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物化练习题及答案一、选择题1. 物质的量浓度(C)与摩尔浓度(c)之间的关系是：A. C = cB. C = 1000cC. C = 1/cD. C = 1000ρc/M2. 根据理想气体状态方程 PV = nRT，下列哪个选项是正确的？A. 温度不变时，压力与体积成反比B. 体积不变时，温度与压力成正比C. 压力不变时，温度与体积成反比D. 以上都是3. 以下哪个不是热力学第一定律的表达式？A. ΔU = Q + WB. ΔH = Q + ΔUC. ΔS = Q/TD. ΔG = ΔH - TΔS4. 一个化学反应的熵变(ΔS)为正值，这意味着：A. 反应是放热的B. 反应是吸热的C. 反应的混乱度增加D. 反应的混乱度减少5. 根据拉乌尔定律，当两种液体混合时，混合物的蒸汽压等于各组分蒸汽压的：A. 质量分数之和B. 摩尔分数之和C. 体积分数之和D. 质量分数乘以摩尔分数答案：1.D 2.D 3.B 4.C 5.C二、填空题1. 摩尔质量在数值上等于物质的______，单位是______。
答案：相对分子质量；g/mol2. 理想气体的内能只与______有关。
答案：温度3. 根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热使之完全转化为______而不产生其他效果。
答案：功4. 物质的量浓度与摩尔浓度的关系是 C = ______c。
答案：1000ρ/M5. 热力学第三定律表明，当温度趋近于绝对零度时，完美晶体的熵趋近于______。
答案：零三、简答题1. 什么是阿伏伽德罗定律？请简述其内容。
答案：阿伏伽德罗定律指的是在相同的温度和压力下，等体积的不同气体含有相同数量的分子。
这个定律是理想气体行为的描述，它表明了气体分子的数目与其体积成正比。
2. 什么是热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文-普朗克表述？答案：热力学第二定律的克劳修斯表述是：不可能实现一个循环过程，其唯一结果就是从一个热源吸热并将这热量完全转化为功。
物理化学练习题一、选择题：1、对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的 ( )。
A. (∂U /∂T )V ＝0B. (∂U /∂V )T ＝0C. (∂H /∂p )T ＝0D. (∂U /∂p )T ＝02、298K 时A 和B 两种气体在某一溶剂中溶解的享利系数分别为k A 和k B ，且知k A >k B ，则当A 和B 压力相同时，在该溶剂中所溶解的量是 ( )。
A ．A 的量大于B 的量 B ．A 的量小于B 的量C ．A 的量等于B 的量D ．A 的量与B 的量无法比较3、体系的状态改变了，其内能 ( )。
A ．必定改变B ．必定不变C ．不一定改变D ．状态与内能无关4、下面的偏微分公式中，哪个表示偏摩尔量( )。
A ．,,()c T P nB H n ∂∂ B ．,,()c T V n B G n ∂∂C ．,,()c S V n B U n ∂∂D ．,,()c T V n BA n ∂∂ 5、在α，β两种相中均含有A 和B 两种物质，当达到平衡时，下列种哪情况是正确的 ( )。
A ．μA α = μB α B ．μA α = μA βC ．μA α =μB βD ．μA β = μB β6、热力学第三定律可以表示为( )。
A ．在0K 时，任何晶体的熵等于零B ．在0K 时，任何完整晶体的熵等于零C ．在0℃时，任何晶体的熵等于零D ．在0℃时，任何完整晶体的熵等于零7、主要决定于溶解在溶液中粒子的数目，而不决定于这些粒子的性质的特性叫 ( )。
A ．一般特性B ．依数性特征C ．各向同性特征D ．等电子特性8、对于理想液体混合物 ( ) 。
A. Δmix H = 0 Δmix S = 0B. Δmix H = 0 Δmix G = 0C. Δmix V = 0 Δmix H = 0D.Δmix V = 0 Δmix S = 09、一可逆热机与一不可逆热机在其它条件都相同时, 燃烧等量的燃料, 则可逆热机牵引的列车行走的距离 ( )。
物理化学练习题及答案
以下是物理化学练题及其答案：
1. 已知氯气在0℃时密度比空气大
2.44倍，求氯气的摩尔质量。
答案：70.91 g/mol
2. 算出10mol一氧化碳和15mol氧气在完全燃烧下产生的水的
质量并写出反应式。
答案：反应式2CO + O2 → 2CO2；水的质量为180g。
3. 有一容积为1L的，温度为25℃，内装有SO2Dioxide,在标
准状况下浓度为1mol/L。
求体积为1L的内的SO2质量。
答案：64.07g
4. 已知非极性H2O2在正己烷中的溶解度为0.25 g/L，求该物
质在正己醇中的溶解度。
假设两种溶剂的体积相等。
答案：0.2 g/L
5. 已知分子式为C4H10的有机物A和分子式为C2H6O的有机物B在相同的条件下燃烧生成的CO2的质量之比为27：22，求A 和B的分子式。
答案：A为C4H10，B为C2H6O2。
6. 在65℃时，硫的三种同素异形体均匀自由某室温下倾斜的中慢慢流出。
它们的密度分别为1.96，2.07和2.30g/cm³。
