 10-20所以K p2= 2.2 ′ 105
四、问答题
63. (1) 加入可溶性淀粉后，对反应速率没有影响，即反应速率不变，由于温度没有变化，所以平衡常数也没有变化，但由于淀粉与产物I2形成包合物，导致平衡右移，I-的转化率变大。(2) 通入氨气后，由于形成，[Cu2+] 减少，所以反应速率变小，同时平衡左移，导致I-的转化率下降。平衡常数没有变化。
64. (1) (1) < (2) (2) (2) 应增大，因为(2)是负值
(3) (2) 应减小；因为= -2.30RT lg ，(2) 增大，必减小
第三章热力学第二定律 §3.1 自发过程的共同特征 一、自发过程 “自发过程”?在一定条件下能自动进行的过程。?推论： ?一切自发过程都是有方向性的，人类经 验没有发现哪一个自发过程可以自动地 回复原状。二、决定自发过程的方向和限度的因素?从表面上看，各种不同的过程有着不同的决定因素，例如： –i）决定热量流动方向的因素是温度T； –ii）决定气体流动方向的是压力P； –iii）决定电流方向的是电位V； –iv）而决定化学过程和限度的因素是什么呢？ 三、自发过程的共同特征 分析： ?根据人类经验，自发过程都是有方向性的（共同特点），即自发过程不能自动回复原状。 1、理想气体向真空膨胀 ?即：当系统回复到 原状时，环境中有 W的功变成了Q (=-W)的热。 ?因此，环境最终能否回复原状（即理气向真空膨胀是否能成为可逆过程），就取决于(环境得到的)热能否全部变为功而没有任何其他变化。 2、热量由高温物体流向低温物体 ?因此，系统回复了原状的同时，环境最终能否回复原状( 即热由高温向低温流动能否成为一可逆过程），取决于(环境得到的) 热能否全部变为功而没有任何其他变化。3、Cd放入PbCl 2 溶液转变成CdCl 2 溶液和Pb ?已知此过程是自发的，在反应进行时有 ∣Q∣的热量放出（放热反应，Q<0） ?欲使系统回复原状，可进行电解反应。 ?若电解时做的电功为W，同时还有∣Q′∣的热量放出，当反应系统回复原状时，环境中损失的功（电功）为W，得到的热为∣Q∣+∣Q′∣
?根据能量守恒原理： ∣W∣=∣Q∣+∣Q′∣ ?所以环境能否回复原状（即此反应能否成为可逆过程），取决于 ?(环境得到的)热(∣Q∣+∣Q′∣) 能否全部转化为功W (=∣Q∣+∣Q′∣)而没有任何其他变化。?自发过程能否成为热力学可逆过程，最终均可归结为： ?“热能否全部转变为功而没有任何其他变化”?然而经验证明：热功转化是有方向性的，即?“功可自发地全部变为热；但热不可能全部转变为功而不引起任何其他变化”。 ?“一切自发过程都是不可逆过程。” ?这就是自发过程的共同特征。 §3.2 热力学第二定律的经典表述 ?一切自发过程的方向，最终都可归结为热功转化的方向问题： ?“功可全部变为热，而热不能全部变为功而不引起任何其他变化”。一、克劳修斯和开尔文对热力学第二 定律的经典表述 1.克劳修斯(Clausius) 表述：?“不可能把热从低温物体传到高温物 体，而不引起任何其他变化。” 2. 开尔文(Kelvin) 表述 ?不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其他变化。 ?也可表达为： ?“第二类永动机是不可能造成的。” *热力学第二定律的克劳修斯表述与开尔文表述等价。二、关于热力学第二定律表述的几点说明 1. 第二类永动机并不违反热力学第一定律。?它究竟能否实现，只有热力学第二定律才能回答。但回答是： ?“第二类永动机是不可能存在的。” 其所以不可能存在，也是人类经验的总结。
北京化工大学2016——2017学年第一学期 《化工热力学》期末考试试卷 班级： 姓名： 学号： 任课教师： 分数： 一、（2?8=16分）正误题（正确的画√，错误的画×，标在[ ]中） ［√］剩余性质法计算热力学性质的方便之处在于利用了理想气体的性质。 ［×］Virial 方程中12B 反映了不同分子间的相互作用力的大小，因此120B =的气体混合物，必定是理想气体混合物。 ［√］在二元体系中，如果在某浓度范围内Henry 定律适用于组分1，则在相同的浓度范围内，Lewis-Randall 规则必然适用于组分2。 ［×］某绝热的房间内有一个冰箱，通电后若打开冰箱门，则房间内温度将逐渐下降。 ［×］溶液的超额性质数值越大，则溶液的非理想性越大。 ［×］水蒸汽为加热介质时，只要传质推动力满足要求，应尽量采用较低压力。 ［×］通过热力学一致性检验，可以判断汽液平衡数据是否正确。 ［×］如果一个系统经历某过程后熵值没有变化，则该过程可逆且绝热。 二、（第1空2分，其它每空1分，共18分）填空题 （1）某气体符合/()p RT V b =-的状态方程，从 1V 等温可逆膨胀至 2V ，则体系的 S ? 为 21ln V b R V b --。 （2）写出下列偏摩尔量的关系式：,,(/)j i E i T p n nG RT n ≠???=?????ln i γ，
