(完整版)物理化学习题答案
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第一章气体的pVT 关系1-1物质的体膨胀系数V α与等温压缩系数T κ的定义如下:1 1TT p V p V V T V V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=κα 试导出理想气体的V α、T κ与压力、温度的关系?解:对于理想气体,pV=nRT111 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T TVV p nR V T p nRT V T V V p p V α 1211 )/(11-=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=p p V V pnRT V p p nRT V p V V T T T κ 1-2 气柜内有121.6kPa 、27℃的氯乙烯(C 2H 3Cl )气体300m 3,若以每小时90kg 的流量输往使用车间,试问贮存的气体能用多少小时?解:设氯乙烯为理想气体,气柜内氯乙烯的物质的量为mol RT pV n 623.1461815.300314.8300106.1213=⨯⨯⨯==每小时90kg 的流量折合p 摩尔数为 133153.144145.621090109032-⋅=⨯=⨯=h mol M v Cl H Cn/v=(14618.623÷1441.153)=10.144小时1-3 0℃、101.325kPa 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:33714.015.273314.81016101325444--⋅=⨯⨯⨯=⋅=⋅=m kg M RT p M V n CH CH CHρ 1-4 一抽成真空的球形容器,质量为25.0000g 。
充以4℃水之后,总质量为125.0000g 。
若改用充以25℃、13.33kPa 的某碳氢化合物气体,则总质量为25.0163g 。
试估算该气体的摩尔质量。
解:先求容器的容积33)(0000.10010000.100000.250000.1252cm cm Vl O H ==-=ρ n=m/M=pV/RTmol g pV RTm M ⋅=⨯-⨯⨯==-31.301013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 两个体积均为V 的玻璃球泡之间用细管连接,泡内密封着标准状况条件下的空气。
(完整版)物理化学习题及答案物理化学期末复习一、单项选择题1. 涉及焓的下列说法中正确的是 ( )(A)单质的焓值均等于零(B)在等温过程中焓变为零(C)在绝热可逆过程中焓变为零(D)化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化2. 下列三种胶体分散系统中,热力不稳定的系统是: ( )A. 大分子溶胶B. 胶体电解质C. 溶胶3. 热力学第一定律Δ U=Q+W只适用)(A) 单纯状态变化(B) 相变化(C) 化学变化(D) 封闭物系的任何4.第一类永动机不能制造成功的原因是 ( )(A)能量不能创造也不能消灭(B)实际过程中功的损失无法避免(C)能量传递的形式只有热和功(D)热不能全部转换成功5.如图,在绝热盛水容器中,浸入电阻丝,通电一段时间,通电后水及电阻丝的温度均略有升高,今以电阻丝为体系有( )(A)W =0 ,Q <0 ,U <0(B). W>0,Q <0,U >0(C)W <0,Q <0,U >0(D). W <0,Q =0,U >06.对于化学平衡 , 以下说法中不正确的是( )(A)化学平衡态就是化学反应的限度(B)化学平衡时系统的热力学性质不随时间变化(C)化学平衡时各物质的化学势相等(D)任何化学反应都有化学平衡态7.封闭系统内的状态变化: ( )A 如果系统的 S sys>0,则该变化过程自发B 变化过程只要对环境放热,则该变化过程自发C 仅从系统的 S sys ,变化过程是否自发无法判断8. 固态的 NH 4HS 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( )A. 1 ,1,1,2B. 1 ,1,3,0C. 3 ,1,2,1D. 3 ,2,2,2 9. 