物理化学各章复习题 附答案 下载本文

第一章 化学热力学基础

1.4 练习题 1.4.1 判断题

1. 可逆的化学反应就是可逆过程。

2.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。

3.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。 4.焓的增加量DH等于该过程中体系从环境吸收的热量。 5.一个绝热过程Q = 0,但体系的 DT不一定为零。

6.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。

7.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、DU及DH是相等的。 8.任何物质的熵值是不可能为负值和零的。

9.功可以全部转化为热,但热不能全部转化为功。 10.不可逆过程的熵变是不可求的。

11.某一过程的热效应与温度相除,可以得到该过程的熵变。

12.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。 13.绝热过程Q = 0,即 ,所以dS = 0。

14.可以用一过程的熵变与热温熵的大小关系判断其自发性。 15.绝热过程Q = 0,而由于DH = Q,因而DH 等于零。

16.按Clausius不等式,热是不可能从低温热源传给高温热源的。

17.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,DU>0。 18.体系经过一不可逆循环过程,其DS体>0。 19.对于气态物质,Cp-CV = nR。

20.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DS=0。 1.4.2 选择题

1.273K, pq时,冰融化为水的过程中,下列关系式正确的有 . A.W <0 B. DH = QP C. DH <0 D. DU<0

2.体系接受环境作功为160J,热力学能增加了200J,则体系 . A.吸收热量40J B.吸收热量360J C.放出热量40J D.放出热量360J

3.在一绝热箱内,一电阻丝浸入水中,通以电流。若以水和电阻丝为体系,其余为环 境,则 .

A.Q > 0,W = 0,DU > 0 B.Q =0,W = 0,DU > 0 C.Q = 0,W > 0,DU > 0 D.Q < 0,W = 0,DU < 0

4.任一体系经一循环过程回到始态,则不一定为零的是 . A.DG B.DS C.DU D.Q

5.对一理想气体,下列哪个关系式不正确 . A. B. C. D.

6.当热力学第一定律写成dU = δQ – pdV时,它适用于 . A.理想气体的可逆过程 B.封闭体系的任一过程 C.封闭体系只做体积功过程 D.封闭体系的定压过程

7.在一绝热钢壁体系内,发生一化学反应,温度从T1→T2,压力由p1→p2,则 . A.Q >0,W >0,DU > 0 B.Q = 0,W <0,DU <0 C.Q = 0,W >0,DU >0 D.Q = 0,W = 0,DU = 0

8.理想气体混合过程中,下列体系的性质,不正确的是 . A.DS >0 B.DH =0 C.DG = 0 D. DU = 0

9.任意的可逆循环过程,体系的熵变 .

A.一定为零 B.一定大于零 C.一定为负 D.是温度的函数

10.一封闭体系,从A→B变化时,经历可逆(R)和不可逆(IR)途径,则 . A.Q R = Q IR B. C.W R = W IR D. 11.理想气体自由膨胀过程中 .

A.W = 0,Q>0,DU>0,DH=0 B.W>0,Q=0,DU>0,DH>0

C.W<0,Q>0,DU=0,DH=0 D.W = 0,Q=0,DU=0,DH=0

12.H2和O2在绝热定容的体系中生成水,则 . A.Q=0,DH>0,DS孤 = 0 B.Q>0,W = 0,DU>0 C.Q>0,DU>0,DS孤>0 D. Q=0,W = 0,DS孤>0

13.理想气体可逆定温压缩过程中,错误的有 . A. DS 体= 0 B. DU=0 C.Q<0 D. DH=0

14.当理想气体反抗一定的外压做绝热膨胀时,则 . A. 焓总是不变的 B.热力学能总是不变的 C.焓总是增加的 D.热力学能总是减小的 15.环境的熵变等于 .

