物化总复习
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物理化学复习题一、判断题1、一个已达平衡的化学反应,只有当标准平衡常数改变时,平衡才会移动。
×2、根据道尔顿分压定律,P=∑PB,可见压力具有加和性,应属于广度性质。
×3、因Qp =△H, Qv=△U,所以Qp与Qv都是状态函数。
×4、自发过程一定是不可逆过程。
√5、熵增加的过程一定是自发过程。
×6、物质B在两相之间进行宏观转移的方向总是从浓度高的相迁至浓度低的相。
×7、吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。
×8、在等温、等压不作非体积功的条件下,反应的△rGm<0时,若值越小,自发进行反映的趋势也越强,反应进行得越快。
×9、三组分系统最多同时存在5相。
√10、单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉佩龙方程定量描述。
√⑴电解质溶液中各离子迁移数之和为1。
√11、无限稀电解质溶液的摩尔电导率可以看成是正、负离子无限稀摩尔电导率之和,这一规律只适用于强电解质。
×12、电解质的无限稀摩尔电导率Λm ∞可以由Λm对√c作图外推至√c =0得到。
×13、恒温、恒压下ΔG>0的反应不能自发进行。
×14、只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象,所以系统表面增大是表面张力产生的原因。
×15、单分子层吸附只能是化学吸附,多分子层吸附只能是物理吸附。
×16、由于溶质在溶液的表面产生吸附,所以溶质在溶液表面的浓度大于它在溶液内部的浓度。
×17、在同一反应中各物质的变化速率相同。
×18、零级反应的反应速率不随反应物质的浓度变化而变化。
√19、一个化学反应进行是级数越大,其反应速率也越大。
×二、填空题1、理想气体分子的最基本的特征是和,当温度越,压力越时,一切实际气体的行为就越接近理想气体。
2、1mol理想气体从300k,200Kpa绝热向真空膨胀至100Kpa,则此过程的△U 0,△H0,△T 0,△V 0.3、实际气体经节流膨胀,Q 0,△H 0,△P 0.4、在绝对零度时纯物质完美晶体的熵值= 。
物化复习提纲第一章热力学第一定律1.2几个基本概念1.系统和环境系统:将一部分物体从其他部分中划分出来,作为研究的对象,这一部分物体,称为“系统”。
环境:系统以外并与系统有相互作用的部分称为“环境”。
热力学系统分为三种:敞开系统、密闭系统(或称封闭系统)、隔绝系统(或称孤立系统)P(7)2.状态和状态性质状态:某一热力学系统的状态是系统的物理性质和化学性质的综合表现。
状态性质:状态的性质称为状态性质,又称为状态函数。
P(7)3.过程和途径过程:系统状态所发生的一切变化均称为“过程“。
途径:由同一始态到同一终态的不同方式可称为不同的“途径“。
P(8)4.热力学平衡热力学平衡:系统与环境之间没有任何物质和能量交换,系统中各个状态性质又均不随时间变化,则称为系统处于热力学平衡状态。
P(9)1.3能量守恒——热力学第一定律热力学的基本定律之一,是能量守恒和转换定律的一种表述方式。
热力学第一定律一种表述:热能可以从一个物体传递给另一个物体,也可以与机械能或其他能量相互转换,在传递和转换过程中,能量的总值不变。
它的另一种表述方式为:不消耗能量就可以作功的"第一类永动机"是不可能实现的。
数学表达式:∆U=Q+W(系统热力学能的增量对于系统从环境所吸收的热量与环境对系统所做的功之和)P111.4体积功:因系统体积变化而引起的系统与环境间交换的功称为体积功。
公式:W=-p e .∆V(负的外压与体积变化的乘积)。
在真空中p=0,则W=0。
P13 结论:某过程进行之后系统恢复原状的同时,环境也恢复原状而未留下任何永久性的..................................变化,则该过程称为“热力学可逆过程”..................。
在定温的情况下,系统在可逆过程中所做的功为最大功(绝对值).............................。
系统在可逆过程........中所消耗的功为最小功。
一、选择题1.下列问题中哪个不能通过电导实验测定得到解决( )A. 难容盐的溶解度B. 离子的平均活度系数C. 弱电解质的电离度D. 电解质溶液的浓度 解答: B.2. 298K 时, 1002.0-∙kg mol 的2CuCl 溶液的平均活度系数1±γ与同浓度的4CuSO 溶液的平均活度系数2±γ 之间的关系为( )A. 21±±>γγB. 21±±<γγC. 21±±=γγD. 无法比较解答: B.3. 设某浓度的4CuSO 溶液的摩尔电导率为1212104.1---∙∙Ω⨯mol m ,若在该溶液中加入31m 的纯水,这时4CuSO 溶液的摩尔电导率将( )A. 降低B. 升高C. 不变D. 无法确定 解答: B.4.])([63CN Fe K 的水溶液,其质量摩尔浓度为b,离子平均活度系数为±γ,此溶液的平均活度±a 为( )A. 22b±γB.33b±γ C. 3334b ±γ D. b ±γ427解答: D.5.