,,(/)j i R i T p n nG RT n ≠???=??????ln i ?, ,,(/)j i i T p n nG RT n ≠???=?????i μ。 （3）对于温度为T ，压力为P 以及组成为{x}的理想溶液，E V =__0__， E H =__0__，/E G RT =__0__，ln i γ=__0__，?i f =__i f __。 （4）Rankine 循环的四个过程是：等温加热（蒸发），绝热膨胀（做功），等压（冷凝）冷却，绝热压缩。 （5）纯物质的临界点关系满足0p V ???= ????， 220p V ???= ???? ，van der Waals 方程的临界压缩因子是__0.375__，常见流体的临界压缩因子的范围是_0.2-0.3_。 二、（5?6=30分）简答题（简明扼要，写在以下空白处） （1）简述如何通过水蒸汽表计算某一状态下水蒸汽的剩余焓和逸度（假定该温度条件下表中最低压力的蒸汽为理想气体）。 剩余焓： ①通过线性插值，从过热水蒸汽表中查出给定状态下的焓值； ②从饱和蒸汽表中查得标准状态时的蒸发焓vap H ?（饱和液体的焓-饱和蒸汽的焓）； ③通过00()T ig ig ig p p T H C dT C T T ?=≈-? 计算理想气体的焓变； ④通过R ig vap H H H H ?=-?-?得到剩余焓。 逸度： ①通过线性插值，从过热水蒸汽表中查出给定状态下的焓和熵并根据G H TS =-得到Gibbs 自由能(,)G T p ； ②从过热蒸汽表中查得最低压力时的焓和熵，计算得到Gibbs 自由能0(,)ig G T p ；
第1章 绪言 一、是否题 1. 孤立体系的热力学能和熵都是一定值。(错。G S H U ??=?=?,,0,0但和 0不一定等于A ?，如一体积等于2V 的绝热刚性容器，被一理想的隔板一分为二，左侧状 态是T ，P 的理想气体，右侧是T 温度的真空。当隔板抽去后，由于Q ＝W ＝0， 0=U ?，0=T ?，0=H ?，故体系将在T ，2V ，0.5P 状态下达到平衡，()2ln 5.0ln R P P R S =-=?，2ln RT S T H G -=-=???，2ln RT S T U A -=-=???） 2. 封闭体系的体积为一常数。（错） 3. 理想气体的焓和热容仅是温度的函数。（对） 4. 理想气体的熵和吉氏函数仅是温度的函数。（错。还与压力或摩尔体积有关。） 5. 封闭体系的1mol 气体进行了某一过程，其体积总是变化着的，但是初态和终态的体积相等， 初态和终态的温度分别为T 1和T 2，则该过程的? =2 1 T T V dT C U ?；同样，对于初、终态压力相 等的过程有? =2 1 T T P dT C H ?。（对。状态函数的变化仅决定于初、终态与途径无关。） 6. 自变量与独立变量是一致的，从属变量与函数是一致的。（错。有时可能不一致） 三、填空题 1. 状态函数的特点是：状态函数的变化与途径无关，仅决定于初、终态 。 2. 单相区的纯物质和定组成混合物的自由度数目分别是 2 和 2 。 3. 1MPa=106Pa=10bar=9.8692atm=7500.62mmHg 。 4. 1kJ=1000J=238.10cal=9869.2atm cm 3=10000bar cm 3=1000Pa m 3。 5. 普适气体常数R =8.314MPa cm 3 mol -1 K -1=83.14bar cm 3 mol -1 K -1=8.314 J mol -1 K -1 =1.980cal mol -1 K -1。 第2章Ｐ－Ｖ－Ｔ关系和状态方程 一、是否题 1. 纯物质由蒸汽变成液体，必须经过冷凝的相变化过程。（错。可以通过超临界流体区。） 2. 当压力大于临界压力时，纯物质就以液态存在。（错。若温度也大于临界温度时，则是超临 界流体。） 3. 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸汽的摩尔体积随着温度的升高而减小。（对。则纯物质的P －V 相图上的饱和汽体系和饱和液体系曲线可知。） 4. 纯物质的三相点随着所处的压力或温度的不同而改变。（错。纯物质的三相平衡时，体系自 由度是零，体系的状态已经确定。）
材料热力学与动力学 参考书目：1.<
热力学第一定律课后习题 一、是非题 下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“√”，错误的画“?”。 1.在定温定压下，CO 2 由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。( ) 2. d U = nC V,m d T这个公式对一定量的理想气体的任何pVT过程均适用。( ) 3. 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。( ) 4. 25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。( ) 5. 稳定态单质的?f H(800 K) = 0。( ) 二、选择题 选择正确答案的编号，填在各题后的括号内： 1. 理想气体定温自由膨胀过程为：（）。 （A）Q > 0；（B）?U < 0；（C）W <0；（D）?H = 0。 2. 对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的值的是：( )。 ( A ) Q；( B ) Q＋W；(C ) W( Q = 0 )；( D ) Q( W = 0 )。 3. pVγ = 常数(γ = C p,m/C V,m)适用的条件是：( ) (A)绝热过程；( B)理想气体绝热过程； ( C )理想气体绝热可逆过程；(D)绝热可逆过程。 4. 在隔离系统内：( )。 ( A ) 热力学能守恒，焓守恒；( B ) 热力学能不一定守恒，焓守恒； (C ) 热力学能守恒，焓不一定守恒；( D) 热力学能、焓均不一定守恒。 5. 从同一始态出发，理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：( )。 ( A )可以到达同一终态；( B )不可能到达同一终态； ( C )可以到达同一终态，但给环境留下不同影响。 6. 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：( )。 ( A )焓总是不变；(B )热力学能总是增加； ( C )焓总是增加；(D )热力学能总是减少。 7. 已知反应H2(g) +1 2 O2(g) ==== H2O(g)的标准摩尔反应焓为?r H(T)，下列说法中不 正确的是：（）。 （A）?r H(T)是H2O(g)的标准摩尔生成焓； （B）?r H(T)是H2O(g)的标准摩尔燃烧焓； （C）?r H(T)是负值； （D）?r H(T)与反应的?r U数值不等。 三、计算题 习题1 10 mol理想气体由25℃，1.0 MPa膨胀到25℃，0.1 MPa，设过程为：
泰山学院课程考试专用 泰山学院材料与化学工程系2005级、2007级3+2化学工程与 工艺专业本科2007～2008学年第一学期 《化工热力学》试卷A （试卷共8页，答题时间120分钟） 一、 判断题（每小题1分，共15 分。请将答案 填在下面的表格内） 1、只要温度、压力一定，任何偏摩尔性质都等于化学位。 2、对于确定的纯气体来说，其维里系数B 、C 、……只是温度的函数。 3、孤立体系的熵总是不变的。 4、当过程不可逆时，体系的作功能力较完全可逆的情况下有所下降。 5、二元液相部分互溶体系及其蒸汽的达到相平衡时，体系的自由度为2。 6、理想溶液中所有组分的活度系数均为1。 7、二元混合物的相图中泡点线表示的饱和汽相，露点线表示的是饱和液相。 8、二元组分形成恒沸物时，在恒沸点体系的相对挥发度等于1。 9、若化学平衡常数随着温度的升高而升高，则反应的标准焓变化0H ?为负值。 10、纯物质的平衡汽化过程，其摩尔体积、焓及吉布斯函数的变化均大于零。 11、在一定温度和压力下的理想溶液的组分逸度与其摩尔分数成正比。 12、对于理想溶液的某一容量性质恒有0i i M M =。 13、能量不仅有数量的大小还有质量的高低，相同数量的电能和热能来说，电 能的做功能力大于热能。 14、无论以Henry 定律为基准，还是以Lewis-Randall 规则为基准定义标准态 逸度，混合物中组分i 的活度和逸度的值不变。 15、逸度与压力的单位是相同的。
二、填空题（1-5题每空1分，6-11题每空2分，共25分） 1、在相同的初态下，节流膨胀的降温效果 （大于/小于） 等熵膨胀的降温效果。 2、恒温恒压下，吉布斯-杜亥姆方程为 （以i M 表示）。 3、形成二元溶液时，当异种分子之间的作用力小于同种分子之间的作用力时， 形成正偏差溶液，正偏差较大的溶液具有最 的沸点。 4、对于二元混合物来说一定温度下的泡点压力与露点压力 (相同/不 同)的。 5、当过程的熵产生 时，过程为自发过程。 6、当化学反应的温度不发生变化时，对体积增大的气相反应，增大压力，反 应进度 ，加入惰性气体反应进度 。 7、已知平衡压力和液相组成，用完全理想体系下的汽液平衡准则计算泡点温 度时，在假设的温度下算出1i y <∑，说明假设的温度 ， 应 ，重新计算，直到1i y =∑。 8、正丁醇（1）和水（2）组成液液平衡系统，25℃，测得水相中正丁醇的摩 尔分数为0.00007，而醇相中水的摩尔分数为0.26，则水在水相中的活度系数为 ，水在醇相中的活度系数为 。 9、某换热器内，冷热两种流体进行换热，热流体的流率为 -1100kmol h ?,-1-129kJ kmol K p c =??,温度从500K 降为350K,冷流体的流率 也是-1100kmol h ?,-1-129kJ kmol K p c =??,温度从300K 进入热交换器，该换热器表面的热损失-187000kJ h Q =-?，则冷流体的终态温度t 2= K,该换热过程的损耗功W L = kJ/h 。设300K T Θ=，冷热流体的压力变化可以忽略不计。
