《材料物理化学》练习题题库

材料物理化学-题库（第1章热力学基本原理）

一、填空题

1.四大化学一般包括无机化学、有机化学、分析化学和（）,

2.四大化学一般包括（）、有机化学、分析化学和物理化学。

3.物理化学是采用（）方法研究化学问题的学科。

4.物理化学研究的内容一般包括（）和动力学两大部分。

5.物理化学研究的内容一般包括热力学和（）两大部分。

6.（）学科研究的内容一般包括热力学和动力学两大部分。

7.热力学主要研究的内容是化学反应的方向和（）两部分。

8.热力学主要研究的内容是化学反应的（）和限度两部分。

9.动力学主要研究的内容是化学反应的（）和机理两部分。

10.动力学主要研究的内容是化学反应的速率和（）两部分。

11.所谓化学反应的机理，意思是指化学反应的具体步骤和（）o

12.系统与环境是热力学的基本概念之一。系统可分为三种：敞开系统、封闭系统和（）。

13.系统与环境是热力学的基本概念之一。系统可分为三种：敞开系统、（）和孤立系统。

14.针对封闭系统，系统与环境之间不能发生物质交换，但可以发生（）交换。

15.针对封闭系统，系统与环境之间不能发生（）交换，但可以发生能量交换。

16.针对隔离系统，系统与环境之间既不能发生（）交换，也不能发生能量交换。

17.只跟初始（）有关，而跟过程无关的函数，称为状态函数，如热力学能、温度、压力等函数。

18.只跟初始状态有关，而跟（）无关的函数，称为状态函数，如热力学能、温度、压力等函数。

19.有的状态函数具有广度性质，有的函数具有强度性质。所谓广度性质，就是指这些函数具有加

和性，如热力学能、焰、燧等。所谓（），就是指这些函数跟质量无关，如温度、压力等。

20.当系统的各种性质都不随时间而变化，就说该系统处于热力学平衡状态。这时，系统必须同时

满足四个平衡条件：热平衡、力学平衡、相平衡和（

21.系统的总能量可分为三部分：动能、势能、热力学能。热力学能也称（），用U表示。

22.能量传递的形式可分为两种，一种是热，另一种是功。功又分为体积功和非体积功，体积功是

指通过体积变化而做的功，（）是指不通过体积变化而做的功，如表面功、电池功等。

23.封闭系统中，内能的变化，等于系统与外界的（）交换与所做功之和。

24.热力学第一定律的数学表达式为（）。

25.理想气体等外压膨胀时，体积功的计算公式为（）o

26.气体向真空膨胀时，外压力PeX=0,此时，气体所做的功W等于（）。

27.理想气体等温可逆膨胀时，体积功的计算公式为（

28.因为系统在等容过程中，体积不变化，Δl∕=0,不会做功，则W=0。不考虑非体积功时，根据热

力学第一定律AU=Q+W,则必然有AU=（）。即：等容过程中，封闭系统吸收的热量等于内

能的变化。

29.封闭系统中，焙是表示系统能量的一种状态函数，其数学表达式为H=（

30.封闭系统中，不考虑非体积功时，气体等压膨胀时，吸收的热量等于焙变，即△*=（）o

31.通常情况下，在封闭系统中，升高单位温度所吸收的热量，定义为（），用符号C表示，

单位为J∙H,用公式表示为：C=6Q∕d兀

32.在封闭系统中，等容过程时，物质的热容称为等容热容，用CV表示。而等压过程时，物质的热

容称为（），用CP表示。

33.在封闭系统中，利用热容Cvm求内能的变化时，计算公式为AU=Qv=<）。

34.在封闭系统中，利用热容Cp.m求焰的变化时，计算公式为A”=。。=（）«

35.同一物质的等压热容CP.m与等容热容Cwm之间存在一定的关系，且与气体常数有关，经过推导，

两者之间的关系为：Cp.m-cv.m=（）«

36.物质的热容Cm与温度7■相关，一般随温度升高而增大，可用经验公式描述。常温下，热容Cp.m

与温度的经验公式为Cmm=（）,而冶金过程等高温下，热容与温度的经验公式为

2

cpm=a'+h'T+c'T-.

