物理化学1

一 判断题（请在括号内打×或√）:

1 当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值，当系统 的状态发生变化时所有的状态函数的数值也随之发生变化。（ × ） 2 状态函数改变后，状态一定改变。 （ √） 3 状态改变后，状态函数一定都改变。 （ ×） 4 体积是广度性质的状态函数。 （√ ）

5 温度是广度性质的状态函数。 （× ） 6

7 一定量理想气体的热力学能只是温度的函数。（ √） 8 将50g冰加热后全部变成80℃的水；另将50g高温水蒸气冷却至 80℃，这两种来源不同的50g水热力学能是相同的。（ √） 9

10

11 熵增加的过程一定是自发过程。 （× ） 孤立系统 12 平衡态熵最大。 （×）孤立系统

13 自发过程的熵变?S > 0。 （× ） 孤立系统 14 自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。 （ ×）孤立系统 15 为计算绝热不可逆过程的熵变，可以在始末态之间设计一条绝 热可逆途径来算。 （√ ） 16 17

18

19 在等温、等压下，吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进 行。 （ ×） 恒温恒压

20 系统由V1膨胀到V2，其中经过可逆途径时做的功最多。（ √） 21

22 若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。（ √） 23 24

25 任何一个化学反应都可以用ΔθrGm来判断其反应进行的方向.( ×) 26 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。 （ ×） 27 定温定压且无非体积功条件下，一切吸热且熵减少的反应，均不 能自发发生。（√ ）

28 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。（ ×）

29 系统经历一个不可逆循环过程，其熵变ΔS>0。 (× ) 30

31

32 ΔθfHm(C，金刚石，298.15K)=0 （× ）

*33 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。 （× ）

*34 25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓数值上等于25℃时H2O(l)的标 准摩尔生成焓。 （√ ） 35 稳定态单质的?θfHm(800K)=0。（√ ）

去掉标准

36 偏摩尔量是一广度量。（× ） 37 只有广度性质才有偏摩尔量。（ √） 38 物质B处于α、β两相平衡时，化学势μ39 40 偏摩尔熵是一个强度量。 √

B

α

与μ

B

β

数值相等。 √

二选择题

1 体系的下列各组物理量中都是状态函数的是(C) (A) T，p，V，Q (B) m，Vm，Cp，?V (C) T，p，V，n (D) T，p，U，W 2 3

4 对于任何循环过程，物系经历了i部变化，则根据热力学第 一定律( D )

(A) ∑Qi=0 (B) ∑Wi=0 (C)(∑Qi-∑Wi)=0 (D) (∑Qi+∑Wi)=0 5

6 某反应A(g) + B(g)=C(g)，若 ?rGm < 0，则该反应一定是(B ) (A) 吸热反应 (B) 放热反应 (C) 既不吸热也不放热 (D) 无法确定 *7

8 n mol理想气体由同一始态出发，分别经 (1)等温可逆；(2)自 由膨胀两个过程压缩到达相同的终态，以H1和H2分别表示(1)和 (2)过程终态的焓值，则 (C ) (A) H1 > H2 (B) H1 < H2

(C) H1 = H2 (D) 上述三者都对

9 ΔG = 0适合于下列过程中的哪一个？ (D ) (A)恒压过程 (B) 绝热过程 (C)恒温过程 (D)可逆相变过程

10 熵是混乱度(热力学微观状态数或热力学几率)的量度，下列结

论中不正确的是: (C ) (A) 同一种物质的S（g）m>S（l）m>S（s）m (B) 同种物质温度越高熵值越大 (C) 分子内含原子数越多熵值越大 (D) 同系物中结构越复杂熵值越大*11 12

13

14 已知反应H2 (g) + (1/2)O2(g) = H2O(g)的标准摩尔焓变为

?rHmθ(T)，下列说法中不正确的是 ( B ) (A) ?rHm(T)是H2O(g)的标准摩尔生成焓 (B) ?rHmθ(T)是H2O(l)的标准摩尔生成焓 (C) ?rHm(T)是负值

(D) ?rHmθ(T)与反应的?rUmθ(T)在量值上不等

*15 对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项 中没有确定的值是 (A )

(A) Q (B) Q+W (C) W(Q=0) (D) Q(W =0)

