物理化学热力学第二定律例题.doc

第三章 热力学第二定律引用参考资料（1） 天津大学物理化学习题解答（第五版）；（2）江南大学课件附带习题中选择题和填空题部分；（3）2001山东大学物理化学中的术语概念及练习；一、 填空题1某热机循环一周，从高温热源吸收200kJ，向低温热源放热100kJ，则（ ）-100kJ2在高热源T1和低温热源T2之间的卡诺循环，其热温熵之和 =（ ）。循环过程的热机效率=（ ）。0，3 100、1大气压下的水，恒温恒压下蒸发成100、1大气压的水蒸气，则DS（ ）0，DG （ ）0。DS 0 、DG = 04一定量理想气体与300K大热源接触做等温膨胀，吸热Q=600KJ，对外所做功为可逆功的40%，则系统的熵变S=（ ）。51mol单原子理想气体从p1、V1、T1等容冷却到p2、V1、T2，则该过程DU（ ）0，DS（ ）0，W（ ）0（填 , , =）。DU 0，DS , , =）。 DG DH9下列过程中，系统的DU、DS、DG何者为零：（1）理想气体向真空恒温自 由膨胀 （2）某一循环过程 （3）可逆相变过程 下列过程中，系统的DU、DS、DG何者为零：（1）DU = 0 （2）DU = 0、DS = 0、DG = 0 （3）DG = 0 10. 克拉佩龙方程的应用条件是 克劳修斯-克拉佩龙方程的应用条件是 纯物质的任意两相平衡，纯物质的气-液或气-固两相平衡11.液态的蒸汽压与温度的关系为，则其正常的沸点为（ ）K，（ ）.262; 27.3012. 1mol单原子理想气体从同一始态体积的开始，经历下列过程后变至，计算：（a）若经恒温自由膨胀，则（ ）；（b）若经恒温可逆膨胀，则（ ）；（c）若经绝热自由膨胀，则（ ）；（d）若经绝热可逆膨胀，则（ ）。，单原子理想气体，（a）恒温自由膨胀（b）恒温可逆膨胀（c）绝热自由膨胀，不变，故（d）绝热可逆膨胀或所以二、选择题1若在两个不同温度的热源（T1，T2）间，用理想气体进行卡诺循环，其热机效率为50，当改用非理想气体进行循环时，其热机效率如何变化?(设均为可逆) （ ） A.减少 B.不变 C.增加 D.等于零 答案：B 2. 气体在节流膨胀过程中其熵值（ ）. A. 增加 B. 减少 C. 不变 D. 难以确定答案：A3一气体经不可逆循环后，系统和环境的熵变是什么（ ） ADS(体) 0, DS(环) = 0 B. DS(体) = 0, DS(环) 0 C. DS(体) = 0, DS(环) 0, DS(环) 0 答案：B 4在383K，pQ下，1mol过热水蒸气凝聚成水，则系统、环境及总的熵变为（ ）A. DS系 0 , DS环 0 , DS总 0; B. DS系 0 , DS总 0C. DS系 0 , DS环 0 , DS总 0; D. DS系 0 , DS总 0 B. DS 0, DS(环) 0 B. DS(系) 0 C. DS(系) 0, DS(环) = 0 E. DS(系) 0, DS(环) 0 F. DS(系) 0, DS(环) 0 B.=0 C.0 B.=0 C.0 D.无法确定答案：A A C B此过程状态函数改变量与水在100,101.325kPa下的蒸发过程状态函数改变量完全相同。101克-10的水凝固成-10的冰，其DS 为多少（ ） A -80/273 +（0.49-1.00）ln263/273; B. 80/263 C. 80/273 +（0.49-1.00）ln263/273; D.-80/263 答案：A11. 25时将始态为a的N2和101.325kPa的H2分别放在体积相等、被隔板隔开的两个室内，当拿开隔板，使两种气体等温混合时其吉布斯自由能G如何变化（ ） A. 增大 B. 不变 C. 减小 D. 不确定 答案：C12 在101.325kPa, 101下水变为水蒸气, 系统的（ ） A. DG = 0 B. DG 0 D. DS = Qp/374.15K E. Qp = 可逆相变热 F. DH = Qp G. DS(总) 0 H. DS(总) 0 B. 0 B.=0 C. 0, DS(环) 0 B. DS(系) 0, DS(环) 0 C. DS(系) 0 D. DS(系) 0, DS(环) 0, DS(环) = 0 F. DS(系) = 0, DS(环) 0 答案：E18下列哪一种物质在0K的标准熵是0 （ ） A 理想溶液 B. 理想液体 C. 理想气体 D. 