37.四种标准摩尔相变焰包括蒸发焰AvapH、熔化焰Afus小升华焰ASUW、晶型转变焙AtrsA其中，

熔化焙AfusH=（）0

38.四种标准摩尔相变焰包括蒸发焰AVaPH、（）ΔfusH,升华焰ASUbH、晶型转变焰AtrS儿其中，

蒸发焙AvapH=H（g）—H（Do

39.如图，同一物质的标准摩尔相变焰之间存在如下关系：AsubH=（）。

40.任一化学反应，其生成物总热力学能与反应物总热力学能之差，称为该反应的热力学能变，记

为ArU=∑U（生成物）一EU（反应物），同理，其生成物总熔与反应物总熔之差，称为该反应

）,记为3H=EH（生成物）一£H

（反应物）。

41.任一化学反应，其生成物总热力学能与反应物总热力学能之差，称为该反应的热力学能变，记

为ArU=∑U（生成物）一EU（反应物），同理，其生成物总焙与反应物总熔之差，称为该反应的熔

变，记为ArH=（）O

42.化学反应的标准摩尔焰变，是指（）mol的物质，在298.15K温度、IOOkP压力时反应的焰变,

记为ArHm巴该符号中，r表示“反应”，m表示“每摩尔”，。表示“标准温度和标准压力”。

43.化学反应的标准摩尔熔变，是指ImOl的物质，在298.15K温度、IOokP压力时反应的焙变，记

为ArHm%该符号中，r表示“反应”，m表示“每摩尔”，。表示（）。

1

44.若化学反应H2（g）+∣2（g）÷2HI（g）的热效应AHne=-51.8KJ∙mol^,那么，化学反应2H2（g）+2∣2（g）÷

4HI（g）的热效应“”精=（）KJ-mol1,,

45.关于化学反应焙变的计算方法，包括：由已知反应焙变求未知反应焙变、由标准摩尔生成熔计

算反应婚变、由标准摩尔（）计算反应焰变、由反应焰变与温度的关系式（基希霍夫公式）计

算反应婚变等四种方法。

46.当一个化学反应不在常温Tl下进行时，该高温T2化学反应的反应焙变ArH/（T2）可用基希霍夫

公式进行计算，该公式为AHne（T2）-A冉/（Ti）=（）。

47.可逆循环对热温商8Q/T的研究标明，当一个系统从状态A好状态B时，无论路径如何，都

有：「也=恒值，说明也是一个状态函数，被取名为（）。

JATT

48.热力学第二定律的数学表达式是（）o

49.隔离系统进行的任何自发过程，嫡值总是增大的，直到增至最大值，此时系统达到平衡，燧值

不再变化。这个原理称为（）。

50.在隔离系统中，一切自发的过程，都将引起燃值（）o

51.牖是系统混乱程度的量度，端值越大，（）越大。

52.同一物质的三态中，气态的端值（）,液态次之，固态最小。

53.对于确定的物质，温度升高，端值（）。

54.在OK温度时，任何纯物质的完美晶体的端值都等于（），这也是热力学第三定律的一般

表述。

55.根据定义，吉布斯自由能G的数学表达式为（）«

56.在（）系统中，使用熠判据ASMO可以判定过程方向的可逆性。而在封闭系统中，使

用亥姆霍兹函数AAWO可以判定过程方向的自发性,使用吉布斯函数AGWO可以判定过程方向的自

发性。

57.在三种热力学系统中，不能发生物质交换，但可进行能量交换的系统，称为（），这是

实际工业生产中经常研究的系统。

58.在温度、压力、体积、功、热力学能（内能）、焙、燧、吉布斯自由能等热力学函数中，不属于

状态函数的是（）»

59.热力学平衡状态包括四个方面，只有当热平衡、力学平衡、（）、化学平衡均达到平衡

时，才能说系统处于热力学平衡状态。

60.任何时候，只要不存在（）时，只要温度T不变，则该系统的△。三0。

61.任何时候，只要不存在相变时，只要（）不变，则该系统的三0。

62.任何时候，只要不存在相变时，且温度T不变，则该系统的内能总是（）.

63.某封闭系统中充有气体，当吸收了45kJ的热，又对环境做了29kJ的功，那么系统的热力学能

的变化值为（）o

64.封闭系统等容变换时的能量规律,遵从dU=SQ-PexdV,此时dV=O,则dU=6Q∣z,即:QV=

△U,其物理意义是：系统在恒容过程中所吸收的热，全部用于系统（）的增加。

65.封闭系统等压涨缩时的能量规律，遵从dU=8Q-PeXdV,此时PeX=Pl=P2=常数，则QP=

+pe×（V2-V1）=（U2+P2V2）-（U1+p1V1）=H2-H1,即：AH=Qp,其物理意义是：系统在恒压过程中

所吸收的热，全部用于系统（）的增加。

66.任何时候，只要不存在（）时，只要温度T不变，则该系统的三0。

67.任何时候，只要不存在相变时，只要（）不变，则该系统的aHmO.