在定压下, NaCl 晶体,蔗糖晶体,与它们的饱和混合水溶液平衡共存时,独立组分数 C 和条件自由度 f :( ) A C =3, f=1 B C =3 , f=2 CC =4, f=2DC =4 , f=310. 正常沸点时,液体蒸发为气体的过程中( )(A) Δ S=0 (B) ΔG=0 (C) Δ H=0 (D) ΔU=012. 下面的说法符合热力学第一定律的是( )(A) 在一完全绝热且边界为刚性的密闭容器中发生化学反应时 , 其内能一定变化 (B) 在无功过程中 , 内能变化等于过程热 , 这表明内能增量不一定与热力学过程无关(C) 封闭系统在指定的两个平衡态之间经历绝热变化时 , 系统所做的功与途径无关 (D) 气体在绝热膨胀或绝热压缩过程中 , 其内能的变化值与过程完成的方式无关13. 对于理想的水平液面,其值为零的表面物理量是( )(A) 表面能 (B) 比表面吉布斯函数 (C) 表面张力 (D) 附加压力14. 实验测得浓度为0.200mol ·dm -3的 HAc 溶液的电导率为0.07138S ·m -1,该溶液的摩尔电导率Λ m (HAc) 为( )2 -1 2 -1A. 0.3569S · m 2· mol -1B. 0.0003569S ·m 2·mol -12 -1 2 -1C. 356.9S · m 2· mol -1D. 0.01428S ·m 2· mol -115. 某化学反应其反应物消耗7/8 所需的时间是它消耗掉3/4 所需的时间的 1.5 倍,则反应的级数为( )A. 零级反应B. 一级反应C. 二级反应D. 三级反应11. 以看作封闭体系的是( A. 绝热箱中所有物质 B. 两个铜电极 C. 蓄电池和铜电极 D. CuSO 4 水溶液如图,将 C uSO 4水溶液置于绝热箱中,插入两个铜电极,以蓄电池为电源进行电解,可)。
物理化学习题及答案第一章热力学第一定律选择题1.热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于(A) 单纯状态变化(B) 相变化(C) 化学变化(D) 封闭物系的任何变化答案:D2.关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是(A) 功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上 (B) 只有在封闭系统发生的过程中, 功和热才有明确的意义(C) 功和热不是能量, 而是能量传递的两种形式, 可称之为被交换的能量(D) 在封闭系统中发生的过程中, 如果内能不变, 则功和热对系统的影响必互相抵消答案:B2.关于焓的性质, 下列说法中正确的是(A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓(B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律(C) 系统的焓值等于内能加体积功 (D) 焓的增量只与系统的始末态有关答案:D。
因焓是状态函数。
3.涉及焓的下列说法中正确的是(A) 单质的焓值均等于零(B) 在等温过程中焓变为零(C) 在绝热可逆过程中焓变为零(D) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化答案:D。
因为焓变ΔH=ΔU+Δ(pV),可以看出若Δ(pV)<0则ΔH<ΔU。
4.下列哪个封闭体系的内能和焓仅是温度的函数(A) 理想溶液 (B) 稀溶液 (C) 所有气体 (D) 理想气体答案:D5.与物质的生成热有关的下列表述中不正确的是(A) 标准状态下单质的生成热都规定为零 (B) 化合物的生成热一定不为零 (C) 很多物质的生成热都不能用实验直接测量(D) 通常所使用的物质的标准生成热数据实际上都是相对值答案:A。
按规定,标准态下最稳定单质的生成热为零。
6.dU=CvdT及dUm=Cv,mdT适用的条件完整地说应当是 (A) 等容过程(B)无化学反应和相变的等容过程(C) 组成不变的均相系统的等容过程(D) 无化学反应和相变且不做非体积功的任何等容过程及无反应和相变而且系统内能只与温度有关的非等容过程答案:D7.下列过程中, 系统内能变化不为零的是(A) 不可逆循环过程(B) 可逆循环过程 (C) 两种理想气体的混合过程(D) 纯液体的真空蒸发过程答案:D。
