浙江科技学院-物理化学习题2-热力学第二定律

物理化学测验（二）

2003-04-12

一、填空题。在题中“____”处填上答案。 1、(本小题1分)

公式?G?W?的适用条件是，。 2、(本小题1分)

?(pV)[]H?p理想气体节流膨胀时，0。（选填>，=，<） 3、(本小题2分)

按系统与环境之间物质及能量的传递情况，系统可分为???系统、???系统、???系统。

4、(本小题2分)

已知?fH(FeO , s , 298 K) =－226?5 kJ·mol-1； ?fH(CO2 , g , 298 K) =－393?51 kJ·mol-1； ?fH(Fe2O3 , s , 298 K) =－821?32 kJ·mol-1； ?fH(CO , g , 298 K) =－110?54 kJ·mol-1；

则 Fe2O3(s) + CO(g) == 2FeO(s) + CO2(g)反应的?rH(298 K) = 。 5、(本小题2分)

某气体的Cp,m = 29.16 J·K-1·mol-1，1 mol该气体在等压下，温度由20℃变为10℃，则其熵变?S = 。 6、(本小题2分)

绝热不可逆膨胀过程系统的?S0，绝热不可逆压缩过程系统的?S0。（选填>，<或 = ） 7、(本小题5分)

5 mol某理想气体由27℃，10 kPa恒温可逆压缩到100 kPa，则该过程的?U = ，?H = ，Q = ，?S = 。

8、(本小题2分)

公式?A=W’的适用条件是，。

9、(本小题2分)

1 mol理想气体在绝热条件下向真空膨胀至体积变为原体积的10倍，则此过程的?S = 。 10、(本小题2分)

一绝热气缸带有一无磨擦无质量的活塞，内装理想气体，气缸内壁绕有电阻为R的电阻丝，以电流I通电加热，气体慢慢膨胀，这是一个过程，当通电时间t后，?H = 。(以I，R，t表示)

二、选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。

1、 若以B代表任一种物质，νB为该物质在某一化学反应式中的化学计量数，则在如下a，b 两种化学反应通式：

?? aBBB = 0

?? b 0 =BBB 中：（）。 选答： （1） a 式正确，b式错误； （2） a 式错误，b式正确； （3）两式均正确； （4）两式均错误。

2、理想气体从状态I等温自由膨胀到状态II，可用哪个状态函数的变量来判断过程的自发

性。（）

（1）?G（2）?U（3）?S（4）?H

3、工作在100℃和25℃的两大热源间的卡诺热机，其效率（）。 选填（1）20 %；（2）25 %；（3）75%；（4）100 %。 4、将克拉贝龙方程用于H2O的液固两相平衡，因为Vm( H2O,s ) >Vm( H2O,l )，所以随着压力的增大，则H2O( l )的凝固点将：（） （1）上升；（2）下降；（3）不变；（4）不能确定。

5、 在一定的温度和压力下，已知反应A→2B反应的标准摩尔焓变为?rH,1(T)及反应2A→C的标准摩尔焓变为?rH, 2(T), 则反应C→4B 的?rH, 3(T)是：（）。 （1）2?rH,1(T) + ?rH, 2(T)； （2）?rH, 2(T) － 2?rH,1(T)； （3）?rH, 2(T) + ?rH,1(T)； （4）2?rH,1(T) －?rH, 2(T)。

1??3H2O(l) + 6CO2(g) 6、 25℃时有反应 C6H6(l) + 72O2(g)?若反应中各气体物质均可视为理想气体，则其反应的标准摩尔焓变?rH与反应的标准摩尔

热力学能变?rU之差约为：（）。

-1

（1）－3.7 kJ·mol； （2）1.2 kJ·mol-1； （3）－1.2 kJ·mol-1； （4）3.7 kJ·mol-1；

7、 1 mol理想气体从相同的始态（p1，V1，T1）分别经绝热可逆膨胀到达终态（p2，V2，

'''（p2，V2'，T2'）222T2），经绝热不可逆膨胀到达，则TT2，VV2，SS2。（选填 >， =，<） 8、已知298 K时，Ba·aq和SO·aq的标准摩尔生成焓为－537?65 kJ·mol-1和－907?5

kJ·mol-1，反应：BaCl2·aq + Na2SO4·aq == BaSO4(s) + 2NaCl·aq的标准摩尔焓变是－20?08 kJ·mol-1，计算得BaSO4(s)的标准摩尔生成焓为：（）。

