物理化學熱力學章節(jié)測試練習答案-2010

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

2、S > 0 (D) H = 0D 5、恒壓下純物質體系，當溫度升高時其吉布斯自由能: (A) 上升 (B) 下降(C) 不變 (D) 無法確定B6、體系的狀態(tài)改變了，其內能值（A）必定改變 （B）必定不變（C）不一定改變 （D）狀態(tài)與內能無關C7、體系進行一次循環(huán)過程（A）W=0 （B）|Q|=|W| （C）Q=0 （D）U=0B8、理想氣體絕熱向真空膨脹，則 (A) S = 0，W = 0 (B) H = 0，U = 0 (C) G = 0，H = 0 (D) U = 0，G = 0 B9、下述說法哪一個錯誤?(A) 封閉體系的狀態(tài)與其狀態(tài)圖上的點一一對應 (B) 封閉體系的狀態(tài)即是其

3、平衡態(tài) (C) 封閉體系的任一變化與其狀態(tài)圖上的實線一一對應 (D) 封閉體系的任一可逆變化途徑都可在其狀態(tài)圖上表示為實線 C10、下述說法中哪一個錯誤? (A) 體系放出的熱量一定等于環(huán)境吸收的熱量(B) 體系溫度的降低值一定等于環(huán)境溫度的升高值(C) 熱力學平衡時體系的溫度與環(huán)境的溫度相等(D) 若體系1與體系2分別與環(huán)境達成熱平衡,則此兩體系的溫度相同B11、A,B,C 三種物質組成的溶液，物質 C 的偏摩爾量為 (A) (B) (C) (D) B12、下列各式中哪個是化學勢？(a) (b) (c) (d) D13、飽和理想溶液中溶質的化學勢與純溶質的化學勢的關系式為 （A） （B） （

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

5、力學能和功的表達式聯(lián)立可以求出容器內空氣的溫度。設終態(tài)時絕熱容器內所含的空氣為系統(tǒng)，始終態(tài)與環(huán)境間有一設想的界面，始終態(tài)如下圖8所示p=py,n molT1=298Kp=0V1p=pyVb圖8在絕熱相上刺一小孔后，空氣進入箱內，在此過程中環(huán)境對系統(tǒng)做功為。系統(tǒng)對真空箱內做功為0。系統(tǒng)做的凈功為，絕熱過程，又理想氣體任何過程：聯(lián)立上式得，對于雙原子理想氣體則 討論：這種兩式聯(lián)立求解終態(tài)溫度的方法在熱力學過程計算中是經常使用的，尤其在計算絕熱過程的終態(tài)溫度經常用到此方法。2、1.0mol 理想氣體由500K、1.0MPa，反抗恒外壓絕熱膨脹到0.1MPa達平衡，然后恒容升溫至500K，求整個過程的

6、、和。已知。2.解：系統(tǒng)狀態(tài)變化 對恒外壓絕熱過程： 所以 整個過程, ，, 3.液態(tài)水在100 、101325 Pa下的汽化熱為41kJ·mol1。今有液態(tài)水從100、101325Pa的始態(tài)向真空汽化為100、101325Pa的水氣，則該過程、各為多少？（設水氣為理想氣體，水的體積忽略）。解：可以設計一個可逆過程II來計算狀態(tài)函數(shù)。 ，； 設計為可逆相變過程，則 ， 計算結果說明，雖然始態(tài)與終態(tài)相同，水可逆蒸發(fā)和向真空蒸發(fā)所需要的熱是不同的。一個是，一個是。4 已知反應的標準摩爾反應Gibbs函數(shù)和分別為和，求時水的飽和蒸氣壓（水蒸氣設為理想氣體,并認為與壓力無關）。 解：設計如下

7、過程進行計算。 ； 代入已知數(shù)據(jù)，解出。討論：在做物理化學題目時，最好畫出過程的框圖。因為有些復雜的題目僅看文字比較難理解，不容易理出解題思路。但是一旦畫出過程的框圖，你會有新的發(fā)現(xiàn)，馬上有了解題思路，而且還能看出一些隱含在字理行間的已知條件。希望你能養(yǎng)成畫過程框圖的良好習慣。5. 2 mol 100、101325 Pa 的液體水向真空蒸發(fā)，全部變成為 100、101325Pa的水蒸氣求水的熵變DVapS，判斷過程是否自發(fā)。已知 101325Pa，100時水的摩爾蒸發(fā)熱為40.68 kJ·mol-1。 水氣可視為理想氣體。解：這是一個不可逆過程，必須設計一個可逆過程計算DVapS體