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)。
第二章 热力学第一定律2.11 1 mol 理想气体于27°C ,101.325kPa 的始态下,先受某恒定外压温压缩至平衡态,再恒容 升温至97.0°C ,250.0 kPa ,求过程的W ,Q , U , H,已知气体的C v,m =20.92J 。
mol -1•K -1。
解:111325.10115.3001V kPa p K T mol n ===−−→−=0dT 22215.3001V p K T moln ==−−→−=0dV 233300.25015.3701V V kPap K T moln ====因为23V V =,有3322T p T p=,kPa kPa T T p p 72.20215.37015.30000.2503232=⨯==02=WkJJ p pnRT p nRT p nRT V V p W 497.2)]1325.10172.202(15.300314.81[)1()(12111211221=-⨯⨯⨯=-=+-=--=所以 kJ W W W 497.221=+=()()()kJkJ W U Q kJ J T T R Cn T TnC H kJJ T T nC U mV mp m V 033.1497.2464.1(046.2)]15.30015.370()314.892.20(1[)(464.1)15.30015.370(92.201[13,13,13,-=-=-∆==-⨯+⨯=-+=-=∆=-⨯⨯=-=∆2.39 某双原子理想气体1 mol 从始态350K ,200kPa 经过如下五个不同过程达到各自的平衡态,求各过程的功W1) 恒温可逆膨胀到50kPa ;2) 恒温反抗50kPa 恒外压不可逆膨胀; 3) 恒温向真空膨胀到50kPa ; 4) 绝热可逆膨胀到50kPa ;5) 绝热反抗50kPa 恒外压不可逆膨胀; 解:(1)kJ J p p nRT W 034.4)20050ln 350314.81(ln12-=⨯⨯⨯== (2)kJj p nRTp nRT p V V p V p W 182.2)]200350314.8150350314.81(50[)()(1212-=⨯⨯-⨯⨯⨯=--=--=∆-=(3)0=amb p ,0=∆-=V p W amb(4)对绝热可逆过程:R C m p 5.3,=,R C m V 5.2,=()K K T p p T R R C R T m p 5.235]350)20050[()(5.3/1/12,=⨯=⨯= 因为Q=0,所以()()[]kJJ T T nC Q U W m V 380.23505.235314.85.21012,-=-⨯⨯⨯=--=-∆=(5)Q=0,所以 ()12,T T nC U Q U W m V -=∆=-∆=而 )(11222p nRT p nRT p V p W --=∆-= 联合上述二式可得)350(314.85.21350314.8120050314.8)1(22K T K T -⨯⨯=⨯⨯⨯+⨯- 解出 K T 2752=于是()()[]kJ J T T nC U W m V 559.13505.235314.85.2112,-=-⨯⨯⨯=-=∆= 第三章 热力学第二定律 3.1 卡诺热机在的高温热源和的低温热源间工作。
《物理化学》复习思考题热力学一、判断题:1、在定温定压下,CO2由饱和液体转变为饱和蒸气,因温度不变, CO2的热力学能和焓也不变。
( )2、25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。
()3、稳定态单质的Δf H mΘ(800K)=0 。
( )4、d U=nC v,m d T公式对一定量的理想气体的任何pVT过程都适用。
( )5、系统处于热力学平衡态时,其所有的宏观性质都不随时间而变。
()6、若系统的所有宏观性质均不随时间而变,则该系统一定处于平衡态。
()7、隔离系统的热力学能是守恒的。
()8、隔离系统的熵是守恒的。
()9、一定量理想气体的熵只是温度的函数。
()10、绝热过程都是定熵过程。
()11、一个系统从始态到终态,只有进行可逆过程才有熵变。
()12、系统从同一始态出发,经绝热不可逆过程到达的终态,若经绝热可逆过程,则一定达不到此终态。
()13、热力学第二定律的克劳修斯说法是:热从低温物体传到高温物体是不可能的。
()14、系统经历一个不可逆循环过程,其熵变> 0。
