2.在289时,有2molN2(),始态体积为15dm3,保持温度不变,经可逆膨胀到终态,体积为50dm3,该过程中△U、△H、W和Q值分别为()
A.△U=0,△H=-5965.9J,W=-5965.9J,Q=5965.9J
B.△U=-5965.9J,△H=0,W=0,Q=-5965.9J
C.△U=0,△H=0,W=-5965.9J,Q=5965.9J
D.△U=0,△H=0,W=5965.9J,Q=-5965.9J
3.理想气体经Joule实验后,气体的△U和△H值将()
A.△U=0,△H<0B.△U<0,△H<0
C.△U<0,△H=0D.△U=0,△H=0
4.在含有C(s)、CO(g)、CO2(g)、O2(g)和H2O(g),五个物质的平衡系统中,其
独立组分数为()
A.3B.2C.1D.4
5.合成氨反应N2(g)+3H2(g)=2NH3(g),达到平衡后加入惰性气体,且保持系统温度总
压不变(气体为理想气体),则()
A.N(N2)减少,N(H2)减少,N(NH3)增加,Kp○不变
B.N(N2)减少,N(H2)减少,N(NH3)增加,Kp○增加
C.N(N2)不变,N(H2)不变,N(NH3)不变,Kp○不变
D.N(N2)增加,N(H2)增加,N(NH3)减少,Kp○不变
6.在413K时,纯A(I)和纯B(I)的蒸汽压分别为125.24kpa和66kpa,两种液体能形
成理想混合液在101.33kpa沸腾,理想也太混合物的组成成分()
A.XA=0.5957,XB=0.4043B.XA=0.5892,XB=0.4108
C.XA=0.5346,XB=0.4654D.XA=0.5109,XB=0.4043
7.理想气体向真空膨胀,则()
A、△U=0,△S=0,△G=0B、△U>0,△S>0,△G>0
C、△U<0,△S<0,△G<0D、△U=0,△S>0,△G<0
8.在298K已知2CO+O2→2CO2,,△rGm为—514.2KJ.Mol-1,则△rAm()
A、△rAm=—514.2KJ.Mol-1B、△rAm=0
C、△rAm>—514.2KJ.Mol-1D、△rAm<—514.2KJ.Mol-1
9.使一过程时△A=0,应满足条件()
A、绝热可逆过程B、恒容绝热且不做非体积功过程
C、恒温恒压且不做非体积功可逆过程D、恒温恒容且不做非体积功可逆过程
10.可逆机的效率最高,在其他条件相同的情况下假设由可逆机牵引火车,其速度将()
A.最快B.最慢C.中等D.不确定
11.保持压力不变,在稀溶液中溶剂的化学势随温度降低而()
A.降低B增大C不变D不确定
12.反应CO(g) + H2O(g)=CO2(g) + H2(g),在 600℃、100kPa 下达到平衡后,将压力增 大到5000kPa,这时各气体的逸度系数为γ(CO2) = 1.09、γ(H2) = 1.10、γ(CO) = 1.23、 γ(H2O) = 0.77。
这时平衡点应当:
()
A.保持不变 B.无法判断
C.移向右方(产物一方) D.移向左方(反应物一方) 。
13.下列各系统中属于独立子系统的是()
A.绝对零度的晶体B.理想液体混合物C.理想气体混合物D.纯气体
14.对于一定量的理想气体,可能发生的过程是()
(1)对外做功且放出热量
(2)恒容绝热升温且无非体积功
(3)恒压绝热膨胀
(4)恒温绝热膨胀
A
(1),(4)B
(2),(3)C
(1),(3)D
(2),(4)
15.对于组成不变的封闭系统,则
应为()
A-SBVCTD
V
16.在383K,101325Pa下,1mol过热水蒸气凝聚成水,则则系统、环境及总的熵变为()
A⊿S系﹤0,⊿S环﹤0,⊿S总﹤0
B⊿S系﹤0,⊿S环﹥0,⊿S总﹥0
C⊿S系﹥0,⊿S环﹥0,⊿S总﹥0
D⊿S系﹤0,⊿S环﹥0,⊿S总﹤0
17.对于理想气体,焦耳-汤姆逊系数()
A.小于0B.大于0C.等于0D.不确定
18.物质的量为n的单原子理想气体等压升高温度,从T1至T2,△U=()
A.nCp,m△TB.nCv,m△TC.nR△TD.nRln(T2/T1)
19.在二组分双液T-x(或p-x)相图中,状态点由单相区进入两相区时,体系的自由度()
A.增加B.减少C.不变D.不确定
20.下列过程中△S为负值的是()
A.液态溴蒸发成气态溴B.SnO2(S)+2H2(g)=Sn(s)+2H20(l)
C.电解水生成H2和O2D.公路上撒盐使冰融化
二、填空题(共14题,每空1分)
1.给自行车打气时,把气筒内的空气作为系统,设气筒,橡皮管和轮胎均不导热,则该过程
