物理化学练习题

1、物理化学练习题（一）一 回答下列问题1、在一绝热容器中盛有水，其中浸有电热丝，通电加热，如图。将不同对象看作系统，则上述加热过程的Q或W大于、小于还是等于零？（1）、以电热丝为系统；（2）、以水为系统；（3）、以容器内所有物质为系统；（4）、将容器内物质以及电源和其他一切有影响的物质看作整个系统。 2、使某一封闭系统由某一指定的始态变到某一指定的终态。Q、W、Q+W、U中那些量确定,那些量不能确定?为什么?若在绝热条件下,使系统由某一指定的始态变到某指定的终态,那么上述各是否完全确定?为什么?3、一定量101325Pa、100的水变为同温、压下的水气，如视水气为理想气体，因为过程的温度不变，则

2、该过程的U0、H=0，此结论对不对？为什么？4、定压或定容摩尔热容是不是状态函数？5、一理想气体系统自某一态出发，分别进行定温的可逆膨胀和不可逆膨胀，能否达到同一终态？若自某一始态出发，分别进行绝热的可逆膨胀和不可逆膨胀，能否达到同一终态？为什么？6、是分别指出系统发生下列变化的U、H 、S 、A 、G 、何者为零：（1）任何封闭系统经历了一个循环过程；（2）在绝热密闭的刚性容器内进行的化学反应；（3）一定量的理想气体的组成及温度都保持不变，但体积和压力发生变化；（4）101325Pa、100的水变为同温、压下的水气；（5）任何封闭系统经任何可逆过程到某指定的终态；（6）气体节流膨胀过程。7、

3、101325Pa、100的水向真空汽化为同温、压下的水气，是自发过程，所以其G0，对不对？为什么？8、热力学基本方程dGSdTVdp 应用的条件是什么？9、比较dGSdTVdp及dGSdTVdpBdnB应用的条件是什么？10、克拉佩龙方程和克劳修斯克拉佩龙方程应用的范围是什么？乙醇水溶液克拉佩龙方程是否适用？在推导这些方程时做了哪些假定？11 已知氧存在时,臭氧的分解反应:2O3 3O2 ,其反应速率方程为 -dc(O3)/dt=k(O3)c(O3)2c(O2)-1 (1)指出该反应的总级数n=?并解释臭氧的分解速率与氧的物质的量浓度关系. (2)若以dc(O2)/dt表示其反应速率,k(O2

4、)表示相应的反应速率系数,写出该反应的速率方程. (3) 指出-dc(O3)/dt与dc(O2)/dt之间的关系及写出k(O3)与k(O2) 之间的关系. (4) 该反应是否为元反应? 为什么？答：（1）n=1; 成反比。 （2） （3）2v(o2)=3v(o3) 2k(o2)=3k(o3) (4) 不是；不符合质量作用定律。12 如何区分反应级数与反应分子数两个不同概念?二级反应一定是双分子反应吗? 双分 子反应一定二级反应吗?你如何正确理解二者的关系?答：反应分子数是指基元反应的反应物的分子个数，同时也是反应级数，并且只能是整数； 非基元反应无反应分子数，只有反应级数，并且是实数。二级反应

5、不一定是双分子反应。二级反应不一定是双分子反应，双分子反应一定是二级反应。13 质量作用定律适用于总包反应吗?14 反应AY,当反应掉3/4所需时间恰是它反应掉1/2所需时间的3倍,该反应为几级?15反应BZ, 当反应掉3/4所需时间恰是它反应掉1/2所需时间的2倍, 该反应为几级?16反应CP, 当反应掉3/4所需时间恰是它反应掉1/2所需时间的1.5倍, 该反应为几级?二 是非题(在下述题中的说法是否正确? 正确的在题后括号内画，错误的画 ） 1 （ ）隔离系统的热力学能是守恒的。 2 （ ）1mol、100、101325Pa下水变成同温同压下的水蒸气，该过程U=0。 3 （ ）f(C,金

6、刚石，298。15K,)=0。 4 （ ）绝热过程都是定熵过程。 5 （ ）由同一始态出发，系统经历一个绝热不可逆过程所达到的终态与经历一个绝热可逆过程所达到的终态是不同的。 6 （ ）系统经历一个不可逆循环过程，其熵变S0。 7 （ ）298.15K时稳定态的单质，其标准摩尔熵(B，稳定相态，298.15K)0。 8 （ ）一定量理想气体的熵只是温度的函数。 9 （ ）100、101325 Pa时水变为同温同压下水气，该过程G0。 10 （ ）系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体积功W0，且有WG和G0，则此状态变化一定能发生。 11 （ ）任何一个偏摩尔量均是温度、压力和组成的函