已知298K时,NaCl NaOH Cl NH ,,4的无限稀溶液摩尔电导率分别为1222210265.1,10478.2,10499.1----∙∙⨯⨯⨯mol m S ,则OH NH 4的无限稀溶液摩尔电导率为( )A. 12210277.0--∙∙⨯mol m SB. 1221053.2--∙∙⨯mol m SC. 12210721.2--∙∙⨯mol m SD. 12210253.0--∙∙⨯mol m S 解答: C.6.10433.0-∙kg mol 的KCl 与10122.0-∙kg mol 的64)(CN Fe K 混合液的离子强度为( )A. 11862.0-∙kg molB. 11653.0-∙kg molC. 11438.0-∙kg molD. 10224.0-∙kg mol 解答: C.7. 298K时浓度为110.0-∙kg mol 的2CaCl 水溶液,其正负离子的平均活度系数518.0=±γ,则正负离子的平均活度±a 为( )A. 0.0518B. 0.1036C. 0.0822D. 0.822 解答: C.8. 有4个浓度均为1010.0-∙kg mol 的电解质溶液,其中活度系数最大的是( )A. KClB. 2CaClC. 42SO NaD. 3AlCl 解答: D.9.已知42SO Na 溶液的质量摩尔浓度为m,则该溶液的平均质量摩尔浓度±m 为( )A. m 314 B. m 2 C. m 312 D. m 212 解答: A.10.当电流通过某电解质溶液时,若正负离子的迁移速率之比为32,那么正离子的迁移数为( )A. 0.667B. 0.400C. 0.600D. 1.50解答: B.11.电解质溶液的摩尔电导率等于溶液中正、负离子的摩尔电导率之和,此规律仅适用于( )A. 浓度为31-∙dm mol 的电解质溶液B. 无限稀释的强电解质溶液C. 无限稀释的弱电解质溶液D. 无限稀释的电解质溶液 解答: B.12. 对于同一电解质的水溶液,当其浓度逐渐增加时,以下何种性质将随之增加( )A. 在稀溶液范围内的电导率B. 摩尔电导率C. 离子的平均活度系数D. 离子淌度 解答: A.13. 在298K 时,无限稀释的水溶液中,下列离子的电导率最大的是( )A. +221Ba B. +331La C. +4NH D. +H 解答: D.14. 在298K 时,无限稀释的水溶液中,下列离子的电导率最大的是( )A. -COO CH 3B. -3NOC. -OHD. -Br 解答: C.15. 298K时,当42SO H 溶液的质量摩尔浓度从111.001.0--∙∙kg mol kg mol 增加到时,其电导率κ和摩尔电导率m Λ将( )A. 增加减小,m ΛκB. 增加增加,m ΛκC. 减小减小,m ΛκD. 减小增加,m Λκ 解答: D.16. 在表达离子的摩尔电导率时有必要指明涉及的基本单元,下列表达式中正确的是( )A. )21(2)(22++Λ=ΛMg Mg m m B. )21()(222++Λ=ΛMg Mg m m C. )21()(22++Λ=ΛMg Mg m m D. 以上都不对解答: A.17.下列各电解质水溶液中,摩尔电导率最小的是( )A. NaOH kg mol 的101.0-∙B. HCl kg mol 的101.0-∙C. NaCl kg mol 的101.0-∙D. NaCl kg mol 的11-∙解答: D.18. 下列化合物中,哪个的无限稀释摩尔电导率可以用而求得作图外推至对0=Λc c m ( )A. NaClB. COOH CH 3C. COONa CH 3D. HCl解答: B.19. 浓度为B A kg mol 213.0-∙电解质溶液的离子强度为( )A. 19.0-∙kg molB. 13.0-∙kg molC. 16.0-∙kg molD.18.1-∙kg mol 解答: A.20.温度T时,浓度均为321,,01.0LaCl CaCl NaCl kg mol 的-∙三种电解质水溶液,离子平均活度系数最小的是( )A. NaClB. 2CaClC. 3LaClD. 都相同解答: C.21.用同一电导池分别测定质量摩尔浓度为121110.001.0--∙=∙=kg mol m kg mol m 和 的两种电解质溶液,其电阻Ω=Ω=500,100021R R , 则它们的摩尔电导率之比2,1,:m m ΛΛ为( )A. 1:5B. 5:1C. 10:5D. 5:10解答: B.22. 2CaCl 的电导率与其离子的摩尔电导率的关系为( )A. ∞∞∞-+Λ+Λ=ΛCl m Ca m CaCl m ,,,22B. ∞∞∞-+Λ+Λ=ΛClm Ca m CaCl m ,,,2221C. ∞∞∞-+Λ+Λ=ΛCl m Ca m CaCl m ,,,222D. )(2,,,22∞∞∞-+Λ+Λ=ΛCl m Ca m CaCl m解答: C.23. 质量摩尔浓度为m 的3FeCl 溶液(设其能完全解离),平均活度因子为±γ,则3FeCl 的活度为( )A. )(4θγm m ±B. 44)(4θγm m ± C. )(44θγm m ±D. 44)(27θγmm ±解答: D.24. 298K 时,有相同浓度的)2()1(NaCl NaOH 和溶液,两种溶液中+Na 的迁移数21t t 和之间的关系为( )A. 21t t =B. 21t t >C. 21t t <D. 无法比较解答: C.25. 