物理化学核心教程课后答案完整版(第二版学生版)(1)

1、第三章热力学第二定律物理化学核心教程(第二版)参考答案第二章热力学第一定律一、思考题1. 判断下列说法是否正确，并简述判断的依据(1) 状态给定后，状态函数就有定值，状态函数固定后，状态也就固定了。答：是对的。因为状态函数是状态的单值函数。(2) 状态改变后，状态函数一定都改变。答：是错的。因为只要有一个状态函数变了，状态也就变了，但并不是所有的状态函数都得变。(3) 因为AU=Qv，AH=Qp,所以Qv，Qp是特定条件下的状态函数 ？这种说法对吗？答：是对的。 U， H本身不是状态函数，仅是状态函数的变量，只有在特定条件下与Qv，Qp的数值相等，所以Qv，Qp不是状态函数。(4) 根据热力学

2、第一定律，因为能量不会无中生有，所以一个系统如要对外做功，必须从外界吸收热量。答：是错的。根据热力学第一定律U Q W，它不仅说明热力学能(AJ )、热(Q)和功(W)之间可以转化，有表述了它们转化是的定量关系，即能量守恒定律。所以功的转化形式不仅有热，也可转化为热力学能系。(5 )在等压下，用机械搅拌某绝热容器中的液体，是液体的温度上升，这时AH = Qp=O答：是错的。这虽然是一个等压过程，而此过程存在机械功，即Wf工0所以 出 电p。(6)某一化学反应在烧杯中进行，热效应为Qi,焓变为 出1。如将化学反应安排成反应相同的可逆电池，使化学反应和电池反应的始态和终态形同，这时热效应为Q2,焓

3、变为少2,则AHi=AH2o答：是对的。Q是非状态函数，由于经过的途径不同，则Q值不同，焓(H)是状态函数，只要始终态相同，不考虑所经过的过程，则两焓变值Hi和 H2相等。2. 回答下列问题，并说明原因(1)可逆热机的效率最高，在其它条件相同的前提下，用可逆热机去牵引货车， 能否使火车的速度加快？答？不能。热机效率W是指从高温热源所吸收的热最大的转换成对环境所做的功。但可逆热机循Qh环一周是一个缓慢的过程，所需时间是无限长。又由P W F v可推出v无限小。因此用可逆热机牵t引火车的做法是不实际的，不能增加火车的速度，只会降低。(2) Zn与盐酸发生反应，分别在敞口和密闭容器中进行，哪一种情况

4、放热更多？答：在密闭容器中进行的反应放热多。在热化学中有Qp = Qv+ Aig ( RT)，而Zn (s) + H2SO4 ( aq) = ZnS04(aq)+ H2(g)的Aig =1，又因该反应为放热反应Qp、Qv的值均为负值，所以IQvI > IQp I(3 )在一个导热材料制成的圆筒中装有压缩气体，圆筒中的温度与环境达成平衡。如果突然打开圆筒，是气体冲出去，当压力与外界相等时，立即盖上筒盖。过一段时间，筒中气体的压力有何变化？答：筒内压力变化过程：当压缩气体冲出，在绝热可逆过程有p1 T 常数，当气体的压力与外界相等时，筒中温度降低。立即盖上筒盖，过一会儿，系统与环境的温度完全

5、相等，筒内温度上升，则压力也升高，即大于环境的标准大气压。(4)在装有催化剂的合成氨反应室中，N2(g)与H2(g)的物质的量的比为1:3，反应方程式为，N2(g)+ H2( g) p二N H3(g)。在温度为Ti和T2的条件下，实验测定放出的热量分别为Qp( Ti)和Qp( T2).但是用Kirchhoff定律计算时T1T2T1rCpdT计算结果与实验值不符，试解释原因H答：AHm r ，ArHm实际是指按所给反应式，进行=1mol反应时的焓变，实验测得的数值是反应达到平衡时发岀的热量，此时<1mol，因此经过计算使用Kirchhoff定律计算的结果与实验不符。第3页共38页2020-

6、04-28 （余训爽）第三章热力学第二定律第#页共38页2020-04-28 （余训爽）第三章热力学第二定律3. 理想气体绝热可逆和绝热不可逆过程的功，都可用公式W CV T计算，那两种过程的功是否一样答：不一样。过程不同，终态不相同，即AT不一样，因此绝热可逆和绝热不可逆两过程所做功不一样。4. 请指出所列公式的适用条件：(1) H Qp UQv(3) WnRT ln VlV2答：(1)式适用于不作非膨胀功的等压过程。(2 )式适用于不作非膨胀功的等容过程。(3 )式适用于理想气体不作非膨胀功的等温可逆过程。5. 用热力学概念判断下列各过程中功、热、热力学能和焓的变化值。第一定律数学表示式为

