物理化学练习题

一、

( 共20题 40分 )

1、下述说法哪一种不正确? ( ) (A) 理想气体经绝热自由膨胀后,其内能变化为零 (B) 非理想气体经绝热自由膨胀后,其内能变化不一定为零 (C) 非理想气体经绝热膨胀后,其温度一定降低 (D) 非理想气体经一不可逆循环,其内能变化为零

2石墨的燃烧热 ( )

(A) 等于CO生成热 (B) 等于CO2生成热 (C) 等于金刚石燃烧热 (D) 等于零

1?V1()p3、一个纯物质的膨胀系数?=V?T=V×1 m3·K-1(T为绝对温度),则该物质的摩尔恒热 容将Cp： ( )

(A) 与体积V无关 (B) 与压力p无关 (C) 与温度T无关 (D) 与V,p,T均有关 4、某理想气体从同一始态(p1,V1,T1)出发,分别经恒温可逆压缩和绝热可逆压缩至同一压力p2,若环境所做功的绝对值分别为WT和WA,问WT和WA的关系如何? ( )

(A) WT>WA (B) WT

(A) 实际气体等压可逆冷却 (B) 恒容搅拌某液体以升高温度 (C) 理想气体绝热可逆膨胀 (D) 量热弹中的燃烧过程 6、ΔH=Qp , 此式适用于下列那个过程： ( ) (A) 理想气体从1 013 250 Pa反抗恒定的外压101 325 Pa膨胀到101 325 Pa

(B) 0℃ ,101 325 Pa 下冰融化成水 (C) 电解 CuSO4水溶液 (D) 气体从 (298 K,101 325 Pa) 可逆变化到 (373 K,10 132.5 Pa) 7、下述说法,何者正确? ( )

(A) 水的生成热即是氧气的燃烧热 (B) 水蒸气的生成热即是氧气的燃烧热

(C) 水的生成热即是氢气的燃烧热 (D) 水蒸气的生成热即是氢气的燃烧热 8、 对于一定量的理想气体，下列过程不可能发生的是： ( )

(A) 恒温下绝热膨胀 (C) 吸热而温度不变 (B) 恒压下绝热膨胀 (D) 吸热，同时体积又缩小 9、 封闭体系中,有一个状态函数保持恒定的变化途径是什么途径? ( )

(A) 一定是可逆途径 (B) 一定是不可逆途径 (C) 不一定是可逆途径 (D) 体系没有产生变化 10、下述哪一种说法正确? ( ) (A) 理想气体的焦耳-汤姆孙系数?不一定为零

(B) 非理想气体的焦耳-汤姆孙系数?一定不为零 (C) 理想气体不能用作电冰箱的工作介质 (D) 使非理想气体的焦耳-汤姆孙系数?为零的p,T值只有一组 11、人在室内休息时，大约每天要吃 0.2 kg 的酐酪（摄取的能量约为 4000 kJ）。假定这些能量全部不储存在体内，为了维持体温不变，这些能量全部变为热使汗水蒸发。已知水的汽化热为 44 kJ·mol-1，则每天需喝水： ( )

(A) 0.5 kg (B) 1.0 kg (C) 1.6 kg (D) 3.0 kg 12、 1 mol 373 K，p?下的水经下列两个不同过程变成373 K，p?下的水气， (1) 等温等压可逆蒸发 (2) 真空蒸发

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 已知 H2(g,298 K) + (1/2)O2 (g, 298 K) = H2O (g, 298 K)……………(1)

$ΔrH m$$(1) = -241.8 kJ·mol-1

H2(g, 298 K) = 2H (g, 298 K) …………… (2) ΔrH m(2) = 436.0 kJ·mol-1

O2(g, 298 K) = O (g, 298 K) …………… (3) ΔrH m(3) = 247.7 kJ·mol-1

根据上述数据可获得H—O 键的平均键能εH—O约为： ( ) (A)925.5 kJ·mol-1 (B) 462.8 kJ·mol-1 (C) 120.9 kJ·mol-1 (D) 241.8 kJ·mol-1

