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Ap和AV。若在容器中再加入一定量的理想气体C，问Ap和AV的变化为()(A)Ap和AV都变大(B)Ap和AV都变小(C)Ap不变，AV变小(D)Ap变小，AV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AAA,,npV和BBB,,npV，容器中的总压为p。试判断下列公式中哪个是正确的？()(A)AApVnRT(B)BAB()pVnnRT(C)AAApVnRT(D)BBBpVnRT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,,,npVT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633.3K,1.29710PaCCTp。有一氢气钢瓶，在298K时瓶内压力为698.010Pa，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373K和压力为101.325kPa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101.325kPa（C）小于101.325kPa（D）等于101.325kPa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298K时，地面上有一个直径为1m的充了空气的球，其中压力为100kPa。将球带至高空，温度降为253K，球的直径胀大到3m，此时球内的压力为（）（A）33.3kPa（B）9.43kPa（C）3.14kPa（D）28.3kPa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。112212pVpVnRTRT311212212100kPa253K3.14kPa298KpVTrpVTr7．使真实气体液化的必要条件是（）（A）压力大于Cp（B）温度低于CT（C）体积等于m,CV（D）同时升高温度和压力答：（B）。CT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23dm的真空容器中，依次充入温度相同、始态为100kPa，23dm的2N（g）和200kPa，13dm的rA(g)，设两者形成理想气体混合物，则容器中的总压力为（）（A）100kPa（B）150kPa（C）200kPa（D）300kPa答：（C）。等温条件下，200kPa，13dm气体等于100kPa，23dm气体，总压为ABppp=100kPa+100kPa=200kPa。9．在298K时，往容积都等于32dm并预先抽空的容器A、B中，分别灌入100g和200g水，当达到平衡时，两容器中的压力分别为Ap和Bp，两者的关系为（）（A）ABpp（B）ABpp（C）Ap=Bp（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273K，101.325kPa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1541gmol的，则在该条件下，4CCl(l)气体的密度为（）（A）36.87gdm（B）34.52gdm（C）36.42gdm（D）33.44gdm答：（A）。通常将273K，101.325kPa称为标准状态，在该状态下，1mol任意物质的气体的体积等于322.4dm。根据密度的定义，33154g6.87gdm22.4dmmV11．在某体积恒定的容器中，装有一定量温度为300K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）350K（B）250K（C）300K（D）360K答：（D）。保持V，p不变，2156nn，216360K5TT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。四．概念题参考答案1．对于理想气体的热力学能，有下述四种理解：(1)状态一定，热力学能也一定(2)对应于某一状态的热力学能是可以直接测定的(3)对应于某一状态，热力学能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值(4)状态改变时，热力学能一定跟着改变，其中都正确的是：()(A)(1)，(2)(B)(3)，(4)(C)(2)，(4)(D)(1)，(3)答：(D)。热力学能是状态的单值函数，其绝对值无法测量。2．有一高压钢筒，打开活塞后气体喷出筒外，当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞，此时筒内温度将()(A)不变(B)升高(C)降低(D)无法判定答：(C)。压缩空气冲出钢筒时，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。3．有一真空钢筒，将阀门打开时，大气（视为理想气体）冲入瓶内，此时瓶内气体的温度将（）(A)不变(B)升高(C)降低(D)无法判定答：(B)。空气冲入钢筒时，外面的气体对冲入钢筒的气体做功。由于冲入的速度很快，筒内的气体来不及向环境放热，相当于是个绝热过程，所以筒内气体的温度会升高。4．