7、AU = Q + W。(1) 理想气体自由膨胀(2) van der Waals气体等温自由膨胀(3) Zn (s) + 2HCl (l) = ZnCl 2 + H2 (g)进行非绝热等压反应(4) H2 (g) + Cl2 (g) = 2HCl (g)在绝热钢瓶中进行(5) 常温、常压下水结成冰(273.15 K，101.325kPa) 答：（1） W = 0因为自由膨胀外压为零。Q = 0理想气体分子间没有引力。 体积增大分子间势能不增加， 保持温度不变，不必从环境吸热。U = 0因为温度不变，理想气体的热力学能仅是温度的函数。H =0 因为温度不变，理想气体的焓也仅是温度的函数。（2）W

8、 = 0因为自由膨胀外压为零。Q 0范氐气体分子间有引力。体积增大分子间势能增加，为了保持温度不变，必须从环境吸热。U 0因为从环境所吸的热使系统的热力学能增加。H 0根据焓的定义式可判断，系统的热力学能增加，焓值也增加。（3）W 0 放出的氢气推动活塞，系统克服外压对环境作功。Q 0 反应是放热反应。U 0系统既放热又对外作功，热力学能下降。H 0因为这是不做非膨胀功的等压反应，H = Qp。（4）W = 0在刚性容器中是恒容反应，不作膨胀功。Q=0因为用的是绝热钢瓶U =0根据热力学第一定律，能量守恒，热力学能不变。H 0因为是在绝热刚瓶中发生的放热反应，气体分子数没有减少，钢瓶内温度升高

9、，压力也增高，根据焓的定义式可判断焓值是增加的。（5）W 0 常温、常压下水结成冰，体积变大，系统克服外压对环境作功。Q 0 水结成冰是放热过程。U 0系统既放热又对外作功，热力学能下降。H 0因为这是等压相变，H = Qp。6. 在相同的温度和压力下，一定量氢气和氧气从四种不同的途径生成水：（1）氢气在氧气中燃烧；（2）爆鸣反应；（3）氢氧热爆炸；（4）氢氧燃料电池。在所有反应中，保持反应始态和终态都相同，请问这四种变化途径的热力学能和焓的变化值是否相同？答：应该相同。因为热力学能和焓是状态函数，只要始终态相同，无论通过什么途径，其变化值一定相同。 这就是：异途同归，值变相等。7. 一定量的

10、水，从海洋蒸发变为云，云在高山上变为雨、雪，并凝结成冰。冰、雪熔化变成水流入江河，最后流入大海，一定量的水又回到始态。问历经整个循环，水的热力学能和焓的变化是多少？答：水的热力学能和焓的变化值都为零。因为热力学能和焓是状态函数，不论经过怎样的循环，其值都保第5页共38页2020-04-28 （余训爽）第三章热力学第二定律持不变。这就是：周而复始，数值还原。8. 298 K，101.3 kPa压力下，一杯水蒸发为同温、同压的气是不可逆过程，试将它设计成可逆过程。答：可逆过程（1）：绕到沸点H2O（/t29SK JO 13kPa） H2O298K: I Ol,3kPa）KJ 01.3kPa） 1

11、（H+3好町或可逆过程（2）：绕到饱和蒸气压1 12O/s298K, 10L3kl*fl） H2Q（h29KKJ01I丨、概念题题号12345678选项DCBAADCC题号910111213141516选项BBABCCDB1. 对于理想气体的热力学能有下述四种理解：（1 ）状态一定，热力学能也一定（2）对应于某一状态的热力学能是可以直接测定的（3 ）对应于某一状态，热力学能只有一个数值，不可能有两个或两个以上的数值（4）状态改变时，热力学能一定跟着改变 其中都正确的是（）。（A）（ 1），（ 2）（ B）（ 3），（ 4）（ C）（ 2），（ 4）（ D）（ 1），（ 3）答：（D）热力学能是

12、状态的单值函数，其绝对值无法测量。2. 有一高压钢筒，打开活塞后气体喷岀筒外，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）无法判定答：（C）气体膨胀对外作功，热力学能下降。3. 有一真空钢筒，将阀门打开时，大气（视为理想气体）冲入瓶内，此时瓶内气体的温度将（）（A）不变（B）升高（C）降低（D）无法判定答：（B）大气对系统作功，热力学能升高。4. 1 mol 373 K、标准压力下的水分别经历：（1）等温、等压可逆蒸发；（2）真空蒸发，变成373 K、标准压力下的水气。这两个过程中功和热的关系为（）。(A) W 1< W 2、Q1>