强电解质2MgCl 水溶液,其离子平均活度±a 与电解质活度B a 之间的关系为( )A. B a a =±B. 3B a a =± C. 21B a a =± D. 31B a a =±解答: D.26. 法拉第定律限用于( )(A )液态电解质 (B )无机液态或固态电解质 (C )所有液态或固态电解质 (D )所有液态或固态导电物质 解答: C.27. 在一般情况下,电位梯度只影响( )(A )离子的电迁移率 (B )离子迁移速率(C )电导率 (D )离子的电流分数 解答: B.28. 浓度为m 的()342SO Al 溶液中,正、负离子的活度系数分别为 +γ和- γ, 则平均活度系数±γ等于( )(A )()m 51108 (B )()m 513-2γγ+(C )()513-2γγ+ (D )()512-3γγ+解答: C.29. 室温下无限稀的水溶液中,离子摩尔电导率最大的是 ( )(A) +331La (B) +221Ca (C) +4NH (D) -OH 解答: D.30. 在应用电位计测定电动势的实验中,通常必须用到 ( )(A )标准电池 (B )标准氢电极(C )甘汞电极 (D )活度为1的电解质溶液 解答: A.31. ()[]631001.0CN Fe K kg mol -∙ 水溶液的离子强度为 ( )(A )3100.6-⨯ (B ) 3100.5-⨯ (C ) 3105.4-⨯ (D ) 3100.3-⨯解答: A.32. 已知()()12221089.4291,--∞∙∙⨯=Λmol m S K O H m , 此时纯水中的18108.7--∙⨯==-=kg mol m m OH H ,则该温度下纯水的电导率κ为( ) (A ) 191081.3--∙⨯m S (B ) 161081.3--∙⨯m S (C ) 191063.7--∙⨯m S (D ) 161063.7--∙⨯m S解答: B. 可逆电池33. 温度T 时,电池反应D C B A +→+所对应的电池的标准电动势为θ1E ,则反应C A D C 2222+→+所对应的电池的标准电动势为( )A. θθ12E E = B. θθ12E E -= C. θθ122E E = D. θθ122E E -= 解答: B.34. 电池在T 、P 恒定和可逆情况下放电,则其与环境的热交换为( )A. 一定为零B. m r H ∆C. m r S T ∆D. 无法确定 解答: C.35. 电池Pt |,Cu ||Cu |Pt |,Cu ||Cu |222++++++Cu Cu Cu Cu 及的电池反应均可写成++→+Cu Cu Cu 22,则289 K 时如上两电池的( ) A. 均不相同与θE G m r ∆ B. 均相同与θE G m r ∆ C. 不相同相同而θE G m r ∆ D. 相同不相同而θE G m r ∆ 解答: C.36. 已知298K 时电池Ag Ag Pb Pb ++2的两极的标准还原电势分别为V PbPb1265.02-=+θϕ,V AgAg 7994.0=+θϕ,若有965001-∙mol C 电量通过该电池时,则该电池的标准摩尔吉布斯函数θm r G ∆为( )A. 1348.89-∙mol kJB. 170.178-∙mol kJC. 1348.89-∙-mol kJD. 170.178-∙-mol kJ 解答: C.37. 已知298K时,电池Ag s SO Ag b SO H g H Pt )()()(42422的V E V E AgAg 799.0,6501.0==+θθ,则42SO Ag 的活度积sp K 为( )A. 17108.3-⨯B. 31098.2-⨯C. 3101.2-⨯D. 61058.9-⨯ 解答: D.38. 通过测定原电池电动势求得AgBr(s)的溶度积,可设计如下哪一个电池?( )A. Pt l Br aq HBr s AgBr s Ag ),()()()(2B. Pt l Br aq HBr aq AgNO s Ag ),()()()(23C. )()()()()(3s Ag aq AgNO aq HBr s AgBr s AgD. )()()()(,32s Ag aq AgNO aq HBr l Br Pt 解答: B.39. 将反应)(2l O H OH H →+-+设计成电池,下列正确的是( )A. Pt g H aq H aq OH g H Pt ),()()()(,22+-B. Pt g H aq H aq OH g O Pt ),()()()(,22+-C. Pt g O aq H aq OH g H Pt ),()()()(,22+-D. 都不正确 解答: A.40. 将反应)()(21)(222l O H g O g H →+设计成电池,正确的是( )A. Pt g O aq OH g H Pt ),()()(,22-B. Pt g O aq H aq OH g H Pt ),()()()(,22+-C. Pt g H aq H aq OH g O Pt ),()()()(,22+-D. 都不正确 解答: A.41. 已知298K 时,电池,2225.0)()()()(2V E s Ag s AgCl aq HCl g H Pt =θ的在同温度下,V E s Hg s Cl Hg aq HCl s AgCl s Ag 0456.0)()()()()(22=θ的,则电极)()(22s Hg s Cl Hg Cl -在298K 时的标准还原电极电势为( )A. -0.2681VB. 0.2681VC. -0.1768VD. 0.1768V解答: B.42. 