物理化学习题解析

第一篇化学热力学第一章热力学基本定律.1-1 0.1kg C6H6(l)在，沸点353.35K下蒸发，已知(C6H6) =30.80 kJ mol-1。

试计算此过程Q，W，ΔU和ΔH值。

解：等温等压相变。

n/mol =100/78 , ΔH = Q = n = 39.5 kJ , W= - nRT = -3.77 kJ , ΔU =Q+W=35.7 kJ1-2 设一礼堂的体积是1000m3，室温是290K，气压为pϑ，今欲将温度升至300K，需吸收热量多少?(若将空气视为理想气体，并已知其C p,m为29.29 J K-1·mol-1。

)解：理想气体等压升温（n变）。

Q=nC p,m△T=(1000pϑ)/(8.314×290)×C p,m△T＝1.2×107J1-3 2 mol单原子理想气体，由600K，1.0MPa对抗恒外压绝热膨胀到。

计算该过程的Q、W、ΔU和ΔH。

(Cp ,m=2.5 R)解：理想气体绝热不可逆膨胀Q＝0 。

ΔU＝W ，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1), 因V2= nRT2/ p2, V1= nRT1/ p1，求出T2=384K。

ΔU＝W＝nCV,m(T2-T1)＝-5.39kJ ，ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-8.98 kJ1-4 在298.15K，6×101.3kPa压力下，1 mol单原子理想气体进行绝热膨胀，最后压力为pϑ，若为；(1)可逆膨胀(2)对抗恒外压膨胀，求上述二绝热膨胀过程的气体的最终温度；气体对外界所作的功；气体的热力学能变化及焓变。

(已知C p,m=2.5 R)。

解：(1)绝热可逆膨胀:γ=5/3 , 过程方程p11-γT1γ= p21-γT2γ, T2=145.6 K ,ΔU＝W＝nC V,m(T2-T1)＝-1.9 kJ , ΔH＝nC p,m(T2-T1)＝-3.17kJ(2)对抗恒外压膨胀,利用ΔU＝W ，即nC V,m(T2-T1)= - p2 (V2-V1) ，求出T2=198.8K。

物理化学教材例题解析供参考例1－1 设1mol 理想气体经下列三种途径，由298K 、500kPa 的始态变成298K 、100kPa 的终态。

试计算系统在这三个过程中所做的体积功。

（1）向真空膨胀；（2）在外压恒定为100kPa 时膨胀至终态；（3）先将外压恒定为300kPa ，膨胀至中间态，再由此中间态在外压恒定为100kPa 时膨胀至终态；试比较这三个过程的功，比较的结果说明了什么问题？ 解（1）因，所以；（2）因，所以（3）系统分两步进行膨胀，第一步所做的功为 第二步所做的功为两步作功以上结果说明，始终态相同而途径不同时，系统对外所做的功不同；等温膨胀过程中，分步越多，系统反抗的外压越大，对环境所做的体积功越大。

0p =外0=W 2P P=外()2212211100kPa 111982J500kPa P nRT nRT W p V V p nRT nRT p p P ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=--=--=--=--=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭外()11111111300kPa 11991J500kPa p nRT nRT W p V V p nRT nRT p p p ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=--=--=--=--=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭外，外，外，中外，()222222100kPa 111652J 300kPa p nRT nRT W p V V p nRT nRT p p p ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=--=--=--=--=- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭外，中中中122643JW W W=+=-例1－2 在25℃、标准压力下，1molH 2与0.5molO 2生成1molH 2O （ｌ），放热285.90kJ 。

设Ｈ2及Ｏ2在此条件下均为理想气体，求△U 。

若在此条件下将此反应改在原电池中进行，做电功为187.82kJ ，求Q 、W 、∆U 。

解(1)反应为：(恒温恒压)若忽略的体积，则，，所以(2)始、终态一致，则与（1）相同， 总功=电功+体积功，即此题为第一定律在化学反应中的应用.例1－3 水的蒸发热为40.593kJ·mol -1，1kg 水的体积为1.043dm 3，1kg 水蒸气的体积为1677dm 3。