()15、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2,非体积功W’<0,且有W’>G和G<0,则此状态变化一定能发生。
()16、绝热不可逆膨胀过程中S >0,则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中S <0。
()17、临界温度是气体加压液化所允许的最高温度。
( )18、可逆的化学反应就是可逆过程。
( )19、Q和W不是体系的性质,与过程有关,所以Q + W也由过程决定。
( )20、焓的定义式H = U + pV是在定压条件下推导出来的,所以只有定压过程才有焓变。
( )21、焓的增加量∆H等于该过程中体系从环境吸收的热量。
( )22、一个绝热过程Q = 0,但体系的∆T不一定为零。
( )23、对于一定量的理想气体,温度一定,热力学能和焓也随之确定。
( )24、某理想气体从始态经定温和定容两过程达终态,这两过程的Q、W、∆U及∆H是相等的。
葛华才等编.《物理化学》(多媒体版)配套部分章节的计算题解.高等教育出版社第一章热力学第一定律第二章热力学第二定律第三章多组分系统第四章化学平衡第五章相平衡第六章化学动力学第七章电化学第八章界面现象第九章胶体化学第十章统计热力学第一章热力学第一定律计算题1. 两个体积均为V 的密封烧瓶之间有细管相连,管内放有氮气。
将两烧瓶均放入100℃的沸水时,管内压力为50kPa。
若一只烧瓶仍浸在100℃的沸水中,将另一只放在0℃的冰水中,试求瓶内气体的压力。
解:设瓶内压力为p′,根据物质的量守恒建立如下关系:(p′V/373.15)+ (p′V/273.15)= 2(pV/373.15)即p′=2×50 kPa/(1+373.15/273.15)=42.26 kPa2. 两个容器A 和B 用旋塞连接,体积分别为1dm3 和3dm3,各自盛有N2 和O2(二者可视为理想气体),温度均为25℃,压力分别为100kPa 和50kPa。
打开旋塞后,两气体混合后的温度不变,试求混合后气体总压及N2 和O2的分压与分体积。
解:根据物质的量守恒建立关系式p 总(V A+V B)/ 298.15=( p A V A /298.15)+ (p B V B /298.15)得p 总= ( p A V A+ p B V B)/ (V A+V B) = (100×1+50×3) kPa/(1+3)=62.5 kPan(N2)= p A V A /RT A= {100000×0.001/(8.315×298.15)}mol = 0.04034 moln(O2)= p B V B /RT B= {50000×0.003/(8.315×298.15)}mol = 0.06051 mol葛华才编.《物理化学》(多媒体版)配套部分章节的计算题解.高等教育出版社-3 y (N 2)= n (N 2)/{ n (N 2)+ n (O 2)}= 0.04034/(0.04034+0.06051)=0.4y (O 2)=1- y (N 2)=1-0.4=0.6分压p (N 2)= y (N 2) p 总 = 0.4×62.5 kPa= 25 kPap (O 2)= y (O 2) p 总 = 0.6×62.5 kPa= 37.5 kPa分体积 V (N 2)= y (N 2) V 总 = 0.4×4 dm 3 = 1.6 dm 3V (O 2)= y (O 2) V 总 = 0.6×4 dm 3 = 2.4 dm 33. 在 25℃,101325Pa 下,采用排水集气法收集氧气,得到 1dm 3 气体。
第一章热力学第一定律选择题1.热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于()(A) 单纯状态变化(B) 相变化(C) 化学变化(D) 封闭物系的任何变化答案:D2.关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是(A) 功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上(B) 只有在封闭系统发生的过程中, 功和热才有明确的意义(C) 功和热不是能量, 而是能量传递的两种形式, 可称之为被交换的能量2(C) D。
因焓3(A)(D) (pV) 45(A)(D)6.(D)7(A)答案:D。