A. B. C. D. 1.4.3 填空题

1.理想气体的定温可逆膨胀体系做的功最 ,定温可逆压缩过程环境做的功最 。 2.利用熵变判断某一过程的自发性,适用于 。 3.某一理想气体的 ,则 。。

4.可逆热机的效率最 ,若用其牵引汽车,则速率最 . (以下空填 >0, <0 或 =0)

5.一绝热气缸,有一无质量,无摩擦的活塞,内装理想气体和电阻丝,通以一定的电流,恒定外压,(1)以气体为体系,则Q ,W ;(2)以电阻丝为体系,则Q ,W 。 6.理想气体定温可逆膨胀过程中,W ,Q ,DU DH 。 7.某体系进行一不可逆循环时,则DS体 ,环境的DS环 。 8.非理想气体的卡诺循环,DH ,DU ,DS 。 9.理想气体定压膨胀,W ,Q ,DU DH 。 1.4.4 计算题

练1-1 1mol理想气体,其Cv,m=21J·K-1·mol-1,从300K开始经历下列可逆过程,由状态I加热至原温度的2倍,到状态II,(1)定容过程;(2)定压过程。求这两个过程的?U 。 练1-2 298K时,1molCO(g)放在10molO2中充分燃烧,求(1)在298K时的?rHm;(2)该反应在398K时的

-1-1

?rHm。已知,CO2和CO的?fHm分别为-393.509kJ·mol和-110.525kJ·mol,CO、CO2和O2的Cp,m 分别是29.142 J·K-1·mol-1、37.11 J·K-1·mol-1和29.355 J·K-1·mol-1。

练1-3 过冷CO2(l)在-59℃,其蒸汽压为465.8kPa,同温度固体CO2(s)的蒸汽压为439.2kPa,求1mol过冷CO2(l)在该温度固化过程的DS。已知,该过程中放热189.5 J·g-1. 练1-4 1mol O2(理想气体)Cp,m=29.355 J·K-1·mol-1,处于293K, 采用不同途径升温至586K,求过程的Q、DH、W、DU。(1)定容过程; (2)定压过程;(3)绝热过程。

练1-5 计算20℃,101.325kPa,1mol液态水蒸发为水蒸汽的汽化热。(已知,100℃,101.325kPa时,水的

-1

DrHm=4067 kJ·mol,水的Cp,m=75.3

J·K-1·mol-1,水蒸汽的Cp,m=33.2 J·K-1·mol-1) 五.练习题答案 1.5.1 判断题

1.错 2. 错 3.错 4.错 5.对 6.对 7.错 8错 9.错 10.错 11.错 12对 13.错 14.对 15.错 16.错 17.错 18.错 19.错 20.错 1.5.2选择题

1.B 2.A 3.C 4.D 5.A 6. C 7. D 8. C 9. A 10..B 11.D 12.D 13.A 14.D 15.B 1.5.3填空题

1.最大,最小 2.孤立体系 3. 4.最高 最慢 5.(1)>0 <0 (2)< 0,>0 6.<0, >0, =0, =0 7.= 0,>0 8. = 0,= 0,= 0 9.<0,>0,>0,>0。 1.5.4 计算题

练1-1 (1)DU 1=6300 J (2)DU 2= 6300 J

-1

练1-2. (1) DrHm= -565.96 kJ·mol (2)DrHm(398K)= -567.3 kJ·mol-1

练1-3. 略 练1-4.(1)W = 0; DU1=6165 J; DH1 = 8601 J ; Qv = DU1 = 6165 J

(2)dp = 0, DU2 = DU1 = 6165 J; DH2 = DH1 = 8601 J;Qp = DH2 = 8601 J; W2= -2436 J

(3)绝热过程:Q = 0; DU3 = DU2 = DU1 = 6165 J;

DH3= DH2 = DH1 = 8601 J; W3 = DU3 = 6165 J

练1-5 DrHm(293)= 41.5 kJ·mol-1

第二章 自由能 化学势 溶液

2.4 练习题 2.4.1 判断题

1. 公式 dG = -SdT + Vdp只适用于可逆过程。 2. 某一体系达平衡时,熵最大,自由能最小。

3.封闭体系中,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/>DG和DG<0,则此变化过程一定能发生。

4.根据热力学第二定律 ,能得出 ,从而得到 。 5.只有可逆过程的DG才可以直接计算。

6.凡是自由能降低的过程一定都是自发过程。 7.只做体积功的封闭体系, 的值一定大于零。 8.偏摩尔量就是化学势。

9.在一个多组分溶液中,只有溶质才有偏摩尔量。

10.两组分混合成溶液时,没有热效应产生,此时形成的溶液为理想溶液。 11.拉乌尔定律和亨利定律既适合于理想溶液,也适合于稀溶液。 12.偏摩尔量因为与浓度有关,因此它不是一个强度性质。 13.化学势判据就是Gibbs自由能判据。