13、 Q 2( B)W 1< W 2、Q 1< Q 2(C) W 1= W 2、Q1= Q 2( D)Wi> W2、Q i< Q 2答：(A)过程(1)中，系统要对外作功，相变所吸的热较多。5.在一个密闭绝热的房间里放置一台电冰箱,将冰箱门打开，并接通电源使其工作，过一段时间之后，室内的平均气温将如何变化（）？（D）不一定（A）升高（B）降低（C）不变答：（A）对冰箱作的电功全转化为热了。6.凡是在孤立系统中进行的变化，其U和AH的值一定是（(A) U > 0, ! > 0(B)U = 0 ,ZH = 0(C)U < 0,ZH < 0(D)U = 0

14、,ZH 不确定第5页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律第5页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律答：（D）热力学能是能量的一种，符合能量守衡定律，在孤立系统中热力学能保持不变。而焓虽然有能量单位，但它不是能量，不符合能量守衡定律。例如，在绝热钢瓶里发生一个放热的气相反应，出可能 回大于零7. 理想气体向真空绝热膨胀后，他的温度将（）。（A）升高（B）降低（C）不变（D）不一定答：（C）对于理想气体而言，内能仅仅是温度的单值函数，经真空绝热膨胀后，内能不变，因此体系温度 不变。8. 某气体的状态方程 pVm= RT+bp （b是大于零的常数），此

15、气体向真空绝热膨胀，温度将（）（A）升高（B）降低（C）不变（D）不一定答：（C）由气体状态方程 pVm= RT+bp可知此实际气体的内能只是温度的函数，经真空绝热膨胀后，内能不变，因此体系温度不变（状态方程中无压力校正项，说明该气体膨胀时，不需克服分子间引力，所以恒温膨胀时，热力学能不变）。9. 公式 H = Qp适用于哪个过程（）（A）理想气体绝热等外压膨胀(B) H2O (s)H2。(g)第5页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律第5页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律（D）理想气体等温可逆膨胀(C) Cu2+ (aq) +2e- t C

16、u ( s)答：（B）式适用于不作非膨胀功的等压过程。10. 某理想气体的 y=Cp/Cv =1.40，则该气体为几原子分子（）？（A）单原子分子（B）双原子分子 （C）三原子分子（D）四原子分子757（B）1.40= ，Cv = RCp=R，这是双原子分子的特征。52211. 当以5 mol H 2气与4 mol Cl 2气混合，最后生成 2 mol HCI气。若以下式为基本单元,H2 (g)+ Cl ( g) - 2HC (g)则反应进度E应是（）o(A)1 mol(B)2 mol(C)4 mol(D)5 moln2mol答：（A）反应进度m =1 molv212. 欲测定有机物燃烧热 Q

17、p,般使反应在氧弹中进行，实测得热效应为 QV，公式Qp= Qv + JngRT中的 为（ ）。（A）生成物与反应物总物质的量之差（B）生成物与反应物中气相物质的量之差（C）生成物与反应物中凝聚相物质的量之差（D）生成物与反应物的总热容差答：（B） 3gRT 项来源于 （ pV） 一项，若假定气体是理想气体，在温度不变时 （ pV）就等于An gRT 013.下列等式中正确的是（)0a(A)f Hm(H2O，l)=:屮和。2, g）(b ) f Hm(H 2O,g)=屮沁,g)a(C)fHm(H2O,l)=:cHm(H2, g)(d )fHm(H 2O,g)=cH(H2,g)答：（C）在标准态

18、下，有稳定单质生成1mol物质B产生的热效应为该物质 B的摩尔生成焓；在标准态下，1mol物质B完全燃烧产生的热效应为该物质B燃烧焓，故有 fHH?。，l）= cHm （H 2，g）。14. 298 K时，石墨的标准摩尔生成焓f Hm （）。（A）大于零（B）小于零（C）等于零 （D ）不能确定答：（C）根据标准摩尔生成焓定义，规定稳定单质的标准摩尔生成焓为零。碳的稳定单质制定为石墨。15. 石墨（C）和金刚石（C）在298 K，标准压力下的标准摩尔燃烧焓分别为-393.4 kJ mol-1和-395.3kJ mol-1，则金刚石的标准摩尔生成焓f H m （金刚石，298 K）为（）（A）-

19、393.4 kJ mol-1（ B） -395.3 kJ mol-1（ C） -1.9 kJ mol-1（ D） 1.9 kJ mol-1答：（D）石墨（C）的标准摩尔燃烧焓就是二氧化碳的标准摩尔生成焓，为-393.4 kJ mol-1，金刚石的标准摩尔燃烧焓就是金刚石（C）燃烧为二氧化碳的摩尔反应焓变，等于二氧化碳的标准摩尔生成焓减去金刚石的标准摩尔生成焓，所以金刚石的标准摩尔生成焓就等于-393.4 kJ mol-1 - （-395.3 kJ mol-1）= 1.9kJ mol-1 °某气体的状态方程 pVm= RT+bp （ b是大于零的常数），则下列结论正确的是（）。第5页共

