物理化学作业及答案.doc

物理化学班级：10冶金本姓名：一、填空1、物理量Q(热量)、T(热力学温度)、V(系统体积)、W(功)，其中属于状态函数的是_，与过程有关的量是_。（T、V， Q、W）2、在T(热力学温度)、V(系统体积)中，属于广度量的是_，属于强度量的是_。（V，T）3、物质的体涨系数和压缩系数定义如下： ； ，则理想气体的=_，k =_。( ,)4、系统在可逆过程中的熵增量等于 。（热温商）5、在隔离系统中进行的可逆过程S_，进行不可逆过程_。(=0， 0)6、纯物质完美晶体在 时熵值为零。 （0K）7、H2和O2以2 : 1的比例在绝热钢瓶中反应生成水，则DU _0。（=）8、熵是系统_ 的量度。（无序度）9、在隔离系统中，实际发生的过程的方向总是从_到_。(有序、无序)10、若反应开始时无产物存在，两反应物的初始摩尔比等于_比，则平衡反应进度最大。(化学计量系数)11、纯物质两相平衡的条件是_。()12、对于二组分系统，最多相数为_，最大的自由度数为_。(4, 3)13、理想气体经恒温可逆膨胀，其DH _ Q。（)14、理想气体经一次卡诺循环后回到原来的状态，则此过程DH_Q。（ ）15、二元稀溶液，溶剂A的蒸汽压对Raoult定律产生正偏差，则溶液凝固点的降低DT f _ DTf 。DTf 是按溶剂服从Raoult 定律的计算值。（ ）二、判断正误（正确的画，错误的画）1、隔离系统的热力学能是守恒的。 （ ）2、绝热过程都是定熵过程。 （）3、对于隔离系统，S0 C.US(液)S(固) B. S(气)S(液)S(碳钢) B. S(纯铁)S(碳钢) C. S(纯铁)=S(碳钢)4、某一容器被一隔扳从中间隔开，两边分别装有等体积、等温度、等物质的量的氧气和氮气，抽去隔扳后，则系统的熵（ A）A. 增加 B. 减少 C. 不变5、 （B）6、（B）7、 (B)8、 (A)9、( C )10、(B)四、多选题1、关于“等压反应热效应”和“等容反应热效应”之间的关系式中不正确的是:( )B、C、DA.Hm=Um + RTn B.Hm=Um + pVmC.H =U + pV D.Qp=QV + nRT2、对于理想气体自由膨胀过程，下述提法正确的是:( )A、CA.系统和环境之间没有热和功的过程 B.系统的压力不变C.系统的温度不变，内能变化值为零 D.系统对外作功3、在一绝热恒容箱内，将NO(g)和O2(g)混合，假定气体为理想气体，达平衡后，哪些量不为零。( ) A、CA.H ,G B.U ,V C.S ,H D.Q ,W 4、关于亨利定律，下面的表述中正确的是： ( )A、B、DA. 若溶液中溶剂在某浓度区间遵从拉乌尔定律，则在该浓度区间组分B必遵从亨利定律。B. 温度越高、压力越低，亨利定律越正确。C. 因为亨利定律是稀溶液定律，所以任何溶质在稀溶液范围内都遵守亨利定律。D. 温度一定时，在一定体积的溶液中溶解的气体体积与该气体的分压力无关。5、设N2和O2皆为理想气体，它们的温度、压力相同，均为298K、p ，则这两种气体的化学势应该： ( )B、DA. 相等 B. 不一定相等 C. 与物质的量有关 D. 不可比较6、对于理想溶液，下列偏微商不为零的是： ( )C、DA. (DmixG/T)/ Tp B. (DmixS/T)/ Tp C. (DmixF/T)/ Tp D. (DmixG)/ Tp 7、当某溶质溶于某溶剂中形成浓度一定的溶液时，若采用不同的浓标，则下列说法中不正确的是： ( )A、B、CA. 溶质的标准态化学势相同 B. 溶质的活度相同C. 溶质的活度系数相同 D. 溶质的化学势相同五、简答1、可逆过程：设系统按照过程L由始态A变到终态B，环境由始态I变到终态，假如能够设想一过程L使系统和环境都恢复到原来的状态，则原来的过程L称为可逆过程。2、热力学第一定律：封闭系统发生状态变化时其热力学能的改变量U等于变化过程中环境传递给系统的热Q和功W（包括体积功和非体积功）的总和，即 U = Q + W3、物质的标准态是如何规定的？答：气体的标准态：不管是纯气体B或气体混合物中的组分B，都是温度为T，压力为P下并表现出理想气体特性的气体纯物质B的状态。液体（或固体）的标准态：不管是纯液体（或固体）B或是液体（或固体）混合物中的组分B，都是温度为T，压力为P下液体（或固体）纯物质B的状态。4、热力学第二定律的克劳修斯和开尔文的经典表述？