物理化学练习题.doc

一、选择题 ( 共20题 40分 )1、下述说法哪一种不正确? ( ) (A) 理想气体经绝热自由膨胀后,其内能变化为零 (B) 非理想气体经绝热自由膨胀后,其内能变化不一定为零 (C) 非理想气体经绝热膨胀后,其温度一定降低 (D) 非理想气体经一不可逆循环,其内能变化为零 2石墨的燃烧热 ( ) (A) 等于CO生成热 (B) 等于CO2生成热 (C) 等于金刚石燃烧热 (D) 等于零 3、一个纯物质的膨胀系数a=1 m3K-1(T为绝对温度),则该物质的摩尔恒热容将Cp： ( ) (A) 与体积V无关 (B) 与压力p无关 (C) 与温度T无关 (D) 与V,p,T均有关 4、某理想气体从同一始态(p1,V1,T1)出发,分别经恒温可逆压缩和绝热可逆压缩至同一压力p2,若环境所做功的绝对值分别为WT和WA,问WT和WA的关系如何? ( ) (A) WTWA (B) WT W2 Q1 Q2 (B) W1 W2 Q1 W2 Q1 Q2 已知 H2(g,298 K) + (1/2)O2 (g, 298 K) = H2O (g, 298 K)(1) rH (1) = -241.8 kJmol-1 H2(g, 298 K) = 2H (g, 298 K) (2) rH (2) = 436.0 kJmol-1 O2(g, 298 K) = O (g, 298 K) (3) rH (3) = 247.7 kJmol-1 根据上述数据可获得HO 键的平均键能HO约为： ( ) (A)925.5 kJmol-1 (B) 462.8 kJmol-1 (C) 120.9 kJmol-1 (D) 241.8 kJmol-1 下面叙述中不正确的是： ( ) (A) 对于理想气体，Cp, m 与CV, m 之差一定是R (B) 对于实际气体，若吸收相同的热量，则体系在恒容过程中的温度升高值一 定大于恒压过程 (C) 对于实际气体，若吸收相同的热量，则体系在恒容过程中的内能改变一定 小于恒压过程 (D) 对于单原子晶体，当温度足够高时，CV, m 约为 3R 下列条件哪一个错误? 理论上使公式Hp = Qp成立的条件是: (A) 封闭体系 (B) 只做体积功 (C) 恒压可逆 (D) 等压不可逆 欲测定有机物燃烧热Qp,一般使反应在氧弹中进行,实测得热效应为QV公式 Qp=QV+nRT 中的T为： (A) 氧弹中的最高燃烧温度 (B) 氧弹所浸泡的水之温度 (C) 外水套中之水温 (D) 298.15 K 在两个气球中分别装有理想气体A和B,已知两者的温度和密度都相等,并测得A气球中的压力是B气球的1.3754倍,若A的相对分子质量为32,求B的相对分子质量。 （ ） (A) 24 (B) 34 (C) 44 (D) 54 一可逆热机与另一不可逆热机在其他条件都相同时,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 下面陈述中，正确的是： ( ) (A) 虽然Q和W是过程量，但由于QV =U，Qp=H，而U和H是状态函数，所以QV和Qp是状态函数 (B) 热量是由于温度差而传递的能量，它总是倾向于从含热量较多的高温物体流向含热量较少的低温物体 (C) 封闭体系与环境之间交换能量的形式非功即热 (D)两物体之间只有存在温差，才可传递能量,反过来体系与环境间发生热量传递后, 必然要引起体系温度变化 有一高压钢筒，打开活塞后气体喷出筒外，当筒内压力与筒外压力相等时关闭活塞，此时筒内温度将： (A) 不变 (B) 升高 (C) 降低 (D) 无法判定 二、计算题 ( 共 4题 30分 )21. 10 分 1 mol单原子分子理想气体，始态为p1=202 650 Pa，T1=273 K，沿可逆途径p/TV=a(常数)至终态，压力增加一倍，计算V1,V2,T2, U, H, Q, W及该气体沿此途径的热容C。 22. 氯化氢和氯化钾在298 K时的标准生成焓和在水中的标准解离焓数据如下： fH(298 K)/kJmol-1 dH(298 K)/kJmol-1 HCl(g) -92.3 -75.1 KCl(s) -435.9 17.2计算水合Cl-离子和水合K+离子的标准生成焓。23. 5 分棕榈酸氧化反应： CH3(CH2)14COOH(s)+24O2(g)=17CO2(g)+16H2O(l) rH(298 K)为-9958 kJmol-1, 计算 (1) rU (298 K)； (2) 计算上述条件下1 mol棕榈酸氧化时所做的功。 24 某一固体遵守状态方程V=V0-Ap+BT，并且它的内能是U=CT-BpT ，式中A,B,C是常数，求它的热容量CV和Cp。 三、问答题 ( 共 3题 20分 )25. 