物理化学综合练习题-答案

物理化学综合练习题-答案

物理化学练习题

⼀、判断题1. 绝热过程Q ＝0，由于Q ＝ΔH ，所以ΔH ＝0。（ × ）

2. . ⼀定量理想⽓体的熵只是温度的函数。（× ）

3. 在恒温、恒压、⾮体积功为零的条件下，某反应的△rG m <０，则反应物全部变成产物，反应将进⾏到底。（ × ）

4. 单组分系统的相数最多为3。（ √ ）

5. 在⼀定温度下，p*B >p*A ，由纯液态物质A 和B 形成理想液态混合物，当⽓—液两相达到平衡时，⽓相组成y B 总是⼤于液相组成x B 。（ √ ）6. 理想⽓体绝热过程功的计算式为W=nC v ，m (T 2-T 1)，此式⽆论绝热过程是否可逆均适⽤。（ √ ）

7. △f H Θm （C ，⾦刚⽯，298.15K ）=0（ × ）

8. 在⼀体积恒定的绝热箱中置⼀绝热隔板，将其分为左右两部分。在两侧分别放⼊T 、p 皆不相同的同种⽓体。现将隔板抽去并达到平衡，若以箱内全部⽓体为系统，则此混合过程的Q 、W 、△U 都为零。（√ ）9. 在⼀定温度下，p*B>p*A ，由纯液态物质A 和B 形成理想液态混合物，当⽓—液两相达到平衡时，⽓相组成y B 总是⼤于液相组成x B 。（ √ ）10. 纯物质完美晶体，0O C 时熵值为零。（ × ）

⼆、填空题1. n mol 某理想⽓体在恒容下由T 1加热到T 2，其熵变为ΔS 1，相同量的该⽓体在恒压下由T 1加热到T 2，其熵变为ΔS 2，则ΔS 1与ΔS 2的⼤⼩关系为 ΔS 1

2. 1mol 理想⽓体在298K 下，从2×10-3m 3等温可逆膨胀到20×10-3m 3，此过程中系统的熵变△S 为 19.15 J·K -1。

3. 反应2O 3 = 3O 2 的速率⽅程可表⽰为2121323232d (O )d (O )(O )(O ) (O )(O )d d c c kc c k c c t t

--'-==或则速度

常数 k 和 k ˊ 的关系为 3k =2 k ˊ 。4. 400K 时⽓相反应N 2(g)+3H 2(g)

2NH 3(g)的m r G Θ?＝－3.0kJ ?mol -1 ，该反应在400K 时的K Θ为 。

5. ⼀定量的理想⽓体从同⼀始态出发，分别经绝热可逆膨胀和恒温可逆膨胀到相同的终态体积V 2，则终态的压⼒p 2（恒温）p 2（绝热）。（选填“>”、“<”“=”）

6. 在U 、H 、S 、G 四个热⼒学量中，系统发⽣恒温恒压可逆相变，不变的量是 G ，⽽绝热

可逆过程中不变的量是 S 。7. 已知 E ΘCu 2+/Cu = 0.337V ， E ΘCu +/Cu = 0.521V ， 由此可求出E ΘCu 2+/Cu + = 0.153 V 。

8. 在300K 时，48.98dm 3的理想⽓体从100kPa 变到500kPa ，△G 为 kJ 。

9. 理想⽓体反抗恒外压绝热膨胀时, ?U <0 0 ，?T < 0（选填“>”，“<”，“=”）

10. 在⼀抽空的容器中，将过量的NH 4HCO 3(s) 加热部分分解，并达到下列平衡，此平衡系统的相数P 、组分数C 、⾃由度数F 分别为： 2，1，1 。NH 4HCO 3(s) ==== NH 3(g) + CO 2(g) + H 2O(g)

11. 0.1mol ·kg -1的BaCl 2溶液的离⼦强度I 为 0.3 mol ·kg -1三、选择题1. 已知反应 2NO （g ）+O 2（g ）=2NO 2（g ） 的△rH Θm （T ）＜0，当上述反应达到平衡后，若要平衡向产物⽅向移动，可以采取（ D ）的措施。A. 升⾼温度，减⼩压⼒