热力学第二定律的实质是什么？答：克劳修斯说法：不可能把热从低温物体转移到高温物体，而不留下其他变化。 开尔文说法：不可能从单一热源吸热使之完全变为功，而不留下其他变化。 热力学第二定律的实质是：自然界中一切实际进行的过程都是不可逆的。5、什么是熵增原理？答：系统经绝热过程由一状态达到另一状态熵值不减少。6、亥姆霍茨函数判据的内容时什么？ 答：在定温、定容且非体积功为0时，过程只能向亥姆霍茨函数减小的方向自发进行，直到吉布斯函数变为0时，系统达到平衡。7、吉布斯函数判据的内容时什么？ 答：在定温、定压且非体积功为0时，过程只能向吉布斯函数减小的方向自发进行，直到亥姆霍茨函数变为0时，系统达到平衡。8、拉乌尔定律表明“在定温定压的稀溶液中，溶剂的蒸汽压等于纯溶剂的蒸汽压乘以溶剂的摩尔分数。”这里要求溶液的压力保持不变，同时液面上的溶剂的蒸汽压又随浓度不变化，二者有无矛盾？没有矛盾。溶剂的蒸汽压与溶液的压力是两回事。当在气液平衡体系中加入惰性气体或用只许溶剂分子透过的半透膜将蒸汽与溶液隔开时，便可使溶液的压力与蒸气压不同。溶液的蒸汽压取决于溶液中溶剂的化学势，它是温度、压力和浓度的函数。换言之，当温度一定时，溶剂的蒸汽压不仅与溶液的浓度有关，且与溶液压力有关。只有当温度及压力都固定时，溶剂的蒸气压才唯一的由溶液浓度决定，拉乌尔定律所表明的正是稀溶液中的此种关系。9、理想溶液与理想气体一样，是一种假想的溶液模型，这种观点是否正确？不正确。理想气体是真实气体压力趋于0的极限情况，任何真实气体都有不等于0的压力，所以理想气体没有真实性。而理想溶液是以两种组分物理化学性质极其相似为前提的，这是个相对条件，真实溶液是可以满足的。例如水重水、甲苯苯等都是理想溶液。因而理想溶液是有真实性的。10、在实验中常用冰、盐混合物做制冷剂。试解释当把食盐放入0。C的冰、水平衡体系中时，体系为什麽会自动降温？降温的程度是否有限制？为什麽？答案：食盐溶于水后使水的蒸气压降低，促使冰熔解，冰熔解时自周围吸热，从而使体系的温度降低。因盐在水中有一定的溶解度，所以温度下降有一定限制。11、反证法证明热力学能是状态函数。证明：假设热力学能不是状态函数，U1U2，体系经ABA完成循环，则U1+（-U2）0。该式的意义是：体系由A 出发沿途径的正向变化到B，又沿途径的反向逆转回来到A，体系循环变化一周又回到原始状态，但一路上却多出了能量交换给环境，如果不断如此循环变化，就可以利用这个体系制造出第一类永动机，显然违反热力学第一定律，故假定是错误的。同理可得出U1U2也是错误的。只能U1=U2，因此可证明热力学能是状态函数。六、计算题1、解：自由膨胀得出W=0 因为理想气体的热力学能和焓只是温度的函数，温度不变，所以U=H=0 由 U=Q+W ,得Q=0对抗恒外压(PSU=105Pa)膨胀定温 U=H=0W=- PSUV=nRT(1-PSU/P1)=-22.31KJ Q=-W=22.31KJ定温可逆膨胀：U=0 H=0 W= nRT(P1/P2)=-10mol8.3145Jmol-1k-1298.15k(106/105)=-57.08 KJQ=-W=57.08 KJ2、 3、在一带活塞（设无摩擦无质量）的容器中有氮气 0.5 mol，容器底部有一密封小瓶，瓶中有液体水 1.5 mol，整个系统的温度为100，压力为101.3 kPa，今使小瓶破碎，在维持101.3 kPa下水蒸发为水蒸气，终态温度仍为100。已知水在100、101.3 kPa下的蒸发焓为40.67 kJmol-1，氮气和水蒸气均按理想气体考虑。求此过程的 Q，W，DU，DH，DS，DA，DG。这个过程包括液态水的汽化过程和水蒸气与氮气的定温、定压混合过程：H2O( l )，1.5mol 100，101.3kPaH2O( g )，1.5mol 100，75.98kPaH2O( g )，1.5mol 100，101.3kPa过程IIIN2，0.5mol 100，101.3kPaN2，0.5mol 100，25.33kPa过程II过程I水汽化后与氮气形成的混合气体中，水汽与氮气的分压分别为Qp = DH = 0 + 1.5 40.67 + 0 = 61.01 kJ W =p外DV =nRT =（1.5 8.314 373 10-3）kJ =4.65 kJ DU = Q + W =（61.014.65）kJ = 56.36 kJ4、在330.3 K，丙酮(A)和甲醇的液