Q____0(填“大于”、“等于”或“小于”)。
2.绝热系统或隔离系统达到平衡时,最大,等温、等压不做非膨胀功的条件下,系统
达到平衡时______最小。
3.已知反应C(g)+O2(g)→CO2(g)△rHm<0若该反应在恒容、绝热条件下进行,则△U____0,△T____0,△H____0(填“大于”、“等于”或“小于”)。
4.1mol理想气体在温度T时,从10dm3恒温可逆膨胀,若某熵变为57.6KJ·mol-1。
则其终态的体积为_____。
5.已知反应NH2COONH4(s)=2NH3(g)+C02(g)在303K平衡常数Kθ=6.55X10-4,则此时NH2COONH4(s)时分解压力约为_______。
6.理想气体A(g)+2B(g)=C(g)达到平衡,当T不变P↑,则反应平衡常数Kθ______(填增大,变小,不变),平衡_____移动(填向右,向左或不变)。
7.真空中,NH4CL(s)=NH3+HCL(g)达到某一温度到分解平衡,则系统组分数C=___,相数=______,自由度=_____。
8.将空气通过红热的焦炭制备发生炉煤气,若有92%的氧变为CO,其余的变为CO2,在同温同压下,每通过一单位体积的空气可产生发生炉煤气的体积为_________。
9.2mol理想气体B,在300K时等温膨胀,W = 0时体积增加一倍,则其∆S(J·K-1)为________。
10.一定物质的量的某种实际气体,向真空绝热膨胀之后,系统的p与V之积变小,温度降低,则此过程的⊿S_______0(填“大于”、“等于”或“小于”)。
11.将NH4Cl固体置于一抽空的容器中发生分解反应,今控制温度为298K,达到分解平衡后,系统的自由度数为________。
12.在一定温度下,CaCO3(s),CaO(s)及CO2(g)的平衡系统压力为p,已知它们之间存在着反应CaCO3(s)
CaO(s)+CO2(g),若向该平衡系统中加入CO2(g),当重新达到平衡时,系统的压力将________(填“变大”、“变小”或“不变”)
13.5mol某理想气体由27°C,10kPa恒温可逆压缩到100kPa,则该过程的Q=
14.2mol物质A和3mol物质B在等温等压下混合形成液体混合物,该系统中A和B的偏
摩尔体积分别为1.79×10-5m3/mol,2.15×10-5m3/mol,则混合物的总体积为__
三、判断题(共20题,每题0.5分)
1.气缸内有一定的理想气体,反抗一定外压做绝热膨胀,则△H=QP=0。
()
2.绝热循环过程一定是可逆循环过程。
()
3.反应CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g),因为反应前后分子数相等,所以无论压力如何变化,对于平衡均无影响。
()
4.在分子配分函数的表达式中与压力有关的是电子运动的配分函数。
()
5.绝热过程,只要系统变化的始终态相同。
那么变化过程的功就一定相同。
()
6.把水箱全套放置在室内然后打开冰箱,让冰箱的制冷机运转,整个室温下降。
()
7.分子能量零点的选择不同,所有与的热力学函数值因此发生改变。
()
8.当系统向环境传热时(Q < 0),系统的熵一定减少。
()
9.在等温等压条件下,∆rGm > 0的反应一定不能进行。
()
10.两瓶不同种类的理想气体,如果他们的平均平动能相同,密度相同,则他们的压力也相同。
()
11.状态固定后,状态函数也一定,反之亦然。
()
12.熵增加过程都是自发过程。
()
13.溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和。
()
14.纯水在临界点呈雾状,气液共存,两相平衡,根据相律
()
15.Dalton分压定律适用于任何气体。
()
16.恒温过程一定是可逆过程。
()
17.Cp恒大于Cv。
()
18.若A、B两液体完全不互溶,那么当有B存在时,A的蒸气压与系统中A的摩尔分数成正比。
()
19.对于纯组分,则化学势等于其自由能。
()
20.溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和。
()
四、计算题(共5题,每题6分)
1.在一个带有活塞的绝热装置中,盛有298K,1mol的氮气,活塞上的压力为300kPa,突然将活塞上的压力降至100kPa,气体膨胀,试计算氮气在膨胀过程中的⊿U,⊿H。
已知氮气的CV,m=20.71J·mol1·K-1。
2.在10g的水中加入1g273.2k的冰,求该过程的Q,W,△U,△H,△S的值各位多少?