物理化学习题解答(一)习题 p60~6210解:(1) 平均自由程:,未知数n 怎么求?其物理意义是什么? 由公式pV =Nk B T , → n=N/V=p/(k B T )n =100×103/{p (1.381×10-23×298)}=2.43×1025m3=0.707/{3.14×(0.3×10-9)2×2.43×1025}= 1.03×10-7m(2) Z /=V a πd 2n , 未知数V a 怎么求?其物理意义是什么?V a ==15.01m .s -1Z /=×15.01×3.14×(0.3×10-9)2×2.43×1025=1.47×108/s(3) Z =½n Z /=½×2.43×1025×1.47×108=1.77×1033/s13解:(1) 理想气体: pV=nRT ， → ，α=nR/pV =nR /nRT =1/T (2) 范德华气体:(p +n 2a/V 2)(V -nb )=nRT ，展开方程式得,pV -nbp +n 2a/V -n 3ab /V 2=nRT =(RV 3-nbRV 2)/(RTV 3- 2a nV 2+4abn 2V -2ab 2n 3)21解: 2C+O 2=2CO C+O 2=CO 2(1) V O 2=1×0.21=0.21单位体积；V CO =2V O 2×0.92=0.3864单位体积；V CO 2=V O 2×0.08=0.0168单位体积；V 总=V 空+V CO +V CO 2-V O 2=1+0.3864+0.0168-0.21=1.1932单位体积.(2) x N 2=V N 2/V 总=1×0.78/1.1932=0.654；p nR T Vp /)(=∂∂p TVV )(1∂∂=αnR T V V ab n T V V an T V p P p p =∂∂+∂∂+∂∂)(/2)(/)(3322)/2//()(232V abn V an p nR T V p +-=∂∂)/2//()(13322V abn V an pV nR TV V p +-=∂∂=αx Ar=V Ar/V总=1×0.0094/1.1932=0.00788 x CO=V CO/V总=0.3864/1.1932=0.324；x CO2= V CO2/V总=(1×0.0003+0.0168)/1.1932=0.0143(3) 2C + O2 = 2CO C + O2 = CO224g 1mol2mol12/g 1mol1molx g x/24mol x/12mol y/g y/12mol y/12mol x+y=1000 x+y=1000 x=958.33/gx/24:y/12=92:8 x=23y y=41.67/gn O2=x/24+y/12=958.33/24+41.67/12=43.40mol；n CO=x/12=958.33/12=79.86mol；n CO2=y/12=41.67/12=3.47mol；n空=n O2/0.21=206.68moln总=n空+n CO+n CO2-n O2=206.68+79.86+3.47-43.40=246.61molV总=n总RT/p=246.61×8.314×293/105=6.00m325解:(1) ω=2π×3000/60=100π/s-1, V=ωr=40π/m.s-1E H2=½m H2V2=½×2/6.023×1023×(40π)2=2.6218×10-20JE O2=½m O2V2=½×32/6.023×1023×(40π)2=4.195×10-19J(2) n/n0(H2)=exp(-E H2/k B T)=exp[-2.6218×10-20/(1.381×10-23×293)]= 1.5347×10-3n/n0(O2)=exp(-E O2/k B T)=exp[-4.195×10-19/(1.381×10-23×293)]= 9.477×10-46 (3) n(H2)/n(O2)= 1.5347×10-3 /9.477×10-46=1.6194×1042物理化学习题解答(二)习题 p129~1333解:(1) ∵V 2=V 1，∴W =0，△U = 1.5R (T 2-T 1)=1.5×8.314×(546-273)=3404.58J ∵△U =Q+W ，∴Q=△U=3404.58Jp 2=nRT 2/V 2=1×8.314×546/(22.4×10-3)=202.65kPa(2) ∵T 2=T 1，∴△U =0W= -nRTln (V 2/V 1) = -1×8.314×546×ln(44.8/22.4)= -3146.50J∵△U =Q+W ，∴Q = -W = 3146.50Jp 3=nRT 3/V 3=1×8.314×546/(44.8×10-3)=101.33kPa(3) △U = 1.5R /(T 1-T 3)=1.5×8.314×(273-546)= -3404.58J Q= 2.5R (T 1-T 3)=2.5×8.314×(273-546)= -5674.31J W=△U-Q = -3404.58-(-5674.31)=2269.73Jp 1=nRT 3/V 3=1×8.314×273/(22.4×10-3)=101.33kPa8解:(1) V 1=nRT 1/p 1=1×8.314×423/(100×103)=35.17×10-3m 3W = -nRTln (V 2/V 1) = -1×8.314×423×ln (10/35.17)=4422.78J(2) p 1V m,1=RT 1+bp 1-a/V m,1+ab/V m,12100×103V m,1=8.314×423+3.71×10-5×100×103-0.417/V m,1+0.417×3.71×10-5/V m,12 105V m,13=3520.532V m,12-0.417V m,1+1.54707×10-5，V m,1=35.087×10-3m 3W = =-RTln {(V m,2-b )/(V m,1-b ) }-a (1/V m,2-1/V m,1)= -8.314×423ln{(10-0.0371)/(35.087-0.0371)}- 0.417×103 (1/10-1/35.087) = 4423.826-29.815= 4394.01J9解:⎰⎰==-2121/V V V V VdV nRT pdV =⎰dT nCT T m v 13,=⎰dT nC T T m p 13,⎰⎰=-=-2121/V V V V VdV nRT pdV ⎰⎰--=-2121}/)/({2V V V V m m m dV V a b V RT pdV ⎰=21,TT m v dT nC(1) W = -p e (V 2-V 1)= -100×103×(1677-1.043)×18×10-6= -3016.72J(2) W = -p e (V 2-V 1)≈-p e V 2= -100×103×1677×18×10-6= -3018.60J ；△W %=（3018.6-3016.72）/3016.72×100%=0.063%(3) V 2=nRT 2/p 2=1×8.314×373/(100×103)=31.0112dm 3W = -p e (V 2-V 1)≈-p e V 2= -100×103×31.011×10-3= -3101.12J(4) △vap H m = 40.69 kJ .mol -1；△vap U m =△vap H m +W =40.69-3.02=37.67kJ .mol -1(5) ∵△vap U m >0（实际上是T 、P 的函数），∴△vap H m ＞-W由于体积膨胀，分子间的平均距离增大，必须克服分子间引力做功，热力学能也增大，故蒸发的焓变大于系统所做的功。