-1-1

（1）1465?23 kJ·mol；（2）－1465?23 kJ·mol；

-1

（3）1425?07 kJ·mol；（4）－1425?07 kJ·mol-1。 （aq代表大量的水）

V/?HmVH9、任意两相平衡的克拉贝龙方程dT / dp = T?m，式中?m及?m的正负号（）。

V（1）一定是?m> 0，?Hm> 0 ； （2）一定是?Vm< 0，?Hm< 0 ；

（3）一定是相反，即?Vm> 0，?Hm< 0；或?Vm< 0，?Hm> 0； （4）可以相同也可以不同，即上述情况均可能存在。 三、是非题。在题后括号内，正确的打“√”，错误的打“×”。 1、绝热过程都是等熵过程。是不是？（）

2、热力学第二定律的开尔文说法是：从一个热源吸热使之完全转化为功是不可能的。是不是？（）

3、在等温等压条件下，?G? 0的过程一定不能进行。是不是？（）

4、系统由状态1经等温、等压过程变化到状态2，非体积功W＇< 0，且有W＇>?G和?G < 0，则此状态变化一定能发生。是不是？（）

5、在?10℃，101.325 kPa下过冷的H2O ( l )凝结为冰是一个不可逆过程，故此过程的熵变大于零。是不是？（）

6、热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传给高温物体是不可能的。是不是？( )

7、在等温等压条件下，?G? 0的过程一定不能进行。是不是？（）

2+

2?4?b2?c3T?T38、克希霍夫公式的不定积分式?rH(T) = ?H0 + ?aT+ 2中的?H0是T = 0 K

时的标准摩尔反应焓。是不是？（）

四、计算题。请计算下列各题。 ( 本大题7分 )

在－59℃时，过冷液态二氧化碳的饱和蒸气压为0?460 MPa，同温度时固态CO2的饱和蒸气压为0?434 MPa，问在上述温度时，将1 mol过冷液态CO2转化为固态CO2时，?G为多少？设气体服从理想气体行为。

五、计算题。请计算下列各题。 ( 本大题11分 )

在300 K，100 kPa压力下，2 mol A和2 mol B的理想气体等温、等压混合后，再等容加热到600 K。求整个过程的?S为若干？已知CV?m?A = 1?5 R，CV?m?B = 2?5 R 六、计算题。请计算下列各题。 ( 本大题13分 )

已知在298 K，100 kPa下

Sn(白) Sn(灰)

过程的?Hm = ?2197 J·mol-1，?Cp?m = ?0?42 J·K-1·mol-1，?Sm = ?7?54 J·K-1·mol-1。 （1）指出在298 K，100 kPa下，哪一种晶型稳定。 （2）计算在283 K，100 kPa下，白锡变为灰锡过程的?Gm，并指出哪一种锡的晶体更稳定？ 七、证明题。 ( 本大题5分 )

试证明物质的量恒定的单相纯物质，只有p，V，T变化过程的 dS?(nCV,m/T)(?T/?p)Vdp?(nCp,m/T)(?T/?V)pdV

八、证明题。 ( 本大题3分 )

试证明封闭系统单相纯物质只有p,V,T变化过程的

??p???U????T???p??V?T??T?V

??U????0??V?T理想气体的 九、证明题。 ( 本大题5分 )

1?Hm?J?T??()TCp,m?p试证明：，?J-T为焦耳-汤姆孙系数。

物理化学测验（二）答案

一、填空题。在题中“____”处填上答案。 (本大题共2小题，总计2分) 1、(本小题1分)

解：封闭系统等温等压可逆过程（1分） 2、(本小题1分)

解： = （1分） 3、(本小题2分)

解： 敞开 （1分） 封闭 （2分） 隔离 （3分） 4、(本小题2分)

解： 85?35 kJ·mol-1（3分） 5、(本小题2分)