判断题： 1.由亚稳相向稳定相转变不需要推动力。? 2.压力可以改变材料的结构，导致材料发生相变。√ 3.对于凝聚态材料，随着压力升高, 熔点提高。√ 4.热力学第三定律指出：在0 K时任何纯物质的熵值等于零。? 5.在高温下各种物质显示相同的比热。√ 6.溶体的性质主要取决于组元间的相互作用参数。√ 7.金属和合金在平衡态下都存在一定数量的空位，因此空位是热力学稳定的缺 陷。√ 8.固溶体中原子定向迁移的驱动力是浓度梯度。? 9.溶体中析出第二相初期，第二相一般与母相保持非共格以降低应变能。? 10.相变过程中如果稳定相的相变驱动力大于亚稳相，一定优先析出。? 1.根据理查德规则，所有纯固体物质具有大致相同的熔化熵。 2.合金的任何结构转变都可以通过应力驱动来实现。 3.在马氏体相变中，界面能和应变能构成正相变的阻力，但也是逆相变的驱动 力。 4.在高温下各种纯单质固体显示相同的等容热容。 5.二元溶体的混合熵只和溶体的成分有关，与组元的种类无关。 6.材料相变形核时，过冷度越大，临界核心尺寸越大。 7.二元合金在扩散时，两组元的扩散系数总是相同。 8.焓具有能量单位，但它不是能量，也不遵守能量守恒定律；但是系统的焓变 可由能量表达。 9.对于凝聚态材料，随着压力升高, 熔点提高, BCC－FCC转变温度也升高。 10.由于马氏体相变属于无扩散切变过程，因此应力可以促发形核和相变。 简答题： 1．一般具有同素异构转变的金属从高温冷却至低温时，其转变具有怎样的体积特征？试根据高温和低温下自由能与温度的关系解释此现象。有一种具有同素异构转变的常用金属和一般金属所具有的普遍规律不同，请指出是那种金属？简要解释其原因？（8分）
一、 单项选择题（每题3分，共30分）： 1．关于化工热力学研究特点的下列说法中不正确的是（ B ） A. 研究体系为实际状态。 B. 解释微观本质及其产生某种现象的内部原因。 C. 处理方法为以理想态为标准态加上校正。 D. 获取数据的方法为少量实验数据加半经验模型。 2．下列关于G E 关系式正确的是（ C ）。 A. G E = RT ∑X i ln X i B. G E = RT ∑X i ln a i C. G E = RT ∑X i ln γi D. G E = R ∑X i ln X i 3．下列偏摩尔自由焓表达式中，错误的为（ D ）。 A. i i G μ=- B. dT S dP V G d i i i - ---=；C. ()i j n P T i i n nG G ≠? ???????=-,, D. ()i j n nV T i i n nG G ≠? ???????=-,, 4.下述说法哪一个正确？ 某物质在临界点的性质( D ) （A ）与外界温度有关 (B) 与外界压力有关 (C) 与外界物质有关 (D) 是该物质本身的特性。 5．关于逸度的下列说法中不正确的是 ( D ) （A ）逸度可称为“校正压力” 。 （B ）逸度可称为“有效压力” 。 （C ）逸度表达了真实气体对理想气体的偏差 。 （D ）逸度可代替压力，使真实气体的状态方程 变为fv=nRT 。 （E ）逸度就是物质从系统中逃逸趋势的量度。 6．范德华方程与R －K 方程均是常见的立方型方程，对于摩尔体积V 存在三个实根或者一个实根，当存在三个实根时，最大的V 值是 B 。 A 、饱和液体体积 B 、饱和蒸汽体积 C 、无物理意义 D 、饱和液体与饱和蒸汽的混合体积 7．对于流体混合物，下面式子错误的是 D 。 A B 、 i i i V P U H += C i i V i i U U = D 、理想溶液的i i S S = i i G G = 8．由纯组分形成理想溶液时，其混合焓ΔH id B 。 A. >0； B. =0； C. <0 ； D. 不确定。 9．体系中物质i 的偏摩尔体积i V 的定义式为： D 。 A.i j n v T i i i n V V ≠??=,,][ B .i j n v T i i n V V ≠??=,,][总 C .i j n p T i i i n V V ≠??=,,][ D. i j n p T i i n V V ≠??=,,][总 10．混合物的逸度与纯组分逸度之间的关系是 C 。 A.i i f x f ∧ ∑=； B. i f f ∧ ∑=； C. ln i i i x f x f ∧ ∑=ln ； D. ln 0 ln f x f i ∑=
2007年度《材料热力学与动力学》考试题 姓名：学号： 判断题：（用√或?符号指出对错。20分，每小题2分） 1.热力学第三定律指出：在0 K时任何纯物质的熵值等于零。 2.焓具有能量单位，但它不是能量，也不遵守能量守恒定律；但是系统的焓变可由能量表达。 3.在高温下各种物质显示相同的比热。 4.对于凝聚态材料，随着压力升高, 熔点提高, BCC－FCC转变温度也升高。 5.溶体的性质主要取决于组元间的相互作用参数。 6.亚稳相即使没有外力推动，随着时间的延长，最终会转变为稳定相。 7.金属和合金在平衡态下都会存在一定数量的空位，因此说空位是热力学稳定的缺陷。 8.固溶体中原子定向迁移的驱动力是浓度梯度。 9.溶体中析出第二相初期，第二相一般与母相保持非共格以降低应变能。 10.由于马氏体相变属于无扩散切变过程，因此应力可以促发形核和相变。 简答题：（40分，每小题8分，任选5题，其余题目答出可酌情加分） 1．一般具有同素异构转变的金属从高温冷却至低温时，其转变具有怎样的体积特征？试根据高温和低温下自由能与温度的关系解释此现象。有一种具有同素异构转变的常用金属和一般金属所具有的普遍规律不同，请指出是那种金属？简要解释其原因？ 2．试举出三种二元溶体模型；简要指出各溶体模型的原子相互作用能I AB的特征。 3．试利用给出的a,b两种溶体Gm-X 图中化学势的图解示意图(右图)， 指出两种溶体的扩散特征有什么 不同；那一种固溶体中会发生上坡 扩散。 ( a ) ( b ) 4．向Cu中加入微量的Bi、As合金时 所产生的效果完全不同。加入微量的 Bi会使Cu显著变脆，而电阻没有显