物理化学课后答案解析_热⼒学第⼀定律第⼆章热⼒学第⼀定律【复习题】【1】判断下列说法是否正确。

（1）状态给定后，状态函数就有⼀定的值，反之亦然。

（2）状态函数改变后，状态⼀定改变。

（3）状态改变后，状态函数⼀定都改变。

（4）因为△U=Q v, △H =Q p，所以Q v，Q p是特定条件下的状态函数。

（5）恒温过程⼀定是可逆过程。

（6）汽缸内有⼀定量的理想⽓体，反抗⼀定外压做绝热膨胀，则△H= Q p=0。

（7）根据热⼒学第⼀定律，因为能量不能⽆中⽣有，所以⼀个系统若要对外做功，必须从外界吸收热量。

（8）系统从状态Ⅰ变化到状态Ⅱ，若△T=0，则Q=0，⽆热量交换。

（9）在等压下，机械搅拌绝热容器中的液体，使其温度上升，则△H = Q p = 0。

（10）理想⽓体绝热变化过程中，W=△U，即W R=△U=C V△T，W IR=△U=C V△T，所以W R=W IR。

（11）有⼀个封闭系统，当始态和终态确定后；（a）若经历⼀个绝热过程，则功有定值；（b）若经历⼀个等容过程，则Q有定值（设不做⾮膨胀⼒）；（c）若经历⼀个等温过程，则热⼒学能有定值；（d）若经历⼀个多⽅过程，则热和功的代数和有定值。

（12）某⼀化学反应在烧杯中进⾏，放热Q1，焓变为△H1，若安排成可逆电池，使终态和终态都相同，这时放热Q2，焓变为△H2，则△H1=△H2。

【答】（1）正确，因为状态函数是体系的单质函数，体系确定后，体系的⼀系列状态函数就确定。

相反如果体系的⼀系列状态函数确定后，体系的状态也就被惟⼀确定。

（2）正确，根据状态函数的单值性，当体系的某⼀状态函数改变了，则状态函数必定发⽣改变。

（3）不正确，因为状态改变后，有些状态函数不⼀定改变，例如理想⽓体的等温变化，内能就不变。

（4）不正确，ΔH＝Qp，只说明Qp 等于状态函数H的变化值ΔH，仅是数值上相等，并不意味着Qp 具有状态函数的性质。

ΔH＝Qp 只能说在恒压⽽不做⾮体积功的特定条件下，Qp的数值等于体系状态函数 H 的改变，⽽不能认为 Qp 也是状态函数。

物理化学题库及详解答案物理化学是一门结合物理学和化学的学科，它通过物理原理来解释化学现象，是化学领域中一个重要的分支。

以下是一些物理化学的题目以及相应的详解答案。

题目一：理想气体状态方程的应用题目内容：某理想气体在标准状态下的体积为22.4L，压力为1atm，求该气体在3atm压力下，体积变为多少？详解答案：根据理想气体状态方程 PV = nRT，其中P是压力，V是体积，n是摩尔数，R是理想气体常数，T是温度。

在标准状态下，P1 = 1atm，V1 = 22.4L，T1 = 273.15K。

假设气体摩尔数n和温度T不变，仅压力变化到P2 = 3atm。

将已知条件代入理想气体状态方程，得到：\[ P1V1 = nRT1 \]\[ P2V2 = nRT2 \]由于n和R是常数，且T1 = T2（温度不变），我们可以简化方程为：\[ \frac{P1}{P2} = \frac{V2}{V1} \]代入已知数值：\[ \frac{1}{3} = \frac{V2}{22.4} \]\[ V2 = \frac{1}{3} \times 22.4 = 7.46667L \]所以，在3atm的压力下，该气体的体积约为7.47L。

题目二：热力学第一定律的应用题目内容：1摩尔的单原子理想气体在等压过程中吸收了100J的热量，如果该过程的效率为40%，求该过程中气体对外做的功。

详解答案：热力学第一定律表明能量守恒，即ΔU = Q - W，其中ΔU是内能的变化，Q是吸收的热量，W是对外做的功。

对于单原子理想气体，内能仅与温度有关，且ΔU = nCvΔT，其中Cv 是摩尔定容热容，对于单原子理想气体，Cv = 3R/2（R是理想气体常数）。

由于效率η = W/Q，我们有：\[ W = ηQ \]\[ W = 0.4 \times 100J = 40J \]现在我们需要找到内能的变化。

由于过程是等压的，我们可以利用盖-吕萨克定律（Gay-Lussac's law）PV = nRT，由于n和R是常数，我们可以简化为PΔV = ΔT。

物理化学例题物理化学是化学的一个重要分支，它研究化学与物理之间的联系和原理，提供了理论基础和数学工具，用于解决各种化学问题，如反应速率、热力学、电化学等等。

这里，我们将通过一些物理化学例题，来了解其应用和思维方式。

一、热力学例题1.1熵变求解问题描述：有一个封闭的圆柱形容器，内部有一个活塞和一些气体分子。

在某一时刻，压力为 30 atm，温度为 27 ℃，活塞的面积为 20 cm²。

随后，缓慢地将活塞移动至第二个位置，使得容器内的体积从 20 L 扩大到 40 L，最终稳定于压力为 10 atm 的状态。

求系统的熵变。

解析：首先，我们要根据理想气体状态方程 PV = nRT，计算出气体分子的摩尔数。

由于体积扩大一倍，所以气体分子的摩尔数变为原来的一半。

因此，初态的摩尔数为 n₁ = PV/RT =20×10⁻⁶×30/8.31×(27+273) = 0.0225 mol，末态的摩尔数为 n₂ =n₁/2 = 0.01125 mol。