已知298K 时,,4028.0,3580.122V V CdCd Cl Cl-==+-θθϕϕ 则298K 时电池为的θE Pt kpa g Cl a Cl a Cd s Cd )100,()5.0()01.0()(22==-+( )A. 0.9552VB. -1.7608VC. 1.7608VD. -0.9552V解答: C.43. 设计电池来测定溶液的PH 时,最常用的指示电极是玻璃电极,它属于下列哪一类电极?( )A. 第一类电极B. 第二类电极C. 氧化还原电极D. 氢离子选择性电极 解答: D.44. 298K 时,电极反应)()(21)(222g O H g O g H →+所对应的标准电池电动势θ1E ,反应)()(2)(2222g O g H g O H +→ 所对应的标准电池电动势θ2E则( )A. θθ21E E =B. θθ21E E -=C. θθ212E E =-D. θθ212E E = 解答: B.45. 测定电池)()()()(3s Ag s AgCl aq KCl aq AgNO Ag 的电动势时,组装实验装置时,下列哪一个组件不能使用( )?A. 电位差计B. 标准电池C. 直流检流计D. 饱和氯化钾盐桥 解答: D.46. 电化学常用KCl 饱和溶液当盐桥是因为( )A. KCl 不易和其他物质反应B. 受温度影响较小C. _Cl K 和+运动速度相近D. 以上都不是 解答: C.47. 有一原电池的温度系数为负值,则该电池反应的S ∆值将是( ) A. 正值 B. 负值 C. 零 D. 无法确定 解答: B.48. 银锌电池,799.0,761.022V V Ag Ag Zn Zn AgAg ZnZn=-=++++θθϕϕ的 则该电池的标准电动势为( )A. 1.180VB. 2.359VC. 1.560VD. 0.038V 解答: C.49 某电池在298K 、θp 下,可逆放电的热效应为,100J Q R -=则该电池的m r H ∆应该( )A. =100JB. =-100JC. >100JD. <-100J 解答: D.50 下列电池中,电动势与-Cl m 无关者为( )A. Pt g Cl m KCl s AgCl s Ag ),()()(),(2B. Pt g Cl m ZnCl s Zn ),()()(22C. Ag s AgCl m KCl m ZnCl s Zn ),()()()(2D. )()'()(),(322s Ag m AgNO m KCl Cl Hg l Hg 解答: A.51. 下列两个半反应组成电池 负极:V e Ag Ag 8.0,22=+→+θϕ正极:V Zn e Zn 76.0,22-=→++θϕ 下列说法正确的是( )A. 该电池电动势为1.56VB. 按所写的方程,电池反应是自发的C. 电池电动势的符号表明了反应是否自发D. 以上答案都不对 解答: C.52. 一个可以重复使用的可充电电池以1.8V 的输出电压放电,然后用 2.2V 的电压充电使电池恢复原状,整个过程的功、热及体系的Gibbs 自由能变化为( )A. 0,0,0=∆<<G Q WB. 0,0,0=∆<>G Q WC. 0,0,0<∆>>G Q WD. 0,0,0=∆=<G Q W解答: B. 53. 298K 时,要使电池))(()())((21a Hg Na aq Na a Hg Na +成为自发电池,则必须使两个活度的关系为( )A. 21a a <B. 21a a =C. 21a a >D. 21,a a 可取任意值 解答: C.54. 298 K 时,已知V V Sn Sn FeFe150.0,771.02423==++++θθϕϕ, 则反应)为(设活度因子均为的1224223θm r G Sn Fe Sn Fe ∆+→+++++( )A. 17.268-∙-mol kJB. 18.177-∙-mol kJC. 19.119-∙-mol kJD. 19.119-∙mol kJ 解答: C.55. 韦斯登标准电池放电时正极上发生的反应为:A. Cd e Cd →++22B. -+→+2442)(SO Pb e s PbSOC. -+→+2442)(22)(SO l Hg e s SO Hg (D) -+→+Cl l Hg e Cl Hg 2)(2222 解答: C.56.下列说法不属于可逆电池特性的是:A. 电池放电与充电过程电流无限小B. 电池的工作过程肯定为热力学可逆过程C. 电池内的化学反应在正逆方向彼此相反D. 电池所对应的化学反应0=∆m r G解答: D.57.对于甘汞电极,下列叙述正确的是:A. 电极反应为 )(222l Hg e Hg →++B. 属于第一类电极 ;C. 对阴离子可逆,电极电势较稳定D. 电极电势为-+++=Cl HgHg HgHg a FRTln 2222θϕϕ 解答: D.58.常用三种甘汞电极,即(1)饱和甘汞电极;(2)摩尔甘汞电极;(3)31.0-∙dm mol 甘汞电极。
第一章热力学第一定律一、基本概念系统与环境,状态与状态函数,广度性质与强度性质,过程与途径,热与功,内能与焓。
