物理化学课内练习(标准答案)

物理化学课内练习标准答案

基础物理化学课内练习

斜体字为重点项目，特指计算题

标准答案

物理化学是研究化学中的原理和方法以及化学系统行为最一般规律和理论的学科。物理化学课程是一门十分强调概念和逻辑的基础理论课程。其内容丰富、结构严谨，发展速度很快，并与许多学科发生联系，互相渗透，应用范围日益扩大。物理化学是化学化工及有关专业的一门重要的基础课程，有相对稳定的教学大纲和一定的教学基本要求，要完成学习任务，满足教学要求，关键在于掌握良好的学习方法。物理化学课程中涉及较多的抽象概念、理论、逻辑推理、数学公式、计算，其重点在于理解和应用，而并不在于死记硬背。物理化学中的每一章节，可以理解为讲述化学运动和变化的某一方面所遵循的规律。物理化学也是各大专院校、科学研究单位有关学科招收硕士研究生考试的主要科目。

在学习物理化学课程中，要抓住每一章节的重点。在学习每一章时，要明确了解这一章的主要内容是什么？要解决什么问题？采用什么方法？根据什么实验？什么定律？什么理论？得到什么结果？该结论有什么用处？公式的使用条件是什么？如此等等。物理化学中的公式、定律，要注意数学推导只是获得结果的必要手段，而不是目的。学习过程中不要只注意繁复的数学推导过程，而忽视了结论的使用条件以及其物理意义。学习物理化学，要注意章节之间的联系，知道来龙去脉。把新学到的概念、公式和已经掌握的知识联系起来。在学习过程中要结合物理化学课程的具体内容，注意其思想方法和逻辑推理的方法。

物理化学习题是培养学生独立思考问题和解决问题的重要环节之一。通过习题可以检查对课程内容的理解程度和加深对课程内容的理解。物理化学习题可以锻炼学生的思维能力和表达能力，其逻辑性非常强。对同学来说，独立思考物理化学习题，有助于开拓思路，培养独立思考和解决问题的能力。学生可以根据所学知识和原理，对各种解题方法加以归纳和总结，并分析各种方法的特点。这样，有利于学生对所学知识的掌握，提高学生分析问题和解决问题的能力。

如何学好物理化学，这个问题值得探讨。作者在教学中的体会一是基本概念要清楚，二是基本理论要弄懂，三是基本计算要掌握。为了帮助同学们全面复习物理化学课程，牢固掌握物理化学的基本概念、基本原理，提高分析和解决问题的能力，作者在教学实践的基础上，编写了本学习指导。

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物 理 化 学 课 内 练 习 标 准 答 案

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第一章 热力学第一定律

1． 热力学第一定律U Q W ?=+只适用于：答案：D

（A ）单纯状态变化 （B ）相变化

（C ）化学变化 （D ）封闭体系的任何变化

2． 1mol 单原子理想气体，在300K 时绝热压缩到500K ，则其焓变H ?约为： 4157J

3． 关于热和功，下面说法中，不正确的是：答案：B

（A ）功和热只出现在体系状态变化的过程中，只存在于体系和环境的界面上

（B ）只有封闭体系发生的过程中，功和热才有明确的意义

（C ）功和热不是能量，而是能量传递的两种形式，可称为被交换的能量

（D ）在封闭体系中发生的过程，如果内能不变，则功和热对体系的影响必互相抵消

4． 涉及焓的下列说法中正确的是：答案：D

（A ）单质的焓值均为零 （B ）在等温过程中焓变为零

（C ）在绝热可逆过程中焓变为零 （D ）化学反应中体系的焓变不一定大于内能变化

5． 下列过程中，体系内能变化不为零的是：答案：D

（A ）不可逆循环过程 （B ）可逆循环过程

（C ）两种理想气体的混合过程 （D ）纯液体的真空蒸发过程

6． 对于理想气体，下列关系中那个是不正确的？答案：A

（A ）0)T

U (V =?? （B ） 0)V U (T =?? （C ） 0)P U (T =?? （D ） 0)P H (T =?? 7． 实际气体的节流膨胀过程中，哪一组的描述是正确的？答案：A

