练习物理化学 (热力学第二定律)2013级

1、物理化学练习（热力学第二定律2015.4）一、选择题 ( 共20题 )1. 公式 dG = -SdT + Vdp 可适用下述哪一过程： (A) 298K、101325Pa 下的水蒸发过程 (B) 理想气体真空膨胀 (C) 电解水制取氢 (D) N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) 未达平衡 2. 理想气体在等温条件下,经恒外压压缩至稳定, 此变化中的体系熵变DS体及环境熵变DS环应为： (A) DS体 0 , DS环 0 (B) DS体 0 (C) DS体 0 , DS环= 0 (D) DS体 0 (B) DS环不确定 (C) DS体+DS环 0 (D) DS环 0 (3) 自发过程的方

2、向就是混乱度增加的方向 (4) 在绝热可逆过程中，体系的熵变为零 两者都不正确者为： (A) (1)，(2) (B) (3)，(4) (C) (2)，(3) (D) (1)，(4) 8. 将氧气分装在同一气缸的两个气室内,其中左气室内氧气状态为p1=101.3 kPa , V1=2 dm3,T1=273.2 K；右气室内状态为p2=101.3 kPa,V2=1 dm3,T2=273.2 K；现将气室中间的隔板抽掉,使两部分气体充分混合。此过程中氧气的熵变为： (A) DS 0 (B) DS 0 (C) DS = 0 (D) 都不一定 9. 某化学反应在300 K, p$下于烧杯中进行，放热 6

3、0 kJmol-1，若在相同条件下安排成可逆电池进行，吸热 6 kJmol-1，则 (1) 该体系的熵变为： (A) 200 JK-1mol-1 (B) 200 JK-1mol-1 (C) 20 JK-1mol-1 (D) 20 JK-1mol-1 (2) 当反应进度x = 1mol 时，可能做的最大非膨胀功为： (A) -54 kJ (B) 54 kJ (C) -66 kJ (D) 66 kJ 10. 某气体状态方程为p =f(V)T，f(V) 仅表示体积的函数，恒温下该气体的熵随体积V的增加而： (A) 增加 (B) 下降 (C) 不变 (D) 难以确定 11. 在标准压力p$下,383.

4、15 K的水变为同温下的蒸气,吸热Qp。该相变过程中,哪个关系式不能成立? (A) G 0 (B) H = Qp (C) SISO 0 12. 在等温等压下进行下列相变： H2O (s,-10, p$) = H2O (l,-10, p$) 在未指明是可逆还是不可逆的情况下，考虑下列各式哪些是适用的? (1) Q/T = fus S (2) Q = fus H (3) fus H/T = fus S (4) fus G = 最大净功 (A) (1)，(2) (B) (2)，(3) (C) (4) (D) (2) 13. 下列表达式中不正确的是： (A) (U/V)S = -p （适用于任何物质）

5、 (B) dS = Cpdln(T/K)- nRdln(p/p$) （适用于任何物质） (C) (S/V)T = (p/T)V （适用于任何物质） (D) (U/p)T = 0 （适用于理想气体） 14. 单原子分子理想气体的CV, m =(3/2)R,温度由T1变到T2时，等压过程体系的熵变Sp与等容过程熵变SV之比是： (A) 1 : 1 (B) 2 : 1 (C) 3 : 5 (D) 5 : 3 15. 在263 K的过冷水凝结成263 K的冰,则： (A) S0 (C) S=0 (D) 无法确定 16. 下列过程均为等温等压过程，根据公式 dG = -SdT + Vdp 计算得G =

6、0，此结论能用于下述何过程？ (A) -5、p$、冰 -5、p$、水 (B) 等温、等压下，Wf = 0 的化学反应 A + B C + D (C) 等温、等压下食盐溶解于水 (D) 100、p$ 、水 100、p$、水气 17. 理想气体的 atto 循环由下面四个可逆步骤构成： (A) 气体绝热可逆压缩 (B) 恒容升温，气体从环境吸热 (C) 气体经绝热膨胀作功 (D) 恒容降温回到原态 该循环过程的TS图为： 18. 一体系经过 A,B,C 三条不同的途径由同一始态出发至同一终态。其中 A,B 为可逆途径，C 为不可逆途径，则下列有关体系的熵变S的七个等式为：（QA，QB，QC分别为三