13 下面叙述中不正确的是： ( ) (A) 对于理想气体，Cp, m 与CV, m 之差一定是R

(B) 对于实际气体，若吸收相同的热量，则体系在恒容过程中的温度升高值一 定大于恒压过程 (C) 对于实际气体，若吸收相同的热量，则体系在恒容过程中的内能改变一定 小于恒压过程

(D) 对于单原子晶体，当温度足够高时，CV, m 约为 3R

14 下列条件哪一个错误? 理论上使公式ΔHp = Qp成立的条件是:

(A) 封闭体系 (B) 只做体积功 (C) 恒压可逆 (D) 等压不可逆 15欲测定有机物燃烧热Qp,一般使反应在氧弹中进行,实测得热效应为QV公式 Qp=QV+ΔnRT 中的T为： (A) 氧弹中的最高燃烧温度 (B) 氧弹所浸泡的水之温度 (C) 外水套中之水温 (D) 298.15 K 16 在两个气球中分别装有理想气体A和B,已知两者的温度和密度都相等,并测得A气球中的压力是B气球的1.3754倍,若A的相对分子质量为32,求B的相对分子质量。 （ ）

(A) 24 (B) 34 (C) 44 (D) 54 17 一可逆热机与另一不可逆热机在其他条件都相同时,燃烧等量的燃料,则可逆热机牵引的列车行走的距离: ( )

(A) 较长 (B) 较短 (C) 一样 (D) 不一定 18 下面陈述中，正确的是： ( ) (A) 虽然Q和W是过程量，但由于QV =ΔU，Qp=ΔH，而U和H是状态函数，所以QV和Qp是状态函数 (B) 热量是由于温度差而传递的能量，它总是倾向于从含热量较多的高温物体流向含热量较少的低温物体 (C) 封闭体系与环境之间交换能量的形式非功即热 (D)两物体之间只有存在温差，才可传递能量,反过来体系与环境间发生热量传递后, 必然要引起体系温度变化

19 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

二、计算题 ( 共 4题 30分 ) 21. 10 分

1 mol单原子分子理想气体，始态为p1=202 650 Pa，T1=273 K，沿可逆途径p/TV=a(常数)至终态，压力增加一倍，计算V1,V2,T2, ΔU, ΔH, Q, W及该气体沿此途径的热容C。

22. 氯化氢和氯化钾在298 K时的标准生成焓和在水中的标准解离焓数据如下：

ΔfHm(298 K)/kJ·mol-1 ΔdHm(298 K)/kJ·mol-1 HCl(g) -92.3 -75.1 KCl(s) -435.9 17.2 计算水合Cl-离子和水合K+离子的标准生成焓。

23. 5 分棕榈酸氧化反应： CH3(CH2)14COOH(s)+24O2(g)=17CO2(g)+16H2O(l)

ΔrHm(298 K)为-9958 kJ·mol-1, 计算

(1) ΔrU m (298 K)； (2) 计算上述条件下1 mol棕榈酸氧化时所做的功。

24 某一固体遵守状态方程V=V0-Ap+BT，并且它的内能是U=CT-BpT ，式中A,B,C是常数，求它的热容量CV和Cp。 三、问答题 ( 共 3题 20分 )

25. 10 分 对理想气体，试证明 dV= (nR/p)dT-(nRT/p2)dp，并证明pdV不是某个函数的全微分。

26. 5 分 单原子分子理想气体的内能为(3/2)nRT+C (C为常数)，请由此导出理想气体的(?U/?V)T和(?H/?V)T。

27. 5 分某理想气体的CV, m /J·K-1·mol-1=25.52+8.2×10-3(T/K)，问： (1) Cp, m 和T的函数关系是什么？ (2) 一定量的此气体在300 K下，由p1=1.10325×103 kPa，V1=1dm3膨胀到p2=101.325 kPa，V2=10 dm3时，此过程的ΔU，ΔH是多少？