68.任何时候，只要不存在相变时，且温度T不变，则该系统的焰总是（

69.封闭系统中，升高单位温度（1℃）所需的热量，定义为某物质的热容。系统等容变化时的热

容记为：GZ=毁，同理，系统等压变化时的热容可记为：（）。

dT

70.封闭系统等容变化时，其内能变化公式为：=Qy=〃，CKmd丁，同理，封闭系统等压

变化时，其熔变公式为：（）。

71.封闭系统中，升高单位温度（1℃）所需的热量，定义为某物质的热容。系统等容变化时的热

容记为：CV=丝,该式也适用于（）过程和绝热过程。

dT

72.封闭系统中，升高单位温度（1℃）所需的热量，定义为某物质的热容。系统等压变化时的热

容记为：CP=殁^，该式也适用于（）过程和绝热过程。

pdT

73.封闭系统中，升高单位温度（1°C）所需的热量，定义为某物质的热容。系统等压变化时的热

容记为：Cp=%,该式也适用于等容过程和（）过程。

74.物质从一个相转变为另一个相的过程称为相变过程。四种标准摩尔相变焰分别为：标准摩尔

蒸发焙、（）、标准摩尔升华焰、标准摩尔转变熔；

75.化学反应αA+bB=cC+dD吸收或释放的热量Q,称为热效应（或反应热）。若反应在等压

条件进行，称为等压热，Qp=WM生成物）-W"（反应物）«可以有三种方法来求等压热∠‰Ho

一是由标准摩尔燃烧焙计算化学反应的焙变，二是由标准摩尔生成焰计算化学反应的焰变，三是由

已知化学反应焰变来求未知化学反应的焙变，其中，第三种方法被称为（）定律。

76.在一个孤立系统中，绝热，6Q=0,则：dS≥^≥O,说明隔离系统中的嫡值是永远不会减

T

少的。进行不可逆过程时，系统的尴始终会（）,直到平衡，此时嫡值才不再变化。

77.热力学第三定律是指：当温度为（）K时，规定任何纯物质的完美晶体的嫡值S都为0。

78.对于化学反应CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）,已知298.15K时各物质CO2（g）、H2（g）、CO（g）、

H2O（g）的标准摩尔嫡值分别为：213.74J∙K^'∙moΓl130.684J∙K^'∙moΓl,197.674

J∙K^l∙moΓ',188,825JKTmoIT,则上述化学反应在298.15K时的标准摩尔牖值ArSm"等于

（）J∙K^'∙moΓ'o

二、单项选择题

1.关于熔的说法，哪一项正确？

A.系统的熔等于等压热。

B.系统的焰的改变值等于等压热。

C.系统的焰等于系统的含热量。

D.系统的熔等于。与PV之和。

2.等容条件下，一定量的理想气体，当温度升高时，内能将：

A.降低。B.升高。C.不变。D.不确定。

3.一定量理想气体在绝热条件下对外做功，则内能的变化是：

A.降低。B.升高。C.不变。D.不确定。

4.下列公式适用于理想气体封闭系统任意p、V、T变化过程的为:

-

A.ZlLZ=QvoB.W=-∏R7∣n(p1∕p2)o

C./υ=J：Cr.mdT«D.Δ∕√=∆u+pΔv。

5.关于热力学第二定律，下列说法不正确的是：

A.第二类永动机是不可能制造出来的。

B.把热从低温物体传到高温物体，不引起其它变化是不可能的。

C.一切实际过程都是热力学不可逆过程。

D.热不可能从低温物体传到高温物体。

6.理想气体等压膨胀，其燧值如何变化？

A.不变。B.增大。C.减小。D.不确定。

7.吉布斯函数的含义应该是：

A.是体系能对外做非体积功的能量。

B.是在可逆条件下体系能对外做非体积功的能量。

C.是等温等压可逆条件下体系能对外做非体积功的能量。

D.按定义G=H-TS理解。

8.标准压力，273.15K下水凝结为冰，系统的下列热力学量何者为零？

A.ΔUoB.ΔHoC.ΔSoD.ΔGo

9.一般情况下，物理化学研究的内容包括两大部分，一是热力学，二是：

A.力学。B.动力学。C.机理。D.内能。

10.热力学研究的内容主要包括两大部分，一是反应的限度，二是：

A.反应的机理。B.反应的速率。C.反应的方向。D.反应的转化率。

11..动力学研究的内容主要包括两大部分，一是反应的速率，二是：

A.反应的机理。B.反应的限度。C.反应的方向。D.反应的转化率。

12.物理化学通常研究封闭系统较多。在封闭系统（密闭系统）中，下列说法正确的是:

A.既不进行物质交换，也不进行能量交换。

B.既可进行物质交换，也可进行能量交换。

C.不能发生能量交换，但可进行物质交换。

D.不能发生物质交换，但可进行能量交换。

13.下列热力学函数中，不属于状态函数的是：

A.焰。B.燧。C.功。D.压力。

14.下列平衡中，不属于系统处于热力学平衡状态的四大必需条件的是:

A.热平衡。B.相平衡。C.化学平衡。D.势能平衡。

15.关于热力学第一定律，下列说法正确的是：

A.一个封闭系统内能的变化，等于系统与外界热交换量Q与所做功W之和。

B.一个封闭系统内能的变化，只跟系统与外界热交换量Q有关。

C.一个封闭系统内能的变化，只跟系统与外界所做功W有关。

D.一个封闭系统内能的变化，跟系统与外界热交换量Q、所做功W均不相关。

16.当Imol的理想气体向真空膨胀2倍时，所做的体积功等于：

A.1kJoB.0kJoC.2kJ。D,0.5kJ。

17.根据热力学第一定律，封闭系统等容变化时，其内能的变化量AU等于：

A.Q"B.Q,,1,C.WoD.Qv+QZ

18.根据热力学第一定律及焰的定义，封闭系统等压变化时，其焰的变化量等于：

A.QvoB.Qp<,C.W.D.Qx+Q”

19.关于封闭系统中物质的热容C,下列说法错误的是：

A.系统等容热容C=9。

,dT

B.系统等压热容CA。

PdT

C.等压热容与等容热容之间的关系为"C%a=R,其中彳表示气体常数。

D.系统等压热容C=煞。

pdr

20.关于由热容C求内能变化、焙变，下列说法错误的是：

A.封闭系统等容变化时，内能变化为AU=。,,gmdT，也适用于等压、绝热过程。

JTI，m

B.封闭系统等压变化时，焰变为也适用于等压、绝热过程。

C.封闭系统等容变化时，内能变化为AU=Q,="1G，mdT，不适用于等压、绝热过程。

JTi,m

D.在已知G*未知Q∙时计算焙变，可利用Cp..-a,.=A公式进行转换。

21.关于等压热容C与温度T的经验公式，下列说法错误的是：

A.常温下通常使用CP皿=a+bT+cT2.

B.冶金等高温下通常使用CPM=a'+h,T+c'T-2.

C.等压热容C与温度T的经验公式通常可查表获得。

2

D.冶金等高温下通常使用Cpm^a+bT+cT.

22.关于化学反应αA+bB=cC+dD的热效应，下列说法错误的是：

A.化学反应吸收或释放的热量Q,称为热效应。

B.若反应在等压条件进行，称为等压热，Qp=△,"=WM生成物)-WM反应物)。

C.若反应在等容条件进行，称为等容热，QV=△〃=川(生成物)-川(反应物)。

D.化学反应的热效应，只能通过盖斯定律来求。

23.根据盖斯定律，若已知反应(2)与反应(3)的反应焰：

θ

(1)2C(s)+O2(g)÷2CO(g)ΔrHm,ι

(2)C(s)+O2(g)-÷CO2(g)ΔrHm,2θ

θ

⑶)2CO(g)+O2(g)÷2CO2(g)ΔrWm,3

要求化学反应(1)的焙变△冉“火时，则ArHmd等于：

θθ

A.2×ΔrHm,2+ΔrHm,3。

θθ

B.2×ΔrHm,2-ΔrHm,3。

θθ

C.1×ΔrHm,2-2×∕∖rHm,3°

θθ

D.2×ΔrHm,3-ΔrHm,2。

24.关于标准摩尔生成熔，下列说法错误的是:

A.为了方便计算化学反应的焰变，引入了“化合物的标准摩尔生成婚”的概念。

B.任一最稳定单质的标准摩尔生成焰均等于零。

C.标准压力IOOkPa下，由最稳定单质生成ImoI化合物时反应的熔变，叫该化合物的标准摩尔生成

D.若已知化学反应H2(g)+Cl2(g)D2HCI(g)的若变为一学4.6KJmOr1,则HCI(g)的标准摩尔生成成

θ1

ΔfHm=-184.6KJ∙mo∣∙1,

25.关于标准摩尔燃烧燃，下列说法错误的是：

A.Imol物质在5中完全燃烧时的标准摩尔反应焰，称为标准摩尔燃烧焰，记为AcMne0

B.有机物完全燃烧的产物是C02,H2O(I),S02,N2,这些产物的标准摩尔燃烧焙为零。

C.除C02,H2O(I),SO2,*外，其它物质的标准摩尔燃烧焰均为负值。

D.气态水dθ(g)的标准摩尔燃烧焙等于Oo

26.关于基希霍夫公式，下列说法错误的是：

A.当化学反应不在常温下进行时，计算反应焙变就需用到基希霍夫公式一一ArHm〜T的关系。

B.基希霍夫公式从本质上描述了化学反应的焰变△冉m与热容C的关系。

c.当热容随温度7■变化时，计算公式可以采用A7∕R(7P=△用TP+fZrC`dT。

D.当采用平均热容时，计算公式可以采用简化式Δr"f(A)=ΔrWθ(7j)+ΔrC^m(η-7J)α

27.关于热力学第二定律，下列说法错误的是：

A.不可能把热从低温物体传递到高温物体，而不引起其它变化。

B.可逆循环时，嫡变dS等于热温商也，即：dS=9。

TT

C.不可逆循环时，燧变dS大于热温商垩，即：dS＞旦■°

TT

D.在一个孤立系统中，焙值S有可能减少，也有可能增大，也有可能不变。

28.关于嫡5,下列说法错误的是：

A.嫡是系统混乱度的量度

B.固态的焙＜液态的燧＜气态的焙。

C.温度升高，燧值减小。

D.系统愈为混乱，系统的嫡值愈大。

29.关于热力学第三定律及嫡，下列说法错误的是：

A.在OK时，规定任何纯物质的完美晶体的增值都为0,即T∙÷0,Iim5(纯物质)=0。

B.当温度T取298.15K时，压力P取IOOkPa时，SmU(B,298.15)就称为B物质的标准摩尔以。

C.任一化学反应αA+bB=cC+dD,在标准状态下，其标准摩尔燃具有加和性

D.当7∙取298.15K,P取IoOKPa时，单质的标准摩尔嫡Sm(B,298.15)=0。

30.关于系统中过程方向的判据，下列说法错误的是：

A.焙变AS可用于判断化学反应进行的方向，但只适用于隔离系统.

B.研究发现，在等温等容条件下，对于亥姆霍兹自由能A=UJS,当AAWO时，说明系统的自发变化

总是向着A减少的方向进行，直到平衡。

C.研究发现，在等温等压条件下，对于吉布斯自由能G=HJ5,当AGWO时，说明系统的自发变化总

是向着G减少的方向进行，直到平衡。

D.在日常生产与研究中，判断化学反应的方向时，大量使用燧判据，而吉布斯自由能判据较少使用。

31.针对热力学中的封闭系统(密闭系统)，下列说法正确的是：

A.与外界能发生物质交换。

B.与外界不能进行能量交换。

C.与外界不能发生物质交换，但可进行能量交换。

D.与外界既不能发生物质交换，也不能进行能量交换。

32.热力学系统处于热力学平衡状态的条件是：

A.同时满足化学平衡与相平衡。

B,同时满足化学平衡与热平衡。

C.同时满足化学平衡、力学平衡与相平衡。

D.同时满足化学平衡、力学平衡、热平衡与相平衡。

33.热力学第二定律的数学表达式为：

A.6U=Q+

B.dS≥-»

T

C.T÷0,IimS(纯物质)=0O

D.H=U+pV。

34.关于理想气体等温可逆时体积功的计算，下列描述错误的是:

Pl,%,BM，

A.W=-“Hnn&

V,

B.W="RTln”

P∖

C.W=%W=—「PexdV=-p2ΓdV=-p2(V2-V,)o

½1'

Erv2∏RT

D.W=---------dVO

j½V

35.关于热力学系统中焙的说法，下列描述错误的是：

A.定义烙H=U+pV。

B.焰变△"=∆l√+Δ(pV‰

C.任何时候，只要温度了不变，则△”三0。

D.当压强P固定不变时，AH=Qp。

36.关于物质的相变过程，下列说法正确的是：

A.物质从一个相转变为另一个相的过程称为相变过程。

B,可逆相变是个等压过程，但相变过程中温度可能会发生变化。

C.摄氏零度的水转变为摄氏零度的冰时，其标准摩尔升华焙就是该相变的标准摩尔相变熔。

D.石墨转变为金刚石的过程，不能称为相变过程。

37.已知如下化学反应及其焙变值：

θ

(1)2C(s)+O2(g)→2CO(g)∆r‰,∕

θ

(2)C(s)+O2(g)→CO2(g)∆r⅛,2

θ

(3)2CO(g)+O2(g)→2CO2(g)∆r‰,5

根据盖斯定律，可以由已知化学反应的焰变来求未知化学反应的焰变。下列计算焰变的方法正

确的是：

θθθ

A.ΔrHm,3=2×ΛrHm,1+ΔrHm,20

θθ

B.ΔrHmj=2×ΔrHm,2θ-ΔrHm,3o

θθθ

C.ΔrHm,ι=ΔrHm,2-ΔrHm,s。

θθθ

D.ΔrHm,2=ΔrHm,2-2×ΔrHm,3o

38.对于化学反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),己知CO(g)、》。值)的标准摩尔生成

