物理化学核心教程课后答案删减版(安全工程)

第二章热力学第一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ΔU=QV，ΔH=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，它不仅说明热力学能（ΔU）、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ΔH=Qp=0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≠0，所以ΔH≠Qp。（6）某一化学反应在烧杯中进行，热效应为Q1，焓变为ΔH1。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，焓变为ΔH2，则ΔH1=ΔH2。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H1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。但可逆热机循环一周是一个缓慢的过程，所需时间是无限长。又由可推出v无限小。因此用可逆热机牵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+Δng（RT），而Zn（s）+H2SO4（aq）=ZnSO4（aq）+H2（g）的Δng=1，又因该反应为放热反应Qp、QV的值均为负值，所以∣QV∣>∣Qp∣。（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，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）NH3（g）。在温度为T1和T2的条件下，实验测定放出的热量分别为Qp（T1）和Qp（T2）.但是用Kirchhoff定律计算时计算结果与实验值不符，试解释原因。答：Δr，ΔrHm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出的热量，此时<1mol，因此经过计算使用Kirchhoff定律计算的结果与实验不符。3.理想气体绝热可逆和绝热不可逆过程的功，都可用公式计算，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ΔT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）（2）（3）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ΔU=Q+W。（1）理想气体自由膨胀（2）vanderWaals气体等温自由膨胀（3）Zn（s）+2HCl（l）=ZnCl2+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（273.15K，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=0因为自由膨胀外压为零。Q0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。U0因为从环境所吸的热使系统的热力学能增加。H0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）W0放出的氢气推动活塞，系统克服外压对环境作功。Q0反应是放热反应。U0系统既放热又对外作功，热力学能下降。H0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。H0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，压力也增高，根据焓的定义式可判断焓值是增加的。（5）W0常温、常压下水结成冰，体积变大，系统克服外压对环境作功。Q0水结成冰是放热过程。U0系统既放热又对外作功，热力学能下降。H0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，其值都保持不变。这就是：周而复始，数值还原。8.298K，101.3kPa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）：绕到沸点或可逆过程（2）：绕到饱和蒸气压二、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。4.1mol373K、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373K、标准压力下的水气。这两个过程中功和热的关系为（）。 （A）W1<W2、Q1>Q2（B）W1<W2、Q1<Q2（C）W1=W2、Q1=Q2（D）W1>W2、Q1<Q2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（）？（A）升高（B）降低（C）不变（D）不一定答：（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ΔU和ΔH的值一定是（）。（A）ΔU>0，ΔH>0（B）ΔU=0，ΔH=0（C）ΔU<0，ΔH<0（D）ΔU=0，ΔH不确定答：（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，ΔH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）H2O（g）（C）Cu2+（aq）+2e-→Cu（s）（D）理想气体等温可逆膨胀答：（B）式适用于不作非膨胀功的等压过程。