10 分 对理想气体，试证明 dV= (nR/p)dT-(nRT/p2)dp，并证明pdV不是某个函数的全微分。 26. 5 分 单原子分子理想气体的内能为(3/2)nRT+C (C为常数)，请由此导出理想气体的(U/V)T和(H/V)T。 27. 5 分某理想气体的CV, m /JK-1mol-1=25.52+8.210-3(T/K)，问： (1) Cp, m 和T的函数关系是什么？ (2) 一定量的此气体在300 K下，由p1=1.10325103 kPa，V1=1dm3膨胀到p2=101.325 kPa，V2=10 dm3时，此过程的U，H是多少？ (3) 第 (2) 中的态变能否用绝热过程来实现？ 参考答案一、选择题 ( 共20题 40分 ) B) BBACBCBCCCABCDCCACC 二、计算题 ( 共 4题 30分 )21. 10 分 答 V1= 0.0112 m3 V2= 0.0224 m3 T2= 1091 K Um=nCV,m(T2- T1) = 10 201 J Hm=nCp,m(T2- T1) = 17 002 J W= 3404 J Q= 13 605 J C=Q/dT =CV,m+p (当p/V=a时) = CV,m+ (R/2) = 16.63 JK-1mol-1 22. 10 分 答 rH(298 K)=-92.3 kJ （1） rH(298 K)=-75.1 kJ （2） （1）+（2）得H=-167.4 kJmol-1 (2分) 因为，fH(298 K,H+(aq)=0， 故 fH(298 K,Cl-(aq)=-167.4 kJmol-1 (3分) 同理：fH(298 K,K+(aq)+fH(298 K,Cl-(aq)=-418.7 kJmol-1 (2分) 故 fH(298 K,K+(aq)=-418.7-(-167.4)kJmol-1=-251.3 kJmol-1 (3分)23. 5 分答 (a) U (298K)= rH (298K)- n(RT) =-9958-(17-24)8.31429810-3 kJmol-1 =-9941 kJmol-1 (3分) (b) W=n(RT)= -17.3 kJ (2分) 24. 5 分答 因为U=CT-BpT 所以CV =C-Bp+T (1) (1分) 又V=V0-Ap+BT 则=B/A (2) (1分) (2)代入(1)，则得CV =C-B(BT/A+BT/A)=C-2B2T/A 又Cp= (1分) 而=C-Bp， (1分) 所以Cp=C-Bp+Bp=C (1分)三、问答题 ( 共 3题 20分 )25. 10 分 答 因为 (1分) 又因为V=nRT/p 所以， 所以dV=(nR/p)dT-(nRT/p2)dp (4分) pdV=nRdT-(nRT/p)dp (1分) 若pdV是状态函数，则应满足对易关系 (1) 但 所以(1)式不成立 所以pdV不是某个函数的全微分 (4分)26. 5 分答 =0H=U+pV (2分)=0 (3分)27. 5 分答 (1) 因为Cp,m-CV,m=R=8.314 JK-1mol-1所以Cp,m=(33.83+8.210-3 T/K) JK-1mol (2分 (2) T=0，所以U=H=0 (2分)(3) 若是进行绝热自由膨胀，则W=Q=0,所以U=H=0 可与(2)过程等效 (1分)一、选择题 ( 共10题 20分 )1. 2 分 在标准压力p$和268.15 K下,冰变为水,体系的熵变S体应： ( ) (A) 大于零 (B) 小于零 (C) 等于零 (D) 无法确定 2 2 分 p$，100下，1mol H2O(l)与 100大热源接触，使水在真空容器中汽化为 101.325 kPa 的H2O(g)，设此过程的功为W，吸热为Q，终态压力为p，体积为V，用它们分别表示U，H，S，G，F，下列答案哪个是正确的？ ( ) 3. 2 分 在263 K的过冷水凝结成263 K的冰,则： ( ) (A) S0 (C) S=0 (D) 无法确定 4. 2 分 下列四个偏微商中，哪个不是化学势? (A) (U/nB)S, V, (B) (H/nB)S, p, (C) (F/nB)T, p, (D) (G/nB) T, p, 5. 2 分 在300时,2 mol某理想气体的吉布斯自由能G与赫姆霍兹自由能F的差值为： (A) G-F=1.247 kJ (B) G-F=2.494 kJ (C) G-F=4.988 kJ (D) G-F=9.977 kJ 6. 2 分 理想气体等温过程的F。 ( ) (A) G (B) G (C) =G (D) 不能确定 7. 