其次，根据热力学第二定律，熵变ΔS = S₂ -S₁ = nRln(V₂/V₁) + nRln(P₂/P₁) = nRln(2) + nRln(1/3) = -1.19J/K。

———1.2焓变求解问题描述：将 150 g 的水从 25 ℃加热至沸腾，又将蒸发的水蒸气冷却后凝结成水，最终浓度为 2 mol/L 的盐酸将水蒸气和液态水混合，形成了 200 mL 的溶液，温度为 40 ℃。

求温度升高的焓变。

解析：水的沸点为 100 ℃，其标准摩尔焓为 40.7 kJ/mol。

在常压下，将水从 25 ℃加热至 100 ℃的焓变为 q₁ = 150×4.18×(100-25) = 44175 J。

在 100 ℃下，将 150 g 的水蒸发的焓变可以根据水的蒸发热 40.7 kJ/mol 计算得出，其摩尔数为 n = 150/18 = 8.33 mol，所以 q₂ = 340 kJ。

第四章化学动力学习题1．以氨的分解反应2NH3==== N2＋3H2为例，导出反应进度的增加速率t d/dξ与tn d/)NH(d3，t n d/)N(d2，tn d/)H(d2之间的关系，并说明何者用于反应速率时与选择哪种物质为准无关。

解：ξ=(nNH3-n NH3,0)/(-2)=(N N2-n N2,0/1)=(n H2-n H2,0)/3 dξ/dt=(-1/2)×dnNH3/dt=dn N2/dt=(1/3)×dn H2/dt) ∴dn NH3/dt=-2×dξ/dtdN N2/dt= dξ/dtdn H2/dt=3×dξ/dt2．甲醇的合成反应如下：CO＋2Ｈ2 ===== CH3OH，已知tc d/)OHCH(d3＝2.44mol·L-1·h-1，求－tc d/)CO(d，－tc d/)H(d2各为多少?（答案：2.44，4.88mol·dm-3·h-1）解：dCco/dt=dC CH3OH/dt=2.44mol·dm-3·h-1-dC H2/dt=2×dC CH3OH/dt=4.88 mol·dm-3·h-13．下列复杂反应由所示若干简单反应组成，试根据质量作用定律写出以各物质为准的速率方程式。

(1)(2)(3)(4)CGk2k3AGDk1k4A Dk1k2D + C Gk3 A2Dk1k22A Dk2k1A + C Gk3解：(1) -dC A /dt=k 1C A +k 4C AdC G /dt= k 1C A -k 2C G +k 3Cc dC D /dt=k 4C A dCc/dt=k 2C G -k 3Cc (2) - dC A /dt=k 1C A -k 2C DdC D /dt= k 1C A -k 2C D -k 3C D Cc dC G /dt=k 3C D Cc dCc/dt= -k 3C D Cc (3) -dC A /dt= k 1C A -k 22D CdC D /dt= 2(k 1C A -k 22D C ) (4) -dC A /dt=2(k 12A C -k 2C D )-k 3C A CcdC D /dt= k 12A C -k 2C D dCc/dt=- k 3C A Cc dC G /dt= k 3C A Cc4．理想气体反应 2N 2O 5 → 4NO 2＋O 2，在298.15 K 的速率常数k 是1.73×10-5ｓ-1，速率方程为 r ＝ｋｃ(N 2O 5)。

物理化学试卷一一、选择题 ( 共15题 30分 )1. 下列诸过程可应用公式 dU = (Cp- nR)dT进行计算的是： ( C )(A) 实际气体等压可逆冷却(B) 恒容搅拌某液体以升高温度(C) 理想气体绝热可逆膨胀(D) 量热弹中的燃烧过程2. 理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程： ( B )(A) 可以从同一始态出发达到同一终态因为绝热可逆ΔS = 0(B) 从同一始态出发，不可能达到同一终态绝热不可逆(C) 不能断定 (A)、(B) 中哪一种正确所以状态函数 S 不同(D) 可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定故终态不能相同3. 理想气体等温过程的ΔF。

( C )(A)>ΔG (B) <ΔG (C) =ΔG (D) 不能确定4. 下列函数中为强度性质的是： ( C )(A) S容量性质除以容量性质为强度性质 (D) CV5. 273 K，下，液态水和固态水（即冰）的化学势分别为μ(l) 和μ(s)，两者的关系为：( C )(A) μ(l) >μ(s) (B) μ(l) = μ(s)(C) μ(l) < μ(s) (D) 不能确定6. 在恒温抽空的玻璃罩中封入两杯液面相同的糖水 (A) 和纯水 (B)。

经历若干时间后，两杯液面的高度将是(μ(纯水)>μ(糖水中水) ,水从(B) 杯向(A) 杯转移 ) ( A )(A) A 杯高于 B 杯 (B) A 杯等于 B 杯(C) A 杯低于 B 杯 (D) 视温度而定7. 在通常情况下,对于二组分物系能平衡共存的最多相为： ( D )(A) 1 (B) 2 (C) 3 (D) 4 * Φ=C+2-f=2+2-0=48. 硫酸与水可形成H2SO4·H2O(s)、H2SO4·2H2O(s)、H2SO4·4H2O(s)三种水合物,问在 101325 Pa 的压力下，能与硫酸水溶液及冰平衡共存的硫酸水合物最多可有多少种? ( C )(A) 3 种 (B) 2 种(C) 1 种 (D) 不可能有硫酸水合物与之平衡共存。