W=0,故由热力学第一定律ΔU=Q+W得ΔU=Q,蒸发过程需吸热Q>0,故ΔU>0。
8.第一类永动机不能制造成功的原因是()(A) 能量不能创造也不能消灭(B) 实际过程中功的损失无法避免(C) 能量传递的形式只有热和功(D) 热不能全部转换成功答案:A9.盖斯定律包含了两个重要问题, 即()(A) 热力学第一定律和热力学第三定律(B) 热力学第一定律及热的基本性质(C) 热力学第三定律及热的基本性质(D) 热力学第一定律及状态函数的基本特征答案:D10.当某化学反应ΔrCp,m <0,则该过程的()r mH T ∆$随温度升高而( ) (A) 下降 (B) 升高 (C) 不变 (D) 无规律 答案:A 。
根据Kirchhoff 公式,()/r m r p m d H T dT C ∆=∆$可以看出。
11.在下面涉及盖斯定律的表述中, 不正确的是( )(A) 对在等温等压且不做非体积功的条件下, 发生的各个化学反应过程和相变过程, 可使用盖斯定律(B) 对在等温等容且不做功的条件下, 发生的各个化学反应过程, 可使用盖斯定律(C) 同一物质在盖斯定律涉及的几个反应中都出现时, 只要无溶解等现象, 相态不同也可加减(D) 利用盖斯定律求某个反应的热效应时可引入一些别的反应,设想一些中间步骤, 无论实际反应是否按这些中间步骤进行都可以12答案:C U =Q ,13(A) 答案:C (D )等B 的热与从14(A)15(A) ∑+∑Wi ,16.与物质的燃烧热有关的下列表述中不正确的是(A) 可燃性物质的燃烧热都不为零 (B) 物质的燃烧热都可测定,所以物质的标准摩尔燃烧焓不是相对值(C) 同一可燃性物质处于不同状态时,其燃烧热不同 (D) 同一可燃性物质处于不同温度下,其燃烧热之值不同答案:B 。
期末练习题1. 当某溶质溶于某溶剂中形成浓度一定的溶液时,若采用不同的标准浓度,则下列说法中正确的是: ( )(A) 溶质的标准态化学势相同 (B) 溶质的化学势相同(C) 溶质的活度系数相同(D) 溶质的活度相同2. 在298K 时,设液体A 和B 能形成理想的液态混合物,它们的蒸气形成理想的气态混合物。
已知纯A 和纯B 的饱和蒸汽压分别为,,如液相kPa p A 50=*kPa p B 60=*中,则平衡的气相中B 的摩尔分数的值为( )40.0=A x B y (A )0.25 (B) 0.40 (C) 0.50(D) 0.643. 在一定温度和压力下,设纯的A(l)的化学势为,其标准态化学势为。
*μθμ如在A 中加入另一液相B(l),形成理想的液态混合物,这时A(l)的化学势为,标准态化学势为,则两种化学势之间的关系为A μθμA ( )(A )=,=(B )>,<*μA μθμθμA *μA μθμθμA (C )= >(D )>,=*μA μθμθμA *μA μθμθμA4. 在298K 时,已知①H 2(g)和②O 2(g)在水中的Henry 系数分别为Pa, Pa. 在相同的温度和压力下,两者在水91,1012.7⨯=x k 92,1044.4⨯=x k 中的饱和溶解的量用摩尔分数表示分别为x 1和x 2,两者的关系为 ()(A )x 1>x 2(B) 无法比较 (C) x 1=x 2 (D )x 1<x 25. 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: ( )(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6. 物质B 固体在298K 、101.325kPa 下升华,这意味着 ( )(A )固体比液体密度大些(B )三相点压力大于101.325kPa (C )固体比液体密度小些(D )三相点压力小于101.325kPa7. 水在三相点附近,其汽化热和熔化热分别为44.82和5.9941kJ mol -⋅,1kJ mol -⋅则在三相点附近,冰的升华热约为 ()(A )33.83(B )50.81(C )-38.83(D )-50.811kJ mol -⋅1kJ mol -⋅1kJ mol -⋅1kJ mol -⋅8. 对于二组分气—液系统,哪一个可以用蒸馏或精馏的方法将两个组分分离( )(A) 对Raoult 定律产生最大正偏差的双液系 (B) 接近于理想的液体混合物(C) 对Raoult 定律产生最大负偏差的双液系 (D)部分互溶的双液系9.