20、38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律(A) 其焓H只是温度T的函数(B) 其热力学能U只是温度T的函数(C) 其热力学能和焓都只是温度T的函数(D) 其热力学能和焓不仅与温度T有关，话语气体的体积 Vm或压力p有关。答：由气体状态方程 pVm= RT+bp可知此实际气体的内能与压力和体积无关，则此实际气体的内能只是温 度的函数。第三章热力学第二定律一、思考题1. 自发过程一定是不可逆的，所以不可逆过程一定是自发的。这说法对吗？答：前半句是对的，后半句却错了。因为不可逆过程不一定是自发的，如不可逆压缩过程。2. 空调、冰箱不是可以把热从低温热源吸岀、放给高温热源吗，这是否与

21、第二定律矛盾呢？答：不矛盾。Claususe说的是不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化”而冷冻机系列，环境作了电功，却得到了热。热变为功是个不可逆过程，所以环境发生了变化。3. 能否说系统达平衡时熵值最大，Gibbs自由能最小？答：不能一概而论，这样说要有前提，即：绝热系统或隔离系统达平衡时，熵值最大。等温、等压、不作非膨胀功，系统达平衡时，Gibbs自由能最小。4. 某系统从始态岀发，经一个绝热不可逆过程到达终态。为了计算熵值，能否设计一个绝热可逆过程来计算？答：不可能。若从同一始态出发，绝热可逆和绝热不可逆两个过程的终态绝不会相同。反之，若有相同的终态，两个过程绝不会有相同的

22、始态，所以只有设计除绝热以外的其他可逆过程，才能有相同的始、终态5. 对处于绝热瓶中的气体进行不可逆压缩，过程的熵变一定大于零，这种说法对吗？dQ答：说法正确。根据 Claususe不等式dS，绝热钢瓶发生不可逆压缩过程，则dS 0。TH6. 相变过程的熵变可以用公式S 来计算，这种说法对吗？T答：说法不正确，只有在等温等压的可逆相变且非体积功等于零的条件，相变过程的熵变可以用公式HS来计算。T7. 是否C p,m恒大于Cv ,m ?答：对气体和绝大部分物质是如此。但有例外，4摄氏度时的水，它的 Cp,m等于CV,m。第#页共38页2020-04-28 （余训爽）第三章热力学第二定律8.将压力

23、为101.3 kPa，温度为268.2 K的过冷液体苯，凝固成同温、同压的固体苯。已知苯的凝固点温度 为278.7 K，如何设计可逆过程？答：可以将苯等压可逆变温到苯的凝固点278.7 K :C6IUl,268.2KbIOL3kPa)【入2 石&2匕101.3好町;IC6nft(lt278.7Kt101.3kPa) ° C6H6(s,278.7K,10L3kPa)9. 下列过程中，Q , W, AJ, AH , AS, AG和AA的数值哪些为零？哪些的绝对值相等？(1) 理想气体真空膨胀；(2) 实际气体绝热可逆膨胀；(3) 水在冰点结成冰；(4) 理想气体等温可逆膨胀；1

24、mol N2 (100 kPa)，另一边是 2 mol N2 (200 kPa )，中间用隔板分开。问(5) H2 (g)和02 (g)在绝热钢瓶中生成水；H2 ( g) + Cl 2 ( g)2HCl (g)答:(1) QWUH0(2) Q!rS0,UW(3)G0,Hqp,A We(4)UH0,Q =We,GA(5)UQV=We0(6) W0,QUH,A G0(6) 等温等压且不做非膨胀功的条件下，下列化学反应达到平衡：10. 298 K时，一个箱子的一边是298 K时抽去隔板后的熵变值如何计算?答：设想隔板可以活动，平衡时压力为150 kPa,S pSc100mixS Rln150150

25、2Rlnmix SmixS=0第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律=-1.41J K-111. 指岀下列理想气体等温混合的熵变值。(1) 1 mol N2(g ,V)1 mol N 2©1V)2 mol N 2(g,1V)(2)1 mol N2(g,1V)1 mol Ar(g,1V)(1 mol N2 1 mol Ar)(g,1V)(3) 1 mol N2(g,1V)1 mol N2(g,1V)2 mol N 2©2V)答: (1)mix S2Rln1因为气体的体积缩小了一半。(