热力学基本公式适用条件：组成恒定, 简单变化 或可逆相变或可逆化学变化，A符合；B明显组 成变化，不符合；C符合；D非可逆相变，不符 合，答案为A和C。
3、对于只做膨胀功的简单封闭体系，恒压时正确的图（） (A) (B) (C) (D) G g l G l g G l g T
G dG SdT Vdp S T p S 0 S 0即 G T 图形斜率为负，排除 C 和 D 气相熵大于液相熵，即 S ( g ) S (l ), 根据斜率可知答案为 B 。 或者温度越高，气相的 Gibbs 自由能越低，液相蒸发 温度越低，液相的 Gibbs 自由能越低，气相凝结 ，也得知 B 正确。
11
1mol理想气体，始态压力为P，体积为V，温度为T，连续 依次做下列三个过程： (1)恒压加热，使气体升温1K； (2)恒温可逆压缩至原始体积； (3)恒容冷却，使气体降温1K； 计算Q、W、 ΔU 、ΔH。
先画出过程
1mol, i.g p,V,T [p] ① [T1] p2,V, p,V1, T1=T+1 ② T1 [V] ③ p3,V, T
5、C6H6(l)在刚性绝热容器中燃烧（）
1 C6 H 6 (l ) 7 O2 ( g ) 6CO2 ( g ) 3H 2O ( g ) 2
(A)ΔU=0，ΔH<0 ，Q=0 (B) ΔU=0，ΔH=0 ， Q=0 (C)ΔU=0，ΔH>0 ，W=0(D) ΔU≠0， ΔH≠0 ，Q=0 ∵绝热，Q=0，∵刚性，W=0，∴ΔU=0 只考虑气相，反应从7.5mol变到9mol，温度又 升高， ∴压强增大， ∵ΔH=ΔU+Δp·V>0， ∴ 答案 6 C
1molAr V 1molN 2 V

第1章 物质的pVT 关系和热性质习 题 解 答1. 两只容积相等的烧瓶装有氮气，烧瓶之间有细管相通。

若两只烧瓶都浸在100℃的沸水中，瓶内气体的压力为0.06MPa 。

若一只烧瓶浸在0℃的冰水混合物中，另一只仍然浸在沸水中，试求瓶内气体的压力。

解： 21n n n +=2212112RT V p RT V p RT V p +=⋅2111121222112p T p T T p T T T T =+⎛⎝⎜⎞⎠⎟=+ ∴112222p T T T p ⋅+=MPa0.0507=MPa 06.02)15.273100()15.2730(15.2730⎥⎦⎤⎢⎣⎡××++++=2. 测定大气压力的气压计，其简单构造为：一根一端封闭的玻璃管插入水银槽内，玻璃管中未被水银充满的空间是真空，水银槽通大气，则水银柱的压力即等于大气压力。

有一气压计，因为空气漏入玻璃管内，所以不能正确读出大气压力：在实际压力为102.00kPa 时，读出的压力为100.66kPa ，此时气压计玻璃管中未被水银充满的部分的长度为25mm 。

如果气压计读数为99.32kPa ，则未被水银充满部分的长度为35mm ，试求此时实际压力是多少。

设两次测定时温度相同，且玻璃管截面积相同。

解：对玻璃管中的空气，p V p V 2211=kPa 0.96=kPa )66.10000.102(35251212−×==p V V p ∴ 大气压力 = kPa 28.100kPa )96.032.99(=+·28· 思考题和习题解答3. 让20℃、20 dm 3的空气在101325 Pa 下缓慢通过盛有30℃溴苯液体的饱和器，经测定从饱和器中带出0.950 g 溴苯，试计算30℃时溴苯的饱和蒸气压。

设空气通过溴苯之后即被溴苯蒸气所饱和；又设饱和器前后的压力差可以略去不计。

（溴苯Br H C 56的摩尔质量为1mol g 0.157−⋅）解：n pV RT 131013252010831452027315==×××+⎡⎣⎢⎤⎦⎥−().(.) mol =0.832 mol n m M 209501570==..mol =0.00605mol p py p n n n 22212101325732==+=×= Pa 0.006050.832+0.00605 Pa4. 试用范德华方程计算1000 g CH 4在0℃、40.5 MPa 时的体积(可用p 对V 作图求解)。

物理化学试题一、单项选择题（每小题2分，共30分）1、下面说法错误的是(A)系统的同一状态可具有不同的体积(B)系统的不同状态可具有相同的体积(C)系统的状态改变了，可能所有的状态函数都要发生改变(D)系统的某一状态改变了，其状态必定发生改变2、理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程,则(A)可以从同一始态出发达到同一终态。