10.某理想气体的γ=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（B）1.40=，CV=RCp=R，这是双原子分子的特征。11.当以5molH2气与4molCl2气混合，最后生成2molHCl气。若以下式为基本单元，H2（g）+Cl（g）→2HC（g）则反应进度ξ应是（）。(A)1mol (B)2mol(C)4mol (D)5mol答：（A）反应进度ξ===1mol12.欲测定有机物燃烧热Qp，般使反应在氧弹中进行，实测得热效应为QV，公式Qp=QV+ΔngRT中的Δn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）ΔngRT一项来源于Δ（pV）一项，若假定气体是理想气体，在温度不变时Δ（pV）就等于ΔngRT。13.下列等式中正确的是（）。 （A）（B） （C）（D）答：（C）在标准态下，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。14.298K时，石墨的标准摩尔生成焓（）。（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298K，标准压力下的标准摩尔燃烧焓分别为-393.4kJ·mol-1和-395.3kJ·mol-1，则金刚石的标准摩尔生成焓（金刚石,298K）为（）。（A）-393.4kJ·mol-1（B）-395.3kJ·mol-1（C）-1.9kJ·mol-1（D）1.9kJ·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-393.4kJ·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-393.4kJ·mol-1–(-395.3kJ·mol-1)=1.9kJ·mol-1。16.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（）。（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。三、习题1.（1）一系统的热力学能增加了100kJ，从环境吸收了40kJ的热，计算系统与环境的功的交换量；（2）如果该系统在膨胀过程中对环境做了20kJ的功，同时吸收了20kJ的热，计算系统热力学能的变化值。解：根据热力学第一定律：ΔU=W＋Q，即有：（1）W=ΔU－Q=100–40=60kJ（2）ΔU=W＋Q=-20＋20=02.在300K时，有10mol理想气体，始态压力为1000kPa。计算在等温下，下列三个过程做膨胀功：（1）在100kPa压力下体积胀大1dm3；（2）在100kPa压力下，气体膨胀到压力也等于100kPa；（3）等温可逆膨胀到气体的压力等于100kPa。解：根据理想气体状态方程pV=nRT，即有：（1）∵W=-peΔV=-pe(V2－V1)∴W=-100×103×1×10-3=-100J（2）∵W=-peΔV=-pe(V2－V1)=-(－)=-∴W=-10×8.314×300×（1-）=-22.45kJ（3）∵W=-=-=-=-∴W=-10×8.314×300×=-57.43kJ3.在373K恒温条件下，计算1mol理想气体在下列四个过程中所做的膨胀功。已知始、终态体积分别为25dm3和100dm3。（1）向真空膨胀；（2）等温可逆膨胀；（3）在外压恒定为气体终态压力下膨胀；（4）先外压恒定为体积等于50dm3时气体的平衡压力下膨胀，当膨胀到50dm3以后，再在外压等于100dm3时气体的平衡压力下膨胀。试比较四个过程的功，这说明了什么问题？解：（1）向真空膨胀，外压为零，所以（2）等温可逆膨胀（3）恒外压膨胀（4）分两步恒外压膨胀说明作功与过程有关，系统与环境压差越小，膨胀次数越多，做的功也越大。4.在一绝热保温瓶中，将100g0°C的冰和100g50°C的水混合在一起，试计算：（1）系统达平衡时的温度；（2）混合物中含水的质量。（已知：冰的熔化热Qp=333.46J·g-1，水的平均比热Cp=4.184J·K-1·g-1）解：设平衡时温度为，有质量为的冰变为水100g0°C的冰溶化成水，需吸热Q1=33346J100g50°C的水变为0°C的水，需吸热Q2=-20920J由于Q1>Q2，最后温度只能是0°C，得到冰水混合物。得故最后水的质量为：(100+62.74)g=162.74g5.1mol理想气体在122K等温的情况下，反抗恒定外压10.15kPa，从10dm3膨胀的终态100dm3，试计算Q、W和ΔU、ΔH。解：该过程是理想气体等温过程，故ΔU=ΔH=0∵W=-peΔV=-pe(V2－V1)∴W=-10.15×103×（100.0-10）×10-3=-913.5J根据热力学第一定律：ΔU=W＋Q，即有：Q=ΔU－W=0-（-913.5）=913.5J6.1mol单原子分子理想气体，初始状态为298K，100kPa，经历ΔU=0的可逆变化后，体积为初始状态的2倍。请计算Q，W和ΔH。解：因为ΔU=0，对于理想气体的物理变化过程，热力学能不变，则温度也不变，所以ΔT=0，ΔH=07.判断以下各过程中Q，W，ΔU，ΔH是否为零？若不为零，能否判断是大于零还是小于零？（1）理想气体恒温可逆膨胀（2）理想气体节流（绝热等压）膨胀（3）理想气体绝热、反抗恒外压膨胀（4）1mol实际气体恒容升温（5）在绝热恒容容器中，H2（g）与Cl2（g）生成HCl（g）[理想气体反应]解：（1）理想气体恒温可逆膨胀，（2）理想气体节流膨胀，，因为温度不变，所以。