物理化学练习题(答案)

PAGEPAGE1物理化学练习题一、填空题1、100C、1.5p的水蒸汽变为100C，p的液体水，则此过程的S_〈_0,G_〈_0。2、理想气体向真空膨胀，体积由V1变到V2，其U_=_0，S_〉_0。3.NiO(s)与Ni(s),H2O(g),H2(g),CO2(g)及CO(g)呈平衡，则该体系的独立组分数为__4__，自由度数为__3__。4.在等温等压当W′=0的变化过程可用G来判断过程的方向，在等温条件则用F或者S来判断过程的方向。5.某反应的速率常数为0.462分-1，其初始浓度为0.1mol·dm-3，反应的半衰期为1.5min，对一个化学反应来说k越大反应速率越快。6．在等体积0.08mol·dm-3KI和0.1mol·dm-3AgNO3溶液生成的AgI溶胶中，分别加入电解质NaCN,MgSO4,CaCl2其聚沉能力的顺序是MgSO4>CaCl2>NaCN。7．由紧密层和扩散层构成扩散双电层，ξ电势是滑动面和本体溶液之间的电势。8．比表面能的定义式为σ=，发生毛细管凝结时，液体在毛细管上的接触角必θ<90。。9、理想气体恒温可逆压缩，U_=_0，H_=_0。二、是非题2、dH=CpdT及dHm=Cp,mdT的适用条件是无化学反应和相变，且不做非体积功的任何等压过程及无化学反应和相变而且系统的焓值只与温度有关的非等压过程。对3．从同一始态经不同的过程到达同一终态，则Q和W的值一般不同，（对）Q+W的值一般也不相同。（错4．在101.325kPa下，1moll00℃的水恒温蒸发为100气体，那么由于过程等温，所以该过程ΔU=0。（错5．自然界发生的过程一定是不可逆过程。（对6．相变过程的熵变可由计算。（错⑴“某体系处于不同的状态，可以具有相同的熵值”，此话对否？（错⑸1mol理想气体进行绝热自由膨胀，体积由V1变到V2，能否用公式：计算该过程的熵变？（可以7.等温等容条件下，B在、两相中达平衡，有B=B。对14．恒温、恒压下，ΔG>0的反应不能自发进行。错19．在同一反应中各物质的变化速率相同。错，同一化学反应各物质变化速率比等于计量系数比。.若化学反应由一系列基元反应组成，则该反应的速率是各基元反应速率的代数和。错，总反应速率与其他反应速率的关系与反应机理有关。21．单分子反应一定是基元反应。 对22．双分子反应一定是基元反应。对23．零级反应的反应速率不随反应物浓度变化而变化。对24．若一个化学反应是一级反应，则该反应的速率与反应物浓度的一次方成正比。对25．一个化学反应进行完全所需的时间是半衰期的2倍。错,只有零级反应26．一个化学反应的级数越大，其反应速率也越大。错,级数越大,浓度对反应速率的影响也越大27．若反应A+B==Y+Z的速率方程为：r=kcAcB，则该反应是二级反应，且肯定不是双分子反应。错,如果是元反应,就是双分子反应28.下列说法是否正确：(1)H2+I2=2HI是2分子反应；错(2)单分子反应都是一级反应，双分子反应都是二级反应。对(3)反应级数是整数的为简单反应;错(4)反应级数是分数的为复杂反应。对30．若反应(1)的活化能为E1，反应(2)的活化能为E2，且E1>E2，则在同一温度下k1一定小于k2。错，A与Ea和ko都有关。31．若某化学反应的ΔrUm<0，则该化学反应的活化能小于零。错，Ea>0。35．反应物分子的能量高于产物分子的能量，则此反应就不需要活化能。错。该反应是放热反应，中间产物的能量比反应物高，要活化能的。36．温度升高。正、逆反应速度都会增大，因此平衡常数也不随温度而改变。

错。正逆反应速率增加的倍数不同。37．只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象，所以系统表面增大是表面张力产生的原因。错，表面张力产生的原因是处于表面层的分子与处于内部的分子受力情况不一样。38.对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。对39．液体在毛细管内上升或下降决定于该液体的表面张力的大小。错，液体在毛细管内上升或下降决定于液体能否润湿管壁，润湿与否与σ(l-g)、σ(l-s)和σ(g-s)的相对大小有关。三、单选题：1．对于克劳修斯不等式，判断不正确的是：C(A)

