物理化学1-3章习题课

1一、是非题（在题后括号内，正确的打“√”，错误的打“×”）1、高温低压下的真实气体近似于理想气体。（√）2、不同的真实气体处于对应状态下，具有基本相同的压缩因子。（√）3、理想气体的热力学能和焓均只是温度的函数，而与压力或体积无关。（√）(增补3-1)、对于理想气体，p、V、T均会影响其热力学能和焓的数值。（×）4、理想气体的熵只是温度的函数，而与压力或体积无关。（×）5、对于气体、液体和固体，均有Cp,m－Cv,m=R。（×）6、自然界发生的一切过程都遵守能量转化与守恒定律，那么凡是遵守能量转化与守恒定律的一切过程是否都能自发进行？（×）7、一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。（×）8、熵变是否总是等于过程的热温商？（×）9、对于恒温下的化学反应aA)(l→bB(g)，RTabQQmVmp)(,,。(×)10、非恒压过程仍存在ΔH，但ΔH≠Q。(√)11、dH=nCp,mdT这个公式对一定量的理想气体的任何单纯pVT变化过程均适用。（√）二、选择题（在题后括号内，填上正确答案代号）1、在同一温度压力下，一定量某物质的熵值（1）。（1）S(气)S(液)S(固)；（2）S(气)S(液)S(固)；（3）S(气)=S(液)=S(固)；（4）S(气)S(液)=S(固)。2、下列说法中(4)是正确的。(1)只有恒压过程才有焓的概念；(2)系统的焓等于系统所含的热量；(3)系统的焓等于系统在恒压过程中吸收的热量；(4)在恒压且不作非体积功的条件下，系统吸收的热在数值上等于焓的增量。3、液态水在100℃及101325kPa下汽化成水蒸气，则该过程的（3）。（1）H=0；（2）S=0；（3）G=04、公式的适用条件是：(4)。2(1)任何过程；(2)恒压过程；(3)组成不变的恒压过程；(4)均相的组成不变的恒压过程。增补：1、对于单原子理想气体，(1)(1)CV,m=32R；(2)CV,m=R25；(3)CV,m=Cp,m=R252、对于理想气体、液体和固体，Cp,m－CV,m(1)(1)对于理想气体Cp,m－CV,m=R，对于液体和固体Cp,m－CV,m≈0；(2)对于理想气体Cp,m－CV,m≈0，对于液体和固体Cp,m－CV,m=R；(3)对于理想气体、液体和固体，均有Cp,m－CV,m=R；(4)对于理想气体、液体和固体，均有Cp,m－CV,m≈0；3、系统经一循环过程，其任一状态函数M的变化△M(2)。(1)＞0；(2)＝0；(3)＜04、在298.15K、100kPa时，反应2A=B的mrH=(2)。(1)mfH(B)-mfH(A)；(2)mfH(B)-2mfH(A)；(3)2mfH(B)-mfH(A)；5、热力学规定，(2)为零。(1)最稳定单质的mcH；(2)最稳定单质的mfH；(3)完全氧化产物的mfH6、反应222HO(l)H(g)1/2O(g)与反应2222HO(l)2H(g)O(g)，在相同温度下二者的mrG()。(1)相等；(2)不相等，后者为前者的2倍；(3)无法确定7、某一化学反应在烧杯中进行焓变△H1，放热Q1；若安排成可逆电池，使始终态同上，这时焓变△H2，放热Q2。则(3)(1)△H1=△H2，Q1=Q2；(2)△H1≠△H2，Q1≠Q2；(3)△H1=△H2，Q1≠Q2；(4)△H1≠△H2，Q1=Q2；8、理想气体经恒温压缩后，其△H(3)。3（1）＞0；（2）＜0；（3）＝0三、填空题（在题中“____”处填上答案）1、热力学基本方程之一为dU=TdS-pdV。2、热力学第三定律的文字表述为0K纯物质完美晶体的熵值为零。3、气体的标准态规定为pT,下的纯理想气体。（增补3-1）、理想及真实气体的标准态均规定为pT,下的纯理想气体。