合成了一个新化合物B(s)的质量为1.5克,溶于1.0kg 纯水中形成非电介质溶液,测得出现冰的温度比纯水凝固点下降了0.015K, 已知水的凝固点降低常数 k f =1.86K·mol -1·kg, 则该化合物的摩尔质量M B 约为 ( ) (A) 100g·mol -1 (B) 150g·mol -1(C) 186g·mol -1 (D)200g·mol -110. 某系统存在C (s ),H 2O(g),CO(g),CO 2(g),和H 2(g)五种物质,相互建立了下述三个平衡:22()()()()H O g C s H g CO g −−→++←−−222()()()()CO g H g H O g CO g −−→++←−−2()()2()CO g C s CO g −−→+←−−则该系统的独立分数C 为: ( )(A )3(B )2(C )1(D )411. 当Clausius-Clapeyron 方程应用于凝聚相转变为蒸汽时,则: ()(A )p 必随T 之升高而降低(B )p 必不随T 而变(C )p 必随T 之升高而变大(D )p 随T 之升高可变大或减小12. 对恒沸混合物的描述,下列叙述哪一种是不正确的? ()(A)与化合物一样,具有确定的组成(B)不具有确定的组成(C)平衡时,气相和液相的组成相同(D)其沸点随外压的改变而改变13. 下述说法,何者正确? ( ) (A) 水的生成热即是氧气的燃烧热 (B) 水蒸气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) 水蒸气的生成热即是氢气的燃烧热14. 在通常温度下,NH 4HCO 3(s) 可发生下列分解反应:NH 4HCO 3(s) = NH 3(g) + CO 2(g) + H 2O(g)设在两个容积相等的密闭容器A 和B 中,分别加入纯 NH 4HCO 3(s) 1kg及 20 kg ,均保持在298 K 达到平衡后,下列哪种说法是正确的? ( )(A) 两容器中压力相等(B) A 内压力大于 B 内压力(C) B 内压力大于 A 内压力(D) 须经实际测定方能判别哪个容器中压力大15. 理想气体反应平衡常数 K x 与 K c 的关系是∶( )(A) K x = K c (RT) (B) K x = K c pνBB∑νBB∑ (C) K x = K c (RT/p (D) K x = k c (V/n B )BB)ν-∑νB B∑νBB∑16. 根据某一反应的值,下列何者不能确定?(r m G Θ∆)(A )标准状态下自发反应的方向(B )在所对应的温度下的平衡位置r m G Θ∆(C )在标准状态下系统所能做的最大非膨胀功(D )提高温度与反应速率的变化趋势17. 理想气体CO(g)+2H 2 = CH 3OH(g)的与温度T 的关系m G Θ∆ = -21330+52.92T ,若要使反应的平衡常数>1,则应控制的反应温度:m G Θ∆K Θ()(A )必须低于409.3 (B )必须高于409.3K C ︒(C )必须低于409.3K(D )必须等于409.3K18. PCl 5的分解反应是,在473K 达到平衡时,532()()()PCl g PCl g Cl g =+PCl 5(g )有48.5%分解,在573K 达到平衡时,有97%分解,则此反应为:( )(A )放热反应 (B )吸热反应(C )既不放热也不吸热 (D )这两个温度下的平衡常数相等19. 溶质B 的活度可作如下两种选择:(1)(2)B B B 1lim x a x →=B 'B 0B lim x a x =→若溶液上方的蒸气看作理想气体,在同一温度T 时则两种活度的比值a B /a'B = ______, 两种活度系数的比值γ/γ'=_________。
《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:×103kg ·m -3,现有1mol 的水发生如下变化: (1) 在100o C ,下蒸发为水蒸气,且水蒸气可视为理想气体; (2) 在0 o C 、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。
求诸过程体系所做的体积功。