问它们按照密度从小到大的顺序排列，应先流出的是哪一个？
答案：轻硫S8。
以上是物理化学练题及答案。
计算题1、2 mol O 2 (视为理想气体) 从始态100kPa ，75dm 3先恒温可逆压缩使体积缩小到50dm 3，再恒压加热至100dm 3。
求整个过程的Q 、W 、ΔU 、ΔH 、ΔS 。
解：途径如下由理想气体状态方程可得：T 2= T 1= p 1 V 1/nR=450.99K p 3= p 2= p 1 V 1/ V 2=150 kPa T 3= 2T 2=901.98K 则有： (1)ΔU =ΔU 1+ΔU 2=0+nC V ,m (T 3-T 2)=18.75kJ(2)ΔH =ΔH 1+ΔH 2=0+nC pm (T 3-T 2)=26.25kJ (3)W 1= —nRTln(V 2/V 1)=3.04kJ W 2= —p 2(V 3—V 2)= —7.5kJ W= W 1+W 2= —4.46 kJ (4)Q =ΔU—W=23.21 kJ (5) ΔS 1= nRln(V 2/V 1)= —6.74kJ·mol -1·K -1 ΔS 2= nC pm ln(T 3/T 2)= 40.34kJ·mol -1·K -1 ΔS=ΔS 1+ΔS 2=33.6 kJ·mol -1·K -12、在288K 将适量CO 2（g ）引入某容器测得其压力为0.0259p ө，若再在此容器中加入过量)(24s COONH NH ，平衡后测得系统总压为0.0639p ө，求（1）288K 时反应)()(2)(2324g CO g NH s COONH NH +⇔的ΘK 。
（2）288K 时上述反应的Θ∆m r G 。
2、解：（1）)()(2)(2324g CO g NH s COONH NH +⇔开始 0.0259p ө 平衡 2p 0.0259p ө+ p平衡时总压ΘΘΘ=⇒=+=p p p p p p 01267.00639.030259.0总5321048.2)(32-ΘΘ⨯==p p p K NHCO（2）ln 25.39/r mG RT K kJ mol ΘΘ∆=-=3、已知可逆电池：Zn|Zn 2+(a 1=1)| Cu 2+(a 2=1) | Cu查表知25℃时，E Ө{Zn 2+|Zn} = -0.7630 V ， E Ө{Cu 2+|Cu} = 0.3400 V ，温度系数为141095.5)(--⋅⨯-=∂∂K V T E p 。
物化试题热力学第二定律物化试题-热力学第二定律第二章热力学第二定律一、思考题1．指出下列公式适用范围：（1）δs=nrlnp1/p2+cplnt2/t1=nrlnv2/v1+cvlnt2/t1答：封闭体系平衡态，不作非体积功，理想气体单纯状态变化的可逆过程。
(2)du=tds-pdv请问：共同组成维持不变的半封闭体系平衡态，不倪晓颖体积功的一切过程。
(3)dg=vdp答：组成不变的封闭体系平衡态，不作非体积功的定温过程。
2．判断下列各题说法是否正确，并说明原因。
（1）不可逆过程一定就是自发性的，而自发过程一定就是不可逆的。
（后者观点恰当，前者错误。
比如不可逆放大就不是自发过程）（2）凡熵增加过程都就是自发过程。
（必须就是边缘化体系。
）（3）不可逆过程的熵永不增加。
（必须就是边缘化体系。
）（4）体系超过均衡时熵值最小，吉布斯函数最轻。
（边界层体系或边缘化体系超过均衡时熵最小，定温定压不倪晓颖体积功的条件下，体系超过均衡时吉布斯函数最轻）（5）某体系当内能、体积恒定时，δs＜0的过程则无法出现。
（必须管制在共同组成维持不变的半封闭体系中，且不倪晓颖体积功的条件下，即为公式du=tds-pdv的适用范围。
当du=0，dv=0时，ds=0，不可能将出现ds＜0的过程）（6）某体系绍代艾态经历一个边界层不可逆过程抵达终态，为了排序某些状态函数的变量，可以设计一边界层可逆过程，从同一始态启程抵达同一终态。
（根据熵减原理，边界层不可逆过程δs＞0，而边界层可逆过程的δs=0。
从同一始态启程，经历边界层不可逆和边界层对称两条相同途径，不可能将达至同一终态）（7）在绝热体系中，发生一个不可逆过程从状态a到达状态b，不论用什么方法，体系再也回不到原来状态。
（在绝热体系中，发生一个不可逆过程，从状态a到状态b，δs ＞0，sb＞sa。
仍在绝热体系中，从状态b出发，无论经历什么过程，体系熵值有增无减，所以回不到原来状态。
2.1 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：相对于水蒸气的体积，液态水的体积可以忽略不计。
解: n = 1mol恒温恒压相变过程,水蒸气可看作理想气体,W =－p ambΔV =－p(V l-V g ) ≈ pVg = nRT = 3.102kJ2.3 某理想气体C v,m=1.5R。
今有该气体5mol在恒容下温度升高50℃。
求过程的W，Q，ΔH和ΔU。
解: 理想气体恒容升温过程 n = 5mol C V,m = 3/2RQ V =ΔU = n C V,mΔT = 5×1.5R×50 = 3.118kJW = 0ΔH = ΔU + nRΔT = n C p,mΔT= n (C V,m+ R)ΔT = 5×2.5R×50 = 5.196kJ2.4 2mol某理想气体，C p,m=7/2R。