4、体积功的通用计算公式是W=－；在可逆过程中，上式成为W=－；在恒压过程中，上式成为W=－p(V2－V1)。5、理想气体在绝热条件下向真空膨胀，U=0，H=0，S0。（选填，=，）6、已知某化学反应在T1时的H（T1），又知该反应的Cp，则温度在T2时该反应的H（T2）=2121()()TpTHTHTCdT。7、理想气体的两个条件是：①分子本身无体积；②分子间无作用力。8、焓的定义、性质和用途是：H=U+pV，状态函数，Qp=ΔH（封闭系统，恒压，w'=0）。9、吉布斯函数的定义、性质和用途是：G=H-TS，状态函数，封闭系统、恒温、恒压、w'=0时：G0(自发)，=0（平衡）。四、计算题（第一类变化）1mol理想气体由298K、1000kPa分别经过三种过程膨胀到298K、100kPa。（1）可逆膨胀；（2）自由膨胀；（3）反抗恒外压100kPa膨胀。分别计算三种过程系统的W，ΔS，并选择合适的判据判断过程（3）的自发性。解：(1)W=nRTln（p1/p2）,S=nRLn(p1/p2)(2)W=0,S=nRLn(p1/p2)(3)－p外(V2－V1)=－p外(nRT2/p2－nRT1/p1)选择ΔS判据，ΔS（隔）=ΔS+ΔS(环)=nRLn(p1/p2)+（-Q(系)/T）0，自发。（其中：Q(系)=U－W=0－W=－W（3））4五、计算题（第二类变化）1mol水在100℃、101.325kPa恒温恒压蒸发为同温同压下的水蒸气，然后将此水蒸气恒温可逆膨胀变为100℃、50kPa的水蒸气，求此过程的Q，W，U，H，ΔS，ΔA和ΔG。已知水在100℃、101325Pa下的vapHm为40.67kJ.mol-1。解：H=H1+H2=40.67+0=40.67kJ（若为nmol呢？若相变方向相反呢？）U=U1+U2=U1+0=H－(pV)=H-nRT=37.57kJW=W1+W2=－nRT+nRTln=－5.29kJQ=U－W=42.9kJS=H/T+nRLn(p1/p2)=114.9J.K-1A=U-TS=－5.29kJG=H-TS=－2.20kJ六、计算题乙醇气相脱水可制备乙烯，其反应为：C2H5OH(g)==C2H4(g)+H2O(g)各物质298K时的fH及S如下：物质C2H5OH(g)C2H4(g)H2O(g)fH/kJ·mol-1－235.0852.23－241.60S/J·K-1·mol-1281.73219.24188.56计算298K时反应的rH(298K)、rS(298K)、rG和K。解：rH(298K)=－241.60+52.23－(－235.08)=45.71kJ·mol-1rS(298K)=188.56+219.24－281.73=126.07J·K-1·mol-1rGrH-TrS(298K)=45710－298×126.07=8141.14J·mol-1七、计算题2mol理想气体在300K下，等温可逆膨胀体积增加一倍，计算该过程的W，Q，U，H，S，A及G。解：U=0H=0W=nRTln（V2/V1）=2（8314300ln2）=3.458kJ5Q=W=3.458kJS=Q/T=3458J/300K=11.53J.K-1G=A=H（U）-TS=3.458kJ八、计算题在温度为298.15K，压力为p下，C（金刚石）和C（石墨）的摩尔熵分别为2.45和5.7111KmolJ,其摩尔燃烧焓分别为-395.40和-393.511molkJ，其密度分别为3513和2260kg.m-3。试求：（1）在298.15K及p下，石墨金刚石的mG；（2）在298.15K及p下，哪一种晶型较为稳定？解题思路：判断恒温、恒压且非体积功为零时过程的方向，应由G判据进行判断比较方便。