26、2)mixS因为理想气体不考虑分子自身的体积，两种气体的活动范围没有改变。（3）mixS 0因为气体的体积没有改变，仅是加和而已12. 四个热力学基本公式适用的条件是什么？是否一定要可逆过程?答：适用于组成不变的封闭体系、热力学平衡态、不作非膨胀功的一切过程。不一定是可逆过程。因为公式推导时虽引进了可逆条件，但是由于都是状态函数，对于不可逆过程也可以设计可逆过程进行运算。(A) AS 体>0， AS 环=0(B) AS 体 <0， AS 环=0(C) AS 体>0， AS 环<0(D) AS 体 <0， AS 环 >0题号12345678选项CABDBCDC

27、题号910111213141516选项DDDAABBB淫体及环境的熵变AS环应为1.理想气体在等温条件下反抗恒定外压膨胀，该变化过程中系统的熵变二、概念题第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律答：（C）理想气体等温膨胀，体积增加，熵增加，但要从环境吸热，故环境熵减少。2. 在绝热条件下，用大于气缸内的压力迅速推动活塞压缩气体，此过程的熵变（A）大于零（B）小于零（C）等于零（D ）不能确定第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第

28、三章热力学第二定律答：（A）封闭系统绝热不可逆过程，熵增加。3. H2和02在绝热钢瓶中生成水的过程（(A) AH =0(B) AU = 0(C) AS = 0(D) AG = 0第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律AJ = 0°答：（B）因为钢瓶恒容，并与外界无功和热的交换，所以能量守衡,4. 在273.15 K和101 325 Pa条件下，水凝结为冰，判断系统的下列热力学量中何者一定为零（(A) AJ(B) AH(C)AS(D) AG答：（D）等温、等压、不作非膨胀功的可逆相变,Gib

29、bs自由能不变。第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律则熵变的计算公式为（一定量的理想气体向真空绝热膨胀，体积从变到,第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律V2p2(A) as=0(b)S nRln 丄(C)S nRIn 2(d)无法计算ViPi答：(B)因为Q=0 , W=0，即AU=0，则体系温度不变，可设置为等温膨胀过程,Qr=-Wr=nRTIn ，Vi第13页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第

30、三章热力学第二定律即 S nRIn 2。 Vi5. 在N2和02混合气体的绝热可逆压缩过程中，系统的热力学函数变化值在下列结论中正确的是()(A) AU = 0( B) AA = 0( C) AS = 0( D) AG = 0答：(C)绝热可逆过程是衡熵过程，Qr= 0故AS = 06. 单原子分子理想气体的Cv, m =(3/2) R，温度由Ti变到T2时，等压过程系统的熵变 ASp与等容过程熵变 ASv之比是()。(A) 1 : 1(B) 2 : 1( C) 3 : 5(D) 5 : 3答：(D )相当于摩尔等压热容与摩尔等容热容之比。7. 1XiO-3kg水在373 K，101325 P

31、a的条件下汽化为同温同压的水蒸气，热力学函数变量为AUi，AHi和AGi;现把1X10-3 kg的H2O (温度、压力同上)放在恒 373 K的真空箱中，控制体积，使系统终态 蒸气压也为101325 Pa，这时热力学函数变量为AU2, AH2和AG2。问这两组热力学函数的关系为()。(A)AUi>AJ2，AH i>ZH2，AGi>A2(B)AUi<AJ2，AHi<ZH 2，AGi<ZG2(C)AUi=AJ2，AH i=ZH2，AGi=Ag2(D)AJ i=AJ2，AH i>AH 2，AGi=ZG2答：(C)系统始态与终态都相同，所有热力学状态函数的变量

32、也都相同，与变化途径无关。9. 298 K时，1 mol理想气体等温可膨胀，压力从1000 kPa变到100 kPa，系统 Gibbs自由能变化为多少第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律( )。(A) 0.04 kJ(B) -12.4 kJ答：(D)根据 dG=Vdp-SdT，即 dG=Vdp。10. 对于不做非膨胀功的隔离系统，熵判据为(A) (dS)T, u>0( B) (dS)p, u>0(C) 1.24 kJ(D) -5.70 kJ)。(C) (dS)u, p>0(D) (

33、dS)u, v>0第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律答：(D)隔离系统的U，V不变11.甲苯在101.3kPa时的正常沸点为 110C现将imol甲苯放入与110C的热源接触的真空容器中，控制第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第三章热力学第二定律容器的容积，使甲苯迅速气化为同温、同压的蒸汽。下列描述该过程的热力学变量正确的是()(A) AvapU=0( B) A/apH =0(C) A/apS=0(D) A/apG