解:(1))(4299025.01.0ln 314.81ln 12J V V nRT W =⨯⨯== (2) 0=W(3) )(310101.0373314.81Pa V nRT p e =⨯⨯==)(2325)025.01.0(31010)(12J V V p W e =-=-=(4) )(6202205.0373314.81Pa p e =⨯⨯=)(310115501550)05.01.0(31010)025.005.0(62022)()(232121J V V p V V p W =+=-+-=-+-=6. 在一个带有无重量无摩擦活塞的绝热圆筒内充入理想气体,圆筒内壁上绕有电炉丝。
通电时气体缓慢膨胀,设为等压过程。
若(1) 选理想气体为体系;(2) 选电阻丝和理想气体为体系。
两过程的Q 、ΔH 分别是等于、小于还是大于零 解:(1) 0>∆=H Q(2) 00>-=∆=电功W H Q7. 在373K 和的条件下,1mol 体积为18.80cm 3的液态水变为30200cm 3。
求此过程的ΔH 及ΔU 。
解:)(10067.44J Q H p ⨯==∆)(10761.310)80.1830200(10132510067.4)(46412J V V p H W Q U e ⨯=⨯--⨯=--∆=-=∆-8. 分别判断下列各过程中的Q 、W 、ΔU 及ΔH 为正为负还是为零 (1) 理想气体自由膨胀 (2) 理想气体恒温可逆膨胀 (3) 理想气体节流膨胀(4) 理想气体绝热反抗恒外压膨胀(5) 水蒸气通过蒸汽机对外做出一定量的功之后恢复原态,以水蒸气为体系 (6) 水(101325Pa,→冰(101325Pa,(7) 在充满氧的定容绝热反应器中,石墨剧烈燃烧,以反应器及其中所有物质为体系。
解:(1) W =0, Q =0、、ΔU =ΔH =0 (2) W>0, Q>0、ΔU =ΔH =0 (3) W =0, Q =0、ΔU =ΔH =0 (4) W>0, Q =0、ΔU<0、ΔH<0 (5) W>0, Q>0、ΔU =ΔH =0 (6) W>0, Q<0、ΔU<0、ΔH>0 (7) W=0, Q=0、ΔU =0、ΔH>09. 已知H 2(g)的C p,m =,现将1mol 的H 2(g)从300K 升至1000K ,试求: (1) 恒压升温吸收的热及H 2的ΔH ; (2) 恒容升温吸收的热及H 2的ΔU 。
解:(1) dT T T H ⎰⨯+⨯=∆100030023-)6-102.01100.836-(29.07=(2)2-3-621(29.07-0.814-0.83610 2.0110)d T T U T T T ∆=⨯+⨯⎰=14800J10.在在0℃和条件下,2dm 3的双原子理想气体体系以下二个过程恒温膨胀至压力为,求Q,W, △U,△H 。
(1)可逆膨胀; (2)对抗恒外压膨胀。
解:(1)W=11122P P 506.6nRT lnln 0.4468.314273ln p p 101.325V RT ⨯⨯⨯11P ==RT =1629J △U=0,Q =1629J(2)W=P 外△V=101325×(212n RT V P -)= △H=△U=0 Q=11.(1)在0℃和下,1mol 水全部蒸发为水蒸气,求此过程的Q 、W 、△U 、△H 。
已知水的汽化热为·mol -1.(2)若在373K 、下的水向真空蒸发,变成同温同压的水蒸气,上述个量又如何(假设水蒸汽可视为理想气体)。
解:(1)相变在恒温恒压且非体积功为零下进行,故 △H =Q P =W =P 0(V g -V 1)8.314373 3.10g P V RT KJ θ≈==⨯= 40.7 3.1037.6P U Q W KJ ∆=-=-=(2)该相变相真空进行为不可逆相变,P e =0,W =0。
因为(2)的始,终态同(1)所以△H ,△U 与(1)相同,即△H=,△U=,Q=.单原子理想气体,始态压力为,体积为,经过pT 为(1)终态的体积与温度 (2)体系的△U 及△H ; (3)该过程体系所作的功。
解:(1)311211232/20265011.210/8.314273/202.65273/405.3136.58.314136.5/405.3 2.8PV nR KPT T PT P K V dm -=⨯⨯====⨯==⨯=常数 (2)△U =3/2××()=-1702J △H=5/2××(-273)=-2837J(3)PT=B,P=B/T V=RT/P=RT 2/B, Dv=(2RT/B )DtW=2××()=-2270J13.某理想气体的CV,M=·K-1·mol-1,现将1mol的该理想气体于27℃、时受某恒外压恒温压缩至平衡态,再将此平衡态恒容升温至97℃,此时压力为。