由始态100kPa,50dm3，先恒容加热使压力升高至200kPa，再恒压冷却使体积缩小至25dm3。
求整个过程的W，Q，ΔH和ΔU。
解：过程图示如下由于，则，对有理想气体和只是温度的函数该途径只涉及恒容和恒压过程，因此计算功是方便的根据热力学第一定律3.3 高温热源温度，低温热源。
今有120 kJ的热直接从高温热源传给低温热源，求此过程的。
解：将热源看作无限大，因此，传热过程对热源来说是可逆过程3.7 2 mol双原子理想气体从始态300 K，50 dm3，先恒容加热至400 K，再恒压加热至体积增大到100 dm3，求整个过程的。
解：过程图示如下先求出末态的温度因此，两个重要公式对理想气体3.8 5 mol单原子理想气体，从始态300 K，50 kPa先绝热可逆压缩至100 kPa，再恒压冷却至体积为85dm3的末态。
求整个过程的Q，W，△U，△H及△S。
3.9 始态300K，1MPa的单原子理想气体2mol，反抗0.2MPa的恒定外压绝热不可逆膨胀至平衡态。
物化考试题库及答案解析一、选择题1. 物质的量（摩尔）是表示物质中所含微粒数的物理量，其单位是摩尔（mol）。
以下物质中，摩尔质量与相对原子质量数值相等的是：A. 氢气（H2）B. 氧气（O2）C. 二氧化碳（CO2）D. 氮气（N2）答案：A2. 根据理想气体状态方程 PV = nRT，当温度和体积不变时，气体的压强与物质的量成正比。
如果一个气体的压强从P1增加到P2，物质的量也增加到原来的两倍，那么温度变化为：A. 保持不变B. 增加到原来的2倍C. 增加到原来的4倍D. 减少到原来的1/2答案：B二、填空题1. 根据阿伏伽德罗定律，相同温度和压强下，等体积的任何气体都含有相同的分子数。
若1摩尔气体的体积为22.4升，则0.5摩尔气体的体积为______升。
答案：11.22. 热力学第一定律表明能量守恒，其表达式为ΔU = Q + W，其中ΔU表示内能变化，Q表示热量，W表示功。
若一个系统吸收了100焦耳的热量，对外做了50焦耳的功，那么系统的内能变化为______焦耳。
答案：150三、简答题1. 简述什么是热力学第二定律，并举例说明其在日常生活中的应用。
答案：热力学第二定律指出，不可能从单一热源吸热使之完全转化为功而不产生其他影响。
在日常生活中，例如冰箱的工作原理，冰箱通过压缩机将热量从冷箱内转移到外部环境中，这一过程需要消耗电能，体现了热力学第二定律。
四、计算题1. 已知某理想气体的初始压强P1=2 atm，初始体积V1=3升，最终压强P2=4 atm，最终体积V2=2升。
假设气体经历的是等温过程，求气体的最终温度T2，如果初始温度T1=300 K。
答案：由于是等温过程，气体的温度保持不变，所以最终温度T2=T1=300 K。
五、实验题1. 在一个密闭容器中，有1摩尔的氢气和1摩尔的氧气。
如果氢气和氧气在一定条件下反应生成水蒸气，写出该反应的化学方程式，并计算在标准状况下生成的水蒸气的摩尔数。
物理化学 计算题1．1mol 单原子理想气体，由298K 、5p 的始态膨胀到压力为p 的终态，经过下列途径：⑴等温可逆膨胀；⑵外压恒为p 的等温膨胀；⑶绝热可逆膨胀；⑷外压恒为p 的绝热膨胀。
计算各途经的Q 、W 、∆U 、∆H 、∆S 、∆A 与∆G 。
巳知m S (298K) = 126 J·K -1·mol -1 。
解：(1)等温过程：ΔU = ΔH = 0，J5.3987K J 38.132985.3987J 5.3987J 5.39875ln 298314.81ln 1-R 21-=∆=∆⋅===∆-==⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-=G A T Q S W p p nRT W Q ，；(2) ΔU = ΔH = 0，()()221118.31429810.21982J p Q W p V V RT p ⎛⎫=-=-=-=⨯⨯-= ⎪⎝⎭J 5.3987KJ 38.13ln 1-21-=∆=∆⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆A G p p nR S ， (3) K 8.1565298355212112=⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==--γγγp p T T ， ()()()()()()()J129652988.1566.1122934J143182988.1566.1121761K J 6.1125ln 126ln 2980J1761J 29342988.15625J 17612988.1562312121-2121m ,m ,=-⨯--=--∆=∆=-⨯--=--∆=∆⋅=-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-===∆-=∆=-=-⨯=∆=∆=-=-⨯=∆=∆T T S H G T T S U A R p p R K S S S S U W R T nC H Q R T nC U p V ，，，(4) ()()12212230V V p T T R W U Q --=-=∆=，，()()()()()()()()()J76612986.1126.2021181983J84542986.1126.2021181190K