(B)不可以达到同一终态。

(C)不能确定以上A、B中哪一种正确。

(D)可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定3、下述说法何者确……………………………………………( )(A)水的生成热即是氧气的燃烧热(B)水蒸汽的生成热即是氧气的燃烧热(C)水的生成热即是氢气的燃烧热(D)水蒸汽的生成热即是氢气的燃烧热4、反应2A+B=C中,反应物A从6mol变到2mol,则反应进度为(A)1mol (B)-2mol (C)4mol (D)2mol5、苯和甲苯在恒温恒压条件下混合形成理想液体混合物，其△mix S… ( )(A) >0 (B) <0 (C) =0 (D) 0第 2 页 共 9 页6、在刚性的密闭容器中，有下列理想气体反应达到平衡A(g)＋2 B(g)⇔C(g)，若在恒温下加入一定惰性气体，则平衡将(A) 向右移动 (B) 向左移动 (C) 不移动 (D) 无法确定 7、 纯水的凝固点为T f *，沸点为T b *，食盐稀溶液的凝固点为T f ，沸点为T b 则(A) T f *>T f ，T b *<T b (B) T f *<T f ，T b *>T b (C) T f *>T f ，T b *>T b (D) T f *<T f ，T b *<T b 8、反应A=2B 在温度T 时的速率方程为B B A dc dt k c =，则此反应的半衰期为(A) ln2/k B (B) 21n2/k B (C) k B ln2 (D) 2k B ln2 9、下列各式哪一个是对化学势的正确表示(A)C n ,p ,T BB n U ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=μ (B)C n ,p ,T B B n G ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=μ(C)C n ,V ,S BB n A⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=μ (D)C n ,V ,S B B n H ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=μ10、在讨论稀溶液的蒸气压降低规律时，溶质必须是 (A) 挥发性物质 (B) 电解质(C) 非挥发性物质 (D) 气体物质11、在732K 时反应NH 4Cl(s) = NH 3(g) + HCl(g)的△r G m 为－20.8kJ·mol -1，△r H m 为154kJ·mol -1，则反应的△r S m 为(A)239J·K -1·mol -1 (B) 0.239J·K -1·mol -1 (C) 182J·K -1·mol -1 (D) 0.182J·K -1·mol -112、已知温度为T 时反应H 2O(g) = H 2(g)+1/2O 2(g) 的K 1和反应第 3 页 共 9 页CO 2(g) = CO(g)+1/2 O 2 (g)的K 2，则反应CO(g)+H 2O(g)=CO 2(g)+H 2(g)的K 为(A) K =K 1+K 2 (B) K =K 1×K 2 (C) K =K 1/K 2 (D) K =K 2/K 1 13、在相图上，当系统处于下列哪一点时只存在一个相(A)恒沸点 (B) 熔点 (C) 临界点 (D) 低共熔点 14、一球形肥皂泡半径为r ，肥皂水溶液的表面张力为σ，则泡内的附加压力为(A)2p rσ∆= (B)4p rσ∆=(C)2p r σ∆=(D)4p r σ∆=15、在α、β两相中都含有A 和B 两种物质，当达到相平衡时 (A)()()B μαμα=A (B) ()()A μαμβ=A(C)()()B μβμβ=A (D) ()()B μαμβ=A二、填空题（每小题2分，共10分）1、理想气体在定温下向真空膨胀， ΔU 0，ΔH 0，W 0，ΔS 0 （填>、< 或 = 符号）2、已知18℃时，Ba(OH)2、BaCl 2、NH 4Cl 溶液的极限摩尔电导率分别为22.8810-⨯、21.20310-⨯、21.29810-⨯21S m mol-⋅⋅，那么18℃时NH 4OH 的m∞Λ= 。

《物理化学》作业习题物理化学教研组解2009，7第一章 热力学第一定律与热化学1. 一隔板将一刚性决热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。

现将隔板抽去左、右气体的压力达到平衡。

若以全部气体作为体系，则ΔU 、Q 、W 为正？为负？或为零？解：0===∆W Q U2. 试证明1mol 理想气体在衡压下升温1K 时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R 。

证明：R T nR V V p W =∆=-=)(123. 已知冰和水的密度分别为：0.92×103kg·m -3，现有1mol 的水发生如下变化： (1) 在100o C ，101.325kPa 下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体； (2) 在0 o C 、101.325kPa 下变为冰。

试求上述过程体系所作的体积功。

解：(1) )(m 1096.11092.010183633--⨯⨯⨯＝＝冰V )(m 1096.1100.110183633--⨯⨯⨯＝＝水V )(10101.3373314.81)(3J nRT V V p W e ⨯=⨯⨯===冰水－ (2) )(16.0)108.11096.1(101325)(55J V V p W e =⨯-⨯⨯=-=--水冰4. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。

(1) Q 、W 、Q －W 、ΔU 是否已经完全确定。

(2) 若在绝热条件下，使体系从某一始态变化到某一终态，则(1)中的各量是否已完全确定？为什么？解：(1) Q －W 与ΔU 完全确定。

(2) Q 、W 、Q －W 及ΔU 均确定。

5. 1mol 理想气体从100o C 、0.025m 3 经过下述四个过程变为100o C 、0.1m 3： (1) 恒温可逆膨胀； (2) 向真空膨胀；(3) 恒外压为终态压力下膨胀；(4) 恒温下先以恒外压等于气体体积为0.05m 3时的压力膨胀至0.05 m 3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m 3。