大学物理化学1-热力学第一定律课后习题 及答案
热力学第一定律课后习题 一、是非题 下列各题中的叙述是否正确？正确的在题后括号内画“√”，错误的画“?”。 1.在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的 热力学能和焓也不变。( ) 2. d U = nC V,m d T这个公式对一定量的理想气体的任何pVT过程均适用。( ) 3. 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。 ( ) 4. 25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。( ) 5. 稳定态单质的?f H(800 K) = 0。 ( ) 二、选择题 选择正确答案的编号，填在各题后的括号内： 1. 理想气体定温自由膨胀过程为：（）。 （A）Q > 0；（B）?U < 0；（C）W <0；（D）?H = 0。 2. 对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的 值的是：( )。 ( A ) Q； ( B ) Q＋W； (C ) W( Q = 0 )； ( D ) Q( W = 0 )。 3. pVγ = 常数(γ = C p,m/C V,m)适用的条件是：( ) (A)绝热过程； ( B)理想气体绝热过程； ( C )理想气体绝热可逆过程； (D)绝热可逆过程。 4. 在隔离系统内：( )。
( A ) 热力学能守恒，焓守恒； ( B ) 热力学能不一定守恒，焓守恒； (C ) 热力学能守恒，焓不一定守恒； ( D) 热力学能、焓均不一定守恒。 5. 从同一始态出发，理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：( )。 ( A )可以到达同一终态； ( B )不可能到达同一终态； ( C )可以到达同一终态，但给环境留下不同影响。 6. 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：( )。 ( A )焓总是不变； (B )热力学能总是增加； ( C )焓总是增加； (D )热力学能总是减少。 O2(g) ==== H2O(g)的标准摩尔反应焓为?r H(T)，下 7. 已知反应H2(g) +1 2 列说法中不正确的是：（）。 （A）?r H(T)是H2O(g)的标准摩尔生成焓； （B）?r H(T)是H2O(g)的标准摩尔燃烧焓； （C）?r H(T)是负值； （D）?r H(T)与反应的?r U数值不等。 三、计算题 习题1 10 mol理想气体由25℃，1.0 MPa膨胀到25℃，0.1 MPa，设过程为： ( 1 )自由膨胀； ( 2 )对抗恒外压力0.1 MPa膨胀； ( 3 )定温可逆膨胀。试计算三种膨胀过程中系统对环境作的功。
模拟题一 1. T 温度下的纯物质，当压力低于该温度下的饱和蒸汽压时，则气体的状态为（ c ） A. 饱和蒸汽 B. 超临界流体 C. 过热蒸汽 2. T 温度下的过冷纯液体的压力P （ a ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. T 温度下的过热纯蒸汽的压力P （ b ） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 4. 纯物质的第二virial 系数B （ a ） A 仅是T 的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 5. 能表达流体在临界点的P-V 等温线的正确趋势的virial 方程，必须至少用到（ a ） A. 第三virial 系数 B. 第二virial 系数 C. 无穷项 D. 只需要理想气体方程 6. 液化石油气的主要成分是（ a ） A. 丙烷、丁烷和少量的戊烷 B. 甲烷、乙烷 C. 正己烷 7. 立方型状态方程计算V 时如果出现三个根，则最大的根表示（ ） A. 饱和液摩尔体积 B. 饱和汽摩尔体积 C. 无物理意义 8. 偏心因子的定义式（ ） A. 0.7lg()1s r Tr P ω==-- B. 0.8lg()1s r Tr P ω==-- C. 1.0lg()s r Tr P ω==- 9. 设Z 为x ，y 的连续函数，，根据欧拉连锁式，有（ ） A. 1x y z Z Z x x y y ?????????=- ? ? ?????????? B. 1y x Z Z x y x y Z ?????????=- ? ? ?????????? C. 1y x Z Z x y x y Z ?????????= ? ? ?????????? D. 1y Z x Z y y x x Z ?????????=- ? ? ?????????? 10. 关于偏离函数M R ，理想性质M *，下列公式正确的是（ ） A. *R M M M =+ B. *2R M M M =- C. *R M M M =- D. *R M M M =+ 11. 下面的说法中不正确的是 ( ) （A ）纯物质无偏摩尔量 。 （B ）任何偏摩尔性质都是T ，P 的函数。