求整个过程的Q,W, △U及△H。
解: V2=V3=nRT3/P3=×(97+273)×××10-3m3V1=×300/101325=*10-2m3Pe =P2=nRT2/V2=×300/×10-3821542kPaW1=Pe(V2-V1)=821542×(×10-3)×10-2=W2=0 W=W1+W2=△U =×(370-300)=△H=(+)×(370-300)=Q=△U+W=摩尔单原子分子理想气体,在,×105Pa时发生一变化过程,体积增大一倍,Q=1674J. △H=2092J。
(1)计算终态的温度、压力和此过程的W、△U。
(2)若该气体经恒温和恒容两步可逆过程到达上述终态,试计算Q,W, △U,△H。
解:(1)△H=NcP,m (T2-T1)得T2=1,P mHTnC∆+=2092273.2373.82.58.314K⨯+=P2=54 1121210373.86.810a273.22PVTP TV⨯==⨯⨯△U=nCV,M (T2-T1)=××(-)=1255JW=Q-△U=1674-1255=419J(2)因始终态与(1)相同,所以状态函数得改变值与(1)相同,即△U=1255J, △H=2092J.第一步恒温可逆过程:W=××ln2=1574J第二步恒容可逆过程:W==0,所以W=W1+W2=1574JQ=△U+W=2829J双原子理想气体在0℃和时经绝热可逆膨胀至,求该过程的W和△U。
解:双原子理想气体 CV,M =52R C P,M=72Rγ= C P,M/ C V,M= T r P1-r=常数T2=T1(12PP)1rr-=273×(101.32550.65)(1-)/=224K△U=××(224-273)=W=Q-△U=1674-1255=2829J16.某理想气体的CP,M =·K-1·mol-1,起始状态为P1=,V1=,T1=298k。
经一可逆绝热膨胀至。
(1)终态的温度与压力。
(2)该过程的△H及△U。
解:(1)γ=28.81.4 28.88.314=-P2=× 1.41.43115.2a2.86KP ()=T2=298×303.99115.21-1.41.4()=226K(2)n=33111303.9910 1.43100.176mol8.314298PVRT-⨯⨯⨯=⨯()()=△U=×(-)(226-298)=-260J△H=××(226-298)=-365J17.今有10dm3O2从×105Pa经绝热可逆膨胀到30dm3,试计算此过程的Q,W, △H及△U。
(假设O2可视为理想气体)解:双原子理想气体,CV,M =52R C P,M=72Rγ= C P,M/ C V,M=P 2=5410 2.010 4.310a 30P ⨯⨯⨯1.4()= 因为绝热,Q=0W=534332.0101010 4.3103010 1.8101.41J --⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯-= △U =-W= ×103J对于理想气体,C P /C v = γ 则△H =γ△U =×103J18.证明 (U T ∂∂)p =C p -P(VT∂∂)p证: C P =PH T ∂⎛⎫⎪∂⎝⎭ H=U+PVC P =(U T ∂∂)p +P(VT ∂∂)p (U T ∂∂)p =C P -P(VT∂∂)p19.证明C P -C V =-(P T ∂∂)V T H V P ⎡⎤∂⎛⎫- ⎪⎢⎥∂⎝⎭⎣⎦证:对H 微分得dH =(H T ∂∂)p dT+(HP∂∂)γdP H=U+PV(H T ∂∂)V =(U T ∂∂)V +V(P T ∂∂)V (U T ∂∂)V +V(P T ∂∂)p =(H T ∂∂)p +(H P ∂∂)γ(PT ∂∂)V(U T ∂∂)V =C V , (HT∂∂)p =C PC V +V (P T ∂∂)V =C P +(H T ∂∂)γ(P T∂∂)V C P -C V =-(P T ∂∂)V T H V P ⎡⎤∂⎛⎫- ⎪⎢⎥∂⎝⎭⎣⎦20.25℃的0.5克正庚烷在恒容条件下完全燃烧使热容为的量热计温度上升了2.94℃,求正庚烷在25℃燃烧的△H.解: C 7H 16(l)+11O 2(g )=7CO 2(g )+8H 2O (l )M=100 △H=Q P =Q V +△nRT=Nc V △T+△n g RT=××(100/)+(7-11)××298 =21.试求下列反应在298K 、时的恒压热效应。