必为可逆过程或处于平衡状态；(B)必为不可逆过程；(C)

必为自发过程；(D)

违反卡诺定理和第二定律，过程不可能自发发生。2．体系的下列各组物理量中都是状态函数的是：C(A)

T，p，V，Q；

(B)m，Vm，Cp，∆V；(C)

T，p，V，n；

(D)T，p，U，W。3．某高压容器中盛有的气体可能是O2、Ar、CO2、NH3中一种，在298K时由5dm3绝热可逆膨胀到6dm3，温度降低21K，则容器中的气体是：A(A)

O2；

(B)CO2；

(C)NH3；

(D)Ar。10．计算熵变的公式适用于下列：(A)

理想气体的简单状态变化；

B

16．一根毛细管插入水中，液面上升的高度为h，当在水中加入少量的NaCl，这时毛细管中液面的高度为：h(A)

等于h；

(B)大于h；

(C)小于h；

(D)无法确定。60．胶束的出现标志着表面活性剂的：

A(A)

降低表面张力的作用下降；

(B)溶解已达到饱和；(C)

分子间作用超过它与溶剂的作用；

(D)分子远未排满溶液表面。61．如图所示，一支玻璃毛细管插入水中，有一段水柱，C水柱内b处的压力pb为：(A)

pb=p0；(B)

pb=p0+ρgh；(C)

pb=p0-ρgh；(D)

pb=ρgh。

62．水对玻璃润湿，汞对玻璃不润湿，将一玻璃毛细管分别插入水和汞中，下列叙述不正确的是：D(A)

管内水面为凹球面；

(B)管内汞面为凸球面；(C)

管内水面高于水平面；

(D)管内汞面与汞平面一致。63．如图所示，a、b、c为内径相同的玻璃毛细管。a中水柱升高至h，b中间有扩大部分，d为内径相同的石蜡毛细管(水不润湿石蜡)，则下列叙述不正确的是：B(A)

b管中水柱自动升至h’，若将水吸至高于h，去掉吸力，水面保持在h；(B)

c管中水柱自动升至h˝并向下滴水；(C)

c管中水柱自动升至h˝，不向下滴水；(D)

d管中水面低于槽中水平面。64．矿石浮选法的原理是根据表面活性剂的：A(A)

乳化作用；

(B)增溶作用；(C)