节流过程是绝热过程，，故。（3）绝热、恒外压膨胀，，，系统对外作功，（4）恒容升温，，温度升高，热力学能也增加，，故。温度升高，压力也升高，。（5）绝热恒容的容器，。这是个气体分子数不变的反应，，放热反应，温度升高。8.设有300K的1mol理想气体作等温膨胀，起始压力为1500kPa，终态体积为10dm3。试计算该过程的Q，W，U和H。解：该过程是理想气体等温过程，故ΔU=ΔH=0始态体积V1为：9.在300K时，4gAr（g）（可视为理想气体，其摩尔质量MAr=39.95g·mol-1），压力为506.6kPa。今在等温下分别按如下两过程：反抗202.6kPa的恒定外压进行膨胀。（1）等温为可逆过程；（2）等温、等外压膨胀，膨胀至终态压力为202.6kPa。试分别计算两种过程的Q，W，ΔU和ΔH。解：（1）理想气体的可逆过程，，4gAr的物质的量为：（2）虽为不可逆过程，但状态函数的变化应与（1）相同，即10.在573K时，将1molNe（可视为理想气体）从1000KPa经绝热可逆膨胀到100kPa。求Q、W、ΔU和ΔH。解法1：因该过程为绝热可逆过程，故Q=0。∵，，则又∵，则∴==228K解法2：可得：11.有1m3的单原子分子的理想气体，始态为273K，1000kPa。现分别经（1）等温可逆膨胀；（2）绝热可逆膨胀；（3）绝热等外压膨胀，到达相同的终态压力100kPa。请分别计算终态温度T2、终态体积V2和所做的功。解：（1）理想气体的等温可逆膨胀过程，pV=常数，则有：T2=T1=273KW=-=-∴W=-440.58×8.314×273×=-2302.6kJ（2）绝热可逆膨胀，Q=0，则有ΔU=W。，，则又∵，则∴==108.6KW=ΔU=nCV,m(T2－T1)=440.58××8.314×(108.6－273)=-903.3kJ（3）绝热恒外压膨胀，Q=0，则有ΔU=W。即-pe(V2－V1)=nCV,m(T2－T1)-(－)=nCV,m(T2－T1)则有：-(－)=×(T2－T1)-(－)=×(T2－273)T2=174.7KW=ΔU=nCV,m(T2－T1)=440.58××8.314×(174.7－273)=-540.1kJ12.在373K和101.325kPa时，有1molH2O（l）可逆蒸发成同温、同压的H2O（g），已知H2O（l）的摩尔气化焓ΔvapHm=40.66kJ·mol-1。（1）试计算该过程的Q、W、ΔvapUm，可以忽略液态水的体积；（2）比较ΔvapHm与ΔvapUm的大小，并说明原因解：H2O（373K，101.325kPa，l）H2O（373K，101.325kPa，g）（1）由于是同温同压下的可逆向变化，则有：Qp=ΔH=nΔvapHm=1×40.66=40.66kJW=-pe(V2－V1)=-p(Vg－V1)≈-pVg=-ngRT=-1×8.314×373=-3.10kJ∵ΔHm=ΔUm+Δng（RT）∴ΔvapUm=ΔvapHm－Δvg（RT）=40.66－3.10=37.56kJ·mol-1（2）ΔvapHm>ΔvapUm等温等压条件下系统膨胀导致系统对环境做功。13.300K时，将1.53molZn溶于过量稀盐酸中。反应若分别在开口烧杯和密封容器中进行。哪种情况放热较多？多出多少?解：在开口烧杯中进行时热效应为Qp。在密封容器中进行时热效应为QV。后者因不做膨胀功故放热较多。多出的部分为：14.在373K和101.325kPa时，有1glH2O经（l）等温、等压可逆气化；（2）在恒温373K的真空箱中突然气化，都变为同温、同压的H2O（g）。分别计算两个过程的Q、W、ΔU和ΔH的值。已知水的气化热2259J·g-1，可以忽略液态水的体积。解：（1）水在同温同压条件下的蒸发Qp=ΔH=mΔvapHm=1×2259=2.26kJW=-pVg=-ngRT==-×8.314×373=-172.3JΔU=Q+W=2259－172.3=2.09kJ（2）在真空箱中，pe=0，故W=0ΔU、ΔH为状态函数，即只要最终状态相同，则数值相等，即有：ΔH=2.26kJΔU=Q=2.09kJ15.在298K时，有酯化反应，计算酯化反应的标准摩尔反应焓变。已知，，。解：=16.已知下列反应在标准压力和298K时的反应焓为：（1）CH3COOH（l）+2O2（g）=2CO2（g）+2H2O（l）ΔrHm（1）=-870.3kJ·mol-1（2）C（s）+O2（g）=CO2（g）ΔrHm（2）=-393.5kJ·mol-1（3）H2（g）+O2（g）=H2O（l）ΔrHm（3）=-285.8kJ·mol-1试计算反应：（4）2C（s）+2H2（g）+O2（g）=CH3COOH（l）的。解：反应（4）=2×（2）+2×（3）-（1）17.298K时，C2H5OH（l）的标准摩尔燃烧焓为-1367kJ·mol-1，CO2（g）和H2O（l）的标准摩尔生成焓分别为-393.5kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1，求298K时，C2H5OH（l）的标准摩尔生成焓。解：=[2(393.5)+3(285.8)(1367)]=277.418.已知298K时，CH4（g），CO2（g），H2O（l）的标准摩尔生成焓分别为-74.8kJ·mol-1，-393.5kJ·mol-1和-285.8kJ·mol-1，请求算298K时CH4（g）的标准摩尔燃烧焓。解：(,g)==2(,l)+(,g)(,g)=[2(285.8)+(393.5)(74.8)]=890.319.0.50g正庚烷在弹式量热计中燃烧，温度上升2.94K。