热力学与动力学
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2０06年度《材料热力学与动力学》考试题 简答题: 1．一般具有同素异构转变的金属从高温冷却至低温时,其转变具有怎样的体积特征?试根据高温和低温下自由能与温度的关系解释此现象。有一种具有同素异构转变的常用金属和一般金属所具有的普遍规律不同，请指出是那种金属?简要解释其原因?（8分） 2．金属和合金在平衡态下存在一定数量的空位,因此有人说一定数量的空位是金属和合金中的热力学稳定缺陷，此说法是否正确?根据空位数量对自由能及其组成要素(焓和熵)的影响方式，从热力学角度进行简要解释。(8分） 3．试举出三种二元溶体模型；简要指出各溶体模型的原子相互作用能IＡB的特征。 (6分) 4．试利用给出的a,ｂ两种溶体Gm-X图中化学势的图解示意图,指出两种溶体的扩散特征有什么不同；那一种固溶体中会发生上坡扩散。(７分) （a) (b) 5．向Cu中加入微量的Bi、Ａｓ合金时所产生的效果完全不同。加入微量的Ｂi会使Cu显著变脆,而电阻没有显著变化，加入微量的Aｓ并不会使Ｃｕ变脆,但是能显著提高电阻。试根据下面的相图，从溶解度角度对上述现象加以解释。(8分)
6．将固溶体相和晶界相视为两相平衡状态,如果已知上述两相的自由能-成分曲线，指出:采用什么方法或法则来确定两相的平衡成分？一般来说,两相的平衡溶质成分具有怎样的关系?（5分） 7．简要回答什么是耗散结构以及产生耗散结构的必要条件；举出2个自组织现象的实例。(６分） 8．在相变形核阶段，体积自由能、界面能以及应变能中哪些是相变的驱动力?哪些是相变的阻力？试解释：在形核阶段,形核的总自由能为正值,为什么核心能形成呢?以马氏体为例,在核心长大阶段的自由能以及界面能和应变能如何变化?（８分) 9．根据过饱和固溶体中析出第二相时的相平衡关系或者Gibｂｓ-Thomson方程,简要说明第二相粒子粗化过程;从温度对长大速率和对扩散两个方面的影响，简要说明温度对粒子粗化的作用。(７分) 分析计算题： 1．已知纯钛α／β平衡温度为８82?Ｃ，相变焓为14．65 kＪ/ｍoｌ。估算β钛过冷到800?C时，β－Ti转变为α-Ti的相变驱动力（不计上述过冷温度范围对相变的焓变及熵变的影响）。（10分) 2．从过饱和固溶体（α）中析出的第二相通常都是很小的粒子（β)，一般这些小粒子在表面张力的作用下会受到附加压应力的作用，写出附加压应力与表面张力和球形粒子尺寸的关系。以二元溶体为例,用图示的方法简要分析附加压应力对溶体相与析出相界面(α／β）平衡关系的影响。在析出的初期，这小粒子一般与基体保持共格关系,简要分析其原因。(１5分） 3．在2５?C和0.1MＰa下,金刚石和石墨的标准熵分别为２.4 J／mol?Ｋ和５．7 Ｊ/ｍol?Ｋ，标准焓分别为３9５kJ／mｏl和39４kJ/ｍｏl，密度分别为3.５g／cm３和2.3g/cm3, 碳的摩尔质量为１2g。试计算石墨在此条件下转变为金刚石的相变驱动力;试根据自由能与体积和温度的关系(dG=VdP - ＳdT)计算室温下实现石墨－金刚石转变所需临界压力（不计压力对石墨以及压力对金刚石造成的体积改变)。(15分)
热力学 一、判断题： 1、在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。 2、25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。 3、稳定态单质的Δf H mΘ(800K)=0 。 4、d U=nC v,m d T公式对一定量的理想气体的任何pVT过程都适用。 5、系统处于热力学平衡态时，其所有的宏观性质都不随时间而变。 6、若系统的所有宏观性质均不随时间而变，则该系统一定处于平衡态。 7、隔离系统的热力学能是守恒的。 8、隔离系统的熵是守恒的。 9、一定量理想气体的熵只是温度的函数。 10、绝热过程都是定熵过程。 11、一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。 12、系统从同一始态出发，经绝热不可逆过程到达的终态，若经绝热可逆过程，则一定达不到此终态。 13、热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传到高温物体是不可能的。 14、系统经历一个不可逆循环过程，其熵变> 0。 15、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体积功W’<0，且有W G和G <0，则此状态变化一定能发生。 16、绝热不可逆膨胀过程中S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中S <0。 17、临界温度是气体加压液化所允许的最高温度。 18、可逆的化学反应就是可逆过程。 