θθ

*16

*17

*18 戊烷的标准摩尔燃烧焓为-3520kJ·mol-1，CO2(g)和H2O(l)的标准摩尔生成焓分别为

-1-1

-395kJ·mol和-286kJ·mol，则戊烷的标准摩尔生成焓为 (D ) (A) 2839 kJ·mol-1 (B) -2839 kJ·mol-1

(C) 171 kJ·mol (D) -171 kJ·mol

19 100℃，101325Pa的液态H2O(l)的化学势μl，100℃，101325Pa

的气态H2O(g)的化学势μ ，二者的关系为 (C )

lglg

(A) μ >μ (B) μ <μ (C) μl =μg （D) 没有一定关系

20 由A及B双组分构成的α和β两相系统，则在一定T、p下，物 质A由α相自发向β相转移的条件为 ( A )

21 在α和β两相中都含有A和B两种物质，当达到相平衡时，下 列三种情况正确的是： ( B )

(A)?A??B (B)?A??A (C)?A??B αααβαβ-1-1

g

三 计算题

1. 求下列各过程的体积功：(视H2为理想气体)。

（1）5molH2由300K，1.0MPa定温可逆膨胀到1.0kPa； （2）5molH2由300K，1.0MPa自由膨胀到1.0kPa；

解： （1）理想气体的定温可逆膨胀过程： （2）自由膨胀： Pe=0 W=0

2 25℃下10 mol理想气体由1.0 MPa膨胀到0.1 MPa，设过程为： (1) 自由膨胀；

(2) 对抗恒外压力0.1 MPa膨胀；

(3) 定温可逆膨胀。

试计算三种膨胀过程中系统对环境作的功。 (0, 22.3kJ , 57.05kJ )

3 10mol的理想气体在压力1013kPa，温度300K时分别求出定温时 下列过程的体积功：

(1)在恒外压力101.3 kPa下体积胀大1dm3；

(2) 在外压力101.3 kPa下膨胀到该气体压力也是101.3 kPa； (3) 定温可逆膨胀至气体的体积为246.22L 解: (1) W = - PΔV = -101.3×1 = -101.3J

(2) W = - P(V2-V1) = -P2 nRT(1/P2-1/P1)

= - 10×8.314×300×(1-101.3/1013) = -2222.45kJ ≈ -22.45kJ (3)

??101.3kPa

V2246.22

P101.30 W?nRTln2?10?8.314?300?ln??57431.1J??57.43kJP11013P2?nRT?10?8.314?3004 298K时，将0.05kg的N2由0.1MPa定温可逆压缩到2MPa，试计算此过程的功; 如果被压缩了的气体在反抗外压力为0.1MPa下做定温膨胀再回到原来状态，问此过程的功又是多少？

系统回到初态共做功多少？ 有何结论？

（13.253kJ，-4.203，9.05，功与过程有关，不是状态函数） 7 求下列定压过程的体积功：

（1）10mol理想气体由25℃定压膨胀到125℃；

（2）在100℃、100KPa下，5mol水变成5mol水蒸气； （3）在25℃、100KPa下1molCH4燃烧生成CO2和H2O（g） （4）在25℃、100KPa下1molCH4燃烧生成CO2和H2O（l） 解： (1)定压过程：

W=-P(V2-V1)=-Δ(nRT)=-10×8.314×(400-300)=-8314J (2)相变过程：

W=-P(Vg-Vl)≈-PVg =-nRT=-5×8.314×373= 15505.6J (3) 化学反应： CH4(g) + 2O2(g)== CO2(g)+ 2H2O(g) 反应前后气体摩尔数不变 W = 0

(4) 化学反应： CH4(g) + 2O2(g)== CO2(g)+ 2H2O(l) W = -P(V2-V1) = -Δ(nRT) = -(1-3)×8.314×373 = 6202.2J

8 1mol理想气体在300K下，1dm3定温可逆地膨胀至10dm3，求此过程的Q、W、ΔU及ΔH。

解： 理想气体的定温可逆膨胀过程：

V10W??nRTln2??1?8.314?300?ln??5743J V11ΔU = 0 ΔH = 0 Q = -W = 5743J

9 3mol理想气体，从初态T1=300K，p1=100kPa，反抗恒外压力50 kPa作不可逆膨胀，至终态T2 = 300K，p2 = 50kPa，求这一过程的Q，W，ΔU，ΔH。 （-3741.3J， 3741.3J， 0，0）

