物化练习热力学第二定律厦门大学物化试题

1、物理化学练习(热力学第二定律2006.4)一、选择题(共18题)1 .公式dG = -SdT + Vdp可适用下述哪一过程:(A) 298K、101325Pa下的水蒸发过程(B)理想气体真空膨胀(C)电解水制取氢(D) N2(g) + 3H 2(g) =2NH 3(g)未达平衡2 .理想气体在等温条件下，经恒外压压缩至稳定，此变化中的体系嫡变 S体及环境嫡变S环应为：(A) S 体 > 0 , $环< 0(C) S 体 > 0 , $环=0(B) S 体 < 0 , S 环0(D) S 体 < 0 , $环=03.在101.3 kPa下,110C的水变为110c水

2、蒸气，吸热Qp,在该相变过程中下列哪个关系式不成立？()(A) S 体 > 0(B) S环不确定(C) S 体 + S 环0(D) $环< 04.某体系分A,B两部分，这两部分的热力学概率分别为a和 b,则整个体系的微观状态数 与 A, B的关系为： ()(A) = A B(B)= B / A(C) = A + B(D)= B - A5.下列对物质临界点性质的描述哪一个是错误的？()(A)液相摩尔体积与气相摩尔体积相等(B)液相与气相的临界面消失(C)汽化热为零(D) 固、液、气三相共存6.2 mol液态苯在其正常沸点(353.2 K)和101.325 kPa下蒸发为苯蒸气，该过程

3、的AvapF等于()(A) 23.48 kJ(B) 5.87 kJ(C) 2.94 kJ(D) 1.47 kJ7.下列四种表述：(1)等温等压下的可逆相变过程中，体系的嫡变AS =AH相变/T相变(2)体系经历一自发过程总有dS > 0(3)自发过程的方向就是混乱度增加的方向(4)在绝热可逆过程中，体系的嫡变为零 两者都不正确者为：(A) (1), (2)(B) (3), (4)(C) (2),(D)，(4)8.将氧气分装在同一气缸的两个气室内，其中左气室内氧气状态为pi=101,3 kPa , Vi=2Ti=273.2 K;右气室内状态为 使两部分气体充()(A)S > 0(B)

4、(C)S = 0(D)dm3, p2=101.3 kPa,V2=1 dm3,T2=273.2 K ;现将气室中间的隔板抽掉分混合。此过程中氧气的嫡变为S < 0都不一定9.某化学反应在300 K, p下于烧杯中进行，放热60 kJ mol-1,若在相同条件下安排成可逆电池进行，吸热 6 kJ mol-1,则(1)该体系的嫡变为：()(A) 200 JK-1 mol-1(B) 200 J K-1mol-1(C) t20 J K-1 mol-1(D) 20 J K-1 mol-1(2)当反应进度=1mol时，可能做的最大非膨胀功为：()(A)-54 kJ(B)54 kJ(C)-66 kJ(D

5、)66 kJ10.某气体状态方程为 p =f(V)T, f(V)仅表示体积的函数，恒温下该气体的嫡随体积V的增加而：()(A)增加(B)下降(C) 不变(D) 难以确定11 .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) A G < 0(B) AH = Qp(C) ASiso < 0(D) ASiso > 012 .在等温等压下进行下列相变：H2O (s,-10 C , p ) = H2O (l,-10 C, p )在未指明是可逆还是不可逆的情况下，考虑下列各式哪些是适用的(1) 6Q/T=血s S(2) Q =

6、而s H(3) Afus H/T = M S(4) - Afus G =最大净功(A) (1), (2)(B) (2), (3)(C) (4)(D) (2)13 . 在固态时,CO分子有两种可能的取向，若这两种取向的分布是均衡的，则L个CO分子 的 总 取 向 构 型 态 数 为 ： ()(A) 2 L/L(B) (1/2) L/L(C) 2L/L(D) (1/2) L/L14 .单原子分子理想气体的Cv, m =(3/2) R,温度由Ti变到T2时，等压过程体系的嫡变妗与等容过程嫡变 ASv之比是：()(A)1 : 1(B)2 : 1(C) 3 : 5(D)5 : 315. 在263 K的过