完美晶体 答案：D19在一带活塞的绝热气缸中发生某一化学反应，系统终态温度升高，体积增大，则此过程W（ ） （ ）( ) ( )A. 0 B.=0 C.0 B. =0 C. 0 B.=0 C.0，即DSBDSA，若经绝热可逆过程使系统由B态再回到A，则必须DS2=0，即SB=SA，不能进行2一反应在等温等压下自发进行，其 0 ，则反应的DS也小于零。 正确与否，解释之。等温等压下自发进行，则 0，而DG = DH - TDS DH / T即可，不一定DS必须小于零。3. 指出下列公式适用范围: （1）（2） dU = TdS - pdV（3） DG = （4） = （5） （1）理想气体从始态p1、V1、T1经历任何过程到达终态p2、V2、T2。（2）封闭系统平衡态，不作非体积功的一切过程。（3）封闭系统平衡态，不作非体积功，且恒温过程 （4） 封闭系统平衡态，不作非体积功（5） 蒸发过程，气体为理想气体 4. 请画出卡诺循环在下列坐标上的示意图： T T S O P O S O V U T O S O H T 2 1 T 1 2 S 2 3 3 4 4 3 1 4 O P O S O V U T 1 2 1 2 3 4 3 4O S O H四判断题判断下列各题说法是否正确，并简要说明原因. （1）不可逆过程一定是自发的，而自发过程一定是不可逆的。（2）凡熵增加过程都是自发过程。 （3）不可逆过程的熵永不减少。 （4）系统达平衡时熵值最大，自由能最小。 （5）某系统当内能、体积恒定时，DS 0的过程则不能发生。 （6）某系统从始态经一绝热不可逆过程到达终态，为了计算某些热力学函数的变量，可以设计一个绝热可逆过程，从同一始态出发到达同一终态。 （7）在绝热系统中，发生一个不可逆过程从状态I II ，不论用什么方法，系统再也回不到原来状态了。 （8）绝热循环过程一定是个可逆循环过程。（1） 不可逆过程一定是自发的（错，如不可逆压缩并非自发过程），而自发过程一定是不可逆的（对） （2）错，必须是在孤立系统中凡熵增加的过程都是自发过程 （3）错，必须是在孤立系统中才成立 （4）错，缺少前提条件，绝热系统或孤立系统中达平衡时熵值最大，恒温恒压不作非膨胀功的前提下，系统达达平衡时自由能最小。（5）错，由公式dU=TdS-pdV，当U、V恒定时，dS=0，DS 0，而绝热可逆过程的DS = 0，从同一始态出发，经历一个绝热不可逆过程后的熵值和经历一个绝热可逆过程后的熵值永不相等，故不可能达到同一终态。（7）对，仍在绝热系统中，永远回不到原来状态。（8）对，因为绝热系统中如果发生一个可逆变化，DS = 0，发生一个不可逆变化，DS 0。如果在循环过程中有一步不可逆，系统熵值就增加，便回不到原来状态。只有步步可逆，DS = 0，系统才能回到原态。第四章一、选择题1. 在373.15K和101325Pa下水的化学势与水蒸气化学位的关系为(A) (水)(汽) (B) (水)(汽)(C) (水)(汽) (D) 无法确定答案：A。两相平衡，化学势相等2下列哪种现象不属于稀溶液的依数性(A) 凝固点降低 （B）沸点升高(C) 渗透压 （D）蒸气压升高答案：D。稀溶液的依数性之一为蒸气压下降。398K时，A、B两种气体在水中的亨利常数分别为 k1和 k2，且k1 k2，则当P1P2时，A、B在水中的溶解量C1 和 C2 的关系为(A) C1 C2 (B) C1 C2 (C) C1 C2 (D) 不能确定答案：B4.涉及纯物质标准状态的下列说法中不正确的是(A) 纯理想气体的标准状态就是标准压力P(100KPa)下的状态(B) 纯液体物质的标准状态就是标准压力P(100KPa)下的纯液体(C) 纯固体物质的标准状态就是标准压力P(100KPa)下的纯固体(D) 不同的物质在相同温度下都处于标准状态时，它们的同一热力学函数值都应相同答案：D5.关于亨利系数, 下面的说法中正确的 g B (B)g A = g B = 1 (C)g B g A (D) g A g B 1答案：B13.两液体的饱和蒸汽压分别为p*A，p*B ，它们混合形成理想溶液，液相组成为x，气相组成为y，若 p*A p*B ， 则：(A)yA xA (B)yA yB (C)xA yA (D)yB yA答案：A14.已知373K时液体A的饱和蒸气压为133.24kPa，液体B的饱和蒸气压为66.62kPa。