14.自由能G是一状态函数,从始态I到终态II,不管经历何途径,DG总是一定的。 15.定温、定压及W/=0时,化学反应达平衡,反应物的化学势之和等于产物的化学势之和。

2.4.2 选择题

1.下列化学势是偏摩尔量的是 。 A. B. C. D. 。

2.在-10℃,p时,1mol过冷的水结成冰时,下述表示正确的是 。

A.DG <0,DS体>0,DS环>0,DS孤>0; B.DG >0,DS体<0,DS环<0,DS孤<0; C.DG <0,DS体<0,DS环>0,DS孤>0; D.DG >0,DS体>0,DS环<0,DS孤<0。

3.下述化学势的公式中,不正确的是 。 A. ; B. ; C. ; D. 。

4.在373.15K,10132Pa, 与 的关系是 。 A. > ; B. = ;

C. < ; D.无法确定。

5.只做膨胀功的封闭体系, 的值 。

A.大于零; B.小于零; C.等于零; D.无法确定。 6.某一过程DG = 0,应满足的条件是 。

A.任意的可逆过程; B.定温定压且只做体积功的过程; C.定温定容且只做体积功的可逆过程; D.定温定压且只做体积功的可逆过程。

7.1mol理想气体经一定温可逆膨胀过程,则 。 A.DG = DF B.DG > DF C.DG < DF D.无法确定 8.纯液体在正常相变点凝固,则下列量减小的是 。

A.S ; B.G ; C.蒸汽压; D.凝固热。

9.图中 点是稀溶液溶质的标准态。 A.a 点; B.b点;

C.c点; D.d点。

10.温度为T时,纯液体A的饱和蒸汽压为pA*,化学势为μA*,在1 p时,凝固点为 ,向A中加入少量溶质

形成稀溶液,该溶质是不挥发的,则pA、μA、Tf的关系是 。 A.pA*<pA ,μA*<μA , <Tf ; B.pA*>pA ,μA*<μA , <Tf ; C.pA*>pA ,μA*<μA , >Tf ; D.pA*>pA ,μA*>μA , >Tf 。

11.在p下,当过冷水蒸气凝结为同温度的水,在该过程中正、负号无法确定的量是 。 A.DG B.DS C.DH D.DU

12.实际气体的化学势表达式为 ,其中标准态化学势为 。

A.逸度f=p的实际气体的化学势 B.压力p =p的实际气体的化学 C.压力p =p的理想气体的化学势 D.逸度f=p的理想气体的化学势 13.理想气体的不可逆循环,?G 。

A.<0 B.=0 C.>0; D.无法确定

14.在α、β两相中含A、B两种物质,当达平衡时,正确的是 。 A. B. C.

15.多组分体系中,物质B的化学势随压力的变化率,即 的值 。 A.>0 B.<0 C.=0 D.无法确定 2.4.3 填空题(1、2、3题填 >0、<0 或 =0)

1.在绝热定容的容器中,两种同温度的理想气体混合,DG ,DS ,DH 。 2.理想溶液混合时,DmixV , DmixS , DmixG , DmixH 。 3.在孤立体系中(体积不变),发生剧烈化学反应,使系统的温度及压力明显升高,则该系统的DS____、DU____、DH____ 、DF____。

4.比较水的化学势的大小(此处p=101.325kPa):(填 >、< 或 =) ①μ(l,100℃, p) ____μ(g,100℃, p) ②μ(l,100℃, p) ____μ(l,100℃,2p) ③μ(g,100℃, p) ____μ(g,100℃,2p) ④μ(l,100℃,2p) ____μ(g,100℃,2p) ⑤μ(l,101℃, p) ____μ(g,101℃, p)

5.非理想溶液溶质的化学势表示式____,其标准态为____。 6.利用DG≤0判断自发过程的条件是__________________。

7.在一定的温度及压力下,某物质液汽两相达平衡,则两相的化学势μB(l)与μB(g)______;若维持压力不变,升高温度,则μB(l)和μB(g)都______;但μB(l)比μB(g)______。 8.理想溶液中任意组分B的化学势:μB=_______________。