7、数。 12 （ ）克拉佩龙方程适用于纯物质的任何两相平衡 。 13 （ ）一定温度下乙醇水溶液，可应用克克方程式计算其饱和蒸气压。 14 （ ）克克方程比克拉佩龙方程方程精度高。 15 （ ）恒压热效应等于系统的焓变，所以恒压热效应是可逆热。 16 （ ）反应速率系数kA与反应物A的浓度有关。 17 （ ）反应级数不可能是负数。 18 （ ）一级反应肯定是单分子反应。 19 （ ）质量作用定律仅适用于元反应。 20 （ ）对于元反应反应级数总随着温度的升高而增大。 21 （ ）胶体是均相系统，在热力学上是稳定的。 22 （ ）溶胶粒子因带有相同符号的电荷而相互排斥，因而在一定的时间内能稳定存在

8、。 23 （ ）在外加直流电场中，AgI正溶胶的胶粒向负极移动，而其扩散层向正极移动。 24 （ ）乳状液必须有乳化剂存在才能稳定。三、选择题 1 （ ）热力学能是系统的状态函数，若某一系统从一始态出发经历一个逆循环过程，则系统热力学能增量是： A. U=0 B. U0C. U0 2 ( )焓是系统的状态函数,定义为HUpV, 若系统发生状态变化时，则焓变为HU(pV)，式中(pV)的含义是： A. (pV)pV B. (pV)p2V2p1V1 C. (pV)pVVpV 3 （ ）一摩尔理想气体从p1、V1、T1分别经（1）绝热可逆膨胀到p2、V2、T2；（2）绝热对抗恒外压膨胀到p,V,T;

9、若p2= p则有 A. T= T2 , V= V2 , S=S2; B. T T2 , V V2 , SS2 C. T T2 , V V2 , SS2 4 ( )同一温度,压力下,一定量纯物质的熵值是: A. S(气)S(液) S(固) B. S(气) S(液) S(固) C. S(气)=S(液) =S(固) 5 ( )一定条件下, 一定量的纯铁与碳钢相比,其熵值是: A. S(纯铁) S(碳钢) B. S(纯铁) S(碳钢) C. S(纯铁) =S(碳钢) 6 ( )某系统如图表示.抽去隔版,则系统的熵 1mol O220 V1mol N220 V A.增加 B. 减少 C.不变 7 ()

10、某系统如图表示.抽去隔版,则系统的熵 1mol N220 V1mol N220 V A.增加 B. 减少 C.不变 8 ( ) 对封闭的单组分均相系统且W0时，的量值应 A. 0 B. 0 C. 0 9 （ ）下面哪一个关系是不正确的 A. B. = VC. =- D.=- 10 （ ） 物质的量为n的理想气体定温压缩，当压力由p1 变到 p2 时，其G是 A. nRTln p1/ p2 B.dp C.V(p2p1) D.nRTln 11 （ ）反应：A2BY，若其速率方程为dcA/dtkAcAcB 或 dcB/dtkBcAcB,则 kA、kB的关系是 AkAkB B。kA2kB C。2kAk

11、B 12 （ ）对于反应AY，如果反应物的浓度减少一半，的半衰期也缩短一半，则该反应的级数为 A. 零级 B。一级 C。二级 13 ( )在两相中都含有AB两种物质,当达到相平衡时,下列三种情况正确的是 A. B. C. 四、填空题 1、物理量Q、T、U、A、W、G、S、p、H、V，其中属于状体函数的是；与过程有关的量是；状体函数中属于广度量的是；属于强度量的是。 2、QVUV 应用的条件是；。 3、焦耳-汤姆逊系数J-T，J-T0表示节流膨胀后温度节流膨胀前温度 4、熵增加原理表述为。 5、在隔离系统中进行的可逆过程S；进行的不可逆过程S。 6、一定量的纯物质的;=;. 7、填写下列表中所列