二、基本定律 热力学第一定律:ΔU =Q +W 。
三、基本关系式1、体积功的计算 δW = -p 外d V恒外压过程:W = -p 外ΔV定温可逆过程(理想气体):W =nRT 1221ln ln p p nRT V V = 2、热效应、焓:等容热:Q V =ΔU (封闭系统不作其他功)等压热:Q p =ΔH (封闭系统不作其他功)焓的定义:H =U +pV ; ΔH =ΔU +Δ(pV )焓与温度的关系:ΔH =⎰21d p T T T C3、等压热容与等容热容:热容定义:V V )(T U C ∂∂=;p p )(T H C ∂∂= 定压热容与定容热容的关系:nR C C =-V p热容与温度的关系:C p ,m =a +bT +cT 2四、第一定律的应用1、理想气体状态变化等温过程:ΔU =0 ; ΔH =0 ; W =-Q =⎰-p 外d V等容过程:W =0 ; Q =ΔU =⎰T C d V ; ΔH =⎰T C d p等压过程:W =-p e ΔV ; Q =ΔH =⎰T C d p ; ΔU =⎰T C d V可逆绝热过程:Q =0 ; 利用p 1V 1γ=p 2V 2γ求出T 2,W =ΔU =⎰T C d V ;ΔH =⎰T C d pC V (㏑T 2-㏑T 1)=nR(㏑V 1-㏑V 2)(T 与V 的关系)C p (㏑T 2-㏑T 1)=nR(㏑P 2-㏑P 1) (T 与P 的关系)不可逆绝热过程:Q =0 ;利用C V (T 2-T 1)=-p 外(V 2-V 1)求出T 2,W =ΔU =⎰T C d V ;ΔH =⎰T C d p2、相变化 可逆相变化:ΔH =Q =n ΔH ; W=-p (V 2-V 1)=-pV g =-nRT ; ΔU =Q +W3、实际气体节流膨胀:焦耳-汤姆逊系数:μJ-T (理想气体在定焓过程中温度不变,故其值为0;其为正值,则随p 降低气体T 降低;反之亦然)4、热化学标准摩尔生成焓:在标准压力和指定温度下,由最稳定的单质生成单位物质的量某物质的定压反应热(各种稳定单质在任意温度下的生成焓值为0) 标准摩尔燃烧焓:…………,单位物质的量的某物质被氧完全氧化时的反应焓第二章 热力学第二定律一、基本概念 自发过程与非自发过程二、热力学第二定律热力学第二定律的数学表达式(克劳修斯不等式)T Q dS δ≥ “=”可逆;“>”不可逆三、熵(0k 时任何纯物质的完美结晶丧子为0)1、熵的导出:卡若循环与卡诺定理(页522、熵的定义:T Q dS r δ=3、熵的物理意义:系统混乱度的量度。
纯液体饱和蒸汽压的测定1.纯液体饱和蒸气压与温度的关系:克劳修斯-克拉佩龙方程:(d㏑p*)/dT=(△vapHm)/RT²不定积分:㏑P* = -(△vapHm/ RT)+C㏑P*:1/T作图为一直线,斜率= - vapHm/ R=-b,→vap Hm=bRP*=Po-△P,Po为实验时大气压,△P为饱和蒸汽压测定仪上独处的压力差,Po为101.325KPa 时,对应的温度为液态的正常沸点。
2.测定宝盒蒸汽压常用的方法有动态法、静态法和饱和气流法;本实验采用精态法,此法适用于蒸汽压较大的液体,使用的主要仪器是:饱和蒸汽压测定仪,读取压力差数据。
静态法即将北侧物质放在一个密闭的体系中在不同的温度下直接测量其饱和蒸气压。
3.对易燃液体加热时通常使用水浴加热、油浴加热、直接加热方法。
本实验采用水浴加热方法进行加热,为了使溶液受热均匀,恒温水浴必须搅拌。
4.实验数据处理:由原始数据做出lnP*:1/T图,通过直线斜率求平均摩尔汽化热,求正常沸点。
5.实验原理:a.饱和蒸气压即一定温度下,液体与其蒸气达到平衡的压力;b.△T内液体平均摩尔汽化热的求算;c.外推法求正常沸点Tb;Tb-P°下,液体蒸气压与外压相差时的T。
6.注意事项:装置严实,赶净空气,抽气缓慢,严防空气倒灌。
7.平衡管的作用:封闭和平衡压力的作用。
问题:1.在停止抽气时,若先拔掉电源插头会出现什么情况?答:会出现真空泵油倒灌。
2.能否在加热情况下检查装置是否漏气,对结果有何影响?答;不能,加热过程中温度不能恒定,气-液两相不能达到平衡,压力也不恒定,漏气会导致在整个实验过程中体系内部压力的不稳定,气-液两相无法达到平衡,从而造成缩测结果不准确。
3.压力计读数为何在不漏气时也会时常跳动?答:因为体系未达到平衡状态。
4.克-克方程在什么条件下才使用?答; 克-克方程的适用条件:一是液体的摩尔体积V羽气体的摩尔体积Vg相比可略而不计;二是忽略温度摩尔蒸发热△H的影响,在实验温度范围内可视其为常数,三是气体视为理想气体。
1、298K,101.3kPa下,Zn和CuSO4溶液的置换反应在可逆电池中进行,做电功200kJ,放热6kJ,求反应的△rU、△rH、△rA、△rS、△rG。
解、1、298K,101.3kPa下,Zn和CuSO4溶液的置换反应在可逆电池中进行,做电功200kJ,放热6kJ,求反应的△r U、△r H、△r A、△r S、△r G。
解:系统对环境做功为负,根据题意可知非体积功W′及体积功W V分别为W′=-200kJ,W V=0则总功为W= W′+ W V=-200kJ故△r U=Q+W=(-6-200)kJ=-206kJ△r H=△r U+△(pV)= △r U+p△V=△r U=-206kJ△r S=Q/T=(-6000/298) J·K-1=-20.1 J·K-1△r A=△r U-T△r S=△r U-Q= W′=-200kJ△r G= W′=-200kJ2、20℃,101.3Kpa下,空气中氮在水中溶解的体积。