7、冷水凝结成 263 K的冰，则：()(A) AS<0(B) AS>0(C) AS=0(D)无法确定16.下列过程均为等温等压过程，根据公式dG = -SdT + Vdp计算彳导八G = 0,此结论能用于下述何过程？>(A) -5 C、p、冰 -5C、p、水(B)等温、等压下， Wf = 0的化学反应 A + B * C + D(C)等温、等压下食盐溶解于水 >(D) 100 C、p、水 100 C、p、水气17 .理想气体的 atto循环由下面四个可逆步骤构成：(A)气体绝热可逆压缩(B)恒容升温，气体从环境吸热(C)气体经绝热膨胀作功(D)恒容降温回到原态该循环过程的

8、TS图为：18 . 一体系经过A,B,C三条不同的途径由同一始态出发至同一终态。其中 A,B为可逆途 径，C为不可逆途径，则下列有关体系的嫡变 AS的七个等式为：(Qa, Qb, Qc分别为三过 程中体系吸的热 )(1) (?) 鼠上=.卜&JT布卜0/T布卜0万其中错误的是：()(A) (5), (6)(B) (1), (4)(C) (2), (3)(D) (5), (7)二、填空题(共10题) 19.选择”中的一个填入下列空格：若反应C(s) + O 2(g) = CO 2(g)在恒温、恒压条件下发生，其ArHm< 0 ,若在恒容绝热条件下发生，贝U ArUm 0, ArSm

9、 0。20.当一个不可逆过程发生之后， 增加了，而 的可用性减少了。21.吉布斯自由能判据的适用条件是 、。22.理想气体向真空膨胀，体积由V1变到V2,其A U , AS 。23.在隔离体系中，由比较 的状态向比较 的状态变化，是自发变化的方向，这就是 的本质。24.在理想气体的S干图上，任一条等容线与任一条等压线的斜率之比在等温时所代表的 含义是。25.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，其嫡的变化，一部分是由间相互作用而引起的,这部分嫡称为嫡流；另一部分是由的不可逆过程产生的 ，这部分嫡变称为嫡产生。26.由于热功交换的 ，而在公式中引入的 ，这对于其它过程(包括化学过

10、程) 同样适用。因而对所有的不可逆过程就找到了一个共同的判别准则。27.对一封闭体系，Wf = 0时，下列过程中体系的AU, AS, AG何者必为零？(1)绝热密闭刚性容器中进行的化学反应过程 ;(2)某物质的恒温恒压可逆相变过程 ;(3)某物质经一循环恢复原状态 。28.对非缔合液体物质，在正常沸点时的蒸发嫡约为 JK-1 mol-1。三、计算题(共4题)29.有一绝热不良的热源(温度为Tb),缓慢地把热量散失给环境 (温度为Ta),经过相当长时间 后，热源损失了热量 Q，而环境得到的热量为Q，计算过程的总嫡变。30.白磷的熔化热是627.6 J mol-1(假定与T, p无关),液态磷的蒸

11、气压为：p /Pa1333133313330349,8401.2470.5(1)计算液态磷的汽化夕含AvapHm ；(2)三相点的温度为 317.3 K,计算三相点的蒸气压；(3)计算298.2K时，固态白磷的蒸气压。31.Li 12Ag(s) +2O2(g) = Ag2O(s)反应的 ArG m (T)=-32384-17.32( T/K)lg( T/K)+116.48( T/K) J mol-1。广广I(1)试写出该反应的A rS m (T), A rH 7m与温度T的关系式；(2)目前生产上用电解银作催化剂，在600C, p下将甲醇催化氧化成甲醛，试说明在生产 过程中Ag是否会变成 Ag

12、2O。四、问答题(共2题)32. 对范德华气体，试证明：(Gm/ T )V= -Sm + RVH(b-Vm)。33.已知苯乙烯的正常沸点为418 K,摩尔蒸发始为A vapHm= 40.31 kJ mol-1(1)若采用减压蒸储精制苯乙烯，当蒸储温度控制为323 K时蒸储设备压力为多少?(2)在418 K,使饱和苯乙烯蒸气绝热可逆膨胀，温度降低，问苯乙烯蒸气是否会凝结？假设蒸气可视为理想气体，且Cp,m = 215 J KT mol-1 (须说明理由)第二章(1)练习题：6,9, 18,25,38,55, 86; (2)思考题：5,7,10, 14一、选择题(共18题)1 .答(B)2 .答(