若弹式量热计本身及附件的热容为8.177kJ·K-1，请计算298K时正庚烷的标准摩尔燃烧焓。设量热计的平均温度为298K，已知正庚烷的摩尔质量为100.2g·mol-1。解：0.5g正庚烷燃烧后放出的恒容热为：=8.1772.94K=24.041mol正庚烷燃烧的等容热为：24.04=4818正庚烷的燃烧反应为：(l)+11(g)=7(g)+8(l)==4848=+=4818+(711)8.314J298K=482820.在标准压力和298K时，H2（g）与O2（g）的反应为：H2（g）+O2（g）=H2O（g）。设参与反应的物质均可作为理想气体处理，已知，它们的标准等压摩尔热容（设与温度无关）分别为，，。试计算：298K时的标准摩尔反应焓变和热力学能变化；（2）498K时的标准摩尔反应焓变。解：（1）∵∴=-240.58（2）==-241.82+（33.58-28.82-0.5×29.36）×（498-298）×10-3=243.80第三章热力学第二定律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出、放给高温热源吗，这是否与第二定律矛盾呢？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.某系统从始态出发，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？答：说法正确。根据Claususe不等式，绝热钢瓶发生不可逆压缩过程，则。6.相变过程的熵变可以用公式来计算，这种说法对吗？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来计算。7.是否恒大于?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，它的等于。8.将压力为101.3kPa，温度为268.2K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278.7K，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278.7K：9.下列过程中，Q，W，ΔU，ΔH，ΔS，ΔG和ΔA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；（5）H2（g）和O2（g）在绝热钢瓶中生成水；（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：H2（g）+Cl2（g）2HCl（g）答：（1）（2）（3）（4）（5）（6），，10.298K时，一个箱子的一边是1molN2(100kPa)，另一边是2molN2(200kPa)，中间用隔板分开。问298K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150kPa,=0=-1.41J·K-111.指出下列理想气体等温混合的熵变值。（1）（2）（3）答：（1）因为气体的体积缩小了一半。（2）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）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。二、概念题题号12345678选项CABDBCDC题号910111213141516选项DDDAABBB1.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ΔS体及环境的熵变ΔS环应为（）。（A）ΔS体>0，ΔS环=0（B）ΔS体<0，ΔS环=0（C）ΔS体>0，ΔS环<0（D）ΔS体<0，ΔS环>0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）不能确定答：（A）封闭系统绝热不可逆过程，熵增加。3.H2和O2在绝热钢瓶中生成水的过程（）。（A）ΔH=0（B）ΔU=0（C）ΔS=0（D）ΔG=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，ΔU=0。4.在273.15K和101325Pa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）ΔU（B）ΔH（C）ΔS（D）ΔG答：（D）等温、等压、不作非膨胀功的可逆相变，Gibbs自由能不变。5.一定量的理想气体向真空绝热膨胀，体积从变到，则熵变的计算公式为（）。（A）ΔS=0（B）（C）（D）无法计算答：（B）因为Q=0，W=0，即ΔU=0，则体系温度不变，可设置为等温膨胀过程，QR=-WR=nRTln，即。6.在N2和O2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）ΔU=0（B）ΔA=0（C）ΔS=0（D）ΔG=0答：（C）绝热可逆过程是衡熵过程，QR=0故ΔS=07.单原子分子理想气体的CV,m=(3/2)R，温度由T1变到T2时，等压过程系统的熵变ΔSp与等容过程熵变ΔSV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。8.1×10-3kg水在373K，101325Pa的条件下汽化为同温同压的水蒸气，热力学函数变量为ΔU1，ΔH1和ΔG1；现把1×10-3kg的H2O（温度、压力同上）放在恒373K的真空箱中，控制体积，使系统终态蒸气压也为101325Pa，这时热力学函数变量为ΔU2，ΔH2和ΔG2。