(3) 第 (2) 中的态变能否用绝热过程来实现？ 参考答案

一、选择题 ( 共20题 40分 ) B) BBACBCBCCCABCDCCACC 二、计算题 ( 共 4题 30分 )

21. 10 分 [答] V1= 0.0112 m3 V2= 0.0224 m3 T2= 1091 K ΔUm=nCV,m(T2- T1) = 10 201 J ΔHm=nCp,m(T2- T1) = 17 002 J W=

$$$$?V2V1pdV=

?V2V1aVdV= 3404 J Q= 13 605 J

( C=δQ/dT =CV,m+p

= CV,m+ (R/2) = 16.63 J·K-1·mol-1

?V)?T (当p/V=a时)

22. 10 分 [答]

11H2(g)?Cl2(g)?HCl(g)$22 ΔrHm(298 K)=-92.3 kJ （1）

（1）+（2）得ΔH=-167.4 kJ·mol-1 (2分)

$因为，ΔfHm$$$HCl(g)?(aq)?H?(aq)?Cl?(aq) ΔrH$m(298 K)=-75.1 kJ （2）

(298 K,H+(aq))=0，

故 ΔfHm(298 K,Cl-(aq))=-167.4 kJ·mol-1 (3分) 同理：ΔfHm(298 K,K+(aq))+ΔfHm(298 K,Cl-(aq))=-418.7 kJ·mol-1 (2分) 故 ΔfHm(298 K,K+(aq))=[-418.7-(-167.4)]kJ·mol-1=-251.3 kJ·mol-1 (3分)

23. 5 分[答] (a) ΔU m(298K)= ΔrH m(298K)- Δn(RT) =[-9958-(17-24)×8.314×298×10-3]] kJ·mol-1 =-9941 kJ·mol-1 (3分) (b) W=Δn(RT)= -17.3 kJ (2分)

24. 5 分[答] 因为U=CT-BpT

$$$/?T) 所以CV =(?U/?T)V=C-B[p+T (?p 又V=V0-Ap+BT

V] (1) (1分)

则(?p/?T)V=B/A (2) (1分) (2)代入(1)，则得CV =C-B(BT/A+BT/A)=C-2B2T/A 又Cp=

(?H/?T)p=(?(U?pV)/?T)p=(?U/?T)p?p(?V/?T)p (1分)

p=C-Bp，p 而 (1分)

所以Cp=C-Bp+Bp=C (1分)

三、问答题 ( 共 3题 20分 )

(?U/?T)(?V/?T)?B25. 10 分 [答] 因为

又因为V=nRT/p

dV?(?V/?T)pdT?(?V/?p)Tdp (1分)

2p 所以，(?V/?p)T??nRT/p

所以dV=(nR/p)dT-(nRT/p2)dp (4分) pdV=nRdT-(nRT/p)dp (1分) 若pdV是状态函数，则应满足对易关系

(?V/?T)?nR/p

/p?T?????(nR)??(nRTp/?)T/?p·····························(1)

Tp 但

所以(1)式不成立

所以pdV不是某个函数的全微分 (4分)

??(nR)/?p??0,??(?nRT/p)?T???nR/p

26. 5 分[答] (?U/?V)T?[?[(3/2)nRT+C]/?V]T=0

H=U+pV (2分)

(?H/?V)T?(?U/?V)T???(nRT)/?V?T=0 (3分)

27. 5 分[答] (1) 因为Cp,m-CV,m=R=8.314 J·K-1·mol-1

所以Cp,m=(33.83+8.2×10-3 T/K) J·K-1·mol (2分 (2) ΔT=0，所以ΔU=ΔH=0 (2分)

(3) 若是进行绝热自由膨胀，则W=Q=0,所以ΔU=ΔH=0 可与(2)过程等效 (1分)