9. 298K、101.325kPa,有两瓶萘的苯溶液,第一瓶为2升,溶有0.5mol萘,第二瓶为1升,溶有0.25mol萘,若以μ1和μ2表示两瓶中萘的化学势,则它们的关系为__________。 2.4.4 计算题

练2-1 400K,1mol理想气体由105 Pa定温可逆压缩至106 Pa,求该过程的Q、W、DH 、DS、DG、DU。

练2-2 计算:100℃,101.325kPa H2O(l) → 100℃,2×101.325kPa H2O(g) 的 DG ?

练2-3 若纯A物质nA mol,纯B物质nB mol,两者混合为同温同压下的理想溶液,求在此过程中的DG? 练2-4 298K, p苯和甲苯组成的x苯= 0.6的理想溶液,现将1mol苯从x苯= 0.6的溶液中转移到x苯= 0.4的溶液中,求该过程?G的变化。(设不引起浓度上的改变)

练2-5 298K及 p下,将1mol苯溶于x苯= 0.4的苯和甲苯的大量溶液中,求此过程中DG的变化。 2.5.1 判断题

1.错 2.错 3.对 4.错 5.错 6.错 7.对 8.错 9.错 10.错 11.错 12.错 13.错 14.对 15.对 选择题

1.B 2.C 3. D 4.B 5B 6 D 7.A 8.A 9.B 10.D 11.D 12.D 13.B 14.B 15.A

填空题

1. <0; = 0。 2. = 0,>0,<0, = 0。 3.>0; =0;>0;<0 4.=; <; <; <; > 5.

/

6.定温、定压、W=0 7.μB(l)=μB(g); 减小, 减小得慢 8.μB=μB*(T,p)+RTlnxB 9.μ1=μ2。

2.5.4 计算题

练2-1. D H = DU = 0; W =7657.5 J; Q = -7657.5 J DG=7657.5 J; DS = -19.14 J·K –1

练2-2.解:本题是一个不可逆相变,先将其设计成一个可逆过程,根据盖斯定律 DG =DG1 + DG2 计算。

100℃,101.325kPa, H2O(l) 100℃,2×101.325kPa, H2O(g)

100℃,101.325kPa, H2O(g) DG1 = 0;

2149.5 J

DG = DG1 + DG2 = 0 + 2149.5 = 2149.5 J 3. DG = nARTlnxA + nBRTlnxB 。 4. DG-1004 J。 5. DG = -2.27 kJ 第三章 相 律 3.4 练习题 3.4.1 判断题

1. 在一个给定的体系中,物种数可以因分析问题的角度不同而不同,但独立组分数是一个确定的数。

2.自由度就是可以独立变化的变量。

3.I2(s)= I2(g)平衡共存,因S = 2, R = 1, R/ = 0所以C = 1。 4.单组分体系的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。 5.在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平衡时两相的相对的量。 6.对于二元互溶液系,通过精馏方法总可以得到两个纯组分。 7.部分互溶双液系总以相互共轭的两相平衡共存。 8.恒沸物的组成不变。

9.相图中的点都是代表体系状态的点。 10.三组分体系最多同时存在4个相。

11.完全互溶双液系T~x图中,溶液的沸点与纯组分的沸点的意义是一样的。

12. 据二元液系的p~x图,可以准确的判断该体系的液相是否是理想液体混合物。 13. 二元液系中若A组分对拉乌尔定律产生正偏差,那么B组分必定对Raoult定律产

生负偏差。

14. A、B两液体完全不互溶,那么当有B存在时,A的蒸气压与体系中A的摩尔分数

成正比。

3.4.2 填空题

1. 在25℃时,A,B,C三种物质(不发生化学反应)所形成的溶液与固相A和B、C组成的气相呈平衡,则体系的自由度f = 。 A,B,C三物质组成的体系能平衡共存的最大相数是 。 2.在石灰窑中,分解反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2 (g)已平衡,则该体系的组分数C= ,相数P = ,自由度数f = 。

3.CaCO3(s),CaO(s),BaCO3(s),BaO(s)和CO2(g)达到平衡时,此体系的相数是 , 组分数是 ,自由度数是 。