34、=0答：(D)因为AGt，p=0，本过程的始态、终态与可逆相变化的始态、终态相同。12.某气体的状态方程为 pVm = RT + ap其中a为大于零的常数，该气体经恒温膨胀，其热力学能（）（A）不变（B）增大（C）减少（D ）不能确定答：（A）状态方程中无压力校正项，说明该气体膨胀时，不需克服分子间引力，所以恒温膨胀时，热力学能不变。13. 封闭系统中，若某过程的A WR，应满足的条件是（）（A）等温、可逆过程（B）等容、可逆过程（C）等温等压、可逆过程（D ）等温等容、可逆过程答：（A）这就是把Helmholtz自由能称为功函的原因。14. 热力学第三定律也可以表示为（）（A）在0 K时，任

35、何晶体的熵等于零（B）在0 K时，完整晶体的熵等于零（C）在0 'C时，任何晶体的熵等于零（D）在0 'C时，任何完整晶体的熵等于零0K时，完整晶体的熵等于零。答：（B）完整晶体通常指只有一种排列方式，根据熵的本质可得到，在15.纯H20 （l）在标准压力和正常温度时，等温、等压可逆气化，则（）(A)vapU=apHe/apA=apG，vapS> 0(B)vapU 三 <apH三.apA 耳 <apG，vapS> 0(C)vapU>apH&5/apA>apG ：，vapS< 0(D)vapU 三 <apH:二5vapA J

36、 <apG，vapS< 0答：（B）因为 AWr05G 0 QpH0， U QpW)(A)HgU = TAS( B) S( C) AU - T AS + V ApD) AG t，p = 0T答: ( B)H GS适用于等温、非体积功为零的任何封闭体系或孤立体系，本过程只有（B ）满16.在-10C、101.325kPa下，1mol水凝结成冰的过程中，下列公式仍使用的是（)足此条件第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第四章多组分热力学第四章多组分热力学一、思考题1. 偏摩尔量与摩尔量有什么异同？答：偏摩尔量（Xb）是指一个均相多组分系统在等温、等压下，保持除B以外的其它物质

37、组成不变时，系统任一广度性质 X （如: V、U、H、S、A和G等）随B物质的量改变而改变的变化率称为偏摩尔量。用公式表示为：X ( X)BnT,p,nc(C B)nB摩尔量（Xm）是指一个均相单组分组分系统中系统任一广度性质X （如：V、U、H、S、A和G等）除以B物质的量的商。用公式表示为:XnB2什么是化学势？与偏摩尔量有什么区别?答：通常所说的化学势是指它的狭义定义，即偏摩尔Gibbs自由能是偏摩尔量之一。在等温、等压下，保持除B以外的其它物质组成不变时,Gibbs自由能随B物质的量改变而改变的变化率称为化学势。用公式第13页共38页2020-04-28 （余训爽）第四章多组分热力学第

38、13页共38页2020-04-28 （余训爽）第四章多组分热力学表示为:GnB)p,nc(CB)第13页共38页2020-04-28 （余训爽）第四章多组分热力学3. Roult定律和Henry定律的表示式和适用条件分别是什么?*答：Roult定律的表示式为：Pa Pa Xa式中pA为纯溶剂的蒸气压，pA为溶液中溶剂的蒸气压，Xa为溶剂的摩尔分数。该公式用来计算溶剂的蒸气压 Pa。公式适用条件为： 定温、稀溶液、非挥发性溶质，后来推广到液态混合物。Henry 定律的表示式为：Pbkx,B XBkm,B mBkc,B CB式中kx km和kc是用于物质B用不同浓度表示时的 Henry系数，Hen

39、ry系数与温度、压力、溶质和 溶剂的性质有关。Henry定律说明挥发性溶质在液体里的溶解度与其平衡分压成正比。只有溶质在气相和液相中分子状态相同时才能使用该定律。对于液态混合物，Henry定律与Roult定律是等效的。4什么是稀溶液的依数性？稀溶液有哪些依数性？答：稀溶液依数性是指在溶剂的种类和数量固定后，这些性质只取决于所含溶质粒子的数目，而与溶质 的本性无关。稀溶液中由于溶剂的蒸气压降低，因而导致如下依数性质：（1）凝固点下降；（2）沸点升高；（3）渗透压。5. 溶液的化学势等于溶液中各组分的化学势之和，这样说对不对？答：不对。化学势是某组分的偏摩尔Gibbs自由能。溶液中可以分为溶剂的化

40、学势或溶质的化学势，而没有整个溶液的化学势。6. 对于纯组分，它的化学势就等于其Gibbs自由能，这样说对不对 ？答：不对，至少不完整。应该说某纯组分的化学势等于其摩尔Gibbs自由能。7. 在同一稀溶液中，溶质 B的浓度可用xB, mB和Cb表示，则其标准态的选择也就不同，那相应的化学 势也不同，这样说对不对 ？答：不对。浓度表示方式不同，则所取标准态也不同，它们的标准态时的化学势是不相等的。但是，B物质在该溶液中的化学势只有一个数值，是相同的。8. 二组分理想溶液的总蒸气压，一定大于任一组分的蒸气分压，这样说对不对？答：对。因为二组分理想溶液的总蒸气压等于两个组分的蒸气压之和。9. 在室温