B. 升⾼温度，增⼤压⼒

C. 降低温度，减⼩压⼒

D. 降低温度，增⼤压⼒

2. 对理想⽓体，下列关系式不正确的是（ A ）。

A ．0p U T = ? B. 0T H V = ? C ．0T H p = ? D. 0T

U V = ? 3. 不论是电解池还是原电池，极化的结果都将使（ C ）。

A. 阴、阳极电势同时增加

B. 阴、阳极电势同时减少

C. 阳极电势变⼤，阴极电势变⼩

D. 阳极电势变⼩，阴极电势变⼤

4. ⾼分散度固体表⾯吸附⽓体后，可使固体表⾯的吉布斯函数（ A ）。

A.减⼩

B.增⼤

C.不改变

D.⽆法确定

5. 100℃，101.325kPa 下的⽔向真空⽓化为同温同压下的⽔蒸⽓，其△U （ C ）。

a.=0

b.＜0

c.＞0

d.⽆法确定

6. 有⼀球形肥皂泡，半径为r ，肥皂⽔溶液的表⾯张⼒为γ，则肥皂泡内附加压⼒是（ C ）

A. △p=2γ/r

B.△p=γ/r

C. △p=4γ/r

7. 在298.15K 和100kPa 下⽔汽化为同温同压的⽔蒸⽓，则系统与环境的熵变（ C ）

A. ΔS （系）< 0，ΔS （环）<0

B. ΔS （系）< 0，ΔS （环）>0

C. ΔS （系）>0，ΔS （环）<0

D. ΔS （系）>0，ΔS （环）>0

9. 某基元反应为双分⼦反应，该反应的反应级数（ A ）。

A. 等于2

B. ⼤于2C. ⼩于2

D. ⽆法确定

10. 在溶剂中加⼊⾮挥发性溶质后沸点升⾼，表明与未加溶质时相⽐，该溶剂的化学势（ B ）。

A ． 增加 B. 减⼩ C ．不变 D. 不能确定

11. 若系统经历任意的不可逆过程，该系统的熵变（ C ）。

A.⼀定⼤于零

B. ⼀定⼩于零

C. 可能⼤于零，也可能⼩于零

四、简答题1．理想液态混合物的定义是什么? 说明理想液态混合物的混合性质。

答：定义：若液态混合物中任⼀组分在全部组成范围内都符合拉乌尔定律，

则该混合物称为理想液态混合物。 混合性质：△miX V = 0 △miX H = 0 △miX S > 0 △miX G < 02. 理想⽓体等温膨胀后，由于△U=0，所以吸的热全部转化为功，这与热⼒学第⼆定律⽭盾吗？为什么？

答：不⽭盾。热⼒学第⼆定律指出不可能从单⼀热源吸热全部转化为功⽽不产⽣其它影响。理想⽓体恒温膨胀（△U=0）, 系统从热源吸的热全转变为对环境作的功（Q = -W ）, 但同时系统的状态发⽣了变化 (膨胀了)。3. 在⼀定温度、压⼒下，为什么物理吸附都是放热过程?

答：由热⼒学看，吸附过程为⼀⾃发进⾏的过程，因此在⼀定温度、压⼒下，

随着吸附的进⾏，系统△G < 0。

另⼀⽅⾯，⽓体分⼦吸附在固体表⾯上是⽓体分⼦由在三维空间运动转为⼆维空间上运动，分⼦的平动受到制约，从宏观上表现为熵减的过程，即△S < 0 。

在⼀定温度、压⼒下，存在△G = △H + T △S ，因△G < 0，△S < 0 ，所以吸附焓（在恒压下为吸附热）必然是⼩于零，就是说物理吸附都是放热过程。4. 写出S 、A 、G 三个状态函数作为过程⽅向的判据及其应⽤条件？

（1）绝热条件下，ΔS ≥0 >?? ???

不可逆＝ 可逆 或iso sys amb S S S 0 ?=?+?≥ >?? ???

不可逆＝ 可逆

（2）ΔG ≤0

⾃发＝ 平衡 （恒温，恒压，⾮体积功为0）

（3）ΔA ≤0

⾃发＝ 平衡 （恒温，恒容，⾮体积功为0）

五、计算题1. 已知苯在101.325kPa 下于80.1 o C 沸腾，在此条件下的摩尔蒸发焓30.878vap m H ?= kJ ?mol -1，求在上述温度、压⼒条件下，1mol 液态苯全部变为苯蒸汽时的Q 、W 、ΔU 、ΔH 、ΔS 、ΔG 、ΔA 。 解：液态苯在353K ，101.325kPa 下发⽣可逆相变

△H=n △vap H m =2mo l ×30.75kJ 〃mol -1 =61.5kJ

可逆相变热为恒压热,即Q=△H=61.5 kJW = －P(V g －V l )≈－PVg=－nRT=（－2×8.315×353）J = －5.87kJ△U = Q + W = (61.5-5.87) kJ = 55.63 kJ

可逆相变△S = △H/T = {61.5/353} kJ 〃K -1 = 0.174 kJ 〃K -1

△ A = △U- T △S = △U - △H =(55.63 -61.5)kJ = -5.87KJ

△ 可逆相变，△G = 0

2. 250C 时，电池Ag|AgCl(s)|HCl(b)|Cl 2(g,100kPa)|Pt 的电动势E ＝1.136V ，电动势的温度系数= -5.95×10-4V·K -1。

求（1）写出电极反应和电池反应。

（2）计算该电池反应在25o C 时的r m G ?、r m S ?、r m H ?3.

已知甲苯、苯在90 °C 下纯液体的饱和蒸⽓压分别为54.22 kPa 和136.12 kPa 。两者可形成理想液态混合物。取200.0 g 甲苯和200.0 g 苯置于带活塞的导热容器中，始态为⼀定压⼒下90 °C 的液态混合物。在恒温90 °C 下逐渐降低压⼒，问

（1）压⼒降到多少时，开始产⽣⽓相，此⽓相的组成如何？

（2）压⼒降到多少时，液相开始消失，最后⼀滴液相的组成如何？

（3）压⼒为92.00 kPa 时，系统内⽓-液两相平衡，两相的组成如何？两相的物质的量各为多少？

解：原始溶液的组成为0/0.5412//B B B B B A A

m M x m M m M ==+，10.4588A B x x =-=

1）刚开始出现⽓相时，液相的组成等于系统组成即x B =x B.0

（2）只剩最后⼀滴液体时，⽓相的组成等于原始溶液的组成即y B =x B.03）根据（2）的结果

**(1)98.54B B A B p p x p x kPa =+-=***0.5412(1)0.7476B B B B B A B B p x y p x p x x ==+-?=***0.5412(1)0.3197B B B B BA B B p x y p x p x x ==+-?=**

(1)80.40B B A B p p x p x kPa

=+-=由杠杆原理知，

**

(1)90.200.4613

B B A B B p p x p x kPa

x =+-=?=***0.6825(1)B B B B B A B

p x y p x p x ==+-,0,0()0.68250.5412()0.54120.4613B B B B y x n l n g x x --==--B B ()() 4.7309A A m m n g n l n M M +==+=总()=3.022,() 1.7089n l mol n g mol =