物理化学习题及答案.docx

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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：

D　　2．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：

B　　2．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：

D　　5．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：

D　　7．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。

因液体分子与气体分子之间的相互作用力是不同的故内能不同。

另外，向真空蒸发是不做功的，W＝0，故热力学第一定律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：

A　　　　9．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：

D　　$10．当某化学反应ΔrCp,m＜0,则该过程的?

rHm（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d?

rHm（T）/dT?

rCp,m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答案：

C　　12．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答案：

C。

因绝热时ΔU＝Q＋W＝W。

中无热交换、无体积功故ΔU＝Q＋W＝0。

在无功过程中ΔU＝Q，说明始末态相同热有定值，并不说明内能的变化与过程有关。

中若气体绝热可逆膨胀与绝热不可逆膨胀所做的功显然是不同的，故ΔU亦是不同的。

这与内能为状态函数的性质并不矛盾，因从同一始态出发，经绝热可逆膨胀与绝热不可逆膨胀不可能到达同一终态。

　　13．关于热平衡,下列说法中正确的是　　（A）系统处于热平衡时,系统的温度一定等于环境的温度（B）并不是所有热力学平衡系统都必须满足热平衡的条件　　（C）若系统A与B成热平衡,B与C成热平衡,则A与C直接接触时也一定成热平衡（D）在等温过程中系统始终处于热平衡　　答案：

C。

中系统处于热平衡时，若为绝热系统则系统的温度与环境无关，故不一定等于环境温度。

等温过程中，系统不一定处于热平衡中。

例如，A的温度大于B，A向B传热，而B向外散热。

若传入B的热与从B散去的热相等，则B的温度不变，为一等温过程，但A与B之间却并没有达到热平衡。

14．关于节流膨胀,下列说法正确的是　　（A）节流膨胀是绝热可逆过程（B）节流膨胀中系统的内能变化（C）节流膨胀中系统的焓值改变　　（D）节流过程中多孔塞两边的压力不断变化　　　　答案：

B　　15．在一个循环过程中，物系经历了i步变化，则　　（A）∑Qi=0　　（B）∑Qi－∑Wi=0（C）∑Wi=0　　（D）∑Qi＋∑Wi=0答案：

D。

因为ΔU＝∑Qi＋∑Wi，循环过程ΔU＝0。

　　　　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。

　　17．关于基尔霍夫定律适用的条件,确切地说是　　（A）等容条件下的化学反应过程（B）等压条件下的化学反应过程（C）等压或等容且不做非体积功的化学反应过程　　（D）纯物质在不同温度下的可逆相变过程和等压反应过程　　　　答案：

C　　18．关于热力学可逆过程,下面的说法中不正确的是　　（A）可逆过程不一定是循环过程（B）在等温可逆过程中,系统做功时,系统损失的能量最小　　（C）在等温可逆过程中,环境做功时,系统得到的功最小（D）可逆过程中的任何一个中间态都可从正逆两个方向到达　　答案：

B。

因可逆过程系统做最大功，故系统损失的能量最大。

19．理想气体自膨胀与范德华气体绝热自膨胀的区别在于范德华气体经绝热自膨胀后（A）ΔH≠0（B）W=0（C）ΔU≠0（D）Q=0　　答案：

A。

上述两过程因绝热和不做功故W与Q均为零。

于是ΔU亦均为零。

理想气体自膨胀的焓未变，但范德华气体绝热自膨胀的焓却不等于零。

因为真实气体的焓不仅是温度的函数也是压力或体积的函数。

　　20．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，Q0（C）W0　　（D）.W0　　答案：

B。

电阻丝得到电功，故W＞0；电功全部转化为热并部分传给水，故Q＜0；电阻丝仍有部分热没有传给水，故?

U＞0。

21．如图，用隔板将刚性绝热壁容器分成两半，两边充入压力不等的空气（视为理想气体），已知p右>p左，将隔板抽去后:

　　　　Q＝0,W＝0,?

U＝0　　Q＝0,W0.Q>0,W0　　?

U＝0,Q＝W?

0　　答案：

A。

因系统为恒容绝热，Q＝W＝0，故?

U＝0。

22．对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的：

（A）?

0　　（B）?

（C）?

0　　（D）?

T　　答案：

A。

理想气体的内能只是温度的函数。

　　23．凡是在孤立体系中进行的变化，其?

U和?

H的值一定是：

U>0,?

H>0?

U＝0,?

H＝0?

U　　24．在实际气体的节流膨胀过程中，哪一组描述是正确的:

　　Q>0,?

H＝0,?

p0Q＝0,?

H＝0,?

p　　答案：

C。

节流膨胀过程恒焓绝热且压力降低。

25．?