去污作用；

(D)润湿作用。四、计算题1.计算下列过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS(体)、ΔS(环)、ΔS(孤)、ΔA、ΔG。(1).1mol理想气体由300K、101325Pa恒外压1013250Pa等温压缩到终态。(2).36克100℃、101325Pa的水蒸汽在外压为101325Pa下凝结为100℃、101325Pa的水。已知水的2、0.5mol氮气（理想气体），经过下列三步可逆变化回复到原态：1）.从2p,5dm3在恒温T1下压缩至1dm32）.恒压可逆膨胀至5dm3，同时温度由T1变至T2；3）.恒容下冷却至始态T1，2p,5dm3。试计算：（1）T1,T2；（2）经此循环的ΔU总，ΔH总，Q总，W总。3、1mol理想气体在273.15K等温地从10p膨胀到p，若膨胀是可逆的，试计算此过程的Q（J）、W（J）及气体的U（J），H（J），S（J/K），G（J），F（J）。15．设某化合物分解反应为一级反应，若此化合物分解30％则无效，今测得温度50℃60℃时分解反应速率常数分别是7.08×10-4hr-1与1.7×10-3hr-1能，并求温度为25℃解：Arrhenius方程式：ln(k2/k1)=E(T2-T1)/RT1T2Ea=RT1T2/(T2-T1)·ln(k2/k1)=[8.314×323×333/(333-323)]·ln(1.7×10-3/7.08×10-4)=78.33kJ/mol设25℃时的速率常数为k3，T3=298Kln(k1/k3)=78.33×103(323-298)/(8.314×323×298)=2.447k1/k3=11.554k3=7.08×10-4/11.554=6.13×10-5hr-1一级反应：ln[a/(a-x)]=k1tx=0.30t=1/k3·ln[a/(a-x)]=1/6.13×10-5·ln[1/(1-0.3)]=5813hr=242.2天例1.1mol理想气体从300K,100kPa下等压加热到600K，求此过程的Q、W、U、H、S、G。已知此理想气体300K时的Sm=150.0J·K－1·mol－1，cp,m=30.00J·K－1·mol－1。（10分）解：W＝－pV=－p(V2-V1)=－pV2+pV1=-nRT2+nRT1=nR(T1-T2)=1mol×8.315J·K－1·mol－1×(300K-600K)=-=8.315*3002494.5JU=ncV,m(T2-T1)=1mol×(30.00-8.315)J·K－1·mol－1×(600K-300K)==(30-8.315)*3006506JH=ncp,m(T2-T1)=1mol×30.00J·K－1·mol－1×(600K-300K)=9000JQp=H=9000JS=ncp,mln(T2/T1)=1mol×30.00J·K－1·mol－1×ln(600K/300K)=20.79J·K－1·mol－1由Sm(600K)=Sm(300K)+S=(150.0+20.79)J·K－1·mol－1=170.79J·K－1·mol－1TS=n(T2S2－T1S1)=1mol×(600K×170.79J·K－1·mol－1－300K×150.0J·K－1·mol－1)＝57474JG=H－TS＝9000J－57474J=－48474J。例2：lmol单原子理想气体由始态(273K，p)经由下列两个途径到达终态(T2，p/2)：(l)可逆绝热膨胀；(2)反抗p/2的外压绝热膨胀．试分别求出T2，W，DSm和DGm．并回答能否由DGm来判断过程的方向?已知S(298K)=100J·K-1·mol-1。(15分)解：(1)可逆绝热膨胀过程Qr=Q=0JDS=0J·K-1(可逆过程为恒熵过程)单原子理想气体的绝热系数g=1.667，利用绝热可逆公式=207K∴W=DU=nCV,m(T2-T1)=1mol×(1.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(207K-273K)==1.5*8.314*(207-273)-823.1JDH=nCP,m(T2-T1)=1mol×(2.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(207K-273K)==2.5*8.314*(207-273)-1371.9JDG=DH-D(TS)=DH-(T2S2-T1S1)=DH-S(T2-T1)=-1371.9J-100J·K-1×(207K-273K)==-1371.8-(207-273)*1005228J过程为非恒温过程，不能用DG来判断过程的方向。恒外压绝热膨胀过程，利用Q=0，DU=W建立方程求出T2。DU=nCV,m(T2-T1)=n(1.5×R)×(T2-T1)W=-p外(V2-V1)=-p2(V2-V1)=-nR[T2-(T1/p1)p2]=-nR(T2-T1/2)∴n(1.5×R)×(T2-T1)=-nR(T2-T1/2)T2=0.8T1=0.8×273K==0.8*273218.4KW=DU=nCV,m(T2-T1)=1mol×(1.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(218.4K-273K)==1.5*8.314*(218.4-273)-681.0J=1.125J·K-1DH=nCp,m(T2-T1)=1mol×(2.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(218.4K-273K)==2.5*8.314*(218.4-273)-1135JDG=DH-D(TS)=DH-[T2DS-+(T2-T1)S1]=-1135J-[218.4K×1.125J·K-1+(218.4K-273K)×100J·K-1]==-1135-(218.4*1.125+(218.4-273)*100)4079J过程为非恒温过程，不能用DG来判断过程的方向。例4：苯的正常沸点为353K，摩尔汽化焓为30.77kJ•mol-1，现将353K，标准压力下的1摩尔液态苯向真空等温蒸发为同温同压的苯蒸汽(设为理想气体)。A．计算该过程苯吸收的热量和做的功；B．求过程的G和S；C．求环境的熵变；D．可以使用何中判据判断过程的性质。(12分)解：设计如下途径计算：真空等温蒸发真空等温蒸发H、SH3、S3(3)(1)H1、S1苯(l)1mol353K，p苯(l)1mol353Kp=101.325kPa苯(g)1mol353K，p苯(g)1mol353Kp=101.325kPa(2)H2、S2A．因真空蒸发，p环=0Q=U=H-(pV)压力变化不大时，压力对凝聚系统的焓、熵影响不大，所以H1=0、S1=0。又理想气体恒温H3=0，所以H=H1+H2+H3=H2=nvapHm则Q=nvapHm-p(Vg-Vl)=nvapHm-pV