J 11836.56.112K J 6.112K J 36.5ln ln J19832986.20225J 19902986.20223K 6.2025129829823112211221-121-11-2112m ,12m ,12m ,222=⨯-⨯--=--∆=∆=⨯-⨯--=--∆=∆⋅=+=∆+=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆-=-⨯=-=∆=-=-⨯=-=∆=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯--=-T S T S H G T S T S U A S S S S p p nR T T nC S R T T nC H WR T T nC U T T R T R p p V ，，2．10mol H 2(理想气体)，C V ,m = 5/2R J·K -1·mol -1，在298K 、p ө时绝热可逆地压缩到10p ө，计算该过程的Q 、W 、∆U 、∆H 、∆S 、∆F 和∆G 。
大学物化考试题库及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 下列关于理想气体的描述中，哪一项是不正确的？A. 理想气体分子之间没有相互作用力B. 理想气体分子体积相对于整个体积可以忽略不计C. 理想气体的内能仅由温度决定D. 理想气体分子在容器内做无规律的热运动答案：D2. 根据热力学第一定律，一个封闭系统内的能量守恒，其表达式为：A. ΔU = Q + WB. ΔH = Q - WC. ΔG = Q + WD. ΔS = Q/T答案：A3. 在等温等压条件下，一个理想气体经历等熵过程，其体积将如何变化？A. 增加B. 减少C. 不变D. 无法确定答案：A4. 化学反应的平衡常数Kc是：A. 只与反应物的浓度有关B. 只与生成物的浓度有关C. 与温度有关，与浓度无关D. 与温度和浓度都有关答案：C5. 下列哪种情况会导致反应速率增加？A. 降低反应物浓度B. 提高反应物浓度C. 降低温度D. 使用催化剂答案：B6. 根据德拜-休克尔理论，电解质溶液中离子的活度系数与下列哪个因素无关？A. 离子的电荷B. 离子的半径C. 溶液的温度D. 溶液的离子强度答案：C7. 一个化学反应的活化能为40 kJ/mol，提高温度10°C，反应速率将增加多少倍？A. 2B. 5C. 10D. 无法确定，需要更多信息答案：D8. 在稀溶液中，溶质的摩尔分数与质量分数之间的关系是：A. 直接相等B. 摩尔分数总是小于质量分数C. 摩尔分数总是大于质量分数D. 取决于溶质和溶剂的相对分子质量答案：D9. 根据亨利定律，气体在溶液中的溶解度与其分压成正比，这个关系在：A. 任何温度下都成立B. 稀溶液中成立C. 浓溶液中不成立D. 高压下不成立答案：B10. 下列哪种物质不属于胶体？A. 蛋白质溶液B. 淀粉溶液C. 金属氢氧化物悬浮液D. 盐水溶液答案：D二、简答题（每题10分，共30分）11. 什么是热力学第二定律，它在实际应用中有哪些重要性？答案：热力学第二定律指出，不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响；不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响；不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。
物化题练习题物化练习题(供参考)第⼆章热⼒学第⼀定律⼀. 选择题1. 下⾯陈述中，正确的是：( )(A) 由于U和H是状态函数，⼜有Q V＝ΔU，Q p＝ΔH，所以，Q V和Q p是状态函数(B) 热量总是倾向于从含热量较多的⾼温物体流向含热量较少的低温物体(C) 封闭体系与环境之间交换能量的形式，⾮热即功(D) 体系与环境间发⽣热量传递后，必然要引起体系温度的变化2. 在SI中，压⼒的单位是：( )(A) atm (B) kg/m2(C) Pa (D) mmHg3. 物质的量为n的理想⽓体的何组物理量确定后，其它状态函数⽅有定值：( )(A) p (B) V(C) T，U (D) T，p4. 恒容下，⼀定量的理想⽓体，当温度升⾼时内能将：( )(A) 降低(B) 增加(C) 不变(D) 不能确定5. 在⼀个密闭绝热的房间⾥放置⼀台电冰箱，将冰箱门打开并接通电源使其⼯作，过⼀段时间后，室内的平均⽓温将如何变化：( )(A) 升⾼(B) 降低(C) 不变(D) 不⼀定6. 理想⽓体在p?下，从10dm3膨胀到16dm3同时吸热126 J，此⽓体的ΔU为：( ）(A) –284J (B) 842J(C) – 482J (D) 482J7. 在体系温度恒定的变化中，体系与环境之间：( )(A) ⼀定产⽣热交换(B) ⼀定不产⽣热交换(C) 不⼀定产⽣热交换(D) 温度恒定与热交换⽆关8. 某绝热封闭体系在接受了环境所作的功之后，其温度：( )(A) ⼀定升⾼(B) ⼀定降低(C) ⼀定不变(D) 不⼀定改变9. 体系的状态改变了，其内能值：( )(A) 必定改变(B) 必定不变(C) 不⼀定改变(D) 状态与内能⽆关10. 有⼀⾼压钢筒，打开活塞后⽓体喷出筒外，当筒内压⼒与筒外压⼒相等时关闭活塞，此时筒内温度将：( )(A) 不变(B) 升⾼(C) 降低(D) ⽆法判定11. 有⼀真空绝热瓶⼦，通过阀门与⼤⽓隔离，当阀门打开时，⼤⽓(视为理想⽓体)进⼊瓶内，此时瓶内⽓体的温度将：( )(A) 升⾼(B) 降低(C) 不变(D) ⽆法判定12. 在⼀绝热箱中装有⽔，⽔中通⼀电阻丝，由蓄电池供电，通电后⽔及电阻丝的温度均略有升⾼。