19、Q和W不是体系的性质，与过程有关，所以Q + W也由过程决定。 20、焓的定义式H = U + pV是在定压条件下推导出来的，所以只有定压过程才有焓变。 21、焓的增加量?H等于该过程中体系从环境吸收的热量。 22、一个绝热过程Q = 0，但体系的?T不一定为零。 23、对于一定量的理想气体，温度一定，热力学能和焓也随之确定。 24、某理想气体从始态经定温和定容两过程达终态，这两过程的Q、W、?U及?H是相等的。 25、任何物质的熵值是不可能为负值和零的。 26、功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功。 27、不可逆过程的熵变是不可求的。 28、某一过程的热效应与温度相除，可以得到该过程的熵变。 29、在孤立体系中，一自发过程由A→B，但体系永远回不到原来状态。 30、绝热过程Q = 0，即，所以d S = 0。 31、可以用一过程的熵变与热温熵的大小关系判断其自发性。 32、绝热过程Q = 0，而由于?H = Q，因而?H等于零。 33、按Clausius不等式，热是不可能从低温热源传给高温热源的。 34、在一绝热体系中，水向真空蒸发为水蒸气(以水和水蒸气为体系)，该过程W＞0，?U＞0。 35、体系经过一不可逆循环过程，其?S体＞0。 36、对于气态物质，C p－C V = n R。 37、在一绝热体系中有一隔板，两边分别是空气和真空，抽去隔板，空气向真空膨胀，此时Q = 0，所以?S=0。 二、填空题： 1、一定量的理想气体由同一始态压缩至同一压力p，定温压缩过程的终态体积为V，可逆绝热压缩过程的终
化工热力学期末试题（A）卷 2007~2008年使用班级化学工程与工艺专业05级 班级学号姓名成绩 一．选择 1．纯物质在临界点处的状态，通常都是 D 。 A．气体状态 B．液体状态 C．固体状态D．气液不分状态 2．关于建立状态方程的作用，以下叙述不正确的是 B 。 A. 可以解决由于实验的P-V-T数据有限无法全面了解流体P-V-T 行 为的问题。 B．可以解决实验的P-V-T数据精确度不高的问题。 C．可以从容易获得的物性数据（P、V、T、x）来推算较难测定的数据（ H，U，S，G ） D．可以解决由于P-V-T数据离散不便于求导和积分，无法获得数据点以外的P-V-T的问题。 3．虚拟临界常数法是将混合物看成一个虚拟的纯物质，从而将纯物质对比态原理的计算方法用到混合物上。. A 。 A．正确 B．错误 4．甲烷P c=,处在P r=时，甲烷的压力为 B 。 A．B． MPa； C． MPa
5．理想气体的压缩因子Z=1，但由于分子间相互作用力的存在，实际气体 的压缩因子 C 。 A ． 小于1 B ．大于1 C ．可能小于1也可能大于1 6．对于极性物质，用 C 状态方程计算误差比较小，所以在工业上 得到广泛应用。 A ．vdW 方程，SRK ； B ．RK ，PR C ．PR ，SRK D ．SRK ，维里方程 7．正丁烷的偏心因子ω=，临界压力P c = 则在T r =时的蒸汽压为 2435.0101==--ωc s P P MPa 。 A 。 A ．正确 B ．错误 8．剩余性质M R 的概念是表示什么差别的 B 。 A ．真实溶液与理想溶液 B ．理想气体与真实气体 C ．浓度与活度 D ．压力与逸度 9．对单位质量，定组成的均相流体体系，在非流动条件下有 A 。 A ．dH = TdS + Vdp B ．dH = SdT + Vdp C ．dH = -SdT + Vdp D ．dH = -TdS -Vdp 10．对1mol 符合Van der Waals 状态方程的气体，有 A 。 A ．(S/V)T =R/(v-b ) B ．(S/V)T =-R/(v-b) C ．(S/V)T =R/(v+b) D ．(S/V)T =P/(b-v) 11．吉氏函数变化与P-V-T 关系为()P RT G P T G x ig ln ,=-，则x G 的状态应该为
一． 选择题（每题2分，共10分） 1.纯物质的第二virial 系数B （ A ） A 仅是温度的函数 B 是T 和P 的函数 C 是T 和V 的函数 D 是任何两强度性质的函数 2.T 温度下的过冷纯液体的压力P （A 。参考P －V 图上的亚临界等温线。） A. >()T P s B. <()T P s C. =()T P s 3. 二元气体混合物的摩尔分数y 1=0.3，在一定的T ，P 下，8812.0?,9381.0?21==?? ，则此时混合物的逸度系数为 。（C ） A 0.9097 B 0.89827 C 0.8979 D 0.9092 4. 某流体在稳流装置中经历了一个不可逆绝热过程，装置所产生的功为24kJ ，则流体的熵变（ A ） A.大于零 B.小于零 C.等于零 D.可正可负 5. Henry 规则（ C ） A 仅适用于溶剂组分 B 仅适用于溶质组分 C 适用于稀溶液的溶质组分 D 阶段适用于稀溶液的溶剂 二、 填空题（每题2分，共10分） 1. 液态水常压下从25℃加热至50℃，其等压平均热容为75.31J/mol,则此过程的 焓变为（1882.75）J/mol 。 2. 封闭体系中的1mol 理想气体(已知ig P C )，按下列途径由T 1、P 1和V 1可逆地变 化至P 2，则，等温过程的 W =21ln P P RT -，Q =2 1 ln P P RT ，U = 0 ，H = 0 。 3. 正丁烷的偏心因子ω＝0.193，临界压力为p c ＝3.797MPa ，则在Tr ＝0.7时的蒸 汽压为（ 0.2435 ）MPa 。 4. 温度为T 的热源与温度为T 0的环境之间进行变温热量传递，其等于热容为Cp ， 则E xQ 的计算式为(0 (1)T xQ p T T E C dT T = - ? ）。