12、公式的应用条件 公 式 应 用 条 件 AW dGSdTVdp GHTS 8、8mol某理想气体（Cp.m=29.10J.K-1.mol-1）由始态(400K,0.20MPa)分别经下列三个不同过程变到该过程所指定的终态，分别计算个过程的Q、W、U、H 、S 、A 、G，将结果填入下表。（1）：定温可逆膨胀到0.10MPa；（2）自由逆膨胀到0.10MPa；（3）定温对抗恒外压0.10MPa膨胀到0.10MPa。 Q、 W、 U、 H 、 S 、 A 、 G （1）（2）（3） 9、5mol、2、101325Pa下的过冷水，定温、定压下凝结为2、101325Pa的冰。 计算该过程的Q、W、U、

13、H 、S 、A 、G，将结果填入下表。（已知冰在0、101325Pa下的熔化焓为5.858kJmol-1，水和冰的摩尔定压热容分别是Cp.m(l)=75.31 JK-1mol-1, Cp.m(s)=37.66 JK-1mol-1, 水和冰的体积质量可视为相等） Q、 W、 U、 H 、 S 、 A 、 G 10、纯物质两相平衡的条件是。 11、由克拉佩龙方程导出克克方程的积分式时所作的三个近似处理分别是 （1）（2）（3）。 12、理想气体混合物中组分B的化学式B与温度T及组分B的分压pB的关系是B，其标准选为 13、时，摩尔分数（丙酮）的氯仿丙酮混合物的蒸气压为，饱和蒸汽中氯仿的摩尔分数为（

14、氯仿）。已知纯氯仿在该温度时的蒸气压为。以同温度下纯氯仿为标准态，氯仿在该溶液中的活度因子为；活度为。、一级反应的特征是；、二级反应的半衰期与反应物的初始浓度的关系为。、若反应Y是元反应，则其反应速率方程可以表示成五、计算题 1、Ag(s)可能被H2S(g)腐蚀发生如下反应： Ag(s)+ H2S(g) = Ag2S(s) + H2(g) 若在298K和100kPa条件下，将Ag(s)置于等体积混合的H2(g)与H2S(g)的混合气中，试问： （1）、用计算说明Ag(s)是否变成Ag2S(s)。 （2）、混合气中，H2S(g)的含量低于多少，Ag(s)才不被腐蚀？已知298K时，Ag2S(s)

15、和H2S(g)的标准摩尔Gibbs生成自由能分别为( H2S,g)= -33.02kJmol-1, ( Ag2S,s)= - 40.26 kJmol-1. 2、在298K时,A和B组成液态混合物, 在混合物（甲）中，B的蒸汽压为10.67kPa,在混合物（乙）中，B B的蒸汽压为3.60kPa. (1)现在要将2mol的B从混合物（甲）中移至混合物（乙）中，计算需做的最大非 体积功。 (2)若将压力为100kPa的B2mol,溶于大量的A中,形成混合物，B的蒸汽压为3.60kPa, 计算该过程的最大非体积功。P154.7 解：混合物中混合物中任意组分的化学势表示式为 （1）转移前后化学式的变化

16、为 （乙）- （甲）= = （8.314298ln3.60/10.67）Jmol-1 = -2.69 kJmol-1 =(2(-2.69)kJ = -5.38 kJ （2）物质在溶解前后，化学式的变化 - = + -= =2(8.314298ln3.60/100)J=-16.47 kJ 3、298K和标准压力下，苯（组分A）与甲苯（组分B）可以形成液态混合物，求下列 过程所需做的最大非体积功。（1） 将1mol苯从始态混合物xA,1=0.8，用甲苯稀释到终态xA,2=0.6；（2） 从（1）中xA,2=0.6的终态混合物中分离出1mol纯的苯。P151,3解：（1）1mol (A) 1mol(

17、A)+ 5/12mol(B) 1/4mol(B) 2/3mol(B)G1 =nBB =*ARTln0.81/4(*B RTln0.2)5/12B* G2 =*B RTln0.62/3(*B RTln0.4)G= G2G1= - 1.23 kJ=- 1.23 kJ(2) 1mol(A)1mol (A)+ 2/3mol(B) 2/3mol(B)maxGnBRTlnxB8.314Jmol-1K-1298K1ln0.62/3ln0.4 - 2.78 kJ 2.78 kJ 4、A和B组成液态混合物,已知两纯组分的饱和蒸汽压=40kPa,=120kPa。现在把A和B的气相混合物，其中的A含量yA=0.4，