问这两组热力学函数的关系为（）。（A）ΔU1>ΔU2，ΔH1>ΔH2，ΔG1>ΔG2（B）ΔU1<ΔU2，ΔH1<ΔH2，ΔG1<ΔG2（C）ΔU1=ΔU2，ΔH1=ΔH2，ΔG1=ΔG2（D）ΔU1=ΔU2，ΔH1>ΔH2，ΔG1=ΔG2答：（C）系统始态与终态都相同，所有热力学状态函数的变量也都相同，与变化途径无关。9.298K时，1mol理想气体等温可膨胀，压力从1000kPa变到100kPa，系统Gibbs自由能变化为多少（）。（A）0.04kJ（B）-12.4kJ（C）1.24kJ（D）-5.70kJ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）(dS)U,p≥0（D）(dS)U,V≥0答：（D）隔离系统的U，V不变。11.甲苯在101.3kPa时的正常沸点为110℃，现将1mol甲苯放入与110℃的热源接触的真空容器中，控制容器的容积，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）ΔvapU=0（B）ΔvapH=0（C）ΔvapS=0（D）ΔvapG=0答：（D）因为ΔGT，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+αp，其中α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，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0K时，任何晶体的熵等于零（B）在0K时，完整晶体的熵等于零（C）在0℃时，任何晶体的熵等于零（D）在0℃时，任何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0K时，完整晶体的熵等于零。15.纯H2O（l）在标准压力和正常温度时，等温、等压可逆气化，则（）。（A）ΔvapU=ΔvapH，ΔvapA=ΔvapG，ΔvapS>0（B）ΔvapU<ΔvapH，ΔvapA<ΔvapG，ΔvapS>0（C）ΔvapU>ΔvapH，ΔvapA>ΔvapG，ΔvapS<0（D）ΔvapU<ΔvapH，ΔvapA<ΔvapG，ΔvapS<0答：（B）因为，，16.在-10℃、101.325kPa下，1mol水凝结成冰的过程中，下列公式仍使用的是（）。（A）ΔU=TΔS（B）（C）ΔU=TΔS+VΔpD）ΔGT，p=0答：（B）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）满足此条件。三、习题1.热机的低温热源一般是空气或水，平均温度设为293K，为提高热机的效率，只有尽可能提高高温热源的温度。如果希望可逆热机的效率达到60%，试计算这时高温热源的温度。高温热源一般为加压水蒸气，这时水蒸气将处于什么状态？已知水的临界温度为647K。解：（1）∵∴K>Tc=647K（2）Th=773K>Tc=647K，水蒸气处于超临界状态。2.试计算以下过程的解ΔS：（1）5mol双原子分子理想气体，在等容条件下由448K冷却到298K；（2）3mol单原子分子理想气体，在等压条件下由300K加热到600K。解：（1）双原子理想气体CV，m=，Cp，m=CV，m+R=等容条件下，W=0，即有ΔS=====-42.4J·K-1（2）单原子理想气体CV，m=，Cp，m=CV，m+R=等压条件下，即有ΔS=====43.2J·K-13.某蛋白质在323K时变性，并达到平衡状态，即天然蛋白质变性蛋白质，已知该变性过程的摩尔焓变ΔrHm=29.288kJ·mol-1，求该反应的摩尔熵变ΔrSm。解：等温等压条件下，Qp=ΔH，即有：ΔrSm==90.67J·K-1·mol-14.1mol理想气体在等温下分别经历如下两个过程： （1）可逆膨胀过程； （2）向真空膨胀过程。终态体积都是始态的10倍。分别计算着两个过程的熵变。解：（1）理想气体等温可逆膨胀，即有：ΔU=ΔH=0，则有QR=-W=ΔS1===1×8.314×ln10=19.14J·K-1（2）熵是状态函数，始态、终态一定，值不变。ΔS2=ΔS1=19.14J·K-15.有2mol单原子理想气体由始态500kPa、323K加热到终态1000kPa、3733K。试计算此气体的熵变。解：理想气体的p、V、T变化设置过程如下：2mol，500kPa，323K2mol，500kPa，323K2mol，1000kPa，373K2mol，1000kPa，323KΔSΔS1ΔS2dT=0dp=0理想气体等温可逆过程：即有：ΔU=ΔH=0，则有QR=-W=ΔS1===2×8.314×ln=-11.52J·K-1理想气体等压可逆过程：ΔS2==ΔS2==5.98J·K-1ΔS=ΔS1+ΔS2=-11.52+5.98=-5.54J·K-16.在600K时，有物质的量为nmol的单原子分子理想气体由始态100kPa、122dm3反抗50kPa的外压，等温膨胀到50kPa。试计算：（1）ΔU、ΔH、终态体积V2以及如果过程是可逆过程的热QR和功WR；（2）如果过程是不可逆过程的热Q1和功W1；（3）ΔSsys、ΔSsur和ΔSiso。解：（1）理想气体等温可逆膨胀过程：即有：ΔU=ΔH=0。∵p1V1=p2V2∴QR=-WR====8.46kJ（2）理想气体等温恒外压过程：ΔU=ΔH=0。Q1=-W1=peΔV=pe（V2-V1）=50×10×103×（244-122）×10-3=6.10kJ（3）ΔSsys===28.17J·K-1ΔSsur===-20.33J·K-1ΔSiso=ΔSsys+ΔSsur=28.17-20.33=7.84J·K-17.