（A ） Q = 0 ；H ? ＝0；P ?< 0 （B ） Q = 0 ；H ? ＝ 0；P ?> 0

（C ） Q > 0 ；H ? ＝0；P ?< 0 （D ） Q < 0 ；H ? ＝ 0；P ?< 0

8． 3mol 的单原子理想气体，从初态T 1＝300 K 、p 1＝100kPa 反抗恒定的外压50kPa 作不可

逆膨胀至终态T 2＝300 K 、p 2＝50kPa ，对于这一过程的Q= 3741J 、W= －3741 J 、U ?= 0 、H ?= 0 。

9． 在一个绝热的刚壁容器中，发生一个化学反应，使物系的温度从T 1升高到T 2，压力从

p 1升高到p 2，则：Q ＝ 0 ；W ＝ 0 ：U ? ＝ 0。

10． 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：答案：D

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第 3 页 共 54 页 （A ） 焓总是不变 （B ） 内能总是增加 （C ） 总是增加 （D ） 内能总是减少

11． 若要通过节流膨胀达到致冷的目的，则节流操作应控制的条件是：答案：B

（A ）H )P T (??=μ <0 （B ）H )P T (??=μ>0 （C ）H )P

T (??=μ=0 （D ）不必考虑μ的数值 12． 一定量的理想气体，从同一初态压力p 1可逆膨胀到压力为p 2，则等温膨胀的终态体积与

绝热膨胀的终态体积之间的关系是：答案：A

（A ）前者大于后者 （B ） 前者小于后者 （C ） 二者没有关系 （D ）二者相等

13． 1mol 单原子理想气体，从273K 及 200kPa 的初态，经pT ＝C （常数）的可逆途径压缩

到400kPa 的终态，则该过程的U ?= －1702J 。

14． 1mol 单原子理想气体从温度为300K 绝热压缩到500K 时，其焓变H ?为 4157J 。

15． 从定义 U H pV ＝－出发，推断下列关系中的不正确者：答案：C

（A ） p p U H (

)()p V V ??=-?? （B ） p p p U T ()C ()p V V ??=-?? （C ） p p p U H T ()()()T V T V ???=-??? （D ） p p p U H T ()()()p V T V

???=-??? 16． 盖斯定律包含了两个重要问题，即：答案：D

（A ）热力学第一定律和热力学第三定律 （B ）热力学第一定律和热的基本性质

（C ）热力学第三定律和热的基本性质 （D ）热力学第一定律和状态函数的基本特性

17． 当某化学反应的0C m .P r ?时，则该过程的)T (H m r ?随温度的升高而 答案：A

（A ）下降 （B ）升高 （C ）不变 （D ） 无一定规律

18． 氢气和氧气以2：1的比例在绝热的钢瓶中反应生成水，在该过程中 答案：D

（A ）0H =? （B ）0T =? （C ）p 0?= （D ）0U =?

19． 在体系温度恒定的变化过程中，体系与环境之间：答案：D

（A ）一定产生热交换 （B ）一定不产生热交换

（C ）不一定产生热交换 （D ）温度恒定与热交换无关

20． 在恒定的温度和压力下，已知反应A →2B 的反应热1H ?及反应2A →C 的反应热

2H ?，则反应C →4B 的反应热3H ?是：答案：D

（A ）21H ?+2H ? （B ） 2H ?－21H ? （C ） 2H ?+1H ? （D ） 21H ?－2H ?

21． 298K 时，石墨的标准生成焓0

298.f H ?为：答案：C

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第 4 页 共 54 页 （A ） 大于零 （B ） 小于零 （C ） 等于零 （D ） 不能确定