H＝Qp此式适用于哪一个过程:

理想气体从101325Pa反抗恒定的膨胀到在0℃、101325Pa下，冰融化成水　　电解CuSO4的水溶液气体从（298K，101325Pa）可逆变化到（373K，）　　答案：

B。

H＝Qp成立的条件是恒压、W’＝0。

　　26．一定量的理想气体，从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V1、V2。

　　V1V2　　无法确定　　答案：

C　　27．某化学反应在恒压、绝热和只作体积功的条件下进行，体系温度T1升高到T2，则此过程的焓变?

　　大于零等于零不能确定　　答案：

C。

因恒压、不做其它功，?

＝Qp，又因绝热故?

＝?

。

　　28．下图为某气体的p－V图。

图中A→B为恒温可逆变化，A→C为绝热可逆变化，A→D为多方不可逆变化。

B,C,D态的体积相等。

问下述关系中哪一个错误？

　　　　TB>TCTC>TDTB>TD　　TD>TC　　答案：

B29．在体系温度恒定的变化过程中，体系与环境之间：

一定产生热交换　　一定不产生热交换　　不一定产生热交换温度恒定与热交换无关　　答案：

C。

例如，理想气体自膨胀为恒温过程，W＝0，Q＝0。

　　30．某绝热封闭体系在接受了环境所做的功后，其温度：

　　一定升高一定降低一定不变不一定改变　　　　答案：

A　　31．体系的状态改变了，其内能值：

　　　　必定改变（B）必定不变（C）不一定改变（D）状态与内能无关答案：

C。

例如，理想气体恒温下体积发生变化其内能不变。

　　32．在一定T、p下，气化焓?

vapH,熔化焓?

fusH和升华焓?

subH的关系：

　　（A）?

subH>?

vapH　　（B）?

subH>?

fusH（C）?

subH=?

vapH+?

fusH（D）?

vapH>?

subH　　　　答案：

D33．一可逆热机与一不可逆热机在其它条件都相同时,燃烧等量的燃料,则可逆热机牵引的列车行走的距离:

　　（A）较长（B）较短（C）一样（D）不一定　　　　答案：

A　　34．封闭体系中，有一个状态函数保持恒定的变化途径是什么途径？

　　（A）一定是可逆途径　　（B）一定是不可逆途径（C）不一定是可逆途径　　（D）体系没有产生变化　　答案：

C　　35．某体系在非等压过程中加热，吸热Q，使温度从T1升到T2，则此过程的焓增量?

　　（A）?

H=Q（B）?

H=0（C）?

H=?

U+?

（pV）（D）?

H等于别的值。

　　　　答案：

C　　36．非理想气体进行绝热自膨胀时，下述答案中哪一个错误：

　　（A）Q=0　　（B）W=0　　（C）?

U=0　　（D）?

H=0　　　　答案：

D　　37．下述哪一种说法正确：

　　理想气体的焦耳－汤姆逊系数μ不一定为零非理想气体的焦耳－汤姆逊系数μ一定不为零　　理想气体不能用作电冰箱的工作介质使非理想气体的焦耳－汤姆逊系数μ为零的p,T值只有一组　　答案：

C。

因理想气体的焦耳－汤姆逊系数等于零，膨胀后不能致冷，故不能用作冰箱的工作介质。

　　38．欲测定有机物的燃烧热Qp,一般使反应在氧弹中进行，实测得热效为QV。

公式得：

Qp=QV+ΔnRT=QV+pΔV,式中p应为何值？

　　（A）氧弹中氧气压力　　（B）钢瓶中氧气压力（C）p?

　　　　（D）实验室大气压力　　　　答案：

D39．下述说法何者正确：

　　（A）水的生成热即是氧气的燃烧热（B）水蒸汽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）水蒸汽的生成热即是氢气的燃烧热　　　　答案：

C　　40．一恒压反应体系，若产物与反应物的ΔCp>0,则此反应:

　　（A）吸热　　（B）放热（C）无热效应（D）吸放热不能肯定　　;问答题　　41．对理想气体来说ΔUT＝0，是否说明若水蒸气为理想气体则在25℃下将水蒸发成水蒸气时ΔUT＝0？

答：

温度不变内能则不变的说法只是对理想气体才适用。

水蒸发变为水蒸气不符合此条件，故不成立。

实际上水蒸发过程需吸收热量q=ΔU－W，可见所吸之热一部分对外做功，一部分使内能增加。

　　　　42．说明下列有关功的计算公式的使用条件。

　　　　　　　　答：

这可以有两种设计途径，一种是等压可逆过程变温到水的沸点，再恒温恒压可逆相变为气，此气再可逆降温至室温；另一条是先等温可逆变压至室温下水的饱和蒸气压，然后可逆相变为气。

　　136.请说明下列公式的使用条件（3分）　　dS=?

Q/dT　　ΔH=nCp,m（T2-T1）　　ΔG=ΔH-TΔS　　答：

dS=?