^△阳霜分别为-110.525灯∙moΓ∖-241.818KJ∙mol^',该化学反应的为变ArHme等于一41.17

KJ∙moΓ',贝IJCC)2(g)的标准摩尔生成焰AHd为：

A.-393.51KJ∙mol'»

B.+393.51KJ∙moΓ'<>

,1

C.0KJmoΓo

D.-352.34KJ∙moΓ'»

39.针对化学反应2Fe2C∏s)+3C(石墨)=3CO2(g)+4Fe(s),已知标准摩尔生成焰(Fe2O3,s)=

1θ1

-824.2KJ∙mol,ΔfHm(CO2,g)=-393.5KJ∙mol,则该反应的标准摩尔反应焰ArHm。为：

A.467.9KJ∙mol1o

B.-467.9KJ∙mol1,,

C.1217.7KJ∙mol1o

1

D.-1217.7KJ∙molo

40.在热力学中，关于嫡，下列说法中描述错误的是：

A.可逆相变过程，因相变过程等温等压，故热效应就是熔变，△相变S=Q相变/T=△相变H/T。

-nRT∖n^n

B.理想气体等温过程炳变的计算中，因AU=Q+W=0,故AS=--------------A=nRln3="RIn#。

T\〃2

C.自然界中，一切自发的过程都将引起熠增。

D.在大自然的敞开系统中，嫡总是会增加的，但在一个孤立系统中，若发生可逆过程，则熠有可能

减少。

三、判断题

1.物理化学研究的两大内容，一是热力学，二是动力学。

2.针对化学反应，热力学主要研究的内容，一是反应进行的方向，二是反应的限度。

3.针对化学反应，动力学主要研究的内容，一是反应进行的速率，二是反应的机理。

4.物理化学中的系统分类，包括敞开系统、封闭系统、隔离系统。

5.由于功W与过程相关，所以功属于状态函数。

6.因为焰以内能。与过程无关，所以烙以内能。属于状态函数。

7.等压过程的意思是，整个反应过程始终保持压力P不变，绝热过程的意思是，整个反应过程中系

统与外界始终没有热交换。

8.对于一个系统，在热平衡、力学平衡、相平衡、化学平衡中，只要满足一个平衡条件，就可以认

为该系统处于热力学平衡状态。

9.任一系统的总能量等于动能、势能、热力学能(内能)之和，系统与外界进行能量交换的方式只

有两种，要么是热传递，要么是做功。

10.内能是系统内部粒子蕴含的能量U,无绝对值，只能测量其变化量。对于封闭系统，其特点是：

任何时候，无相变时，只要温度T不变，则△。三0。

11.系统对外界做功，或者外界对系统做功，所做功有两种形式，一是体积功，二是非体积功。非

体积功主要包括电功、表面功等。

12.根据能量守恒定律，一个封闭系统内能的变化，等于系统与外界热交换量与所做功之和。其数

学表达式为3U=Q+IV。

13.气体等外压膨胀时体积功等于0,气体向真空膨胀时体积功W=-'PeXdV=-p2(V2-Vl)o

11

14.理想气体状态方程为PV=nRT,其中"是气体常数8.314J∙mol∙Ko

15.焰的定义式为”=U+pV,当P一定时，AH=Qp,表明封闭系统在恒压过程中所吸收的热，全

部用于使系统焰增加。对于封闭系统，任何时候，无相变时，只要温度7■不变，则三0。

16.系统的等容热容记为C=豆，系统的等压热容记为C:空，通过推导发现，Qm-C%m=2R,

VdTpdT

其中R表示气体常数。

17.封闭系统等容变化时，内能变化为：AU=Qy="「gmdT，该公式也适用于等压、绝热过程。

2

18.封闭系统等压变化时，焰变为：=Q=n('CnAT,该公式不适用于等容、绝热过程。

19.在等压热容与温度的经验公式中，在上千度的高温用C,,,m=α+6T+c〃更精确，常温下使用

Cpm=a'+h'T+CT2更精确。

20.在化学反应的热效应中，等压热5=Z∖rH=2”(生成物)一∑H(反应物)，等容热QV=△〃=WU(生成

物)反应物)。

21.针对热化学方程式H2(g)+∣2(g)÷2HI(g),~"me=-5L8KJ∙m。口,其中的标准状态是指298.15K、IOOkPa

的压力pe。m是“每mol”,r是"rection”。

22.标准压力IOOkPa下，由最稳定单质生成ImoI化合物时反应的焰变，叫该化合物的标准摩尔生

成焰ZSf∕‰e0

23.Imol物质B在O2中完全燃烧时的标准摩尔反应焰，称为该物质的标准摩尔燃烧熔。有

机物完全燃烧的产物是CO2,H2O(I),S02,N2,这些产物的标准摩尔燃烧焙为零，其它物质均为负值。

24.当热容随温度变化时，化学反应焙变的计算公式可采用W)=Ar//®(7；)+∖Cfm(T,-Tl)>

)