41、下，物质的量浓度相同的蔗糖溶液与食盐水溶液的渗透压是否相等？答：不相等。渗透压是溶液依数性的一种反映。依数性只与粒子的数目有关，而与粒子的性质无关。食 盐水中，NaCI会离解成两个离子，所以物质的量浓度相同的食盐水的渗透压可以是蔗糖溶液的两倍。10. 农田中施肥太浓时植物会被烧死。盐碱地的农作物长势不良，甚至枯萎，试解释其原因？答：这是由于水份在庄稼体内和土壤中化学势不等，发生渗透造成的。当土壤中肥料或盐类的浓度大于 在植物中的浓度时，水在植物中的化学势比在土壤中的要高，水就要通过细胞壁向土壤中渗透，所以植物 就会枯萎，甚至烧死。11. 液态物质混合时，若形成液态混合物，这时有哪些主要的混合性

42、质？答：混合时体积不变，总体积等于各个液态物质体积的加和；内能不变；焓值不变；混合熵增加；混合Gibbs自由能下降，即:mixU0, mix H0,mix S > 0,mixG < 0第13页共38页2020-04-28 （余训爽）第四章多组分热力学第13页共38页2020-04-28 （余训爽）第四章多组分热力学12. 北方人冬天吃冻梨前，将冻梨放入凉水中浸泡，过一段时间后冻梨内部解冻了，但表面结了一层薄冰试解释原因?第13页共38页2020-04-28 （余训爽）第四章多组分热力学答：凉水温度比冻梨温度高，可使冻梨解冻。冻梨含有糖分，故冻梨内部的凝固点低于水的冰点。当冻梨 内部

43、解冻时，要吸收热量，而解冻后的冻梨内部温度仍略低于水的冰点，所以冻梨内部解冻了，而冻梨表 面上仍凝结一层薄冰。题号12345678选项CABCBDBB题号9101112131415选项BDCAACD、概念题1.2 mol A物质和3 mol B物质在等温、等压下，混合形成理想液态混合物，该系统中的偏摩尔体A和积分别为1.79 X10-5 m3 mol-1，2.15 >10-5 m3 mol-1，则混合物的总体积为（(D) 8.95 X0-5 m3(A) 9.67 X0-5 m3( B) 9.85 X0-5 m3( C) 1.003 X0-4 m3答：（C）运用偏摩尔量的集合公式（ V“a

44、VanBVB）。第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第四章多组分热力学第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第四章多组分热力学nBT, p, nc c BnBS, p, nc C B(C)(D)nBp, V, nc c BnBT， H， nc C B2. 下列偏微分中，能称为偏摩尔量的是（(B)(A)-V第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第四章多组分热力学第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第四章多组分热力学答：（A）偏摩尔量定义。XnBT，p，nc c第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第四章多组分热力学第#页共38页2020-04-28 (

45、余训爽)第四章多组分热力学3. 下列偏微分中，不是化学势的是（U(A)()S,V,nC (C B)nB(B)nBT，p，nc C BG(C) (£)T,p,nC(C B)(D)A(J"。B)第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第四章多组分热力学第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第四章多组分热力学答：（B）广义的化学式:(-U)BS,V ,nc (C B)nBn )s,p,nc(CnBB)nT,V,nc (C B)nBJ)n 丿 T,p,nc(C B)nB第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第四章多组分热力学第#页共38页2020-04-28

46、(余训爽)第四章多组分热力学4.已知373 K时,成理想液态混合物,液体 A的饱和蒸气压为133.24 kPa，液体B的饱和蒸气压为 66.62 kPa。当 A在溶液中的摩尔分数为0.5时，在气相中A的摩尔分数为（第#页共38页2020-04-28 (余训爽)第四章多组分热力学第19页共38页2020-04-28 (余训爽)第四章多组分热力学121(A) 1( B)( C)( D)-233答：(C)用Roult定律算出总蒸气压，再把 A的蒸气压除以总蒸气压。ppAxApBxBpAxApB 1 xA133.24 0.5 66.62 1 0.5 99.93kPaPapAxA133.24 0.52y