一、选择题 ( 共10题 20分 )

1. 2 分 在标准压力p?和268.15 K下,冰变为水,体系的熵变ΔS体应： ( )

(A) 大于零 (B) 小于零 (C) 等于零 (D) 无法确定 2 2 分 p?，100℃下，1mol H2O(l)与 100℃大热源接触，使水在真空容器中汽化为 101.325 kPa 的H2O(g)，设此过程的功为W，吸热为Q，终态压力为p，体积为V，用它们分别表示ΔU，ΔH，ΔS，ΔG，ΔF，下列答案哪个是正确的？ ( )

3. 2 分 在263 K的过冷水凝结成263 K的冰,则： ( )

(A) ΔS<0 (B) ΔS>0 (C) ΔS=0 (D) 无法确定 4. 2 分 下列四个偏微商中，哪个不是化学势?

(A) (?U/?nB)S, V,nc (B) (?H/?nB)S, p,nc (C) (?F/?nB)T, p,nc (D) (?G/?nB) T, p,nc 5. 2 分 在300℃时,2 mol某理想气体的吉布斯自由能G与赫姆霍兹自由能F的差值为：

(A) G-F=1.247 kJ (B) G-F=2.494 kJ (C) G-F=4.988 kJ (D) G-F=9.977 kJ 6. 2 分 理想气体等温过程的ΔF。 ( )

(A) >ΔG (B) <ΔG (C) =ΔG (D) 不能确定 7. 2 分 当多孔硅胶吸附水达到饱和时,自由水分子与吸附在硅胶表面的水分子比较,化学势将：

(A) 前者高 (B) 前者低 (C) 相等 (D) 不可比较 8/ 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) ΔG < 0 (B) ΔH = Qp (C) ΔSISO < 0 (D) ΔSISO > 0 9. 2 分 298 K,p?下,双原子分子理想气体的体积V1= 48.91dm3,经等温自由膨胀到2V1,其过程的?S为 (A) 11.53 J·K-1 (B) 5.765 J·K-1 (C) 23.06 J·K-1 (D) 0 *. 在101.3 kPa下,110℃的水变为110℃水蒸气,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) ?S环< 0 二、填空题 ( 共 9题 18分 )

11. 2 分 对熵产生diS而言,当体系内经历可逆变化时其值________,而当体系内经历不可逆变化时其值________。

12 分 一单组分、均相、封闭体系，在不做非体积功情况下进行变化，当熵和压力恢复到原来数值时ΔG = ______ 。

13. 2 分 公式ΔmixS=-R∑BnBlnxB的应用条件是_________________________________

14. 2 分对一单组分、单相、各向同性的封闭体系而言，等压条件下只做体积功时，其吉布斯自由能值将随温度的升高而 。

15. 2 分 在只做体积功的封闭体系中，过程的?F的符号 。 16. 2 分有个学生对理想气体的某个公式记得不太真切了，他只模糊地记得是

(?S/?X)y= -nR/p，按你的看法，这个公式的正确表达式中,X应为 ______ , y 应为 ______ 。 17. 2 分 某气体的状态方程式pV=nRT+?p，?为不等于零的常数，则该气体的热力学能U仅是 的函数。

18. 2 分 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,其熵的变化,一部分是由__________________________间相互作用而引起的,这部分熵称为熵流；另一部分是由___________________________的不可逆过程产生的,这部分熵变称为熵产生。

19. 2 分 对于多组分体系： (1) (?μB/?Ｔ)p,n= ________ ； (2) (?SB,m/?p)T,n + (?VB,m/?T)p,n= ________；

式中SB,m，VB,m是组分 B 的偏摩尔熵，偏摩尔体积。 三、计算题 ( 共 4题 30分 )