当采用平均热容时，化学反应婚变的计算公式可以采用Araf(7ζ)=A,":(Ti)+『△1CdT。

25.热力学第二定律的数学表达式为ds≥些，文字描述为：不可能把热从低温物体传递到高温物体,

一T

而不引起其它变化。

26.在隔离系统中，嫡值是永远不会减少的，一切自发的过程都将引起爆增。

27.从本质上来看，端是系统混乱度的量度，系统的热力学几率对应系统的微观状态数，热力学儿

率愈大，系统愈为混乱，系统的燧值愈大。

28.系统中，温度升高，燧值增大，固态的燧>液态的燧>气态的燧。

29.热力学第三定律表明，在OK时，任何纯物质的完美晶体的嫡值都为0,即丁玲0,Iim5(纯物质)=0。

30.嫡变AS可用于判断化学反应进行的方向，但只适用于隔离系统。而吉布斯自由能变AG可用于

日常生产和研究工作中的封闭系统中判断化学反应进行的方向，所以得到了广泛应用。

五、计算题

1.求ImOl理想气体在等压下，升温IK时所做的体积功W。

2.1Omol理想气体,压力为IoOokPa,温度为27℃,试求出下列等温过程的功。

(1)反抗恒定外压100kpa,体积膨胀1倍。

(2)反抗恒定外压IOokPa,等温膨胀至平衡状态。

(3)等温可逆膨胀至气体压力为IOOkPa。

3.求Imol水蒸气由100kpa、IOOoC等压加热至400℃所需吸收的热。按照水蒸气平均热容C1(⅛0,g)

=35J∙mol'∙k'计算.

4.10(TC时，Ig水经下列不同过程变为100℃、IOOkPa的水蒸气，试求各过程的A。、RH、Q、W。

已知水的汽化热为2259kJ∙kg'.

(1)可逆相变。

(2)在恒温IO(TC的真空箱中，由液态变为气态，控制终态压力为IOokPa。

5.在298.15K时,AgCKS)的生成反应为:Ag(s)+172Cl2(g)=AgCI(s),,请根据下列反应的标准摩尔反应

0

焰∆rHmθ,计算Aga⑸的标准摩尔生成焰∆fHmo

1

(1)Ag2O(s)+2HCI(g)=2AgCI(s)+H2O(I)ArHme=一324.9kJ∙mol

Θ

(2)H2(g)+CI2(g)=2HCI(g)ΔΓ‰=—184.62kJ∙mol-ɪ

1

(3)H2(g)+]∕ZO2(g)=H2O(I)ΔrHmθ=—285.83kJ∙moΓ

1

(4)4Ag(s)+O2(g)=2Ag2O(S)ArHme=—61.14kJ∙mol

6.试求反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

在298.15K时的ArHm°。

7.求下列反应的标准摩尔反应焰ΔrHm≡.

2Fezθ3(s)+3C(石墨)=3CO2(g)+4Fe(s)

8.请用标准摩尔燃烧焰方法计算下列酯化反应在298.15k的标准摩尔反应焰ΔrHmθ.

CH3COOH(I)+C2H5OH(I)=CH3COOC2Hs(I)+H2O(I)

9.如图,2molN2⅛pi=101.325kPa,分别经历三条不同途径膨胀到p2=50.663kPa,求该三途径中系

统与环境交换的功IVo

(a)从始态恒温向真空膨胀到终态；

(b)反抗恒定环境压力pex=50.663kPa至终态；

(C)从始态恒温缓慢膨胀至终态。

10.某封闭系统中充有气体H2,吸收了40kJ的热，又对环境做了30kJ的功，计算系统的热力学能

的变化。

11.试求反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)在298.15K时的△「小%

12.理想气体在273K、IOlOKPa,IOdm3,经过等温可逆膨胀，其最后压力为IOlKPa,计算该过

程的∆H,W,Q值。

13.在正常沸点IO(TC时，Imol液态出0(I)在101325Pa的外压下汽化为相同压力的水蒸气。已知

在正常沸点时，出。(1)的摩尔蒸发熔为40.66kJ∙mo∣τ,水和水蒸气的摩尔体积分别为18.80cmɜ-moɪ-ɪ

和3.014乂1040713.|7101。求:⑴过程的Q,W,AU,AH；(2)如在外压为零时(即向真空)完成同样

变化，结果又如何？

(DPeX=101325Pa

ImolH2O(I)1ImOlH2O(g)