已知冰的熔化热为6025J.mol-1,水的热熔Cp,m=75.31J.mol-1.k-1
3.1mol单原子理想气体,由298K、5Pθ的始态膨胀到压力为pθ的终态,经过下列途径:
⑴等温可逆膨胀;⑵外压恒为pθ的等温膨胀;⑶绝热可逆膨胀;计算各途经的Q、W、∆U、∆H、∆S、∆A与∆G 。
已知Sm(298K) = 126 J·K-1·mol-1
4.在300K时,液态A蒸气压为37.33KPA,液态B蒸气压为22.66KPA,当2molA与2molB混合,液体上的蒸气压为50.66KPA,在蒸气中A的摩尔分数为0.6,求
(1)溶液中,A、B活度及其活度系数。
(2)△mixG?
5.酚水体系在60°C分成两液相,第一相含16.8%(质量分数)的酚,第二相含44.9%的水。
(1)如果体系中含90g水和60g酚,那么每相重量为多少?
(2)如果要使含80%酚的100g溶液变浑浊,必须加水多少克?
五、证明题(5分)
1、已知某种气体的状态方程为
pVm=RT+ap(a﹥0)
试证明此种物质不能作为电冰箱的工作介质。
六、相平衡(15分)
NaCl-H2O二组分体系的低共熔点为 -21.1℃,此时冰、NaCl·2H2O(s) 和浓度为22.3%(重量百分数)的NaCl水溶液平衡共存,在 -9℃时有一不相合熔点,在该熔点温度时,不稳定化合物NaCl·2H2O分解成无水NaCl和27% 的NaCl水溶液,已知无水NaCl在水中的溶解度受温度的影响不大(当温度升高时,溶解度略有增加)。
(1) 请绘制相图,并指出图中线、面的意义;
(2) 若在冰水平衡体系中加入固体NaCl作致冷剂可获得最低温度是几度?
(3) 若有1000g28%的NaCl溶液,由160℃冷到-10℃,问此过程中最多能析出多少纯NaCl?