Q/dT：

可逆过程ΔH=nCp,m（T2-T1）：

恒压且热容与温度无关　　ΔG=ΔH–TΔS：

恒温是非题　　136．能发生的过程一定是自发过程。

137．功可以全部转变成热，但热一定不能全部转化为功。

138．从单一热源吸取热量而全部变为功是可能的。

　　139．家里没有空调，可以打开冰箱门来代替空调达到降温的目的。

140．所有绝热过程的Q为零，△S也必为零。

141．熵值不可能为负值。

　　142．某一化学反应的热效应被反应温度T除，即得此反应的?

rSm143．因为?

QR/T，所以只有可逆过程才有熵变；而?

扬以不可逆过程只有热温商，没有熵变。

144．物质的标准熵Sm（298K）值是该状态下熵的绝对值。

BA?

QIR/T，　　145．理想气体绝热可逆过程的△S一定为零，△G不一定为零。

146．体系达到平衡时熵值最大，吉布斯函数最小。

　　147．在绝热恒容的反应器中，H2和Cl2化合成HCl,此过程的?

rUm为零。

148．水在100℃，102325Pa下沸腾，吉布斯函数会减少。

149．△G代表在恒温恒压条件下，体系对外做功的最大能力。

　　150．隔离体系的熵恒定不变。

151．不可逆过程必为自发过程。

　　152．ΔrGm>0的反应，是不可能进行的反应。

　　填空题　　153．一个过程系统的熵变为△S，而另一个过程的始终态与前过程相同，但路径不同，则此过程系统的熵变应为__△S___。

（1分）　　因为状态函数与过程无关　　154．0℃,kPa下,1mol冰熔化成水,吸热kJ,此过程△G=0.155．液体水在100℃，P?

下气化为水蒸气，此过程的　　ΔU＞0，ΔH＞0，ΔS=＞0，ΔG=01mol甲苯（l）在正常沸点可逆蒸发为蒸气，设蒸气可视为理想气体，求过程的Q、W、△U、△H、△S体、△S环、△G和△A。

已知正常沸点处△vapHm（甲苯,l）=·mol-1。

　　解：

QR?

QP?

vapHm?

　　　　　　4分　　WR?

PVm（g）?

nRT?

3186J　　　　2分　　?

　　　　2分　　QR?

103?

S体?

K-1　　　　2分　　环Q?

S环?

K-1　　　　　　2分　　TT?

QR?

0　　　　　　2分　　?

QR?

WR?

　　　　2分　　　　159．1mol理想气体从300K,100kPa下等压加热到600K，求此过程的Q、W、?

U、?

H、　　　　?

S、?

G。

已知此理想气体300K时的Sm?

=〃K1〃mol1，cp,m=J〃K1〃mol－1。

　　－　　－　　－　　　　1.解：

W＝－p?

V=－p（V2-V1）=－pV2+pV1=-nRT2+nRT1=nR（T1-T2）　　－－　　=1mol×〃K1〃mol1×（300K-600K）=-　　－－　　?

U=nCV,m（T2-T1）=1mol×（）J〃K1〃mol1×（600K-300K）=6506J　　－－　　?

H=nCp,m（T2-T1）=1mol×〃K1〃mol1×（600K-300K）=9000JQp=?

=9000J　　－－　　?

S=nCp,mln（T2/T1）=1mol×〃K1〃mol1×ln（600K/300K）　　－－　　=〃K1〃mol1　　－－　　Sm?

（600K）=Sm?

（300K）+?

S=（+）J〃K1〃mol1　　－－　　=〃K1〃mol1　　?

TS=n（T2S2－T1S1）　　－－－－　　=1mol×（600K×〃K1〃mol1－300K×〃K1〃mol1）＝57474J　　?

G=?

H－?

TS＝9000J－57474J=－48474J　　160．在一杜瓦瓶中，将5摩尔40℃的水与5摩尔0℃的冰混合，求平衡后的温度，以及此系统的△H和△S。

已知冰的摩尔熔化焓为6024J·mol－1，水的等压摩尔热容为J·K－1·mol－1。

（10分）　　解：

系统恒压绝热且不做非体积功，过程△H=Qp=0　　若冰全部熔化△H1=n△熔化Hm=5mol×6024J·mol－1=30120J，水降温到0℃时△H2=nCp,m（T2－T1）=5mol×·K·mol－1×（－40K）=－15060J　　因△H1+△H2=15060J>0，故冰不会全熔化，系统温度为0℃。

（或者假设冰全部熔化并升温至t.根据△H=0，可算出t　　设冰的熔化量为nmol，过程的变化如下：

H,?

5mol,T2?

H2O（l）　　5mol,T1?

H2O（l）?

22?

H1,?

S1?

nmol,T2?

H2O（l）　　nmol,T2?

H2O（s）?

