物理化学习题--1
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第一章 化学热力学基本定律与函数
复习思考题
1. 状态函数有何特点，当体系进行任一循环过程时，其状态函数的变化值是多少?
2. 设有一封闭体系，当其始、末态确定之后，判断下列各种物理量是否有确定的值。
(1)Ｗ（Ｑ＝０）； (2)Ｑ； (3)Ｑ（Ｗ＝０）； (4)Ｑ－Ｗ。
3. 试证明在无有效功的恒容过程中ΔＵ＝Ｑ
Ｖ。此过程中的ΔＨ又是多少(用公式表
示)?是否仍可用过程热来量度?
4. 将273.15 K 、1 mol的冰缓缓加热，使其在恒压下蒸发为373.15 K的水蒸气，此
过程热用TC
pO)dH(
2373.15K
K15.273m,
计算对不对?
5. 对1 mol理想气体，从同一始态(ｐ、T、V)出发，分别进行恒温可逆膨胀或绝热可
逆膨胀至相同体积的末态，其所做的膨胀功哪一过程大?
6. 1 mol气体从同一始态出发，分别进行恒温可逆膨胀或恒温不可逆膨胀达到相同的
末态，由于恒温可逆膨胀时所做的功Ｗ
r大于恒温不可逆膨胀时的体积功Ｗ
ir，则Q
r＞Q
ir。
对否? 为什么?
7. 任一气体从同一始态出发分别经绝热可逆膨胀或绝热不可逆膨胀达到体积相同的
末态，而末态的压强相同吗?
8. 说明下列热化学方程式能表明什么。
CH
3CH
2OH（l）＋CH
3COOH（l）==== CH
3COOC
2H
5(l)＋H
2O(l)
Θ
mrH
（298K）＝ 8 238.30 J·mol-1
当此反应达到平衡时，乙醇、乙酸、脂及水的物质的量分别为31
、31
、32
及32
mol，求
32
mol的乙醇与适量乙酸转化为脂及水所吸收的热。
9. 热为过程函数，为何计算化学反应的恒压热效应Ｑ
p时又只取决于始、末态?
10. 在标准状态下，CO（ｇ,p）＋21
O
2(g,p
)==== CO
2(g, p
)的Θ
mrH
（298Ｋ）
值即为Θ
mrH
(CO
2,ｇ,298K)，对否? 2H
2(ｇ,p
)＋O
2(ｇ,p
)====2H
2O(ｇ, p
)的Θ
mrH
（298K）值等于Θ
mfH
(Ｈ
2O,ｇ,298K)，并等于Θ
mcH
（H
2，298K），对不对?
11. 298.15 K、p
下，液氮的标准生成热为零吗?
12. 试指出下列公式的适用条件：
(1) 2
1d)()(
1mr2mrT
TpTCTHTH
；
(2)RTQQ
Vp)g(
Bm,m,
13. 含有放射性元素物质的蜕变反应的热效应可用各物质的标准生成焓计算吗? 为什
么?
14. 如果不断地将理想气体进行恒温膨胀，则所吸收的热全部转变为功，这不就是单一
热源也能做功的实例吗?如何解释?
15. 在同一始、末态间，可逆过程的热温商大于不可逆过程的热温商，即“可逆过程的
熵变化值大于不可逆过程的熵变化值”。此说法对吗?
16. 理想气体恒温向真空膨胀时，Ud＝０，Vpd
＝０，所以由Ud＝STd－Vpd
可
以得出Sd＝０(因Ｔ≠０)，可见理想气体向真空恒温膨胀是恒熵过程。是吗?
17. 在298.15 K、p
下，1 mol
水蒸发成水蒸气，此过程的15.298mvapH
S
。此结果对
吗?
18. 对于只用两个热力学变量描述的封闭体系而言，ｐ—Ｖ图上两条绝热可逆线不会
相交，两条恒温可逆线也不可能相交，试证明之。
19. 试判断下述过程在恒温恒压下进行时的S是大于零，小于零，还是等于零?
(1) 固体NH
4NO
3溶于水；
(2) 2Pb(s)＋O
2(g)====2PbO(s)；
(3) Zn(s)＋H
2SO
4==== ZnSO
4＋H
2；
(4) CO
2(g)＋C(s)====2CO(g)。
20. 设某化学反应的恒压热效应mrH
＜0，则其mrS
＝mrH
／Ｔ＜0。这结论对
吗?为什么?