1．1mol 单原子理想气体的始态为300K ，500kPa 。
1）在等温条件下向真空膨胀至100kPa ， 求此过程的Q 、W 、、、、、。
2）在恒压条件下，体积增至原来的两倍（V 2=2V 1）, 求此过程的Q 、W 、、、。
解：(1) 因为向真空膨胀，等温过程，故：，，，2）因为所以，由，得2．1mol 理想气体，始态压力202650Pa ，体积为22.4dm 3，连续经历下列三个过程达到终态。
(1) 从始态可逆膨胀至B ，其压力为101325Pa ； (2)B 再等容加热至C ，其温度为1091.9K ；(3)C 再在等压条件下冷却至终态D ，其温度为545.9K 。
试求：(1)在p-V 图上绘出上述过程的示意图。
解：（1）先确定各状态参量，从中分析状态之间的区别和联系A :n =1mol p A =202650Pa V A =22.40dm 3T A =pV /nR =545.9KB :n =1mol p B =101325Pa V B =nRT /p =44.8dm 3T B =545.9KC : n =1mol p C =202650Pa(求) V C =44.80dm 3T C =1091.9KD : n =1mol p D =202650Pa V D =22.40dm 3T D =545.9KD 与A 的状态相同，所以为循环过程，p －V 示意图如下：U ∆H ∆S ∆A ∆G ∆U ∆H ∆S ∆01=Q 01=W 01=∆U 01=∆H J 4014kPa500kPa 100ln K 300K mol J 8.314mol 1ln111211-=⨯⨯⋅⋅⨯==∆=∆--p p nRT G A 111211K J 38.13kPa100kPa 500ln K mol J 8.314mol 1ln---⋅=⋅⋅⨯==∆p p nR S 12212,V V p p ==111222T V p T V p =K 600212==T T J 6236K 300)(600K mol J 8.31425mol 1)(1112m ,22=-⨯⋅⋅⨯⨯=-==∆--T T nC Q H p J 3741K 300)(600K mol J 8.31423mol 1)(1112m ,2=-⨯⋅⋅⨯⨯=-=∆--T T nC U V J 2495J 6236J 3741222-=-=-∆=Q U W 1K600K300m,m ,2K J 4.14K300K600ln 8.314251d 1d 21-⋅=⨯⨯=⨯==∆⎰⎰T TC T TnC S p T T pp /Pa ③ 202650 A (D ) C ②101325 ① B0 22.40 44.80 V /dm 3（2）循环过程的ΔU =0， ΔH =0，Q =W所以W =W 1＋W 2＋W 3=－3145.9＋0＋4538=1392J3．设有1molN 2，温度为0℃，压力为101.3kPa ，试计算下列过程的Q 、W 、△U 、△H （已知N 2的）。
第一章 热力学第一定律1-1 1mol 理想气体于恒定压力下升温1℃，试求过程中气体与环境交换的功W 。
1-2 1mol 水蒸气（H 2O ，g ）在100℃，101.325 kPa 下全部凝结成液态水。
求过程的功。
1-3 在25℃及恒定压力下，电解1mol 水（H 2O ，l ），求过程的体积功。
1-4 系统由相同的始态经过不同途径达到相同的末态。
若途径a 的Q a =2.078kJ ，W a = -4.157kJ ；而途径b 的Q b = -0.692kJ 。
求W b 。
1-5 始态为25℃，200kPa 的5 mol 某理想气体，经a ，b 两不同途径到达相同的末态。
途径a 先经绝热膨胀到 – 28.57℃，100kPa ，步骤的功W a = - 5.57kJ ；在恒容加热到压力200 kPa 的末态，步骤的热Q a = 25.42kJ 。
途径b 为恒压加热过程。
求途径b 的W b 及Q b 。
1-6 4mol 某理想气体，温度升高20℃，求△H -△U 的值。
1-7 已知水在25℃的密度ρ=997.04 kg·m -3。
求1 mol 水（H 2O ，l ）在25℃下：（1）压力从100 kPa 增加到200kPa 时的△H ；（2）压力从100 kPa 增加到1 MPa 时的△H 。
假设水的密度不随压力改变，在此压力范围内水的摩尔热力学能近似认为与压力无关。
1-8 某理想气体, 1.5V m C R =。
今有该气体5 mol 在恒容下温度升高50℃，求过程的W ，Q ，△H 和△U 。
1-9 某理想气体, 2.5V m C R =。
今有该气体5 mol 在恒压下温度降低50℃，求过程的W ，Q ，△H 和△U 。
1-10 2mol 某理想气体，R C m P 27,=。
由始态100 kPa ，50 dm 3，先恒容加热使压力升高至200 kPa ，再恒压泠却使体积缩小至25 dm 3。