47、Ap p99.9335. 298 K，标准压力下，苯和甲苯形成理想液态混合物。第一份混合物体积为 2 dm3,苯的摩尔分数为0.25,苯的化学势为 1,第二份混合物的体积为1 dm3,苯的摩尔分数为 0.5,化学势为 曲则()。(A) 1> 止(B) 1<阻(C) 1= 2( D)不确定答：(B)化学势是偏摩尔 Gibbs自由能，是强度性质，与混合物的总体积无关，而与混合物的浓度有关。第一份的浓度低于第二份的浓度，故化学势小。6. 在温度T时，纯液体A的饱和蒸气压为pA，化学势为A，并且已知在大气压力下的凝固点为Tf* ,Pa， A 和当A中溶入少量与 A不形成固态溶液的溶质而形成

48、为稀溶液时，上述三物理量分别为Tf，则()(A)PA <Pa，A <A ,Tf< t*(B)Pa >Pa ,A <A ,Tf<Tf*(C)Pa <Pa ,A <A ,Tf*(D)Pa >Pa ,A >A ,Tf答：(D)纯液体 A的饱和蒸气压和化学势比稀溶液中的大，加入溶质后，稀溶液的凝固点会下降。7. 在298 K时，A和B两种气体单独在某一溶剂中溶解，遵守Henry定律，Henry常数分别为kA和kB,且知kA> kB,则当A和B压力(平衡时的)相同时，在一定量的该溶剂中所溶解的关系为()(A)A的量大于B的量(B) A的量

49、小于 B的量(C)A的量等于B的量(D) A的量与B的量无法比较答：(B)根据Henry定律，当平衡压力相同时，Henry常数大的溶解量反而小。8. 在400 K时，液体A的蒸气压为4X104Pa,液体B的蒸气压为6X104Pa,两者组成理想液态混合物，平衡时溶液中A的摩尔分数为0.6,则气相中B的摩尔分数为()(A) 0.60( B) 0.50( C) 0.40( D) 0.31答：(B)用Roult定律算出总蒸气压，再把 B的蒸气压除以总蒸气压。9. 在50C时，液体A的饱和蒸气压是液体 B饱和蒸气压的3倍，A和B两液体形成理想液态混合物。气液平衡时，在液相中 A的摩尔分数为0.5，则在气

50、相中B的摩尔分数为（）。（A） 0.15（ B）0.25（ C）0.50（ D） 0.65答：（B）用Roult定律算出总蒸气压，再把B的蒸气压除以总蒸气压。10. 298 K，标准压力下，两瓶含萘的苯溶液，第一瓶为2 dm 3（溶有0.5 mol萘），第二瓶为1 dm3 （溶有0.25 mol萘），若以m和m2分别表示两瓶中萘的化学势，则（）1（A） m1= 10 m（ B） m= 2 2（ C） m1=俘（D） M2答：（D）化学势是偏摩尔 Gibbs自由能，是强度性质，与混合物的总体积无关，而与混合物的浓度有关。两份的浓度相同，故化学势相等。11. 在273K，200kPa时，H2O（l

51、）的化学势为g （ H2O, I）,H2O（s）的化学势为g（ H2O,s），两者的大小关系为（）。（A） g （ H2O，l） > g（ H2O，s）（ B） g （H2O，l） = g（ H2O，s）（C） m （ H2O，l） < （ H2O，s）（D）无法比较答：（C）压力大于正常相变化的压力，压力增大有利于冰的融化，冰的化学势大于水的化学势。12. 两只烧杯各有 1 kg水，向 A杯中加入0.01 mol蔗糖，向B杯内溶入0.01 mol NaCl，两只烧杯按同样速度冷却降温，则有（）（A） A杯先结冰（B） B杯先结冰（C）两杯同时结冰（D）不能预测其结冰的先后次序答：

52、（A）稀溶液的依数性只与粒子数有关，而与粒子的性质无关。B杯内溶入NaCl，NaCl解离，其粒子数几乎是A杯中的两倍，B杯的凝固点下降得多，所以A杯先结冰。13. 在恒温抽空的玻璃罩中，封入两杯液面相同的糖水（ A杯）和纯水（B杯）。经历若干时间后，两杯液面的高度将是（）°（A） A杯高于B杯（B） A杯等于B杯（C） A杯低于B杯（D）视温度而定答：（A）纯水的饱和蒸气压大于糖水，纯水不断蒸发，蒸气在含糖水的A杯中不断凝聚，所以A杯液面高于B杯。14. 冬季建筑施工中，为了保证施工质量，常在浇注混凝土时加入少量盐类，其主要作用是（）°（A）增加混凝土的强度（B）防止建筑物被腐蚀（C）降低混凝土的固化温度（D）吸收混凝土中的水份第21页共38页2020-04-28 (余训爽)第四章多组分热力学答：（C）混凝土中加入少量盐类后，凝固点下降，防止混凝土结冰而影响质量。