11 已知25℃时，乙炔C2H2(g)的标准摩尔生成焓

θ-1

ΔfHm(C2H2，g)=－226.7kJ·mol,标准摩尔燃烧焓

ΔcHmθ(C2H2，g)=－1299.6kJ·mol-1 ，苯C6H6(l)的标准摩尔燃烧焓

ΔcH m(C6H6,l)=－3267.5kJ·mol ，求：25℃时苯的标准摩尔生成焓ΔfHm(C6H6 l)。 解：

ΔfHmθ(C6H6,l)=3ΔfHmθ(C2H2,g)+3ΔcHmθ(C2H2，g)－ΔcHmθ(C6H6，l) = [3(－2267)+3(－12996)－(－32675)]kJ·mol-1 = -13114kJ·mol-1

14 300K时，2mol理想气体由1dm3可逆膨胀至10dm3，计算此过程的熵变。 解：

?S?nRlnV2V1?2?8.314?ln101?38.29J?mol?1θ

-1

θ

?K?115 1mol、298K理想气体由经（1)定温可逆膨胀；（2）向真空自由膨胀两种过程，压力由100kPa变到10kPa，计算两种过程中体系的熵变，并判断过程的自发性。 解：（1）

可逆过程： ΔSenv = -ΔSsys = -19.14J·K-1 ΔStot = ΔSsys＋ΔSenv = 0 平衡过程

（2） 向真空自由膨胀时：ΔSsys = 19.14J·K

-1

ΔSenv = 0

ΔStot = ΔSsys＋ΔSenv = 19.14 J·K-1 >0 是自发过程

17 已知CO2在194.67 K时的摩尔升华焓为25.30kJ·mol-1 ，固体CO2在194.67 K时的标准摩尔熵为68.8J·K-1·mol-1，求气体CO2在194.67K的标准摩尔熵。 解： CO2 （s）== CO2 （g）

ΔS= S(CO2,g,m) –S(CO2,s,m)

θθ

S(CO2,g,m) = ΔS + S(CO2,s,m)= ΔS +68.8 升华过程的熵变

?Hm25.30?103J?mol?S?? T194.67K

则气体CO2的标准摩尔熵

?1θ

θ

?130.0J?K?1?mol?1Sθ(CO2,g,m)=（68.8+130.0）=198.8 J·K-1·mol-1

19 25℃下1 mol理想气体由1.0 MPa定温膨胀到0.1 MPa，设过程为： (1) 定温可逆膨胀； (2) 自由膨胀。计算两种膨胀过程的ΔG 。 解：

(1) ΔG = nRTlnP2/P1= 1×8.314×298×ln0.1/1 = -5705J (2) 虽是不可逆过程，但始态终态同上：

ΔG = -5705J

21 在27℃时1mol理想气体从1MPa定温膨胀到100kPa，计算此过程的ΔU，ΔH，ΔS，ΔA与ΔG。

解： 因ΔT = 0 故ΔU = 0 ΔH = 0

ΔG = -5.743kJ

22 在下列情况下，1 mol理想气体在27℃定温膨胀，从50dm3至100 dm3，求过程的Q，W，ΔU，ΔH及ΔS，ΔG。

（1）可逆膨胀； （2）膨胀过程所作的功等于最大功的50 %； （3）向真空膨胀。

解： （1）理想气体定温可逆膨胀?ΔU = 0，?ΔH = 0

（2） Q =－W = 50 % Wr = 86444 J

ΔS = 576 J·K-1，ΔU = 0，ΔH = 0

（3）Q = 0，W = 0 ΔS = 576 J·K-1?ΔU = 0，?ΔH = 0 23 在25℃时1molO2从1000kPa自由膨胀到100kPa，求此过程 的ΔU，ΔH，ΔS，ΔG（设O2为理想气体）。 解：ΔU = 0，ΔH = 0

?G??T?S?(?298?19.14)J??5704J?S?nRlnp1p2?(1?8.314ln1000100)J·K?1?19.14J·K?1

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