物理化学(ΔG=ΔH - TΔS)

《物理化学》复习题一．填空和选择题：1、内能是系统的状态函数，若某一系统从一始态出发经一循环过程又回到始态，则系统(Q+W)的变化是：2）(Q+W)>0；（3）(Q+W)<0；（4）不能确定2、焓是系统的状态函数，H=U+PV，若系统发生状态变化时，ΔH=ΔU+Δ(PV),式中Δ(PV)的意思是：（1）P ΔV（3）PΔV- VΔP；4、100℃，101 325 Pa的液态H2O的化学势为μl，100℃，101 325 Pa的气态H2O的化学势为μg ，二者的关系是：: （1）μl＞μg；（2）μl＜μg5、系统经历一个绝热可逆过程，其熵变ΔS：（1）＞0；（2）＜0 ；（4）不能确定6、系统经过某过程后，其焓变ΔH=Qp，则该过程是：（1）理想气体任意过程；（3）理想气体等压过程；（4）真实气体等压过程。

7、下列说法正确的是：（1）放热反应均是自发反应；（2）ΔS为正值的反应均是自发反应；（3）摩尔数增加的反应，ΔS8、下述表达不正确的是：（1）能斯特方程适用于可逆电池；（2）能斯特方程不适用于同样计划存在的电池；（3）9、Qv=ΔU，Qp=ΔH的的适用条件条件是封闭体系、非体积功为零、恒容（恒压）。

10、隔离系统中进行的可逆过程ΔS =0 ；进行不可逆过程的ΔS >0 。

11、化学反应是沿着化学势降低的方向进行。

10、在298K和100kPa下，反应3C(s)+O2(g)+3H2(g) →CH3COOCH3(l) 的等压热效应Q p与等容热效应Q v之差为（Q p=Q v + nRT ）A、9911 J·mol-1B、-9911 J·mol-1 C、14866 J·mol-1D、7433 J·mol-112. 把玻璃毛细管插入水中，凹面的液体所受的压力P与平面液体所受的压力P0相比：（1）P= P0）P> P0（4）不确定13、系统经过某过程后，其焓变ΔH=Qp，则该过程是：A、理想气体任意过程；C、理想气体等压过程；D、真实气体等压过程。

第一章一、焓变（ΔH)：反应热1．反应热：一定条件下，一定物质的量的反应物之间完全反应所放出或吸收的热量 2．焓变(ΔH)的意义:在恒压条件下进行的化学反应的热效应（1）。

符号：△H（2）.单位：kJ/mol3。

产生原因：化学键断裂--吸热化学键形成——放热放出热量的化学反应.(放热>吸热）△H 为“-”或△H <0吸收热量的化学反应.(吸热>放热）△H 为“+”或△H 〉0☆常见的放热反应: ①所有的燃烧反应②酸碱中和反应③大多数的化合反应④金属与酸的反应⑤生石灰和水反应⑥浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等☆常见的吸热反应:①晶体Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl ②大多数的分解反应③以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应④铵盐溶解等二、热化学方程式书写化学方程式注意要点：①热化学方程式必须标出能量变化.②热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态(g,l,s分别表示固态,液态,气态，水溶液中溶质用aq表示）③热化学反应方程式要指明反应时的温度和压强。

④热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数⑤各物质系数加倍，△H加倍；反应逆向进行，△H改变符号,数值不变三、燃烧热1．概念：25 ℃,101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。

燃烧热的单位用kJ/mol表示。

※注意以下几点：①研究条件：101 kPa ②反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物.③燃烧物的物质的量：1 mol ④研究内容：放出的热量.(ΔH<0,单位kJ/mol)四、中和热1．概念:在稀溶液中，强酸跟强碱发生中和反应而生成1mol H2O，这时的反应热叫中和热。

2．强酸与强碱的中和反应其实质是H+和OH-反应,其热化学方程式为：H+（aq） +OH-（aq) =H2O(l）ΔH=－57.3kJ/mol3．弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3kJ/mol。

第四章多组分系统热力学及其在溶液中的应用复习题解答1．下列说法是否正确，为什么？（1）溶液的化学势等于溶液中个组分的化学势之和；答：错。

溶液无化学势。

（2）对于纯组分，其化学势就等于它的Gibbs自由能；答：错。

对于纯组分其化学势等于其摩尔Gibbs自由能。

（3）在同一稀溶液中，溶质B的浓度分别可以用xB，mB，cB表示，其标准态的表示方法也不同，则其相应的化学势也就不同；答：错。

因为pB=kx ·xB = km ·mB =kc ·cB，μ= μx*+RTln xB= μm*+RTln (mB/mº)= μc*+RTln (cB/cº)，所以其标准态的表示方法可不同，但其相应的化学势相同。