2 分 当多孔硅胶吸附水达到饱和时,自由水分子与吸附在硅胶表面的水分子比较,化学势将： (A) 前者高 (B) 前者低 (C) 相等 (D) 不可比较 8/ 在标准压力p$下,383.15 K的水变为同温下的蒸气,吸热Qp。该相变过程中,哪个关系式不能成立? (A) G 0 (B) H = Qp (C) SISO 0 9. 2 分 298 K,p$下,双原子分子理想气体的体积V1= 48.91dm3,经等温自由膨胀到2V1,其过程的DS为 (A) 11.53 JK-1 (B) 5.765 JK-1 (C) 23.06 JK-1 (D) 0 *. 在101.3 kPa下,110的水变为110水蒸气,吸热Qp,在该相变过程中下列哪个关系式不成立? (A) DS体 0 (B) DS环不确定 (C) DS体+DS环 0 (D) DS环 0 二、填空题 ( 共 9题 18分 )11. 2 分 对熵产生diS而言,当体系内经历可逆变化时其值_,而当体系内经历不可逆变化时其值_。 12 分 一单组分、均相、封闭体系，在不做非体积功情况下进行变化，当熵和压力恢复到原来数值时G = _ 。13. 2 分 公式mixS=-RBnBlnxB的应用条件是_ 14. 2 分对一单组分、单相、各向同性的封闭体系而言，等压条件下只做体积功时，其吉布斯自由能值将随温度的升高而 。15. 2 分 在只做体积功的封闭体系中，过程的的符号 。16. 2 分有个学生对理想气体的某个公式记得不太真切了，他只模糊地记得是(S/X)y= -nR/p，按你的看法，这个公式的正确表达式中,X应为 _ , y 应为 _ 。 17. 2 分 某气体的状态方程式pV=nRT+p，为不等于零的常数，则该气体的热力学能U仅是 的函数。18. 2 分 对于体系和环境之间既有能量又有物质交换的敞开体系来说,其熵的变化,一部分是由_间相互作用而引起的,这部分熵称为熵流；另一部分是由_的不可逆过程产生的,这部分熵变称为熵产生。 19. 2 分 对于多组分体系： (1) (B/)p,n= _ ； (2) (SB,m/p)T,n + (VB,m/T)p,n= _； 式中SB,m，VB,m是组分 B 的偏摩尔熵，偏摩尔体积。 三、计算题 ( 共 4题 30分 )20. 10 分 1 mol 273.15 K,101.325 kPa的O2(g)气与3 mol 373.15 K,101.325 kPa的N2(g)气在绝热条件下混合,终态压力为101.325 kPa,若O2(g)和N2(g)均视为理想气体,试计算孤立体系的熵变。 21. 10分 在101.325 kPa时，甲苯的沸点为383.2 K，已知此条件下Sm(l)=264.19 JK-1mol-1,vapSm=87.03 JK-1mol-1。试计算： （1）在上述条件下，1 mol液态甲苯蒸发时的Q, W, vapUm,vapHm,vapFm ,vapGm及Sm(g)。 （2）欲使甲苯在373.2 K时沸腾，其相应的饱和蒸气压为若干？22. 5 分2 mol理想气体由 5p$，50 加热到 10p$，100，试计算此气体的熵变。已知该气体的Cp, m =(5/2)R 。 23. 5 分 水在373.15 K，标准压力p$下，沸点温度的压力系数可用下式表示： dT/dp= (1/3616)KPa-1试估计水在373.15 K的汽化焓vapH 。 参考答案一、选择题 ( 共10题 20分 ) (A) (A) W = 0, U = Q H = U + (pV) = Q + pV - p1V1= Q + pV S = H/T = (Q + pV)/373K F = U - TS = - pV G = H - TS = Q + pV - Q - pV = 0 (A)C(C) (C)(C) (C) ( A ) (B因环境供热给体系,则 S环= -Qp/383.15K 0 ,此为恒温恒压， 所以G体 0；将体系与环境加在一起组成 新的孤立体系,在此体系中有自发变化,所以 S孤=S体+ S环 0 。 二、填空题 ( 共 9题 18分 ) 答 等于零 大于零 (2分) 零。因为这是双变量体系，S, p 恢复原值，体系便复原。 答封闭体系平衡态、理想气体、等温混合,混合前每种气体单独存在时的压力都相等,且等于混合后的总压力。 (2分) 答 减少 (2分) 答 不能确定 (2分) 答 p , T 因 (S/p)T = -(V/T)p= - nR/p 答 T (2分) 因为 p=nRT/v ( dU=TdS-pdV =nRT/(V-)-p=0 所以，表明该气体的热力学能仅是T的函数。答 体系和环境 体系内部 (2分) 答 (1) -SB,m (2) 0 因(S/p)T = -(V/T)p 三、计算题 ( 共 4题 30分 )20. 