(换算成标准态)解、空气中含氮气78%,因此P N2=79Kpa;20℃时R=8.4*106KpaP N2=K*X N2则X N2=9.4*10-6n N2=5.2*10-4V N2=11.7ml1、炼钢过程中用铝脱氧的反应为:2[Al]+3[O]=Al2O3(S)2Al(l)+3/2O2=Al2O3△G1=-43095-32.26T2Al(l)=[Al] △G2=-43095-32.26T1/2O2=[0] △G3=-117150-2.89T1)求此反应在1600℃时的平衡常数是多少?解:2[Al]+3[O]=Al2O3(S)△Gm=△G1-2△G2-3△G3=-1243110+394.5T△G M=504210JMOL-1K=1.15*10142)如果脱氧过程中在1600℃时进行,近似计算钢中残留吕量为0.01%时,钢中氧含量是多少?由题意知[AL]和[O]都是以1%为标准态的,近似计算时,氧和铝的活度系数都为1则以k=1.15[%Al]=0.01%代入则[%0]=0.000443、1600℃摩尔质量为60和56的两种物质形成A-B二元溶液。
一、选择题:每小题2分,共20分。
( B )1.对于单组分系统的气液平衡,若㏑P与1/T成直线关系,则气化时 A:△Vap H m =0 B:△Vap H m =常数 C:△Vap S m =0 D:△Vap H m =f(T)( C ) 2. 1mol纯液体在其正常沸点时汽化为蒸气,该过程中增大的量是:A:蒸气压B:汽化热C:熵D:吉布斯函数( B )3. Z>1,表示实际气体:A:易压缩B:不易压缩C:易液化D:不易液化( C )4. 下列说法中,哪一种与热力学第一定律不符?A:在隔离系统中能量的总值不变B:对于封闭系统在经历某过程时,系统内能的增加等于所吸收的热和所获得的功之和。
C:对于封闭系统,在恒温过程中内能不变。
D:在绝热过程中,系统所做的功等于其内能的变化值。
( C )5. 过冷水结成同温度的冰,则过程中:A:△S sys>0 B:△S amb<0 C:△S iso>0 D:△S iso<0( A )6. 加入惰性气体,对下列哪一反应能增大其平衡转化率?A:C6H5C2H5(g)= C6H5C2H3(g)+ H2(g)B:CO(g) + H2O(g) = CO2(g) + H2(g)C:1.5H2(g) + 0.5N2(g) = NH3(g)D:CH3COOH(l) + C2H5OH(l) = H2O(l) + C2H5COOCH3(l)( B )7.影响任意一个化学反应的热力学平衡常数KΘ数值的因素为A:催化剂B:温度C:压力D:浓度( B )8. 理想气体状态方程实际上概括了三个实验定律,它们是:A:波义尔定律分压定律分体积定律B:波义尔定律盖·吕萨克定律阿佛加德罗定律C:波义尔定律分体积定律阿佛加德罗定律D:波义尔定律盖·吕萨克定律分压定律( A )9.理想液态混合物的通性为A:△mix V=0 △mix H=0 △mix S>0 △mix G<0B:△mix V=0 △mix H=0 △mix S<0 △mix G>0C:△mix V>0 △mix H>0 △mix S>0 △mix G<0D:△mix V=0 △mix H=0 △mix S<0 △mix G=0( D )10. 苯和甲苯能形成理想液态混合物,在293K时,P苯*=9959Pa,P甲苯*=2973Pa,则同温下等摩尔的苯和甲苯的混合液呈平衡的蒸气中苯的摩尔分数y苯为:A:1 B:0.3 C:0.23 D:0.77( B )11. 1mol理想气体经绝热自由膨胀,其体积增加为原体积的10倍,则系统的熵变为:A:△S=0 B:△S=19.1J·K-1C:△S>19.1 J·K-1D:△S<19.1 J·K-1 ( A )12.物质的量为n的理气处于状态Ⅰ25℃,101.325KPa,其化学势为μⅠ,标准化学势为μⅠΘ;若此气体处于状态Ⅱ25℃,202.65KPa,其化学势为μⅡ,标准化学势为μⅡΘ。
思考题1. “可逆过程”与“不可逆过程”中“可逆”二字的含义是什么?为什么说摩擦生热是不可逆的?2. 理想气体恒温可逆膨胀过程中,体系从单一热源吸热并使之全部变为功,这是否违反热力学第二定律?3. 在均匀体系的p -V 图中,一条绝热线与一条恒温线能否有两个交点?为什么?4. 热力学第二定律的本质是什么?它能否适用于少数微观粒子组成的体系?5. 关于熵函数,下列说法皆不正确,指出错误原因。
(1)只有可逆过程才有熵变,不可逆过程只有热温商,没有熵变。
(2)可逆过程熵变等于0,不可逆过程熵变大于0。
(3)绝热不可逆过程的熵变必须从初态至末态设计绝热可逆过程进行计算,因此其熵变等于0。
6. 克劳修斯不等式中δQ /T 环是过程的热温商,它是否等于–dS 环?为什么?7. 下图为一恒容绝热箱,箱中盛有大量水,水中置一电阻,设电流通过电阻一瞬间。
电源为只做功不传热的功源。
过程完成后电阻及水的温度均未改变,请用“+、–、0”填写下表。