18、放在一代活塞的汽缸内，保持温度不变，慢慢推进活塞将气体压缩。请计算：（1） 到达露点时，即开始有液体出现时的总蒸汽压；（2） 在总压为100kPa时，液相的组成。P150,2 解：（1） 解得 （2） 5、某气体在温度不太低，压力不超过5MP时的状态方程为pVm=RT+ap,式中a为2010-6M2mol-1若有5mol该气体由1MPa定温可逆膨胀到0.1MPa。球该过程的W、Q、U。 解：方程可以改写成 P(Vm a) = RT 可知：压力项没有校正，说明可以忽略引力的影响，不能忽略体积的影响。 所以 U = 0 -Qr = Wr = 6、苯在正常沸点353K时摩尔汽化焓为30.75kJ.m

19、ol-1.今将353K,101.325kPa下的1mol液态苯向真空定温蒸发变为同温同压的苯蒸汽（视为理想气体）。（1）、求此过程的,;（2）、应用有关原理，判断此过程是否为不可逆过程。 解：（1）向真空蒸发（不可逆过程）定温与可逆相变的终态相同，故两种变化途径的状体函数变化相等，即：= 0= nvap = 1mol30.75kJ.mol-1 =30.75kJ.mol-1= = =- =- nRT =30.75kJ.mol-1 1mol8.315J.mol-1.K-1 353K10-3kJ/J=27.82kJ=-T=27.82kJ-353K87.1110-3kJ.K-1=-2.93kJ真空蒸发

20、, = 0 =27.82kJ (2) 因为0, U0.2. (6分)试分别指出系统发生下列变化的U、H 、S 、A 、G 、何者为零：（1）任何封闭系统经历了一个循环过程；（2）在绝热密闭的刚性容器内进行的化学反应；（3）一定量的理想气体的组成及温度都保持不变，但体积和压力发生变化；（4）101325Pa、100的水变为同温、压下的水气；（5）任何封闭系统经任何可逆过程到某指定的终态；（6）气体节流膨胀过程。答: （1）全为零;（2）U（3）U、H（4）G（5）无（6）H 3. (3分)101325Pa、100的水向真空汽化为同温、压下的水气，是自发过程，所以其G0，对不对？为什么？ 答: 不

21、对. 因为101325Pa、100的水汽化为同温、压下的水气过程是可逆相变过程G=0(W=0).4. (4分) 热力学基本方程dGSdTVdp 应用的条件是什么？ 答: 1. 封闭系统; 2. W=0; 3. 可逆过程; 4. 单纯PVT变化或组成恒定的封闭系统从一个平衡态到另一个平衡态.四、（本大题30分） 5mol、-2、101325Pa下的过冷水，定温、定压下凝结为-2、101325Pa的冰。 计算该过程的Q、W、U、H 、S 、A 、G。（已知冰在0、101325Pa下的熔化焓为5.858kJmol-1，水和冰的摩尔定压热容分别是Cp.m(l)=75.31 JK-1mol-1, Cp.

22、m(s)=37.66 JK-1mol-1, 水和冰的体积质量可视为相等）. 解: 因为过程不可逆,且状态函数直接无法求出,所以要设计可逆过程 n=5mol n=5mol T1=271.15K T2=271.15K P1=101325Pa P2=101325Pa H2O(l) H2O(s) H1 S1 H2 S2 n=5mol n=5mol T3=273.15K =-5.858kJ.mol-1 T3=273.15K -2 P3=101325Pa P3=101325Pa H2O(l) H2O(s) 因为水和冰的体积质量可视为相等, 所以W=0 U=Q+WQ - 2 恒压H=Q=U=Q -2 H=H

23、1+H2+ H1=dT(l) H2=dT -8 H=H1+H2+ =(l)dT+dT+ =537.652+(-5858)=376.5-5858=-28.91kJ Q=-28.91J - 1 U=-28.91J - 1 S=S1+S2+S3 S1= S2=-8 S=S1+S2+S3 = A=UTS=-28.911000+271.15105.85=-0.21kJ-3 G=HTS=-28.911000+271.15105.85=-0.21kJ-3五、（本大题8分） 28.15时，摩尔分数x (丙酮)=0.287的氯仿丙酮混合物的蒸气压为29.40k饱和蒸汽中氯仿的摩尔分数为(氯仿)=0.181. 已