第二章 热力学第一定律五．习题解析1．（1）一个系统的热力学能增加了100 kJ ，从环境吸收了40 kJ 的热，计算系统与环境的功的交换量。

（2）如果该系统在膨胀过程中对环境做了20 kJ 的功，同时吸收了20 kJ 的热，计算系统的热力学能变化值。

解：（1）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ∆=+100 kJ 40 kJ 60 kJ W U Q =∆-=-=即系统从环境得到了60 kJ 的功。

（2）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ∆=+20 kJ 20 kJ 0U Q W ∆=+=-=系统吸收的热等于对环境做的功，保持系统本身的热力学能不变。

2．在300 K 时，有10 mol 理想气体，始态的压力为1 000 kPa 。

计算在等温下，下列三个过程所做的膨胀功。

（1）在100 kPa 压力下体积胀大1 dm 3 ；（2）在100 kPa 压力下，气体膨胀到终态压力也等于100 kPa ；（3）等温可逆膨胀到气体的压力等于100 kPa 。

解：（1）这是等外压膨胀33e 100 kPa 10m 100 J W p V -=-∆=-⨯=-（2）这也是等外压膨胀，只是始终态的体积不知道，要通过理想气体的状态方程得到。

2e 212211()1nRT nRT p W p V V p nRT p p p ⎛⎫⎛⎫=--=--=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭100108.3143001 J 22.45 kJ 1000⎡⎤⎛⎫=⨯⨯⨯-=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦ （3）对于理想气体的等温可逆膨胀1221ln ln V p W nRT nRT V p == 100(108.314300) J ln 57.43 kJ 1000=⨯⨯⨯=- 3．在373 K 的等温条件下，1 mol 理想气体从始态体积25 dm 3，分别按下列四个过程膨胀到终态体积为100 dm 3。

（1）向真空膨胀；（2）等温可逆膨胀；（3）在外压恒定为气体终态压力下膨胀；（4）先外压恒定为体积等于50 dm 3 时气体的平衡压力下膨胀，当膨胀到50 dm 3以后，再在外压等于100 dm 3 时气体的平衡压力下膨胀。

《物理化学》练习题及答案解析（一）A-B-C三元相图如图所示1.判断化合物N(AmBn)的性质2.标出边界曲线的温降方向及性质3.指出无变量点的性质，并说明在无变点温度下系统所发生的相变化4.分析点1、点2、点3的结晶路程（表明液固相组成点的变化及各阶段的相变化）5.点3刚到析晶结束点和要离开析晶结束点时各物相的含量。

（二）相图分析A—B—C三元相图如下图所示：1. 划分分三角形2. 标出界线的性质和温降方向3. 指出四个化合物（D、S、AC、BC）的性质4. 写出无变量点E、G、F的性质（并列出相变式）5. 分析1点的析晶路程（三）下图为CaO-A12O3-SiO2系统的富钙部分相图，对于硅酸盐水泥的生产有一定的参考价值。

试：1、画出有意义的付三角形；2、用单、双箭头表示界线的性质；3、说明F、H、K三个化合物的性质和写出各点的相平衡式；4、分析M#熔体的冷却平衡结晶过程并写出相变式；5、并说明硅酸盐水泥熟料落在小圆圈内的理由；6、为何在缓慢冷却到无变量点K（1455℃）时再要急剧冷却到室温？（四）A—B—C三元相图如下图所示：1. 划分分三角形2. 标出界线的性质和温降方向3. 指出化合物的性质4. 写出无变量点的性质（并列出相变式）5. 点1、2熔体的析晶路程。

（S、2、E3在一条线上）6. 计算2点液相刚到结晶结束点和结晶结束后各相的含量。

答案（一）A-B-C三元相图如图所示6.判断化合物N(AmBn)的性质7.标出边界曲线的温降方向及性质8.指出无变量点的性质，并说明在无变点温度下系统所发生的相变化9.分析点1、点2、点3的结晶路程（表明液固相组成点的变化及各阶段的相变化）10.点3刚到析晶结束点和要离开析晶结束点时各物相的含量。

1.判断三元化合物A m B n的性质，说明理由？不一致熔融二元化合物，因其组成点不在其初晶区内2.标出边界曲线的温降方向（转熔界限用双箭头）；见图3.指出无变量点的性质（E、N）；E ：单转熔点N ：低共溶点4.分析点1，2的结晶路程；（4分）5、1点液相刚到结晶结束点各物质的百分含量L%=1b/bN×100%,B%=(1N/bN) ×(AmBn b/ AmBn B)×100%,AmBn %=(1N/bN) ×(C b/ AmBn B)×100%结晶结束后各物质的百分含量:过1点做副三角形BC AmBn的两条边C AmBn、BM AmBn 的平行线1D、1E，C%=BE/BC×100%，B%=CD/BC×100%，AmBn %=DE/BC×100%。

物理化学习题解析 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN第二章 热力学第一定律五．习题解析1．（1）一个系统的热力学能增加了100 kJ ，从环境吸收了40 kJ 的热，计算系统与环境的功的交换量。

（2）如果该系统在膨胀过程中对环境做了20 kJ 的功，同时吸收了20 kJ 的热，计算系统的热力学能变化值。

解：（1）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ∆=+100 kJ 40 kJ 60 kJ W U Q =∆-=-=即系统从环境得到了60 kJ 的功。

（2）根据热力学第一定律的数学表达式U Q W ∆=+20 kJ 20 kJ 0U Q W ∆=+=-=系统吸收的热等于对环境做的功，保持系统本身的热力学能不变。