（4）在同一溶液中，若标准态规定不同，则其相应的相对活度也就不同；答：对。

？（5）二组分理想液态混合物的总蒸气压，一定大于任一组分的蒸气分压；答：对。

p = pA+ pB p> pA 或 p> pB（6）在相同温度、压力下，浓度都是0.01mol·kg-1的食糖和食盐水溶液的渗透压相等；（6）错。

食糖以分子形式存在于水溶液中，而食盐以离子形式存在于水溶液中，虽然浓度相同，但在溶液中的粒子数不同，所以产生的渗透压不等。

（7）稀溶液的沸点一定比纯溶剂高；答：错。

稀溶液中所加的溶质若是难挥发的非电解质，则其沸点一定比纯溶剂高；若加的是易挥发的溶质就不一定。

（8）在KCl重结晶过程中，析出的KCl(s)的化学势大于母液中KCl的化学势；答：错。

应该相反，化学势从高到低的方向变化。

析出的KCl(s)的化学势小于母液中KCl 的化学势。

（9）相对活度a=1的状态就是标准态；答：错。

对溶质，在T，pº下，当γ→1时，各自浓度均为1的假想态为标准态。

（10）在理想液态混合物中，Roult定律与Henry定律相同。

答：对。

pB= pB *·xB =kx ·xB2．想一想，这是为什么？（1）在寒冷的国家，冬天下雪前，在路上洒盐；答：利用稀溶液凝固点较纯溶剂低，在路上洒盐可降低冰点，防止路因结冰而变滑。

物理化学试题之一一、选择题(每题2分，共50分,将唯一的答案填进括号内>( >1. 下列公式中只适用于理想气体的是A. ΔU=QVB. W=nRTln(p2/p1>C. ΔU=dT C m ,V T T 21⎰D. ΔH=ΔU+p ΔVOgvbp9M1Vz ( >2. ΔH 是体系的什么A. 反应热B. 吸收的热量C. 焓的变化D. 生成热( >3. 2000K 时反应CO(g>+1/2O2(g>=CO2(g>的Kp 为6.443,则在同温度下反应为2CO2(g>=2CO(g>+O2(g>的Kp 应为Ogvbp9M1Vz A. 1/6.443 B. (6.443>1/2 C. (1/6.443>2 D. 1/(6.443>1/2Ogvbp9M1Vz ( > 4. 固态的NH4HS 放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分数、相数及自由度分别是Ogvbp9M1Vz A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1D. 3，2，2，2 Ogvbp9M1Vz ( > 5. 下列各量称做化学势的是 A. i j n ,V ,S i )n (≠∂μ∂ B. i j n ,V ,T i )n p (≠∂∂ C. i j n ,p ,T i )n (≠∂μ∂ D. i j n ,V ,S i )n U (≠∂∂ ( > 6. A 和B 能形成理想溶液。

已知在100℃时纯液体A 的饱和蒸汽压为133.3kPa, 纯液体B 的饱和蒸汽压为66.7 kPa, 当A 和B 的二元溶液中A 的摩尔分数为0.5时，与溶液平衡的蒸气中A 的摩尔分数是Ogvbp9M1Vz A. 1 B. 0.75 C. 0.667 D. 0.5( > 7. 理想气体的真空自由膨胀，哪个函数不变？A. ΔS=0B. V=0C. ΔG=0D. ΔH=0( > 8. A 、B 两组分的气液平衡T-x 图上，有一最低恒沸点，恒沸物组成为xA=0.7。

吉布斯系列学号：120103709014 摘要：在物理化学当中，吉布斯自由能是物理化学中的一个重要的热力学函数，虽然他只是定义的一个函数，是若干热力学函数的数学组合。

但吉布斯自由能概念几乎贯穿在整个物理化学的学习过程中，加深对吉布斯自由能定义、性质和判据的掌握，正确理解体系的吉布斯自由能变化的计算公式及其使用范围和条件，是掌握事物内在本质和学好物理化学的基础。

关键字：吉布斯函数、范特霍夫等温方程、吉布斯自由能与熵和焓、吉布斯自由能与平衡常数、吉布斯自由能与化学势一、吉布斯函数吉布斯函数(Gibbs function)，系统的热力学函数之一。

又称热力势、自由焓、吉布斯自由能等。

符号G，定义为：G＝H－TS式中H、T、S分别为系统的焓、热力学温度(开尔文温度K)和熵。

吉布斯函数是系统的广延性质，具有能量的量纲。

由于H，S，T都是状态函数，因而G也必然是一个状态函数。

当体系发生变化时，G也随之变化。

其改变值△G，称为体系的吉布斯自由能变，只取决于变化的始态与终态，而与变化的途径无关：△G=G终一G始按照吉布斯自由能的定义，可以推出当体系从状态1变化到状态2时，体系的吉布斯自由能变为：△G=G2－G１=△H －△(TS) 对于等温条件下的反应而言，有T2=T1=T 则△G=△H－T △S上式称为吉布斯－亥姆霍兹公式（亦称吉布斯等温方程）。