24、知纯氯仿在该温度时的蒸气压为29.57 kPa. 以同温度下纯氯仿为标准态，氯仿在该溶液中的活度因子和活度。 解:x(氯仿)=1x (丙酮) P(氯仿)= P*(氯仿)a(氯仿) -4 P(氯仿)=P(氯仿) =29.40.181 =5.32kPa a(氯仿)= P(氯仿)/ P*(氯仿)=5.32/29.57=0.180 -4f (氯仿)= a(氯仿)/ x(氯仿)=0.180/10.287=0.252六、（本大题8分） 某一级反应，A产物，初始速率为1.010-3moldm-3min-1；一小时后速率为 0.2510-3moldm-3min-1。求k、和初始浓度解: 一级反应 A 产物 有

25、： -1 -1 -1 - -2 -2 - -1七、（本大题10分）1. (4分) 由热力学基本方程证明，对理想气体，内能只是温度的函数。2. (6分) 证明dH=CpdT+.证明:3. 只要证明 即可 由热力学基本方程：dU=TdSpdV 有 （1） 由Maxwell关系式 代入（1）式 由:pV=nRT 得 -4 即: 对理想气体，内能只是温度的函数。4. 证明: 因 即有 由热力学基本方程： dH=TdS + Vdp T恒定,对p微分,得 将Maxwell关系式 代入 -6 则有 = 同时 dH=CpdT+一、 填空(本大题40分，每小题1分) 1.由同一始态出发，系统经历一个绝热不可逆过

26、程所达到的终态与经历一个绝热可逆过程所达到的终态是否相同 不同 ；为什么：可逆S1=S2,不可逆S1S2. 2. 100、101325 Pa时水变为同温同压下水气，该过程G=0。3.偏摩尔量定义的条件是恒温;恒压;其他组分物质的量不变。4.热力学基本方程dGSdTVdp的使用条件是封闭系统；可逆； 非体积功为零。5.反应速率系数kA与温度；活化能有关。与浓度无关。6.质量作用定律一定适用于基元反应。7. 101325Pa、100的水向真空汽化为同温、压下的水气，是自发过程，其G=0。8.热力学能是系统的状态函数，若某一系统从一始态出发经历一个逆循环过程，则系统热力学能增量是U=0.9.一摩尔理

27、想气体从p1、V1、T1分别经（1）绝热可逆膨胀到p2、V2、T2；（2）绝热对抗恒外压膨胀到p,V,T;若p2= p则T = T2, V = V2,; S = S2.10.在两相中都含有AB两种物质,当达到相平衡时, AB两种物质在两相中化学势的关系是 两种物质在两相中的化学势各自相等 。 11. 某系统如图表示.抽去隔版,则系统的熵不变. 1mol N220 V1mol N220 V12.反应：A2BY，若其速率方程为dcA/dtkAcAcB 或 dcB/dtkBcAcB,则kA、kB的关系是2kA=kB.13.试分别指出系统发生下列变化的U、H 、S 、A 、G 、何者为零：（1）任何封

28、闭系统经历了一个循环过程 全为零 ；（2）在绝热密闭的刚性容器内进行的化学反应 U ；（3）一定量的理想气体的组成及温度都保持不变，但体积和压力发生变化 U、H ；（4）101325Pa、100的水变为同温、压下的水气 G ；（5）任何封闭系统经任何可逆过程到某指定的终态 无 ；（6）气体节流膨胀过程 H 。 14.纯物质两项平衡的条件是 化学势相等 。 15.Qp = H 条件是 恒压 ; 非体积功等于零 。 16.用Siso 判断系统可逆性的条件是 非体积功等于零 ； 环境可逆 。 18.理想液态混合物的混合性质是（填=0 ,0） mixU=0 ; mixH=0 ; mixV=0 ; mixS 0 ; mix G 0 ; mixA0 . 19. 液态混合物中B组分化学势的数学表达式是 ; 活度的单位是 无单位 。四、（本大题30分） 5mol、-2、101325Pa下的过冷水，定温、定压下凝结为-2、101325Pa的冰。 计算该过程的Q、W、U、H 、S 、A 、G。（已知冰在0、101325Pa下的熔化焓为5.858kJmol-1，水和冰的摩尔定压热容分别是Cp.m(l)=75.31 JK-1mol-1, Cp.m(s)=37.66 JK-1mol-1, 水和冰的体积质量可视为相等）. 解: 因为过程不可逆,且状态函数直接无法求出,所以要设计可逆过程