AHΛ-Λ-=4066kJ■mol^

L_ɪ‰a-¢r_¢_7jftt■VΛ0XʃɪWMΛM¾.ΛΛ

⑵2ex=。

14.己知化学反应为：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),请通过标准摩尔生成熔查表的方式，求

该反应在298.15K温度时的反应焰变ArHm。己知几种化合物的标准摩尔生成焰如表所示。

化合物或单质

∞(g)H2O(g)∞2(g)H2(g)

AfHm/kJ・mol^1—110.525—241.818—393.5090

15.试采用化合物生成熔查表的方式，求下列化学反应的标准反应焰ArHmo

2Fe2O3⑸+3C(石墨)=3CO2(g)+4Fe(s)

已知几种化合物的生成焰如表所示。

化合物或单质Fθ2O3⑸C(石墨)∞2(g)Fe(S)

AfHm/kJ∙mol-ɪ—824.20—393.5090

16.已知几种物质的标准摩尔燃烧焙如下：

ACHm(CH3COOH,1)=-875KJ-molɪ,

1

AeHm(C2H5OH,1)=-1368KJ∙mol

1

AcHm(CH3COOC2H5J)=-223IKJ∙mol

请用标准摩尔燃烧焙方法计算下列酯化反应在298.15k的标准摩尔反应焰ArHmo

CH3COOH(I)+C2H5OH(I)=CH3COOC2H5(I)+H2O(I)

17.已知在IOOkPa、298.15k时，一些单质和无机化合物的标准摩尔生成焰AfHnA标准摩尔热容Cpʃ,如下

表所示。假定摩尔热容Cp,m随温度7∙变化很小，试求下列反应

CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)

分别在298.15K和IOOOK高温时的摩尔反应焰ArHm%

IOOkPa>298.15k(⅛,一些单质和无机化合物的标准摩尔生成焰Ar%Λ标准摩尔热容Gm

111

单质或化合物∆f∕√mθ/kJ∙moΓCp,m∕J∙mol∙K

CO(g)—110.52529.142

H2O(g)—241.81833.577

∞2(g)—393.50937.11

028.824

H2(g)

18.Imol理想气体在等温下通过可逆膨胀，体积增加到IoO倍，求其嫡变。

19.在100°C,101325Pa下，ImolH20(I)汽化为IoI325Pa的ImOlH2。(g)。已知此时水的摩尔

蒸发焰为40.66kJ∙mol1,试求水的燧变。

ZmolH2O(I)1IOOt!2molH2O(g),IOOt

20.ImoIH2O(I)于5KPa恒压下自25℃升温至50℃,求嫡变。已知Qm=75.40J∙K"∙mo∣∙ιθ

?

I∏l..1,1ɪ,p''l-ɔJ2.v''4lmρll⅛<χ∣,hSO∙T

21.某封闭系统中充有气体，吸收了58kJ的热，又对环境做了25kJ的功，计算系统的热力学能的

变化。

22、如图，3mol的N2由Pl=Iol.325kPa,分别经历三条不同途径膨胀到pz=50.663kPa,求该三途

径中系统与环境交换的功W.

(a)从始态恒温向真空膨胀到终态；

(b)反抗恒定环境压力pe×=50.663kPa至终态；

(C)从始态恒温缓慢膨胀至终态。

Pl=IOL325kPaPz=50.663kPa

T=298K7ι=298K

1(b)

Frl=24.45dm3Kι=48.90dm3

(C)

23.50dm3的理想气体在273K、IOlOKPa,经过等温可逆膨胀，其最后压力为IOlKPa,计算该过程

的W,Q,∆H<,

24、在正常沸点100℃时，2molH2O(I)在IoI325Pa的外压下汽化为相同压力的水蒸气。已知在

正常沸点时,出。(I)的摩尔蒸发焰为40.66kJ∙mo∣τ,水和水蒸气的摩尔体积分别为18.80Cm3∙mol

T和3Q14χlO4Cm3∙molτ。求:(1)过程的Q,W,AU,AH；(2)如在外压为零时完成同样变化，结果

又如何？

25、根据教材P357页表中的标准摩尔嫡值，试求反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)

在298.15K时的ArSnΛ

材料物理化学-题库（第2章多组分系统热力学）

一、填空题

1.在等温T、等压P条件下，保持除B物质以外的其它组分的量不变时，某广度性质对某组分B的

物质的量的变化率，称为偏摩尔量。如：/=（《竺”称为（）,SB=