第二篇模拟试题与参考答案
化工热力学模拟试题(1)及参考答案 一（共18分） 判断题（每题3分） 1 纯物质的饱和液体的摩尔体积随着温度升高而增大，饱和蒸气的摩尔体积随着温度的升高而减小。 ( ) 2 若某系统在相同的始态和终态间，分别进行可逆与不可逆过程，则?S 不可逆>?S 可逆。 ( ) 3 由三种不反应的化学物质组成的三相pVT 系统，达平衡时，仅一个自由度。 ( ) 4 热量总是由TdS ?给出。 ( ) 5 不可逆过程孤立系统的熵是增加的，但过程的有效能是减少的。 ( ) 6 物质的偏心因子ω是由蒸气压定义的，因此ω具有压力的单位。 ( ) 二（共16分） 简答题（每小题8分） 1 Virial 方程()2 11''==+++??????pV Z B p C p RT ()212= =+++??????pV B C Z RT V V 如何证明： B B RT '= 22C B C (RT)-'= 2 水蒸气和液态水的混合物在505K 下呈平衡态存在，如果已知该混合物的比容为3-141cm g ?，根据蒸气表的数据计算混合物的焓和熵。已知在该温度下的饱和水蒸气性质 为： 三（15分） 用泵以756kg h ?的速度把水从45m 深的井底打到离地10m 高的开口储槽中，冬天为了防冻，在运送过程中用一加热器，将-131650kJ h ?的热量加到水中，整个系统散热速度为-126375kJ h ?，假设井水为2℃，那么水进入水槽时，温度上升还是下降？其值若干？假设动能变化可忽略，泵的功率为2马力，其效率为55％（1马力＝735W ）（视为稳流系统）。 四（20分） 一个Rankine 循环蒸气动力装置的锅炉，供给2000kPa ，400℃的过热蒸气透平，其流量-125200kg h ?，乏气在15kPa 压力下排至冷凝器，假定透平是绝热可逆操作的，冷凝器出口为饱和液体，循环水泵将水打回锅炉也是绝热可逆，求：（1）透平所做的功？（2）水泵所做的功？（3）每千克蒸气从锅炉获得的热量？已知2000kPa ，400℃过热蒸气的热力 学性质为：-1H 29452J g .=?，-1-1 S 71271J g K .=??；15kPa 压力下的乏气热力学性质为： 21kg cm -?、27℃压缩到268kg cm -?，并经级间冷却到27℃，设压缩实际功率1224kcal kg -?， 求级间冷却器应移走的热量，压缩过程的理想功、损耗功与热力学效率，设环境温度为27℃。已知甲烷的焓和熵数据如下：
多组分体系热力学课后习题 一、是非题 下述各题中的说法是否正确?正确的在题后括号内画“√”,错的画“?” 1. 二组分理想液态混合物的总蒸气压大于任一纯组分的蒸气压。（ ） 2. 理想混合气体中任意组分B 的逸度B ~p 就等于其分压力p B ~。（ ） 3. 因为溶入了溶质，故溶液的凝固点一定低于纯溶剂的凝固点。（ ） 4. 溶剂中溶入挥发性溶质，肯定会引起溶液的蒸气压升高。（ ） 5. 理想溶液中的溶剂遵从亨利定律；溶质遵从拉乌尔定律。（ ） 6. 理想液态混合物与其蒸气达成气、液两相平衡时，气相总压力p 与液相组成x B 呈线性关系。（ ） 7. 如同理想气体一样，理想液态混合物中分子间没有相互作用力。（ ） 8. 一定温度下，微溶气体在水中的溶解度与其平衡气相分压成正比（ ） 9. 化学势是一广度量。（ ） 10. 只有广度性质才有偏摩尔量（ ） 11. ) B C C,(,,B ≠???? ????n V S n U 是偏摩尔热力学能，不是化学势。（ ） 二、选择题 选择正确答案的编号,填在各题题后的括号内 1. 在α、β两相中都含有A 和B 两种物质,当达到相平衡时,下列三种情况, 正确的是：( )。 (A)ααμ=μB A ； (B) βαμ=μA A ； (C) β αμ=μB A 。 2. 理想液态混合物的混合性质是：( )。 (A)Δmix V ＝0，Δmix H ＝0，Δmix S ＞0，Δmix G ＜0； (B)Δmix V ＜0，Δmix H ＜0，Δmix S ＜0，Δmix G ＝0； (C)Δmix V ＞0，Δmix H ＞0，Δmix S ＝0，Δmix G ＝0； (D)Δmix V ＞0，Δmix H ＞0，Δmix S ＜0，Δmix G ＞0。 3. 稀溶液的凝固点T f 与纯溶剂的凝固点*f T 比较，T f <*f T 的条件是：（ ）。 （A ）溶质必需是挥发性的； （B ）析出的固相一定是固溶体； （C ）析出的固相是纯溶剂； （D ）析出的固相是纯溶质。 4. 若使CO 2在水中的溶解度为最大，应选择的条件是：（ ）。 （A ）高温高压； （B ）低温高压； （C ）低温低压； （D ）高温低压。