8、= Q R /T = DH/T = 218.0 J.K -1Q環(huán) = -DVapU = -(DH nRT) = -75.15 KJ DS環(huán) = Q環(huán)/T = -201.4 J.K -1 D Vap S總 = DVapS體 + DS環(huán) = 16.6 J.K -1 > 0，過程自發(fā)。6. 試求標準壓力下，5的過冷液體苯變?yōu)楣腆w苯的DS，并判斷此凝固過程是否可能發(fā)生。已知苯的正常凝固點為5，在凝固點時熔化熱DfusHm9940J×mol-1，液體苯和固體苯的平均定壓摩爾熱容分別為127和123 J×K-1×mol-1。-5，C6H6(l)可逆相變可逆降溫可逆升溫S

9、-5，C6H6(s)5，C6H6(l)5，C6H6(s)S2S1S3圖5解：-5不是苯的正常疑固點，欲判斷此過程能否自動發(fā)生，需運用熵判據(jù)，即分別求出系統(tǒng)的DS和實際疑固過程熱溫商加以比較方能作出判斷。 (1)系統(tǒng)DS的求算將此過程設計成圖5所示的可逆過程為方便起見，取1 mol C6H6作為系統(tǒng)則 S=S1+S2+S3=127ln(278/268)-9940/278+123ln(268/278)J×K-1×mol-1=-35.62 J×K-1×mol-1(2)環(huán)境熵變的求算根據(jù)基爾霍夫方程，首先求得-5凝固過程的熱效應=-9940+(123-127)&

10、#180;(268-278) J×mol-1=-9900 J×mol-1故S環(huán)=-Q體/T=9900/268=36.49 J×K-1×mol-1 S隔=S體+S環(huán)=-35.62+36.49=0.87 J×K-1×mol-1>0根據(jù)熵判據(jù)，此凝固過程可能發(fā)生，且為不可逆過程。此題也可以先S體，再求實際凝固過程熱溫商，根據(jù)Clausius 不等式，通過比較S體和實際凝固過程熱溫商的大小來對過程進行判斷，結果是一樣的。7. 已知冰和水的熱容分別是37.6和75.3 J×K-1×mol-1、 0，常壓下冰的熔化熱為6

11、020 J× mol-1。（1）求常壓、-10 時1 mol冰變?yōu)?molH2O(l)的G（計算時忽略壓力對凝聚相焓和熵的影響）；（2）-10時冰和水的飽和蒸汽壓之比是多少？解：設計下列三步變化過程。H=H1+H2+H3=37.6´10+6020-75.3´10=5643J×mol-1S=S1+S2+S3=nCp,m(s)ln(T2/T1)+fusH/Tm + nCp,m(l)ln(T1/T2)=37.6ln(273.15/263.15)+6020/273.15+75.13ln(268.15/273.15)=20.64J×K-1 mol-1G=

12、H-TS=5643-263.15´20.64=210 J×mol-1 (2) -10、py下的冰變成-10、py的水的過程，可以設計下列步驟來實現(xiàn) G=G1+G2+G3+G4+G5G3=nRTln(pl*/ps*)=210 J×mol-1 pl*/ps*=1.10 8.已知理想氣體化學反應 2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g) 在298 K、標準壓力下的 140kJ×mol-1，且不隨溫度變化，求反應在873 K時的。解：將GH公式積得 = 即 = = -30.01 kJ·mol-1 故= = -37.27 kJ·mol-19.水（H2O）和氯仿（CHCl3）在101.325 kPa下正常沸點分別為100和61.5，摩爾蒸發(fā)焓分別為vapHm(H2O)=40.668kJ·mol-1和vapHm(CHCl3)=29.50kJ·mol-1，求兩液體具有相同飽和蒸汽壓時的溫度。解：應用克克方程 ln(p2/p1)=- vapHm/R(1/T2-1/T1) ，聯(lián)立