由此可以看出，△G包含了△H和△S的因素，若用△G 作为自发反应方向的判据时，实质包含了△H和△S两方面的影响，即同时考虑到推动化学反应的两个主要因素。

因而用△G作判据更为全面可靠。

而且只要是在等温、等压条件下发生的反应，都可用△G作为反应方向性的判据，而大部分化学反应都可归入到这一范畴中，因而用△G作为判别化学反应方向性的判据是很方便可行的。

如果一个封闭系统经历一个等温定压过程，则有：ΔG≤W′（2）式中ΔG为此过程系统的吉布斯函数的变化值，W′为该过程中的非体积功，不等号表示该过程为不可逆过程，等号表示该过程为可逆过程。

物理化学习题解答(三)习题p200~2031.有5mol某双原子理想气体，已知其C v,m=2.5R，从始态400K，200kPa，经绝热可逆压缩至400kPa后，再真空膨胀至200kPa，求整个过程的Q，W，ΔU，ΔH和ΔS。

解：(1) 绝热可逆：Q1=0，ΔS1=0，W1=ΔU1。

T1γp11-γ=T2γp21-γ，(T2/T1)γ=( p1/p2) 1-γ，γln(T2/T1)=(1-γ)ln( p1/p2)ln(T2/T1)=(1/γ-1)ln( p1/p2)= (5/7-1)ln(200/400)= 0.198042T2=T1exp(0.198042)=400exp(0.198042)=487.6KW1=ΔU1=n C v,m(T2-T1)=5×2.5×8.314×(487.6-400)=9103.83JΔH1=n C p,m(T2-T1)=5×3.5×8.314×(527.8-400)=12745.36J(2) 真空膨胀：Q2=0，W2=ΔH2=ΔU2=0。

设计等温可逆过程：ΔS2=nR ln(p1/p2)=5×8.314×ln(400/200)=28.81 J.K-1整个过程：Q=Q1+Q2=0，W=W1+W2=W1=9103.83JΔU=ΔU1+ΔU2=ΔU1=9103.83JΔH=ΔH1+ΔH2=ΔH1=12745.36JΔS=ΔS1+ΔS2=ΔS2=28.81 J.K-12.有5molHe(g)，可看作理想气体，已知其C v,m=1.5R，从始态273K，100kPa，变到终态298K，1000kPa，计算该过程的熵变ΔS。

解：(1) 设计等温可逆过程：273K，100kPa→273K，1000kPaΔS1=nR ln(p1/p2)=5×8.314×ln(100/1000)= -95.72J.K-1(2) 设计等压可逆过程：273K，1000kPa→298K，1000kPaΔS2=nC p,m ln(T2/T1)=5×2.5×8.314ln(298/273)=9.106J.K-1则：273K，100kPa→298K，1000kPaΔS=ΔS1+ΔS2=-95.72+9.106=-86.61 J.K-13.在绝热容器中，将0.10kg、283K的水与0.20kg、313K的水混合，求混合过程的熵变ΔS mix。

高材15级物理化学试题A一、分析及相图题1、真实气体的行为规则是什么？真实气体能否被液化？其条件是什么?答：分子之间有相互作用力，分子本身占有体积，分子不断作无规则热运动；能被液化，气体温度低于Tc（临界温度）。

2、质量作用定律对于复杂反应是否适应？答：否，质量作用定律只适用于基元反应，对于非基元反应，只能对其反应机理的每一步基元反应适用。

3、现在有人想利用海洋中不同深度的温度不同，设计一种循环操作的机器，使海水的热力学能转换成有用的机械功。

这是不是违反热力学第二定律？为什么？答：不违反，海洋深层的温度低于表面，由于相对密度的原因，温度低的水总在海洋的下层，因为不是从单一的热源吸热做功，所以不违反热力学第二定律。

4、任一封闭系统在任意指定的始末状态之间可设计出无数多个具体的途径，各具体途径的热和功皆不相等，但每个途径的热和功的代数和皆相等，原因何在？答：封闭系统在指定的始末状态之间，任一指定途径的Qi+Wi=Δu，而Δu是状态函数的增量。

对于指定系统，Δu只取决于始末状态而与途径无关，故各途径的热和功…5、气相反应NO(g)＋1/2O2(g) → NO2(g)在298 K，101.325 kPa下进行。

若有关气体均可视为理想气体，则因理想气体的热力学能只是温度的函数，故上述反应的△U = 0，又因是等温等压过程，Q=nC p,m△T=0。

此种说法是否正确？为什么？答：不正确，对于一定质量一定组成的理想气体，其热力学能只是温度的函数，有相变化或化学变化时不满足上述条件，也就是得不到ΔU=0的结论，只适用于系统在无相变化及化学变化且ω′=0的等压过程下的的情况，而有化学变化时套用公式则不对。

6、知道了化学反应方程式，能否确定其反应级数和反应分子数？答：不能，反应级数由实验得到，可通过尝试法，半衰期法，初始速率法等加以确定，通常一个化学反应不是按其计量数所示个数分子直接碰撞，而是经过一系列分子直接碰撞发生的步骤7、一定量100℃，100 kPa的水，在等温等压条件下变成水蒸气。