7、过程中体系吸的热 ） 其中错误的是： (A) (5)，(6) (B) (1)，(4) (C) (2)，(3) (D) (5)，(7) 19. 1 mol 范德华气体的 (S/V)T 应等于： (A) R/(Vm-b) (B) R/Vm (C) 0 (D) -R/(Vm-b) 20. 恒压下，无非体积功时，反应 A B 温度越高放热越多，则 A 与 B 相比，A 的 _ 。 (A) (S/T)p较大 (B) (H/T)p较小 (C) fH较小 (D) fG较大 二、填空题 ( 共10题 )1. 选择“”、“”、“”中的一个填入下列空格： 若反应 C(s) + O2(g) = CO2(g) 在恒温

8、、恒压条件下发生，其 rHm 0，若在恒容绝热条件下发生，则rUm _ 0，rSm _ 0。 2. 当一个不可逆过程发生之后， 增加了，而 的可用性减少了。3. 吉布斯自由能判据的适用条件是 、 、 。4. 理想气体向真空膨胀，体积由V1变到V2，其U _ ，S _ 。 5. 在隔离体系中，由比较 的状态向比较 的状态变化，是自发变化的方向，这就是 的本质。6. 在理想气体的ST图上，任一条等容线与任一条等压线的斜率之比在等温时所代表的含义是 。7. 对于体系和环境之间既有能量又有物质交换的敞开体系来说,其熵的变化,一部分是由_间相互作用而引起的,这部分熵称为熵流；另一部分是由_的不可逆过程产

9、生的,这部分熵变称为熵产生。 8. 由于热功交换的 ，而在公式中引入的 ，这对于其它过程（包括化学过程）同样适用。因而对所有的不可逆过程就找到了一个共同的判别准则。9. 对一封闭体系，Wf = 0 时，下列过程中体系的U，S，G何者必为零？ (1) 绝热密闭刚性容器中进行的化学反应过程 _ ； (2) 某物质的恒温恒压可逆相变过程 _ ； (3) 某物质经一循环恢复原状态 _ 。 10. 对非缔合液体物质，在正常沸点时的蒸发熵约为 JK-1mol-1。三、计算题 ( 共 4题 )1. 苯的正常沸点为 353K，摩尔汽化焓是 vapHm= 30.77 kJmol-1,今在 353K, p$下，将

10、1mol 液态苯向真空等温汽化为同温同压的苯蒸气（设为理想气体）。 (1) 计算该过程中苯吸收的热量Q和作的功W ； (2) 求苯的摩尔汽化自由能vapGm和摩尔汽化熵vapSm ； (3) 求环境的熵变； (4) 使用哪种判据，可以判别上述过程可逆与否？并判别 2. 373K，2p$的水蒸气可以维持一段时间，但这是一种亚稳平衡态，称作过饱和态，它可自发地凝聚，过程是： H2O (g,100,202.650 kPa)H2O (l,100,202.650 kPa) 求水的Hm,Sm,Gm。已知水的摩尔汽化焓 Hm为 40.60 kJmol-1，假设水蒸气为理想气体，液态水是不可压缩的。 3. 在

11、573.15 K时，将1 mol Ne（可视为理想气体）从1000 KPa经绝热可逆膨胀到100 kPa。求Q,W,U,H,S,Siso和G。已知在573.15 K,1000 kPa下Ne的摩尔熵Sm=144.2 JK-1mol-1。4. 2Ag(s) +O2(g) = Ag2O(s) 反应的 rG (T)=-32384-17.32(T/K)lg(T/K)+116.48(T/K) Jmol-1。 (1) 试写出该反应的rS (T),rH 与温度T的关系式； (2) 目前生产上用电解银作催化剂,在600, p$下将甲醇催化氧化成甲醛,试说明在生产过程中Ag是否会变成Ag2O。 四、问答题 ( 共4题 )1. 对范德华气体，试证明：(m/)V= -Sm + RVm/(b-Vm)。2. 已知苯乙烯的正常沸点为 418 K，摩尔蒸发焓为vapHm= 40.31 kJmol-1 在 418 K，使饱和苯乙烯蒸气绝热可逆膨胀，温度降低，问苯乙烯蒸气是否会凝结？假设蒸气可视为理想气体，且 Cp,m = 215 JK-1mol-1（须说明理由） 3.判断以下各过程中Q,W,U,H是否为零？若不为零，能否判断是大于零还是小于零？ (1) 理想气体恒温可逆膨胀 (2) 理想气体节流膨胀 (3) 理想气体绝热、反抗恒外压膨胀 (4) 1