20. 10 分 1 mol 273.15 K,101.325 kPa的O2(g)气与3 mol 373.15 K,101.325 kPa的N2(g)气在绝热条件下混合,终态压力为101.325 kPa,若O2(g)和N2(g)均视为理想气体,试计算孤立体系的熵变。 21. 10分 在101.325 kPa时，甲苯的沸点为383.2 K，已知此条件下Sm(l)=264.19 J·K-1·mol-1, ΔvapSm=87.03 J·K-1·mol-1。试计算：

（1）在上述条件下，1 mol液态甲苯蒸发时的Q, W, ΔvapUm,ΔvapHm,ΔvapFm ,ΔvapGm及Sm(g)。 （2）欲使甲苯在373.2 K时沸腾，其相应的饱和蒸气压为若干？

22. 5 分2 mol理想气体由 5p?，50℃ 加热到 10p?，100℃，试计算此气体的熵变。已知该气体的Cp, m =(5/2)R 。

23. 5 分 水在373.15 K，标准压力p?下，沸点温度的压力系数可用下式表示：

dT/dp= (1/3616)K·Pa-1试估计水在373.15 K的汽化焓ΔvapH m。

参考答案

一、选择题 ( 共10题 20分 )

(A) (A)

W = 0, ΔU = Q ΔH = ΔU + Δ(pV) = Q + pV - p1V1= Q + pV

ΔS = ΔH/T = (Q + pV)/373K ΔF = ΔU - TΔS = - pV ΔG = ΔH - TΔS = Q + pV - Q - pV = 0

(A)C(C) (C)(C) (C) ( A )

(B因环境供热给体系,则 ΔS环= -Qp/383.15K < 0 ,此为恒温恒压， 所以?G体< 0；体系由液态变为气态, ΔS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 ΔS孤=ΔS体+ ΔS环> 0 。 二、填空题 ( 共 9题 18分 )

[答] 等于零 大于零 (2分) 零。因为这是双变量体系，S, p 恢复原值，体系便复原。

[答]封闭体系平衡态、理想气体、等温混合,混合前每种气体单独存在时的压力都相等,且等于混合后的总

压力。 (2分)

[答] 减少 (2分) [答] 不能确定 (2分)

[答] p , T 因 (?S/?p)T = -(?V/?T)p= - nR/p [答] T (2分) 因为 p=nRT/v ( dU=TdS-pdV

$(

所以，表明该气体的热力学能仅是T的函数。

[答] 体系和环境 体系内部 (2分)

[答] (1) -SB,m (2) 0 [因(?S/?p)T = -(?V/?T)p]

三、计算题 ( 共 4题 30分 )

20. 10 分 [答] 设终态温度为T,则 (1 mol) Cp,m(O2)(T-273.15 K)= (3 mol) Cp,m(N2) (373.15 K-T)

因为 Cp,m(O2)=Cp,m(N2)=R 解得: T=348.15 K 将绝热条件下的上述理想气体的混合过程设计为如下可逆过程:

?U?p)T?T()V?p?V?T =nRT/(V-?)-p=0

ΔS1=ΔS1(O2)+ΔS1(N2)

7 =1 mol×2Rln(348.15 K/373.15 )k =1.006 J·K-1

ΔS2=n(O2)Rln[p1(O2)/p2(O2)]+n(N2)Rln[p1(N2)/p2(N2)] 1mol=×Rln(p?/0.25p?)+3 mol×Rln(p?/0.75p?)=18.70 J·K-1 因为是绝热条件下混合,所以 ΔS环 = 0 所以 ΔS孤立=ΔS体系=ΔS1+ΔS2= 19.71 J·K-1 (1分) 21. 10 分 [答] （1）Qp=ΔvapHm=TΔvapSm=33.35 kJ·mol-1 (2分)

W=p(Vg-Vl)?pVg=RT=3.186 kJ·mol-1 (1分) ΔvapUm=Qp-W=30.16 kJ·mol-1 (1分) ΔvapFm= -W= -RT= -3.186 kJ·mol-1 (1分) ΔvapGm=0 (1分)

7Rln(348.15 K/273.15 K)+3 mol×2

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