有一绝热、具有固定体积的容器，中间用导热隔板将容器分为体积相同的两部分,分别充以N2(g)和O2(g)，如下图。N2，O2皆可视为理想气体，热容相同，CV,m=(5/2)R。（1）求系统达到热平衡时的ΔS；（2）热平衡后将隔板抽去，求系统的ΔmixS。解：（1）首先要求出达到热平衡时的温度T。因体积未变，又是绝热容器，故W=0，Q=U=0，ΔU=n1CV,m(T-T1)+n2CV,m(T-T2)=0因两种气体的摩尔热容相同，得：(T-283K)+(T-293K)=0T=288K（2）达热平衡后抽去隔板,两种气体的体积都扩大一倍。ΔmixS=n1Rln2+n2Rln2=(n1+n2)Rln2=(1+1)×8.314×ln2=11.526J·K-18.人体活动和生理过程是在恒压下做广义电功的过程。问1mol葡萄糖最多能供应多少能量来供给人体动作和维持生命之用。已知：葡萄糖的ΔcH(298K)=-2808kJ·mol-1；S(298K)=288.9J·K-1·mol-1，CO2的S(298K)=213.639J·K-1·mol-1；H2O(l)的S(298K)=69.94J·K-1·mol-1；O2的S(298K)=205.029J·K-1·mol-1。解：燃烧反应：C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)=-2.808kJ·mol-1ΔrH(C6H12O6)=-2.808kJ·mol-1ΔrS=6S(CO2)+6S(H2O)-6S(O2)-S(C6H12O6)=6×(213.74+69.91-205.14)-212=259.06J·K-1·mol-1Wf=ΔrG=ΔrH-TΔrS=-2.808-298×259.06×10-3=-2.885kJ·mol-19.某化学反应在等温、等压下（298K,p）进行，放热4000kJ，若使该反应通过可逆电池来完成，则吸热400kJ。（1）计算该化学反应的ΔrS；（2）当该反应自发进行时（即不做电功时），求环境的熵变及总熵变；（3）计算系统可能做的最大电功为若干。解：（1）（2）系统的不可逆放热，环境可以按可逆的方式接收，所以（3）Wf，max=ΔrGm=-44.0kJ10.在298.2K的等温情况下，两个瓶子中间有旋塞连通，开始时一瓶放0.2molO2，压力为20kPa。另一瓶放0.8molN2，压力为80kPa，打开旋塞后，两气体相互混合，计算：（1）终态时瓶中的压力；（2）混合过程的Q，W，ΔmixU，ΔmixS，ΔmixG；（3）如果等温下可逆地使气体恢复原状，计算过程的Q和W。解：（1）V1==24.78dm3V2==24.78dm3；p终==50.0kPa（2）理想气体等温变化ΔU=0，ΔH=0，打开活塞，自动混合因为Q=0，所以W=0ΔmixS=Δ+Δ=Rln(/)+Rln(/)=(+)Rln2=5.763J·K-1ΔmixG=ΔmixH-TΔmixS=-TΔmixS=-298.2K×5.763J·K-1=1.719kJ（3）QR=-TΔmixS=-1.719kJΔmixU=0,W=-QR=1.719kJ11.1mol理想气体在273K等温地从1000kPa膨胀到100kPa，如果膨胀是可逆的，试计算此过程的Q，W以及气体的ΔU，ΔH，ΔS，ΔG，ΔA。解：理想气体等温可逆膨胀，ΔT=0，ΔU=0，ΔH=0W==-5.23kJQ=-W=5.23kJΔS==19.16J·K-1=-5.23kJ12.300K时1mol理想气体，压力从100kPa经等温可逆压缩到1000kPa，求Q,W,U,H,S,A和G。解：理想气体等温可逆压缩，ΔT=0，ΔU=0，ΔH=0W==5.74kJQ=-W=-5.74kJΔS==-19.1J·K-1=5.74kJ13.1mol单原子分子理想气体，始态为273K，压力为p。分别经下列三种可逆变化，其Gibbs自由能的变化值各为多少？（1）恒温下压力加倍（2）恒压下体积加倍（3）恒容下压力加倍假定在273K，p$下，该气体的摩尔熵为100J·K-1·mol-1。解：（1）恒压下体积加倍，，ΔG=ΔH-Δ(TS)；因为所以（2）（3）恒容下压力加倍，所以14.在373K，101325kPa条件下，将2mol的液态水可逆蒸发为同温、同压的水蒸气。计算此过程的Q，W，ΔU，ΔH和ΔS，，已知101325kPa,373K时水的摩尔汽化焓为40.68kJ·mol-1。水蒸气可视为理想气体，忽略液态水的体积。解：水在正常温度和压力的可逆相变化，则：Qp=ΔvapH==2mol×40.68kJ·mol-1=81.36kJΔvapU=ΔvapH-p(Vg-Vl)≈ΔvapH-nRT=81.36–2×8.314×373×10-3=75.16kJW=ΔvapU-Qp=75.16–81.36=-6.20kJΔvapS==218.12J·K-115.将一玻璃球放入真空容器中，球中已封入1molH2O（l），压力为101.3kPa，温度为373K。真空容器内部恰好容纳1mol的101.3kPa、373K的H2O（g），若保持整个系统的温度为373K，小球被击破后，水全部汽化成水蒸气，计算Q，W，ΔU，ΔH，ΔS，ΔG，ΔA。根据计算结果，这一过程是自发的吗？用哪一个热力学性质作为判据？试说明之。已知在373K和101.3kPa下，水的摩尔汽化焓为40.68kJ·mol-1。气体可以作为理想气体处理，忽略液体的体积。解：ΔH=QR=40.68kJ向真空汽化W=0Q=ΔU=ΔH-Δ(pV)=ΔH-ΔnRT=40.68–1×8.314×373×10-3=37.58kJΔvapS==109.1J·K-1ΔvapG=0ΔvapA=ΔU-TΔS=37.58–40.68=-3.10kJ该过程是恒温、恒容过程，故可用ΔA作判据，因为ΔA<0（ΔSiso=8.35J·K-1>0），故该过程自发。