2．在300 K 时，有10 mol 理想气体，始态的压力为1 000 kPa 。

计算在等温下，下列三个过程所做的膨胀功。

（1）在100 kPa 压力下体积胀大1 dm 3 ；（2）在100 kPa 压力下，气体膨胀到终态压力也等于100 kPa ；（3）等温可逆膨胀到气体的压力等于100 kPa 。

解：（1）这是等外压膨胀33e 100 kPa 10m 100 J W p V -=-∆=-⨯=-（2）这也是等外压膨胀，只是始终态的体积不知道，要通过理想气体的状态方程得到。

2e 212211()1nRT nRT p W p V V p nRT p p p ⎛⎫⎛⎫=--=--=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭100108.3143001 J 22.45 kJ 1000⎡⎤⎛⎫=⨯⨯⨯-=- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦ （3）对于理想气体的等温可逆膨胀 1221ln ln V p W nRT nRT V p ==100(108.314300) J ln 57.43 kJ 1000=⨯⨯⨯=- 3．在373 K 的等温条件下，1 mol 理想气体从始态体积25 dm 3，分别按下列四个过程膨胀到终态体积为100 dm 3。

第一章1.5两个容积均为V的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。

若将其中的一个球加热到 100 C，另一个球则维持 0 C，忽略连接细管中气体体积，试求该容器内空气的压力。

解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。

标准状态：因此，1.8 如图所示，一带隔板的容器中，两侧分别有同温、不同压的H2与N2，P(H2）=20kpa，P(N2)=10kpa,二者均可视为理想气体。

H2 3dm3 P(H2） T N2 1dm3 P(N2) T（1）保持容器内温度恒定,抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不计，试求两种气体混合后的压力；（2）计算混合气体中H2和N2的分压力；（3）计算混合气体中H2和N2的分体积。

第二章2.2 1mol水蒸气（H2O,g）在100℃，101.325kpa下全部凝结成液态水，求过程的功。

假设：相对水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。

2.11 1mol某理想气体与27℃，101.325kpa的始态下，先受某恒定外压恒温压缩至平衡态，在恒容升温至97.0℃，250.00kpa。

求过程的W,Q, ΔU, ΔH。

已知气体的体积Cv,m=20.92J*mol-1 *K-1。

2.15 容积为0.1 m3的恒容密闭容器中有一绝热隔板，其两侧分别为0 C，4 mol 的Ar(g)及150 C，2 mol的Cu(s)。

现将隔板撤掉，整个系统达到热平衡，求末态温度t及过程的。

已知：Ar(g)和Cu(s)的摩尔定压热容分别为及，且假设均不随温度而变。

解：图示如下假设：绝热壁与铜块紧密接触，且铜块的体积随温度的变化可忽略不计则该过程可看作恒容过程，因此假设气体可看作理想气体，，则2.25 冰（H2O,S）在100kpa下的熔点为0℃，此条件下的摩尔熔化焓ΔfusHm=6.012KJ*mol-1 *K-1。

已知在-10~0℃范围内过冷水（H2O,l）和冰的摩尔定压热容分别为Cpm（H2O,l）=76.28J*mol-1 *K-1和Cpm（H2O,S）=37.20J*mol-1 *K-1。

第1 章 气体的性质习题解1 物质的体膨胀系数V α与等温压缩率T κ的定义如下：1 V p V V T α∂⎛⎫=⎪∂⎝⎭1T TV V p κ⎛⎫∂=- ⎪∂⎝⎭ 试导出理想气体的T κ，T κ 与压力、温度的关系。

解：对于理想气体, V = nRT /p, 得 2() , ()p T V nR V nRT T p p p∂∂==∂∂ 所以 11== V p V nR V T pV T α∂⎛⎫=⎪∂⎝⎭211T T V nRT V p p V pκ⎛⎫∂=-=-=- ⎪∂⎝⎭ 答：1V T α=，1T pκ=-。

2 气柜内贮有121.6 kPa ，27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl)气体300 m 3，若以每小时90 kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？ 解：假设气体能全部送往车间3121.61030014.626kmol 8.314300pV n RT ⨯⨯===⨯3311114.62610mol 62.49910kg mol 10.16h 90kg h 90kg h nM t ----⨯⨯⨯⋅===⋅⋅答：贮存的气体能用10.16小时。

3 0℃，101.325 kPa 的条件常称为气体的标准状况，试求甲烷在标准状况下的密度。

解：将甲烷（M =16.042g/mol ）看成理想气体：pV =nRT =m RT / M33101.32516.042kg m 0.716kg m 8.314273.15m mpM V mRT ρ--⨯===⋅=⋅⨯ 答：甲烷在标准状况下的密度是0.7163kg m -⋅4 一抽成真空的球形容器，质量为25.00 g ，充以4℃水之后，总质量为125.00 g 。

若改充以25℃，13.33 kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.016 g 。

试估算该气体的摩尔质量。

（水的密度按1 g·cm 3 计算） 解：球形容器的体积为33(125.0025.00)g 100cm 1g cm V --==⋅将某碳氢化合物看成理想气体，则1136(25.01625.00)8.314298.15g mol 29.75g mol 13.331010010mRT M pV ----⨯⨯==⋅=⋅⨯⨯⨯答：该碳氢化合物的摩尔质量为29.751g mol -⋅。