物化试题（热力学第二定律）-第二章热力学第二定律一、思考问题1.指出以下公式的适用范围:(1)δS = nrln P1/p2+cplnt 2/T1 = nrln v2/V1+cvlnt 2/T1答:封闭系统的平衡状态，没有非体积功，理想气体纯态变化的可逆过程。
(2)dU=TdS-pdV答:具有相同组成的封闭系统的平衡状态不做任何非体积功。
(3) dG=Vdp答:组成恒定的封闭系统的平衡状态并不构成非体积功的恒温过程。
2.判断下列陈述是否正确，并解释原因。
(1)不可逆过程必须是自发的，自发过程必须是不可逆的。
(后者是正确的，前者是错误的。
例如，不可逆压缩不是一个自发的过程。
(2)每个熵增加过程都是一个自发过程。
(必须是一个孤立的系统。
(3)不可逆过程的熵永远不会减少。
(必须是一个孤立的系统。
(4)当系统达到平衡时，熵值最大，吉布斯函数最小。
(当绝热系统或孤立系统达到平衡时，熵最大，当系统达到平衡时，在恒温恒压无体积功的条件下，吉布斯函数最小)(5)当系统内能和体积不变时，δs 0，而绝热可逆过程δS = 0。
从相同的初始状态开始，不可能通过绝热不可逆性和绝热可逆性的两条不同路径达到相同的最终状态)(7)在绝热系统中，从状态A到状态b是一个不可逆的过程。
无论用什么方法，系统都不会回到原来的状态。
(在绝热系统中，发生不可逆过程，从状态a到状态b，δs > 0，sb > sa。
仍然在绝热系统中，从状态b开始，不管它经历什么过程，系统的熵值增加和减少，所以它不能回到它的原始状态。
)(8)绝热循环必须是可逆循环。
(是的。
因为如果在绝热系统中发生可逆变化，δS = 0，并且发生不可逆变化δS > 0，如果在循环过程中有不可逆的步骤，系统的熵值将增加并且它将不会返回到它的初始状态。
δ S= 0系统只有在逐步可逆的情况下才能恢复到初始状态。
(1)理想气体从压力p1膨胀到真空p2。
答:可以设计恒温可逆膨胀。
1．1mol 理想气体从298.15K,2P0经下列两条途径到达压力为1 P0的终态：(1)等温可逆膨胀；(2)自由膨胀，试求这两过程的ΔU 、ΔH 、Q 、W 、ΔS 、ΔG 和ΔA.2．试求1mol 理想气体从1000kPa,300K 等温可逆膨胀至100kPa 过程中的ΔU 、ΔH 、ΔS 、Q 、W 、ΔG 和ΔA 。
解：理想气体等温变化，因此：ΔU = ΔH =0； 设计同样始终状态的可逆过程，则：12114.191001000ln 314.81ln -⋅=⨯⨯===∆K J p p nR T Q S R kJ nRT p p nRT Vdp G 743.51000100ln 300314.811000100ln ln121001000-=⨯⨯⨯====∆⎰kJ p p nRT V V nRT pdV A 743.51000100ln 300314.81ln ln12121001000-=⨯⨯⨯==-=-=∆⎰或：()kJG nRT G pV G A 743.5)(-=∆=∆-∆=∆-∆=∆3.计算说明：-10℃、θp 下的过冷C6H6(l)变成定温定压的C6H6(s)，该过程是否为自发过程。
已知1mol 过冷C6H6(l)的蒸汽压为2632Pa ，C6H6(s)的蒸汽压为2280Pa ，Cp,m(l)=127J·mol-1·K-1， Cp,m(s)=123J·mol-1·K-1，凝固热为9940J·mol-1。
解：该过程为不可逆相变，需将其设计为可逆过程，p 1为液态C 6H 6的蒸汽压，p 2为固态C 6H 6的蒸汽压。
),(66θp l H C ),(66θp s H C),(166p l H C ),(266p s H C),(166p g H C ),(266p g H C54321G G G G G G ∆+∆+∆+∆+∆=∆其中，042=∆=∆G G 为两个可逆相变过程。
一、化学反应方向限度的判定计算分析1.某气缸中有3mol，400K的氢气，在101.325kPa下向300K的大气中散热直至平衡。
已知C p,m(H2)=29.1 J﹒mol-1﹒K-1，求氢气的熵变ΔS sys、大气的熵变ΔS amb及整个隔离系统的熵变ΔS iso，并说明该过程能否自发进行？解：3mol氢气始末态如下：氢气可以看成理想气体，则有：ΔS sys =n C p,m(H2) ln(T2/T1)={3×29.1×ln(300/400)} J﹒K-1=-25.1 J﹒K-1因为过程恒压，故Q sys=ΔH=n C p,m(H2) (T2-T1)={3×29.1×(300-400)} J=-8730 JΔS amb=- Q sys/ T amb=(8730/300) J﹒K-1=29.1 J﹒K-1则隔离系统的总熵变：ΔS iso=ΔS sys+ΔS amb=(-25.1+29.1) J﹒K-1=4.0J﹒K-1＞0ΔS iso＞0 表明400K的氢气向300K的大气中散热是自发过程2. 2mol氦在标准压力下，从200℃加热到400℃，求该过程的ΔH、ΔS及ΔG。