解：（1）对于恒温恒压下的相变过程：石墨金刚石mmmSTHGkJkJHHHmCmCm89.1)]40.395(351.39[)()(金刚石石墨11.26.3.)71.545.2()()(KJKJSSSmmm石墨金刚石kJKJKJSTHGmmm86.2].)26.3(15.2981089.1[13(2)恒温恒压且非体积功为零时，可用G判据判断过程的自发方向。而过程自发进行的方向，即物态趋于稳定的方向。由以上计算结果知086.2kJGm，即由石墨变为金刚石的过程是非自发的，而其逆过程086.2kJGm是自发的，所以298.15K、p下石墨较为稳定。物理化学练习题一、是非题。在题后括号内，正确的打“√”，错误的打“×”。1、已知温度T时反应H2(g)+1/2O2(g)==H2O(l)的rH，则rH在数值上等于温度为T时H2(g)的cH，同时也等于温度为T时H2O(l)的fH。（）2、已知温度T时反应H2(g)+1/2O2(g)==H2O(g)的rH，则rH在数值上等于温度为T时H2(g)的cH，同时也等于温度为T时H2O(l)的fH。（）6（增补2-1）、25℃时，C（石墨）的标准摩尔燃烧焓在数值上等于CO(g)的标准摩尔生成焓。(×)3、质量作用定律适用于基元反应。（）4、基元反应符合质量作用定律。（）5、液体的分子间力与其表面张力之间的关系是增函数的关系。而表面张力与温度或压力之间的关系是减函数的关系。（）6、可逆绝热过程是等熵过程，而不可逆绝热过程是熵增过程。（）7、弯曲液面的饱和蒸气压与同温度下平液面的蒸气压之间的关系为)()()(凹液面平液面凸液面ppp。（）8、恒T、p、Wˊ=0下，G0的过程不可以自发向右进行。（）9、如果一个化学反应的rH不随温度变化，则其rS也不随温度变化。（）10、克拉佩龙方程适用于纯物质的任何两相平衡。（）11、克—克方程适用于纯物质的任何两相平衡。（）12、一定温度下的乙醇水溶液，可应用克—克方程式计算其饱和蒸气压。（）13、在任何条件下，稀溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点。（）14、在任何条件下，稀溶液的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点。（）15、fH(C，金刚石或无定型炭298K)=0。（）答案：1、是；2、不是；3、是；4、是；5、是；6、是；7、是；8、是；9、是；10是；11、不是；12、不是；13、不是；14、不是；15、不是；二、填空题。在题中“____”处填上答案。（增补0）、按系统与环境之间物质及能量的交换情况，系统可分为：系统、系统、系统。1、隔离系统是与环境能量交换及物质交换的系统。(选填有、无)2、封闭系统是与环境能量交换及物质交换的系统。(选填有、无)3、敞开系统是与环境能量交换及物质交换的系统。(选填有、无)4、反应温度对反应速率的定性影响规律为。5、反应活化能对反应速率的定性影响规律为。6、温度或压力对表面张力的定性影响规律为。77、NH4HS(s)和任意量的NH3(g)及H2S(g)达平衡时，其C、P、F依次为。8、NH4HS(s)和其分解产物NH3(g)及H2S(g)达平衡时，其C、P、F依次为。9、PCl5的分解反应PCl5(g)==PCl3(g)+Cl2(g)在473K达到平衡时PCl5(g)有48.5%分解，在573K达到平衡时，有97%分解，则此反应是热反应。(选填吸、放)10、双参数普遍化压缩因子图的建立是基于原理。11、已知某化学反应在T1时的H（T1），又知该反应的Cp，则温度在T2时该反应的H（T2）=。12、在标准摩尔燃烧焓的定义中，指定有机物中的C变为，H变为，N变为，S变为。13、焓的数学定义式为H=。14、吉布斯函数的数学定义式为G=。15、物理吸附的吸附力是；化学吸附的吸附力是。16、热力学第三定律