21. 有人认为，当体系从某一始态变至另一末态，无论其通过何种途径，而ΔG的值总
是一定的，而且总是等于Ｗ′。这种说法对吗? 22. 对于某化学反应，其mrH
＞0，mrS
＞0，在低温下不能自动进行。如升高温度
此反应能否自动进行?试论证之。
23. 用G作为恒温恒压过程的判据时，表明G与温度及压强无关。此说法对吗?为
什么?
24. 已知pVTSGddd
，则在101 325 Pa的压强下，由268.15 K的水变成268.15
K的冰时，其G＝０。此说法对吗? 为什么?
25. 吉布斯自由能变化值G是恒温恒压过程方向的判据，而吉布斯—亥姆霍兹恒压方
程式是描述G随温度变化的关系式。这样由此式求出的ΔG值能否再作为自动过程的
判据呢?
26. 指出下列过程U、H、S、A及G何者为零?
(1) 理想气体恒温过程；
(2) 理想气体绝热可逆过程；
(3) 1mol Ｈ
２和1 mol Cl
２在绝热钢筒内生成HCl（g）； (4) 非理想气体节流膨胀；
(5) 液体水在373.15 K和p
的压强下蒸发； (6) 循环过程。
习 题
1．1mol双原子理想气体在300 K、101 kPa下，经恒外压恒温压缩至平衡态，并从此状态下
恒容升温至370 K、压强为1 010 kPa。求整个过程的U、H、W及Q
。
（答案：△U = 1455 J，△H = 2037 J，W=17727 J，Q = -16272 J）
解： 第一步：恒外压恒温压缩至平衡态，U=0，H=0
V
1=8.314×300/(101×103)=24.695dm3,
此平衡态的体积就是末态的体积V
2， V
2=8.314×370/(1010×103)= 3.046dm3
此平衡态的压强P’=8.314×300/(3.046×10-3)=818.84kPa
W=-P’(V
2-V
1)=-818.92×103×(3.046-24.695)×10-3 =17727 J=17.727 kJ
-Q=W=17.727 kJ Q=-17.727 kJ 第一步： 因恒容W=0
U=Q
v=C
v,m(T
2-T
1) =20.79×(370-300)=1455.3 J=1.455 kJ
H=(20.79+R)×70=2037.3 J=2.037 kJ
整个过程：W=17.727 kJ；Q= -17.727+1.455= -16.27 kJ；
U=1.455 kJ ；H=2.037 kJ。
2．设有0.1 kg N
2，温度为273.15 K，压强为101325 Pa，分别进行下列过程，求U、H、
Q
及W。
(1) 恒容加热至压强为151987.5 Pa； (2) 恒压膨胀至原体积的2倍；
(3) 恒温可逆膨胀至原体积的2倍； (4) 绝热可逆膨胀至原体积的2倍。
（答案： ①△U = QV = 1.01×104 J，△H = 1.42×104 J，W = 0；
②△H = QP = 28.4 kJ，△U = 20.20 kJ，W= -8.11 kJ；
③ Q = 5622 J ，W = -5622 J，△H = △U = 0 J；
④ Q = 0，W = △U = -4911 J，△H = - 6875 J）
解： 将N
2 气视为双原子理想气体，则
C
p,m=29.10 J·mol-1·K-1;
C
v,m=20.79 J·mol-1·K-1
(1) W=0, 末态温度 T
2=1.5T
1=1.5×273.15 K
∴U=Q
v=n C
v(T
2-T
1) =(100/28)×20.79×(1.5×273.15-273.15)=1.01×104 J
H= n C
p(T
2-T
1) =(100/28)×29.10×(1.5×273.15-273.15)=1.42×104 J
(2) 末态温度 T
2=2T
1=2×273.15K
H=Q
p= n Cp(T
2-T
1) =(100/28)×29.10×(2×273.15-273.15) =28388 J=28.4 kJ
U=n C
v(T
2-T
1) =(100/28)×20.79×273.15 = 20201 J=20.20 kJ
W= -PV= -101325×(100/28)×8.314×273.15/101325= -8110J= -8.11kJ
(3) 理想气体恒温，H=U=0,
W= -Q= -(100/28)×8.314×273.15×ln2= -5622 J= -5.62 kJ