已知氦的SƟm(200℃)=135.7 J﹒mol-1﹒K-1，并说明该过程能否自发进行？解：氦气可以看作是单原子理想气体ΔH=n C p,m(T2-T1)={2×2.5×8.314×(673.15-473.15)} J=8314 JΔS=n C p,m ln(T2/T1)={2×2.5×8.314×ln(673.15/473.15)} J﹒K-1=14.7 J﹒K-1S1=2mol×SƟm(200℃)= 2mol×135.7 J﹒mol-1﹒K-1=271.4 J﹒K-1S2= S 1+ΔS=(271.4+14.7) J﹒K-1=286.1 J﹒K-1ΔG=ΔH-Δ(TS)= ΔH-Δ(T2S2- T1S1)={8314-(673.15×286.1-473.15×271.4} J=-56041 JΔS＞0或ΔG＜0，表明该过程是一个自发过程。
例1-1在310K，燃烧葡萄糖（C6H12O6（s））和硬脂酸（C18H36O2（s））的ΔU值分别为-2880KJmol-1及-11360KJmol-1，求每个过程的ΔH.解:ΔH=ΔU+ΔnRTC6H12O6（s）+6O2（g）=6CO2（g）+6H2O（l）Δn=6-6=0 ΔH=ΔU=-2880KJmol-1C18H36O2（s）+26O2（g）=18CO2（g）+18H2O（l）Δn=18-26=-8 ΔH=-11380.6KJmol-1例 1-2常压下530℃的1000Kg甲烷气体恒容降温至200℃，试求Qv、ΔH 、ΔU。
（已知Cp，m=14.15+75.496×10-3T-17.99×10-6T2 JmoL-1K-1 M=0.016Kgmol-1）解: Cv，m= Cp，m –R =5.84+75.496×10-3T-17.99×10-6T2n=1000Kg/M=100/0.016=6.25×104molQv=ΔU=∫T1T2 nCv，mdT=6.25×104∫T1T2（5.84+75.496×10-3T-17.99×10-6T2）dTT1=811.15K T2=473.15K∴Qv=ΔU=-8.395×108J同理：ΔH=∫T1T2 nCp，mdT=-9.840×108J3. 5 mol 理想气体于27℃ 101.325KPa状态下受某恒定外压恒温压缩至平衡，再由该状态恒容升温至97℃，则压力升高到1013.25KPa。
求整个过程的W、Q、ΔU及ΔH 。
已知该气体的Cv，m恒定为20.92J mol K-1。
4. 热化学测量的一个用处是测定键焓,以甲烷中的C-H键为例,它是反应CH4(g)-→C(g)+4H(g)焓变的1/4.已知下列数据测定键焓:C(s)+2H2(g) -→CH4(g) ΔH1θ=-74.8KJ.moL-1H2(g) -→2H(g) ΔH2θ=+434.7KJ.moL-1C(s) -→C(g) ΔH3θ=+719.0KJ.moL-1假定在甲烷和乙烯中C-H键的键焓是相同的.乙烯的ΔfHθ是+54.3KJ.moL-1,计算在乙烯中C=C键的键焓.CH4（g）→C（s）+2H2（g）ΔrH=74.8KJmoL-1C（s）→C（g）ΔrH=719.0KJmoL-1H2（g）→2H（g）ΔrH=434.7KJmoL-1∴ CH4（g）→C（g）+4H（g）ΔrH=74.8+719.0+2×434.7=1663.2KJmoL-1ΔHC-H=1663.2/4=415.8KJmoL-1C2H4（g）→2C（g）+4H（g）C2H4（g）→2C（s）+2H2（g）ΔrH=-54.3KJmoL-12C（s）→2C（g）ΔrH=2×719.0KJmoL-12H2（g）→4H（g）ΔrH=2×434.7KJmoL-1ΔrH=-54.3+2×719+2×437.2=2258.1KJmoL-1又ΔrH=2258.1=1663.2+ΔrHC=C∴ΔrHC=C=594.9KJmoL-1 （手册εC=C：615KJmoL-1）5. 1mol理想气体由100kPa、10dm3恒压压缩到1dm3，再恒容升压到1000kPa。
试计算整个过程的W、Q、∆U、∆H..第二章例：1mol单原子理想气体从273K、22.4dm3的始态变到202.65KPa 、303K的末态，已知系统始态的规定熵为83.68 J. K-1，求此过程ΔU、ΔH、ΔS及ΔG.解答：在题中给出的过程中设置一个中间状态，即状态I（T1、V1、P1）等温状态II（T2、V2、P2）等压状态III （T3、V3、P3）T1=273K T2= T1 =273K T3=303KV1=22.4 L P2= P3 =202.65KPa P3 =202.65KPaΔU=QV=∫T2T3 nCV, m dT=nCV, m（T3-T2）=3/2 R（303-273）=374.13 J mol-1ΔH=QP=∫T2T3 CPdT/T=nCP，m（T3-T2）=5/2 R（303-273）=623.55 J mol-1ΔS=ΔS1+ΔS2=nRln（V2/V1）+nCP，mln（T3/T2）=8.314 ln（11.2/22.4）+5/2 × 8.314 × ln（303/273）=-3.60 J K-1ΔG=ΔH -（T3S3-T1S1）=623.55-（303×80.08-273×83.68）=-796.05 J K-16. 4 mol理想气体从300K，下等压加热到600K，求此过程的ΔU，ΔH，ΔS，ΔF，ΔG。
已知此理想气体的Smθ(300K) =150.0J K-1 mol-1 ，Cp,m= 30.00 J K-1 mol-1 。