该过程性质如何?水与电阻的状态是否改变?为什么?8. 指出下列过程中∆U 、∆H 、∆S 、∆F 、∆G 哪些为0? (1)理想气体恒温不可逆压缩; (2)理想气体节流膨胀; (3)实际气体节流膨胀; (4)实际气体绝热可逆膨胀;(5)实际气体不可逆循环过程; (6)饱和液体变为饱和蒸气;(7)绝热恒容无非体积功时的化学反应; (8)绝热恒压无非体积功时的化学反。
9. 能否说自发过程都是导致能量品位降低的过程,非自发过程都是导致能量品位升高的过程?为什么? 10. 熵的统计意义是什么?根据熵的统计意义,判断下列过程∆S 的符号。
(1)盐溶液中析出晶体盐; (2)分解反应N 2O 4(g)→2NO 2(g); (3)乙烯聚合成聚乙烯; (4)气体在活性炭表面被吸附; (5)HCl 气体溶于水生成盐酸。
11. 理想气体经由图中两条不同途径从A 到B ,证明(1)Q 1 + Q 2≠Q 3;(2)∆S 1 + ∆S 2 = ∆S 312. 关闭体系基本方程d G = – S d T+ V d p 在下列哪些过程中不能适用水电阻电源第7题图(1)气体绝热自由膨胀;(2)理想气体恒温恒压下混合;(3)水从101325 Pa,100︒C的初态向真空蒸发变为同温同压下的水蒸气;(4)水在常压、–5︒C条件下结冰;(5)在一定温度、压力下小水滴聚结成大水滴;(6)反应H2(g) +(1/2) O2(g) → H2O(l)在燃料电池中可逆地进行。
2010-2011学年 第二学期 2009级 化学 应化 物化上册 总复习 - 1 - 物化上册总复习
在每一章的复习过程中,一定要清楚,本章采用什么样的方法,解决什么样的问题,得到了什么样的结论!对于每一章的知识结构必须搞清楚,同时,各章节内部的逻辑关系要梳理清楚。
第一章 气体 [1] 掌握理想气体状态方程,掌握低压纯气体与混合气体的常规运算。 定义及特征(微观): [3] Dalton分压定律 [2] 了解实际气体的pVT性质,理解范德华方程,会使用范德华方程进行中压气体的常规运算。 清楚实际气体与理想气体之间的区别
第二章 热力学第一定律及其应用 【基本思路】 热力学主要包括热力学第一定律和热力学第二定律。本章讲热力学第一定律,即介绍封闭的热力学系统在状态变化时U、Q和W之间相互转化所遵循的规律,前后内容具有清晰的逻辑联系。 [1] 首先介绍了学习热力学所必须掌握的基本概念,如系统、状态、状态函数、过程等; [2] 接着通过分系统在状态一定和状态变化时所涉及的能量因素,列出了热力学第一定律的文字表述和数学表达式; [3] 随后几节分别讨论了不同过程中热和功的计算方法; [4] 最后介绍热力学第一定律的具体应用。 学习本章时,应注意: [1] 热和功是封闭系统在状态变化时与环境传递能量的两种方式,都与过程有关,故称过程量;U是状态函数,是系统内部所具有的能量。热和功与热力学能虽然性质不同,但它们均是不同的能量形式,通过热力学第一定律△U = Q + W,将封闭系统变化过程中热、功和热力学能改变联系了起来。 [2] 焓是由系统的热力学能、体积和压力组合得到的一个状态函数,在一定条件下,系统的焓变与过程的热相联系,焓及其有关公式可以看成是热力学第一定律的扩展。 [3] 关于热力学第一定律的一些主要应用。本章通过盖·吕萨克一焦耳实验,说明理想气体的热力学能和焓只是温度的函数;通过焦耳一汤姆逊实验讨论了第一定律对实际气体的应用; 热化学是第一定律对于化学反应系统的应用,据此可以计算反应的热效应,通常利用热化学数据及赫斯定律可直接求得298 K下反应的热效应,应用基尔霍夫定律可计算不同温度下反应的热效应。 【具体内容】 1. 热力学的方法及局限性 2010-2011学年 第二学期 2009级 化学 应化 物化上册 总复习 - 2 - 2. 基本概念 (1) 系统与环境 分类? 敞开系统;封闭系统;隔离系统。 (2) 状态和状态函数 (后面几章中处理问题用的都是状态函数) 状态函数最主要的性质,变量仅仅与始末态有关,与过程无关。 U,H在实际中的应用。 (3) 热和功---系统与环境间交换的能量 热? 功? 符合怎么确定? 3.热力学第一定律 ΔU = Q+W 对一微小变化,热一律表示为:dU = δQ + δW = δQ + δWe + δWf
不同过程中功的计算
(1) 恒外压过程:We = –p外V (2) 等压过程: We = –pV (3) 自由膨胀: We =0 (4) 等容过程: We =0(dV=0) (5) 理想气体等温可逆膨胀(压缩)过程:2211VV2VV1dV=dVlneVnRTWpnRTVV外
【结论】不同过程中功比较? 要求对于热力学第一定律要会计算不同过程中的U,Q,W 注意发生相变化的真空膨胀与简单过程的真空膨胀相区分! 准静态过程 和 可逆过程(热力学中非常重要的过程) 区别与联系? 最主要的特点(关键点):系统和环境同时复原。 4. 焓 定义式 H = U + pV 对只有膨胀功的等压过程∆H在数值上等Qp。 对非等压过程计算ΔH则用定义式:ΔH = ΔU + Δ(pV) 5. 对等压热容,等容热容以及定容热和定压热定义要了解 单原子分子,双原子分子 ,m,mpVpVCCnRCCR