答案
一、选择题
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
答案
D
C
C
A
D
A
D
D
B
B
B
D
C
A
B
D
C
B
B
B
二、填空题
1.=
2.熵值,自由能
3.>,>,<
4.20dm3
5.16.617KPa
6.不变,向右
7.1,2,0
8.1.1932m3
9.11.52
10.大于
11.0
12.不变
13.、-28.72kJ
14.1.003×10-5m3
三、判断题
1.错2.正确3.错4.错5.对6.错7.错8.错9.错10.错
11.对12.错13.错14.错15.错16.对17.错18.错19.错20.错
四.计算题
1.解:
设膨胀后氮气的温度为T2。
W=
外⊿V
(1)
⊿U=
(2)
绝热过程中,Q=0,W=⊿U,即
外(
)=
+
=
代入数据解得T2=241K,代入
(2)式得
⊿U=
=1mol×20.71J·mol1·K--1×(298K–241K)
=
1180.47J
⊿H=⊿U+⊿(pV)=⊿U+
⊿T
=
1180.47J+1mol×8.314J·mol1·K--1×(298K–241K)
=
1654.37J
2.解答:
以10g水和1g冰为系统,设热量不传递到环境,并设终温温度为T。
N冰△fusHm○+N冰Cp,m(T-273.2k)=N冰Cp,m(373.2k-T)
1∕18molX6025J.mol-1+11∕8molX75.31J.mol-1.k-1X(T-273.2K)=10∕18molX75.31J.mol-1.k-1X(373.2k-T)
T=356.8kQ=0W=-P△V=0
△U=Q+W=0△H=△U+P△V=0
△S=△S1+△S2+△S3
=N冰△fusHm○∕Tf+N冰Cp,mln(T∕Tf)+N水Cp,mln(T∕Tb)
=[(1∕18mol)X6025J.mol-∕1273.2k+(1∕18mol)X75.31J.mol-1.k-1X
ln(356.8k∕273.2k)+(10∕18mol)X75.31J.mol-1.k-1Xln(356.8k∕373.2k)=0.4618J.k-1
3.解:
(1)等温过程:
ΔU = ΔH = 0
Q=-W=nRTln
=1×8.314×298×ln5=3987.5J;W=-3987.5J
∆S=
=
=13.38J·K-1∆A=∆G=-3987.5J
(2)ΔU = ΔH = 0
Q=-W=P(V2-V1)=RT
=8.14×298×(1-5)=1982
∆S=nRln
=13.38J·K-1∆A=∆G=-3987.5J
(3)γ=5/3,T2=T1
=298×5-2/5=156.8K
ΔU=nCV,m∆T=3/2R×(156.8-298)=-1761JQ=0
ΔH=nCP,m∆T=5/2R×(156.8-298)=-2934JW=ΔU=-1761J
∆S=0,S1-S2=S(298K)-Rln
=126-Rln5=112.6J·K-1
∆A=ΔU-S(T2-T1)=-1761-112.6×(156.8-298)=14318J
∆G=ΔH-S(T2-T1)=-2934-112.6×(156.8-298)=12965J
4.解:
(1)由Raoult定律,分压定律得
PA=PA*×aA
PA=P总×yA
则aA=P总×yA÷PA*=50.66×0.6÷37.33=0.8142
aB=P总×yB÷PB*50.66×0.04÷22.66=0.8943
(2)△mixG=n1RTlna1+n2RTlna2
=2×8.314×300ln0.8142+2×8.314×300ln0.8943
=-1583J
5.解:
在第一相中含16.8%的酚,在第二相中含44.9%的水,则含酚为55.1%。
(1)设物系点为O,其中酚含量为:
60/150=40%
于是w1+w2=150,且w1/w2=(55.1-40)/(40-16.8)
解得:
w1=59.1gw2=90.9g
(2)80/[100+w(水)]=55.1%需加水w(水)=45.2g
五、证明题
证明:
﹤0
﹤0说明该气体压力减小(液化)时,温度升高,即证明得到该种气体不能作为冰箱的工作介质。
六、相平衡
解:
(1)图中的ac为水的冰点下降曲线;ec为水化物NaCl·2H2O的溶解曲线;eh为NaCl的溶解度曲线;bd为三相线,线上任意一点代表冰、水化物和具有c点组成的NaCl溶液三相平衡共存;eg为三相线,线上任意一点代表NaCl、水化物和具有e点组成的NaCl溶液三相平衡共存。
Ⅰ是液相区;Ⅱ是固(NaCl)液平衡区;Ⅲ是冰液平衡区;Ⅳ是固(NaCl·2H2O)液平衡区
(2)由相图可知,在冰水平衡体系中加入NaCl,随着加入NaCl的增多,体系温度 沿c线下降,至c点温度降为最低,这时体系的温度为-21.1℃。
(3)在冷却到-9℃时,已达到低共熔点,此时已开始有NaCl·2H2O析出,到-10℃,纯NaCl已消失,因此在冷却到-10℃过程中,最多析出的纯NaCl可由杠杆规则计算:
W (液) × 1 = W (NaCl) ×72W (NaCl) / W总 = 1/(72 + 1) = 1/73W (NaCl) =
W总/ 73 = 1000/73 = 13.7 g
即冷却到-10℃过程中,最多能析出纯NaCl 13.7 g