ΔSsys==109.1J·K-1ΔSsur===-100.75J·K-1ΔSiso=ΔSsys+ΔSsur=109.1-100.75=8.35J·K-1>016.1mol理想气体在122K等温的情况下反抗恒定的外压，从10dm3膨胀到终态。已知在该过程中，系统的熵变为19.14J·K-1，求该膨胀过程系统反抗外压pe和终态的体积V2，并计算ΔU、ΔH、ΔG、ΔA、环境熵变ΔSsur和孤立系统的熵变ΔSiso。解：理想气体等温可逆膨胀：ΔT=0，ΔU=0，ΔH=0QR=-WR=即：ΔSsys==19.14J·K-1V2=100dm3pe=p2==10.14kPaΔG=ΔA=-TΔS=-122×19.14=-2.34kJ理想气体等温恒外压膨胀：Q=-W=peΔV=pe(V2-V1)=10.14×(100-10)=912.6JΔSsur===-7.48J·K-1ΔSiso=ΔSsys+ΔSsur=19.14-7.48=11.66J·K-117.在-5℃和标准压力下，1mol过冷液苯体凝固为同温、同压的固体苯，计算该过程的的ΔS和ΔG。已知-5℃时，固态苯和液态苯的饱和蒸气压分别为2.25kPa和2.64kPa；-5℃及p$时，苯的摩尔熔化焓为986kJ·mol-1。解：设系统经5步可逆过程完成该变化，保持温度都为-5℃，CC6H6（l，pθ）C6H6（s，pθ）C6H6（l，2.64kPa）C6H6（g，2.64kPa）C6H6（g，2.25kPa）C6H6（s，2.25kPa）ΔS和ΔGΔS1ΔG1ΔS3ΔG3ΔS2ΔS4ΔS5ΔG2ΔG4ΔG5恒温、恒压可逆相变，因为液体和固体的可压缩性较小，摩尔体积相差不大，可近似认为=0则18.苯在正常沸点353K下的vapH=30.77kJ·mol-1，今将353K和标准压力下的1molC6H6（l）向真空等温汽化为同温、同压的苯蒸气（设为理想气体）。（1）求算在此过程中苯吸收的热量Q与做的功W；（2）求苯的摩尔汽化熵vapS及摩尔汽化Gibbs自由能vapG；（3）求环境的熵变S环；（4）应用有关原理判断上述过程是否为不可逆过程?解：（1）真空汽化W=0（2）设液态苯在同温、同压下可逆蒸发为气，这是可逆相变，（3）系统的不可逆热效应，对环境来说可以看作是可逆的（4）用熵判据来判断过程的可逆性所以，原过程为不可逆过程。19.298K，101.3kPa下，Zn和CuSO4溶液的置换反应在可逆电池中进行，做出电功200kJ，放热6kJ，求该反应的ΔrU，ΔrH，ΔrA，ΔrS，ΔrG（设反应前后的体积变化可忽略不计）。解：Wf，max=-200kJ，We=0，W=Wf,,max+We=-200kJΔrU=Q+W=-6kJ-200kJ=-206kJΔS==-20.13J·K-1ΔrG=Wf，max=-200kJΔrH=ΔrG+TΔrS=ΔrG+QR=-200kJ-6kJ=-206kJ或ΔrH=ΔrUΔrA=ΔrG=-200kJ20.在温度为298K的恒温浴中，某2mol理想气体发生不可逆膨胀过程。过程中环境对系统做功为3.5kJ，到达终态时体积为始态的10倍。求此过程的Q，W及气体的ΔU，ΔH，ΔS，ΔG，ΔA。解：因为在恒温浴中进行，理想气体的ΔU=ΔH=0Q=-W=-3.5kJ设计一个始、终态相同的可逆过程，ΔS=QR/T=nRln10=38.3J·K-1ΔG=ΔA=-TΔS=-11.41kJ21.在101.3kPa和373K下，把1mol水蒸气可逆压缩为液体，计算Q，W，U，H，A，G和S。已知在373K和101.3kPa下，水的摩尔汽化焓为40.68kJ·mol-1。气体可以作为理想气体处理，忽略液体的体积。解：W=-pΔV=-p[V(l)-V(g)]≈pV(g)=nRT=3.10kJQp=ΔH=-nΔvapHm=-40.68kJ·ΔU=ΔH-pΔV=-37.58kJ等温、等压可逆相变：ΔG=0ΔA=WR=3.10kJΔS=QR/T=-109.1J·K-122.计算下列反应在298K和标准压力下的熵变ΔrSCH3OH（l）+3/2O2（g）CO2（g）+2H2O（l）已知298.15K，p$下，下列物质的标准摩尔熵分别为：S（CH3OH，l）=126.80J·K-1·mol-1S（O2，g）=205.14J·K-1·mol-1S（CO2，g）=213.74J·K-1·mol-1S（H2O，l）=69.91J·K-1·mol-1解：ΔrS=S(CO2,g)+2S(H2O,l)-S（CH3OH,l)-S(O2,g)=213.74+2×69.91-126.80-×205.03=-80.95J·mol-1·K-123.在600K、100kPa压力下，生石膏的脱水反应为：CaCO3·2H2O（s）CaCO3（s）+2H2O（g）试计算该反应进度为1mol时的Q，W，rU，rH，rS，rA和rG。已知各物质298.15K、100kPa时的热力学数据如下物质fH（kJ·mol-1）S（J·mol-1·K-1）C平，m（J·mol-1·K-1）CaCO3·2H2O（s）-2021.12193.97186.20CaCO3（s）-1432.68106.7099.602H2O（g）-241.82188.8333.58解：CaCO3·2H2O（s）CaCO3+2H2O（g）W=-peΔV=-p（V2-V1）=-ngRT=-2×8.314×600=-9.98kJQp=ΔH=Δr+=2ΔfH（H2O，g）+ΔfH（CaCO3，s）-ΔfH（CaCO3·2H2O，s）+[2Cp,m（H2O，g）+Cp,m（CaCO3，s）-Cp,m（CaCO3·2H2O，s）（T2-T1）=104.8×103-5870.88=98.93kJ·mol-1ΔrUm=Q+W=98.93-9.98=88.95kJ·mol-1ΔSm（600K）=Δr+=（2×188.83+106.7-193.97）+（2×33.58+99.60-186.20）×=290.39-13.60=276.79J·mol-1·K-1ΔAm=ΔrUm-TΔSm=88.95×103-276.79×600=-76.65kJ·mol-1ΔGm=ΔrHm-TΔSm=98.93×103-276.79×600=-67.14kJ·mol-124.