解： 1.012 J·K-1（2分） 6、(本小题2分) 解：>（1分） >（2分）

7. ( 本大题5分 ) 解： 0 （1分） 0 （2分）

－28.72 kJ （4分） －95.72 J·K-1（5分） 8、(本小题2分)

解：封闭系统等温等容可逆过程（1分） 9、(本小题2分)

解： 19.14 J·K-1（2分） 10、(本小题2分)

解：等压过程（1分）

I2Rt （2分）

二、选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。 1、解：（2）（2分） 2、解：（3）（2分） 3、解：（1）（2分） 4、解：（2）（2分） 5、解：（4）（2分） 6、解：（1）（2分） 7、解：>（1分） >（2分） >（3分） 8、解：（2）（4分） 9、解：（4）（2分）

三、是非题。在题后括号内，正确的打“√”，错误的打“×”。

1、解：不是（1分） 2、解：不是（1分） 3、解：不是（1分） 4、解：是（1分） 5、解：不是（1分） 6、解：不是（1分） 7、解：不是（1分） 8、解：不是（2分）

四、计算题。请计算下列各题。 ( 本大题7分 )

解：此过程为不可逆相变，故设计过程：

不可逆相变－ 59℃ CO2( l ) －59℃ CO2( s )

0?460 MPa 0?434 MPa

1 3 －59℃ CO2( g ) －59℃ CO2( g ) 2 0?434 MPa 0?460 MPa

?G = ?G1 + ?G2 + ?G3

过程1，3为可逆相变，即?G1 = ?G3 = 0 过程2为等温可逆膨胀

ppnRT0.434???G2???SdT??Vdp??pdp?nRTln2??1?8.314?214.2ln?J?pp10.460?21

= ?104 J （2分） ?G = ?G2 =－104 J （5分） 五、计算题。请计算下列各题。 ( 本大题11分 ) 解：

?混合态??纯态?混合态2 mol，A?2 mol，B?????2 mol，A(g)?2 mol，A?2 mol，B?p?100 kPa300K，100kPa恒容?????????T?300 K?????T2?600 K2 mol，B(g)（1）1???（2） ?S = ?S1 + ?S2，n = 2 mol

?S1 = 2nRln ( 2V / V ) = 2nR ln2 （3分） ?S2 = ( 1?5nR + 2?5nR ) ln（T2 / T1）= 4nR ln2 （6分） 所以?S = 6nRln2

= ( 6 ? 2 mol? 8?314 J·K-1·mol-1 ) ln2 = 69?15 J·K-1（8分） 六、计算题。请计算下列各题。 ( 本大题13分 ) 解：（1）在298 K，100 kPa下 ?Gm?1 = ?Hm?1－T1?Sm?1

=－( 2197－298 ? 7?54 ) J·mol-1 = 49?92 J·mol-1（2分） 白锡稳定。

（2）在283 K，100 kPa下

?Hm?2 = ?Hm?1 + ?Cp?m ( T2－T1 ) =－2190?7 J·mol-1（5分）

T?Cp,m?Sm,2??Sm,1??TdTT283??-1-1???7.54?0.42ln? J·K·mol?298?21=?7.52 J·K-1·mol-1?Gm?2 = ?Hm?2－T2?Sm?2 =－62?5 J·mol

灰锡稳定。（10分） 七、证明题。 ( 本大题5分 ) 解：

dS?(?S/?p)Vdp?(?S/?V)pdV-1

（8分）

?(?S/?T)V(?T/?p)Vdp?(?S/?T)p(?T/?V)pdV（2分）

将

(?S/?T)V?nCV,m/T及

(?S/?T)p?nCp,m/T代入上式，即可证明（4分）

dS?(nCV,m/T)(?T/?p)Vdp?(nCp,m/T)(?T/?V)pdV（5分）

八、证明题。 ( 本大题3分 )

解：由dU = TdS－pdV可得（1分） (?U / ?V)T = T(?S / ?V)T－p（2分）

将麦克斯韦关系式 (?S / ?V)T = (?p / ?T)V代入上式,即可证明：（3分） (?U / ?V)T = T(?p / ?T)V－p 九、证明题。 ( 本大题5分 )

解：设Hm= f（T，p）

?H?HdHm?(m)pdT?(m)Tdp?T?p（2分）

当dHm= 0时，上式对T求导即得：

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