10 分 答 设终态温度为T,则 (1 mol) Cp,m(O2)(T-273.15 K)= (3 mol) Cp,m(N2) (373.15 K-T) 因为 Cp,m(O2)=Cp,m(N2)=R 解得: T=348.15 K 将绝热条件下的上述理想气体的混合过程设计为如下可逆过程: S1=S1(O2)+S1(N2) =1 molRln(348.15 K/273.15 K)+3 molRln(348.15 K/373.15 )k =1.006 JK-1 S2=n(O2)Rlnp1(O2)/p2(O2)+n(N2)Rlnp1(N2)/p2(N2) 1mol=Rln(p$/0.25p$)+3 molRln(p$/0.75p$)=18.70 JK-1 因为是绝热条件下混合,所以 S环 = 0 所以 S孤立=S体系=S1+S2= 19.71 JK-1 (1分) 21. 10 分 答 （1）Qp=vapHm=TvapSm=33.35 kJmol-1 (2分) W=p(Vg-Vl)pVg=RT=3.186 kJmol-1 (1分) vapUm=Qp-W=30.16 kJmol-1 (1分) vapFm= -W= -RT= -3.186 kJmol-1 (1分) vapGm=0 (1分) Sm(g)= vapSm+Sm(l)=351.22 JK-1mol-1 (1分) （2）根据克克方程p(373.2 K)=p(383.2 K) =76.54 kPa 22. 5 分 答 因为dS = (S/T)pdT + (S/p)Tdp = nCp,m dT/T - (nR/p)dp (2分) 所以 S = nCp,m ln(T2/T1) - nRln(p2/p1) = -5.55 JK-1 (3分) 23. 5 分 答 已知: dT/dp=1/3 616 KPa-1 则: dp/dT=3 616 PaK-1 将克拉贝龙方程与上式比较 (dp/dT=/Tb (2分) = (3 616 KPa-1)Tb = 41.31 kJmol-1 (3分) 一、选择题 ( 共10题 20分 )1. 2 分 下述体系中的组分B，选择假想标准态的是 （ ） （A）混合理想气体中的组分B（B）混合非理想气体中的组分B （C）理想溶液中的组分B（D）稀溶液中的溶剂2. 2 分 等温等压下完全互溶的双液系与其平衡共存的气相为理想混合气体，不成立的关系式是： (A) xAdA+ xBdB= 0 (B) xAdlnpA+ xBdlnpB= 0 (C) dUA,m= - (xB/xA) dUB,m (D) (lnpA/lnxB)T = (lnpB/lnxA)T 3. 2 分 已知挥发性纯溶质 A 液体的蒸气压为 67 Pa，纯溶剂 B 的蒸气压为 26 665 Pa，该溶质在此溶剂的饱和溶液的物质的量分数为 0.02，则此饱和溶液（假设为理想液体混合物）的蒸气压为： (A) 600 Pa (B) 26133 Pa (C) 26 198 Pa (D) 599 Pa 4. 2 分 下列各种条件下，CO2在水中溶解度最大的是： （ ）（A） 高压低温 B）低压低温（C） 高压高温 （D）往溶液中加HCl5. 2 分下述体系中的组分B，选择假想标准态的是： ( ) （A）理想溶液中的组分B C）非理想溶液中的溶剂 （B）理想混合气体中的组分B （D）稀溶液中的溶质B6. 2 分 为马拉松运动员沿途准备的饮料应该是哪一种？ ( ) (A) 高脂肪、高蛋白、高能量饮料 (B) 20% 葡萄糖水 (C) 含适量维生素的等渗饮料 (D) 含兴奋剂的饮料 7. 2 分 现有四种处于相同温度和压力下的理想稀溶液。 (1) 0.1 mol蔗糖溶于80 mol水中,水蒸气压力为p1 (2) 0.1 mol萘溶于80 mol苯中,苯蒸气压为p2 (3) 0.1 mol葡萄糖溶于40 mol水中,水蒸气压为p3 (4) 0.1 mol尿素溶于80 mol水中,水蒸气压为p4 这四个蒸气压之间的关系为： ( ) (A) p1p2p3p4 (B) p2p1p4p3 (C) p1p2p4(1/2)p3 (D) p1p42p3p2 8. 2 分 在 400 K，液体A的蒸气压为4104 Nm-2，液体B的蒸气压为6104 Nm-2，两者组成理想液体混合物。当气-液平衡时，在溶液中A的摩尔分数为0.6，则在气相中B的摩尔分数应为： (A) 0.31 (B) 0.40 (C) 0.50 (D) 0.60 9. 2 分 含有非挥发性溶质B的水溶液,在 101 325 Pa 下,270.15 K时开始析出冰,已知水的Kf =1.86 Kkgmol-1,Kb=0.52 Kkgmol-1,该溶液的正常沸点是： ( ) (A) 370.84 K (B) 372.31 K (C) 373.99 K (D) 376.99 K *. 2 分 在 0.1