则△H=△H1+△H2=n（6024J·mol－1）－15060J=0，得　　n=mol所以冰熔化熵变　　?

S1?

H1J?

=J·K－1　　水冷却过程的熵变　　　　△S2=J·K－1　　?

TT21nHOCp,m2TdT?

nHOCp,mln2T2?

（5?

）J?

=－　　所以△S=△S1+△S2=J·K－1　　161．将装有mol乙醚的微小玻璃泡放入、20dm3的恒温密闭容器内，容器内充满100kPa、xmol氮气。

将小泡打碎，乙醚完全汽化并与氮气混合。

已知乙醚在100kPa下沸点为，此时的蒸发焓为kJ·mol－1　　。

试求　　混合气体中乙醚的分压；　　分别计算氮气和乙醚的△H、△S、△G。

　　解：

　　n乙醚?

mol?

乙醚?

V20?

10?

3m3

（1）==**308.　　15/2025621Pa=　　

（2）变化过程中氮气的温度和分压没变，故△H=0J、△S=0J·K－1、△G=0J。

　　乙醚的变化过程可设想为：

　　乙醚（l，，100kPa）?

乙醚（g，，100kPa）　　?

乙醚（g，，p乙醚）　　于是：

△H=△H1+△H2=（×+0）kJ=kJ　　?

S=△S1+△S2=n乙醚?

vapHmTkPa?

n乙醚Rln100p乙醚

（1）

（2）　　3[?

10?

]·K－1==J·K－1　　?

G=△G1+△G2=0+=－J　　或者采用下式计算△G=△H－T△S　　nRTln100kPa?

lnp乙醚]100J　　　　162．在一个装有理想活塞的导热气缸中,含有100℃、总压140kPa的氮气与水蒸气的混合气体，氮的摩尔分数y（N2）=今将该混合气体恒温可逆压缩到试求此过程的Q、W、△U、△H、△S、△A、△G。

已知水在100℃、kPa下的摩尔气化焓为/mol,气体为理想气体，末态水的体积相对于气体的体积可忽略不计，且不考虑N2在水中的溶解。

（12分）　　　　解：

系统所经过程如下　　n（N2）n（H2O,g）n（N2）n（H2O,g）n（N2）n（H2O,l）,n’（H2O,g）dT?

0T?

p1?

140kPap2（H2O）?

（H2O）?

p2（N2）p3（N2）?

100kPa　　其中:

　　140*10*（N2）?

y（N2）pRT?

**?

（N2）?

（H2O,g）?

（1?

y（N2））*ny（N2）?

（1?

）*　　p2（总压）?

V2?

p2（H2O）?

（H2O）　　　　终态:

　　p1V1?

　　　　p2（N2）V2（?

）kPa*?

（N2）100kPap3（H2O）V3?

　　n（H2O,l）?

（?

）mol?

’（H2O,g）?

　　　　气体当作理想气体处理,整个过程恒温,所以△H（N2）=△U（N2）=0,　　△H=△H（N2）+△H（H2O）=△H（H2O）　　23?

H（HO）?

122H（H2O）=　　=0（理想气体）+　　n（H2O,l）*[?

H（HO）]vapm2　　=*（-/mol）

　　　　　　　　=-　　△U=△H-△pV=△H-p3V3+p1V1　　=△H-[（n’（H2O,g）+n（N2））-（n（H2O,g）+n（N2））]RT=--（）**/1000=-kJ　　△S=△S（N2）+△S（H2O）　　=　　n（N2）Rlnp1（N2）p3（N2）?

{n（H2O,g）Rlnp1（H2O）p2（H2O）?

n（H2O,l）{?

vapHm（H2O）}T}　　={***（?

40670）*?

[*]}?

　　=-　　△G=△H-T△S=[--*（-）]kJ=kJ　　△A=△U-T△S=[--*（-）]kJ=kJ过程恒温可逆:

　　Q=T△S=*（-）kJ=-kJ　　W=△U-Q=-kJ+kJ=kJ　　163．（15分）1mol单原子分子理想气体,初态为25℃,kPa:

（1）向真空膨胀至体积　　为原来的2倍;

（2）可逆绝热膨胀到-86℃.分别计算这两种过程的W,Q,△U,△H,△S及△G（已知初态时该气体的摩尔熵Sm=.mol）.解:

（1）W=Q=△U=△H=0　　△S=nRln（V2/V1）=1××ln（2V/V）=△G=△H-T△S=0-298×=-1717J=-kJ

（2）Q=0　　△U=nCv（T2-T1）=（3/2）××（187-298）=-1384J=-kJW=△U=-kJ　　△H=nCp（T2-T1）=（5/2）××（187-298）=-2307J=-kJ　　△S=0，　　△G=△H-（T2S2-T1S1）=△H-S△T=-2307-×（187-298）=15875J=kJ　　16

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