已知甲苯在正常沸点383K时的摩尔气化焓vapH=13.343kJ·mol-1，设气体为理想气体，凝聚态的体积与气体体积相比可忽略不计。（1）1mol甲苯在正常沸点383K，可逆蒸发为同温、同压（101.325kPa）的蒸汽，计算该过程的Q，W，U，H，S，A和G；（2）如果是向真空蒸发变为同温、同压的蒸汽，计算该过程的Q，W，U，H，S，A和G；（3）请用熵判据，通过计算说明真空蒸发的可逆性和自发性。解：（1）正常可逆相变化：W1=-pΔV=-p[V(g)-V(l)]≈-pV（g）=-nRT=-1×8.314×383=-3.184kJQ1=ΔH1=nΔvapHm=1×13.343=13.343kJΔU1=ΔH1-pΔV=13.343-3.184=10.159kJ等温、等压可逆相变ΔG=0ΔA1=W1=-3.184kJΔS1==34.84J·K-1（2）真空蒸发与常可逆相变化的始态和状态相同，则状态函数的变化量与（1）相同：ΔH2=13.343kJΔU2=10.159kJΔG2=0ΔA2=-3.184kJΔS2=34.84J·K-1W2=0Q2=ΔU2=10.159kJ（3）ΔSsur===-26.525J·K-1ΔSiso=ΔSsys+ΔSsur=34.84-26.52=8.32J·K-1>0，故该过程自发。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：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：2.什么是化学势？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。用公式表示为：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：式中为纯溶剂的蒸气压，为溶液中溶剂的蒸气压，为溶剂的摩尔分数。该公式用来计算溶剂的蒸气压。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：式中kx，km和kc是用于物质B用不同浓度表示时的Henry系数，Henry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的浓度可用和表示，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，NaCl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：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？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。二、概念题题号12345678选项CABCBDBB题号9101112131415选项BDCAACD1.2molA物质和3molB物质在等温、等压下，混合形成理想液态混合物，该系统中A和B的偏摩尔体积分别为1.79×10-5m3mol-1，2.15×10-5m3mol-1，则混合物的总体积为（）。（A）9.67×10-5m3（B）9.85×10-5m3（C）1.003×10-4m3（D）8.95×10-5m3答：（C）运用偏摩尔量的集合公式（）。2.下列偏微分中，能称为偏摩尔量的是（）。（A）（B）（C）（D）答：（A）偏摩尔量定义。3.下列偏微分中，不是化学势的是（）。（A）（B）（C）（D）答：（B）广义的化学式：4.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形成理想液态混合物，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（）。（A）1（B）（C）（D）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。kPa5.298K，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2dm3，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1dm3，苯的摩尔分数为0.5，化学势为μ2，则（）。（A）1>μ2（B）1<μ2（C）1=μ2（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，化学势为，并且已知在大气压力下的凝固点为，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，和，则（）。（A），，（B），，（C），，（D），，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298K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，