13、B)变化前后理想气体的温度不变，但体积减小，所以AS体 0 ;若把体系和环境加在一起看作一个新的孤立体系，则经此变化后，孤立体系经历的是不可逆变化，所以 AS孤立=AS体+ AS环0 ;因此AS环0 。3 .答(B)因环境供热给体系，则AS= -Qp/383.15K 0，此为恒温恒压下的自发变化，所以 G体 0 ;体系由液态变为气态，AS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 AS孤立=AS体+ AS环0 。(2分)(2分)4 .答(A)5 .答(D)6 .答(B)该过程为可逆相变，故AvapG =0A vapF= A vapG - A (pV)=-nRT=5

14、.87 kJ7 .答(C)(2)应改成“隔离体系经历一自发过程总是dS 0”。(3)应改成“自发过程的方向就是使隔离体系混乱度增加的方向”。8 .答(C)(2 分)隔板抽开前后，氧气状态未变，嫡是状态的函数，从微观讲，混合前后，等同粒子不可 区分。9 .答(1) D;(2) D对于(1) A rSm= Qr/T = 20 J K-1 mol-1对于(2)Wf = - A rGm= -( ArHm- T A rSm)=Qp- Qr= 66 kJ10 .答(A)因为(S V)t = ( p/ T)v = p/T > 011 .答(C)12 .答(D)因为 公式(1) Q /T = A fus

15、S(可逆过程) Q = AfusH A fusH/T = A fusS(4)- A fusG =最大净功(等压过程，非体积功等于零 )(可逆相变)(可逆过程)(2)适用此题在未指明可逆与否的情形下只有公式13 .答(A)14 .答(D)15 .答(A)16 .答(D)17 .答(D)18 .答(D)二、填空题(共10题)19 .答=>20 .答嫡能量21 .答等温等压不做非体积功(即Wf=0)22 .答=0 , = nRln(V2/V1)23 .答有秩序 无秩序 热力学第二定律0.5分 0.5分1分24 .答(S/ T)v /( S/ T)p 久/Cp25 .答体系和环境体系内部26 .

16、答热功交换不等号27 .答(1) AU = 0(2) AG = 0(3) AU = 0 , AS = 0 , AG = 028 .答88三、计算题(共4题)29 .答上述传热过程是不可逆的，由于热量的传递如此缓慢，故可视为热源是以可逆方式损失热量，而环境则是以可逆方式得到热量。因此热源和环境的嫡变分别可表示为：dS(热源)=-Qr/T(热源)=-QR/TbdS 环境=- Qr/T 环境=- QR/Ta因为Tb> Ta所以 $总=dS(热源)+ dS 环境=(-QR/Tb) + (QR/Ta)=Qr( 1/Ta- 1/Tb)30 .答(1)根据克劳修斯克拉贝龙方程，则A vapHm= RT

17、iT2/(T2- Ti) ln p(T2)/p(T1)所以 A vapHm(1) = (8.314 J mol-1 K-1)(349.8 K)(401.2 K)/(401.2 K-349.8 K) xln(1333/133.3)=52.269 kJ mol-1同理可得：AvapHm(2) = 52.145 kJ mol-1A vapHm(3) = 52.207 kJ mol-1所以vapH m= (1/3)( A vapH m(1) + A vapHm(2) + A vapH m(3) = 52.207 kJ mol'(2) p2= piexp A vapH m(T2- Tl)/(RT

18、lT2)=21.198 Pa(3) A subH m= A fusH m+ A vapHm= 52.835 kJ mol-1 p2= p1exp AsubHm(T2- T1)/(RT1T2)=5.877 Pafl31 .答(1) ArS m(T) = - AGm(T)/ Tp=17.32lg( T/K) - 108.96 J K-1 mol-1ArH m(T) = ArGm(T) + TA rS m=-32384 - 7.52( T/K) J mol-1 户(2) A rGm (873.15 K) = 24.84 kJ mol-1 > 0故Ag不会变成 Ag2O 。四、问答题(共2题)32 .答：因为(p+a/Vm2)(Vm-b)=RT故p=RT/(Vm-b)-a/Vm2又因dGm=