解：ΔU＝nCV,mΔT=26.0kJ, ΔH=nCp,mΔT=36.0kJ ,ΔS= nCp,mln(T2/T1)= 83.2 J K-1Smθ(600K) = Smθ(300K) + ΔS =233.2J K-1 mol-1ΔF＝ΔU-Δ(TS)= -203.9kJ , ΔG＝ΔH-Δ(TS)= -193.9kJ7. 1mol理想气体由27℃，1MPa的初态经等温反抗恒外压为0.1MPa，膨胀到平衡为止，求该过程的ΔU、ΔH、Q、W、ΔG、ΔF、ΔS(体)、ΔS(环)、ΔS(孤)，并判断方向且指出所用判据。
ΔU =ΔH= 0Q=W=PeΔV=0.1MPa×（V2-V1）=2244.8JΔG=nRTln0.1=1×8.314×300×（-2.303）=-5744.1JΔS体系=nRTln（P1/P2）=1×8.314×ln10= 19.14 J·K-1ΔF=-W=-2244.8JΔS环境=-Q实/T环=-2244.8/300=-7.48 J·K-1ΔS孤=ΔS体系+ΔS环境=19.14-7.48=11.67 J·K-1ΔS孤>0 反应能自发进行.范氏方程应用举例例1．某反应在1100K附近，温度每升高1度，Kp比原来增大1%，求在此附近反应的ΔHm。
解 dKp/dT=Kp×1% dlnKp/dT=0.01dlnKp/dT=ΔHm/RT2 ΔHm=0.01RT 2 =100.6KJ例2. 已知下列反应：CO（g）+H2O（g）=CO2（g）+H2（g）ΔrHmθ=-37.9KJmoL-1, 700K时的Kp1=9.018，求800K的Kp2。
解 lgKp2θ= lgKp1θ+[ΔrＨmθ/2.303R ][（T2－T1 )/T1T2 ] =0.6016Kp2θ=3.996一、相 phase(φ)1. 定义:体系中理化性质完全均匀的部分.不同的相之间在指定条件下有明显的界面.2. 说明：* 同一相可以是非连续的。
* 气体：一个相。
* 液体：互溶：一相不互溶：φ=液层数* 固体：固溶体：φ=1 非固溶体：φ=固体种数多晶形：φ=晶形种数（理化性质不同例：下列聚集状态,分别存在着几个相?水中有两块冰空气水:苯酚=50:50水:苯酚=99:1 Ag-Au的固态溶液石墨与金刚石牛奶二、物种数（S）和组分数(K)1.物种数(S): 平衡体系中所含的化学物质数。
例：水+冰 S=1 石墨+金刚石 S=22.组分数(K):平衡体系中所有各相组成所需最少的物种数。
组分数(K) = 物种数(S) - 独立的化学平衡数(R)- 独立的浓度限制条件数(R')例1 H2(g)+I2(g)=2HI (g) 达到平衡S=3 R=1 K=2∵三物种之间有一个浓度关系∴只需用两个物种就可以表示出整个体系的组成。
表示体种各相组成所需的最小物种数为2。
各物种之间有一个独立的化学平衡关系。
例2：CO2、CO、C、H2O、H2之间同时存在三个反应，达到平衡：（1）H2O(g)+C(s)=CO(g)+H2(g)（2）CO2(g)+H2(g)=H2O(g)+CO(g)（3）CO2(g)+C(s)=2CO(g)R=2≠3 K=5-2=3∴（1）+（2）=（3）真正独立的化学平衡数=2例3：NH3分解平衡2HN3（g）== N2(g) + 3H2(g)R=1 S=3另外因为是分解平衡 PN2=1/3PH2∴存在一个独立浓度限制条件数, R’=1∴ K=S-R-R’=1例4：分解平衡 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)S=3 R=1 R’=0≠1 ∴K=2无论CO2分压多少, CaO(s)的浓度=1∴CaO和 CO2之间无浓度限制关系，R’=0∴独立的浓度限制条件必须在一个相中。
例5：Na+、C1-、 Ag+、NO3- 、AgCl(s)、H2O，中性体系S=6R=1 AgCl(s)= Cl-+Ag-R’=1 [Ag+]+[Na+]=[Cl-]+[NO3-]∴ K=6-1-1=4第六章例1：有一药物溶液每毫升含500单位，40天后降为每毫升300单位，设其分解为一级反应，求分解至原有浓度的一半需多少天？解：k=(2.303/t) lg Co/C=(2.303/40) lg (500/300) =0.0128day-1t=0.693/k=0.693/0.0128=54.3 day例2、血药浓度通常与药理作用密切相关，血药浓度过低不能达到治疗效果，血药浓度过高又可能发生中毒现象。
已知卡那霉素最大安全治疗浓度为35μg·ml-1，最小有效浓度为10μg·ml-1。
当以每千克体重7.5mg的剂量静脉射入人体后1.5h和3h测得其血药浓度分别为17.68μg·ml-1和12.50μg·ml-1, 药物在体内的消除可按一级反应处理。
求：（1）速率常数；（2）经过多长时间注射第二针；（3）允许的最大初次静脉注射剂量。
例：用波长为253.7nm的光来光解气体HI2HI→H2+I2 ，实验表明吸收307J的光能可分解HI 1.30×10-3 mol ，试求量子效率。
解：被吸收光子的物质的量307/(0.1196/λ)=307×253.7×10-9/0.1196=6.51×10-4mol∴Φ=1.30×10-3/6.51×10-4=1.99HI光解的量子效率近似于2，这是因为：HI + hν→ H . +I . H . + HI →H2+I .2I . + M → I2 + M 总反应 2HI→ H2 + I2一个HI分子吸收光能后，共有两个HI分子起反应，故Φ=2。