设A和B形成理想溶液，当溶液中A的物质的量分数为0.5时，在气相中A的物质的量分数为：(A)1 (B) 1/2 (C) 2/3 (D) 1/3答案：C15.若a，b两相中各含A和B两种物质，在相平衡时下列哪些关系式成立？ （1） mA(a)=mA(b) （2） mA(a)=mB(b) （3）mA(a)=mB(a) （4） mB(a)=mB(b) 答案：1 416.温度为273K，压力为1106Pa下液态水和固态水的化学势m（l）和m（s）之间的关系 （1） m（l） m（s） （2） m（l）= m（s） （3） m（l） m（s） （4） 无确定关系 答（ ）答案：317一封闭钟罩中放一杯纯水A和一杯糖水B，静置足够长时间后发现 答（ ） (1) A杯水减小，B杯水满后不在变化 (2) A杯变成空杯，B杯水满后溢出 (3) B杯水减小，A杯水满后不在变化 (4) B杯水减少至空杯，A杯水满后溢出答案：218四杯含不同溶质相同浓度b=1molkg-1的水溶液，分别测定其沸点，沸点升得最高的是 （1）Al2(SO4)3 （2）MgSO4 （3）K2SO4 （4）C6H5SO3H 答（ ）答案：119温度T时，纯液体A的饱和蒸气压为pA*，化学势为mA*，并且已知在101325Pa压力下的凝固点为Tf*A，当A中溶入少量与A不形成固态溶液的溶质而形成为稀溶液时，上述三物理量分别为pA、mA、Tf，它们间的大小关系为 （1）pA* pA，mA* mA，Tf* pA，mA* mA，Tf* Tf （3）pA* pA，mA* Tf （4）pA* pA，mA* mA，Tf* Tf答案：420373K时液体A的饱和蒸气压为105Pa，液体B的饱和蒸气压为0.5105Pa。设A和B构成理想液体，则当A在溶液中的摩尔分数为0.5时，在气相中A的摩尔分数 （1）1 （2）1/2 （3）2/3 （4）1/3 答案：321A、B两种液体完全不互溶。当A，B共存于同一容器中时，A的蒸气压（1） 与系统中A的摩尔分数成正比 （2）与系统中A的摩尔分数无关（3克-克方程 答案：2二、填空题1. 在恒温、恒压下，理想溶液混合过程的DmixV、DmixH、DmixS、DmixG物理量的 变化是大于、等于、还是小于零？ DmixV_ 0、 DmixH _ 0、 DmixS_ 0、 DmixG_0答案：DmixV= 0、 DmixH = 0、 DmixS 0、 DmixG 02.有1molNaCl固体溶于20dm3水中形成稀溶液，在温度T下，试比较该溶 液的蒸气压p(H2O)与p*(H2O)x(H2O)大小. p(H2O)_ p*(H2O)x(H2O)答案：解质解离， x(H2O,实际) x(H2O,理想); p(H2O,实际)p*(H2O)x(H2O)3.在溶质为挥发性的理想溶液中，在温度为T的气液平衡相中，溶剂A 在气相中的组成yA= 0.89，在液相中xA= 0.85，该温度时纯A的蒸气压50kPa。则溶质B的亨利系数为 。答案： pA*xA=50kPa0.85=42.5kPa；pA=p(总)0.89 p(总)=pA+pB= 47.75kPa，pB=47.75kPa-42.5kPa=5.25kPa= kx,B xB= (kx,B0.15) kPa，kx,B=35 kPa 4. 已知二组分溶液中溶剂A的摩尔质量为MA,溶剂B的质量摩尔浓度为bB,则B的摩尔分数xB=( )。答案：5. 恒温恒压下的一切变化必然朝着化学势（ ）的方向自动进行答案：减少6.在25时，A与B两种气体均能溶于水形成稀溶液，且不解离、不缔合。若它们在水中溶解的亨利系数kc,A=2kc,B,且测得两种气体同时在水中溶解达平衡时两者的平衡压满足。则A与B在水中的浓度CA与CB之间的关系为CA/CB=( )。答案：17. 在温度T时，某纯液体的蒸汽压为11732 Pa。当2mol不挥发性溶质溶于0.8mol该液体时，液体的蒸汽压为5333 Pa。假设蒸汽为理想气体，则该溶液中溶剂的活度aA=( ),活度因子fA=( )。答案：0.4546 0.56838. 在288K时纯水的蒸汽压为1730.6Pa。当1mol不挥发性溶质溶解在4.559mol水中形成溶液时，溶液的蒸汽压为596.7Pa。则在溶液及纯水中，水的化学势的差（H2O）-*（H2O）=( )。答案：-2512.09. 一完全密闭的透明恒温箱中放有两个体积相同的杯子。往A、B杯中分别倒入少量1/3体积的纯水和蔗糖溶液，并置于该恒温箱