6. 绝热过程的功 绝热过程方程式:12311pVKTVKpTK 对于绝热可逆过程和绝热不可逆过程中的功,热,热力学能要学会计算!经历此两类过程后的末态是否相同? 7. 了解卡诺循环,为学习热力学第二定律打好基础。 热机对外做的功W与从高温热源吸的热Q2之比称为热机效率,用η表示 8. 热化学 解决热的问题,怎么解决的?(思维方式)创新,不可逆变为可逆 H=Qp,U=QV,什么情况下使用? 注意:关系式的使用条件! H=Qp 等温等压,封闭系统,Wf = 0; U=QV 等温等容, 封闭系统,Wf =0 H和U之间的关系? 2010-2011学年 第二学期 2009级 化学 应化 物化上册 总复习 - 3 - 会计算各种不同过程中Q, W, U和H以及用已知的条件计算过程中的状态(T, p, V) 用生成热(?)和燃烧热(?)如何计算任何温度下化学反应的热效应H? ΔrHmӨ=∑BΔfHmӨ (B);ΔrHmӨ = −∑BΔcHmӨ(B) 落脚点,任何化学反应的热效应。 反应焓变与温度的关系---Kirchhoff定律 微分式; 积分式:(1) T变化不大,Cp近似看成常数。(2) Cp与T有关 不定积分式: 【注意】基尔霍夫公式适用的限制条件,在T1→T2的区间内,反应物或者产物没有相变化。
第三章 热力学第二定律 (本书的重点) 【基本思路】 判断过程的方向和限度,是热力学第二定律要解决的核心问题。本章以寻找过程方向和限度的判据贯穿始终。 突破口是一切自发过程存在着一个共同的特征——不可逆性,及其不可逆性均可归结为热功转换的不可逆性。当过程不可逆发生后,不可能用任何方式使体系由终态回到始态而不引起其它任何变化。 研究始终态间的关系就可以确定过程本质。由此总结出了热力学第二定律。 依据热力学第二定律对热机效率作了进一步研究,总结出了卡诺定理,找出了热转换为功的限度:在相同两热源之间工作的可逆热机其工作效率相等,而不可逆热机的效率一定小于可逆热机的效率。推广到可逆过程,发现在相同的始末态之间,所有的可逆过程的热温熵之和均相等,等于系统的熵变。不可逆过程的热温熵之和小于系统熵的改变量。 实际可能存在的过程其熵边总是大于热温熵。这个不等式称为Clausius不等式,也叫热力学第二定律的数学表达式。这个关系式用于绝热条件下的过程和隔离系统可得,绝热系统及隔离系统中进行的一切过程系统的熵值增加,此即熵增加原理。 Clausius不等式应用不便。Gibbs、Helmholtz分别引出了系统的另外两个状态函数:A和G。用等温等压条件下G的改变量或者等温等容条件下A的改变量,可判断该过程的方向与限度,无需再考虑环境的性质变化。 熵的物理意义,从统计的角度作了说明。热力学第三定律阐明规定熵意义。
【具体内容】 1. 热力学两种经典说法:Clausius和Kelvin,对这两种说法的理解要掌握 2. 熵的定义: S是核心,它是可逆过程的热温商 Clausius不等式: 特别注意:Clausius不等式的推导思路!
熵增加原理对于不同系统(绝热系统(0S),孤立系统,非孤立系统)中的表述。 卡诺循环是什么?热机效率的结论是什么?说明什么问题? 热机效率与热源的温度有关,而与工作物质无关。 3.常见过程中熵变的计算: (1) 理想气体等温可逆变化: 2010-2011学年 第二学期 2009级 化学 应化 物化上册 总复习 - 4 - (2) 等温等压可逆相变: 注意不可逆过程中的熵变怎么去求? (3) 理想气体的等温等压混合过程: (4) 变温过程中的熵变 等容变温过程; 等压变温过程 3. Boltzman熵定理:S=klnΩ 4. Helmbolz自由能定义: Gibbs自由能定义: 复习时注意这两个函数的物理意义(可逆,不可逆)及作用。 5.三个判据, S,A,G(最常用) 三个判据的条件及结论一定要记准确。比如,S=0应满足的条件是绝热可逆过程或者是循环过程。 不是绝热和孤立系统,如何判断反应方向? (1) 利用Clausius不等式,S和Q/T判断;(2) S体+S环=S总
系统经历一个不可逆循环后,环境的熵一定增加。
6.热力学四个基本关系式,必须记得滚瓜烂熟,掌握Maxwell关系式的用途及应用,书上和作业的证明题都要会熟练的掌握。 适用条件: 组成恒定、不作非膨胀功的封闭系统的热力学基本方程;都是双变量系统,无dn,只能适用于单组分或多组分组成不变的单相密闭容器中,即无相变化系统;不做其他功,Wf=0 7. 常见过程中ΔG的计算:等温物理变化中的ΔG (1) 等温、等压可逆相变的 ΔG=0 (2) 等温下,系统从p1,V1改变到p2,V2,且不做非膨胀功(0fW)
21d ppGVp
(适用于物质的各种状态) 对理想气体?
(3) 等温等压化学变化过程中的ΔG Gibbs自由能与温度的关系:Gibbs-Helmholtz公式? 7. 热力学第三定律有多种表述方式: 8.化学反应过程的熵变计算 (I) 各物质的标准摩尔熵值 (II) 任意温度下化学反应熵变的计算: 无条件熟练掌握任意过程中各种函数(Q, W, ΔU, ΔH, ΔS, ΔA, ΔG)的计算方法 联系热力学第一定律和第二定律,一些基本过程中各种函数的运算公式
第四章 多组分系统热力学及其在溶液中的应用 【基本思路】 本章是热力学基本原理对多组分均相系统的应用。 为什么有化学势? 第二定律双变量,无dn,无化学变化和相变化,不考虑考虑物质量的变化。有数量变化,引入化学势,化学势是与水势和电势一样。 本章的基本内容是:(1)通过引入偏摩尔量的概念,讨论了均相多组分系统的性质与组成系统的各组分性质间的关系;(2)通过引入化学势的概念,建立了多组分系统的热力学基本关系式和变化过程方向及限度的判据。化学势是考察各种多组分系统状态变化的重要参量,