将1mol373K，标准压力下的水，分别经历：(1)等温、等压可逆蒸发，(2)真空蒸发，变成373K，标准压力下的水气。这两种过程的功和热的关系为()(A)W1W2Q1Q2(B)W1W2Q1Q2(C)W1=W2Q1=Q2(D)W1W2Q1Q2答：(A)。过程(1)中，系统要对外做功，W10，而过程（2）是真空蒸发，W2=0，所以W1W2。过程(1)中，既要对外做功，又要保持温度不变，再加上相变所吸的热，所以Q1Q2。5．在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱，将冰箱门打开，并接通电源使冰箱工作。过一段时间之后，室内的平均气温将()(A)升高(B)降低(C)不变(D)不一定答：(A)。对冰箱做的电功，全转化为热释放在房间内。6．凡是在孤立系统中进行的过程，其ΔU和ΔH的值一定是()(A)ΔU0，ΔH0(B)ΔU=0，ΔH=0(C)ΔU0，ΔH0(D)ΔU=0，ΔH不确定答：(D)。热力学能是能量的一种，遵循能量守衡定律，在孤立系统中热力学能保持不变。而焓虽然有能量单位，但它是定义出来的函数，不是能量，不遵循能量守衡定律，所以在孤立系统中发生的变化，ΔH的值是不确定的，要根据具体的变化过程而定。例如，在绝热钢瓶里，发生了一个气体分子数不变的放热气相反应，如22H(g)Cl(g)2HCl(g)，则ΔH大于零。但是，如果发生的是2221H(g)O(g)HO(l)2，虽然反应也放热，但是由于气体分子数减少，钢瓶内的压力下降，ΔH会小于零。7．理想气体向真空作绝热膨胀后，它的温度将（）(A)升高(B)降低(C)不变(D)不一定答：(C)。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8．某气体的状态方程为mpVRTbp（b是大于零的常数），此气体向真空作绝热膨胀，它的温度将（）(A)升高(B)降低(C)不变(D)不一定答：(C)。将状态方程改写为m()pVbRT，与理想气体的状态方程对照，说明这种气体的自身体积不能忽略，但是分子间的引力与理想气体一样，是小到可以忽略不计的。所以，体积增大，分子间的势能并没有变化，能保持温度不变9．公式pHQ适用于下列哪个过程（）(A)理想气体作绝热等外压膨胀。(B)22273K,101.3kPaHO(s)HO(l)(C)2Cu(aq)2eCu(s)(D)理想气体作等温可逆膨胀答：(B)。pHQ的适用条件是等压和f0W，两个条件缺一不可。(A)中是等外压，而非等压，(C)中有电功，(D)是个不等压过程。所以，只有(B)是适用的。10．有一个理想气体的γ=Cp/CV=1.40，则该气体为几原子分子?()(A)单原子分子(B)双原子分子(C)三原子分子(D)四原子分子答：(B)。根据能量均分原理，在一般温度下，单原子分子只有3个平动自由度，所以,m32VCR。因为理想气体的,m,mpVCCR，所以,m52pCR。同理，双原子分子的,m52VCR，则,m72pCR。现在，71.405，相当于,m52VCR，,m72pCR，这是双原子分子的特征。11．反应的计量方程为22H(g)Cl(g)2HCl(g)，当以5mol2H(g)与4mol2Cl(g)混合发生反应，最后生成2molHCl(g)。则该反应进度等于()(A)1mol(B)2mol(C)4mol(D)5mol答：(A)。根据反应的计量方程，现在用生成物来表示反应的进度，则HClHCl2mol1mol2n显然，反应物2H(g)和2Cl(g)都是过量的。12．欲测定某有机物的燃烧热Qp，一般使反应在氧弹中进行，实验测得的热效应为QV。已知两种热效应之间的关系为pVQQnRT，式中的Δn是指()(A)生成物与反应物总物质的量之差(B)生成物与反应物中，气相物质的物质的量之差(C)生成物与反应物中，凝聚相物质的物质的量之差(D)生成物与反应物的总的热容差答：(B)。ΔnRT一项来源于Δ（pV）一项，若假定气体是理想气体，在温度不变时Δ（pV）就等于ΔnRT13．在下述等式中，正确的是()(A)fm2cm2(HO,l)(O,g)HH$$(B)fm2cm2(HO,g)(O,g)HH$$(C)fm2cm2(HO,l)(H,g)HH$$(D)fm2cm2(HO,g)(H,g)HH$$答：(C)。根据标准摩尔燃烧焓的定义，只有(C)是正确的。因为2O(g)是助燃剂，其标准摩尔燃烧焓规定为零。2H(g)的燃烧产物是2HO(l)，而不是2HO(g)。14．在298K时，石墨的标准摩尔生成焓fm(C,)H石墨$的值()(A)大于零(B)小于零(C)等于零(D)不能确定答：(C)。根据标准摩尔生成焓的定义，稳定单质的标准摩尔生成焓规定为零。现在人为选定，将石墨作为碳的稳定单质。15．在298K和标准压力下，已知1cm(C,)393.5kJmolH石墨$，1cm(C,)395.3kJmolH金刚石$，则金刚石的标准摩尔生成焓fm(C,)H金刚石$的值等于()(A)1393.5kJmol(B)1395.3kJmol(C)11.8kJmol(D)11.8kJmol答：(D)。因为人为选定，将石墨作为碳的稳定单质，所以石墨的标准摩尔燃烧焓就是二氧化碳的标准摩尔生成焓，即1fm2(CO,g)393.5kJmolH$。金刚石的标准摩尔燃烧焓就是金刚石燃烧为二氧化碳反应的摩尔反应焓变，即22C(s)O(g,)CO(g,)pp金刚石,$$rmcm(C,)HH金刚石$$利用标准摩尔生成焓计算标准摩尔反应焓变的公式，就可以得到金刚石的标准摩尔生成焓。rm