22． 1mol 液体苯在298K 时，置于弹式量热计中完全燃烧，生成液体水和二氧化碳气体，同

时释放出热量3264kJ ，则其等压燃烧热P Q 约为：答案：C

（A ） 3268 kJ （B ） －3265kJ （C ） －3268 kJ （D ） 3265 kJ

23． 若已知 H 2O （g ）和CO （g ）在298 K 时的标准生成焓0

298.f H ?分别为：－242 kJ.mol -1及

－111 kJ.mol -1，则反应)g (CO )g (H )s (C )g (O H 22+→+的反应热为 131 kJ 。

24． 已知3()CH COOH l 、2()CO g 、2()H O l 的标准生成热01(.)f m H kJ mol -?分别为：－

484.5、－393.5、－285.8，则3()CH COOH l 的标准燃烧热01(.)C m H kJ mol -?是：

（A ） 874.1 （B ） －874.1 （C ） － 194.8 （D ） 194.8 答案：Ｂ

25． 已知反应 )l (O H )g (O 21)g (H 222→+

的热效应H ?，下列说法中，不正确的是： 答案：D

（A ）H ?为H 2O （l ）的生成热 （B ） H ?为H 2（g ）的燃烧热

（C ） H ?与反应的U ?的数值不相等 （D ） H ?与0H ? 的数值相等

26． 已知反应22C(s)O (g)CO (g)+→ 的热效应H ?，下列说法中，何者不正确？

答案：C

（A ）H ?是2CO (g)的生成热 （B ） H ?是C(s)的燃烧热

（C ） H ?与反应的U ?的数值不相等 （D ） H ?与反应的U ?的数值相等 已知反应)g (O H )g (O 21)g (H 222→+

的热效应H ?，下列说法中，何者不正确？ 答案：B

（A ）H ?为H 2O （g ）的生成热 （B ） H ?为H 2（g ）的燃烧热

（C ） H ?是负值 （D ） H ?与反应的U ?数值不等

27． 已知25℃时，反应)g (HCl )g (Cl 2

1)g (H 2122→+的等压热效应H ?为－92.3 kJ ，则该反应的等容热效应U ?为：答案：D

（A ） 无法知道 （B ） 一定大于H ? （C ） 一定小于H ? （D ） 等于H ?

28． 用键焓来估算反应热时，反应26242C H (g)C H (g)H (g)→+的热效应H ?是：答案：B

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第 5 页 共 54 页 （A ） [E C-C + E C-H ]－[E C=C + E C-H + E H-H ] （B ）[E C-C +6 E C-H ]－[E C=C +4 E C-H + E H-H ]

（C ） [E C=C + E C-H + E H-H ]－[E C-C + E C-H ] （D ）[E C=C + 4E C-H + E H-H ]－[E C-C + 6E C-H ]

29． 已知温度T 时，各反应的反应热H ?如下：答案：B

)g (H C )s (C 2)g (H 222→+ 0

)a (H ?=226.8 kJ mol -1；

)l (O H )g (O 2

1)g (H 222→+ 0

)b (H ?=－286.0 kJ mol -1； )g (CO )s (C )g (O 22→+ 0

)c (H ?=－393.5 kJ mol -1；

)l (O H 2)g (CO 2)g (O 2

5)l (CHO CH 2223+→+ 0

)d (H ?=－1167 kJ mol -1 则反应 )l (CHO CH )l (O H )g (H C 3222→+ 的反应热0

r H ?（kJ mol -1）为：

（A ）－526.3 （B ） －132.8 （C ） 132.8 （D ） 526.3

30． 若规定温度T 、标准态下的稳定单质的焓值为零，则稳定单质的内能规定值将是：

（A ） 无法知道 （B ） 总是正值 （C ） 总是负值 （D ） 总是零 答案：C

31． 已知PbO(s)在18℃的生成热为 －219.5 kJ mol -1，在18℃至200℃之间，Pb(s)、O 2(g)及

PbO(s)的平均热容各为 0.134、0.900、0.218 JK -1g -1，则在200℃时PbO(s)的生成热为 —218.32 kJ mol -1。

32． 在573 K 及0至60P 0的范围内，2N (g)的焦尔－汤姆逊系数可近似用下式表示： 714J T H T () 1.4210 2.6010p P

---?μ==?-??（式中p 的量纲是Pa ）。2N (g)自60100kPa ?作节流膨胀到20100kPa ?，则体系温度的变化T ?为 －0.15 K 。 33． 使25℃、100kPa 的1mol 氦气（理想气体）膨胀到10kPa 。经过（1）等

温可逆膨胀（2）绝热可逆膨胀计算各过程的W 、U ?、H ?并进行比较。 解：（1）等温可逆膨胀：

12100ln

8.314298ln 570510p kPa W p dV nRT J p kPa

=-=-=-??=-?外 0U ?= 0H ?=

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第 6 页 共 54 页 （2）绝热可逆膨胀：5113513212100298118.610p T T K p γγ-

-????=== ? ?????

.213()8.314(118.6298)22372

m V U nC T T J ?=-=?-=- .215()8.314(118.6298)37292

m p H nC T T J ?=-=?-=- 2237W U Q J =?-=-

（3）绝热地、突然使压力减至10kPa 膨胀。 0Q =

U Q W ?=+

2.2221121

()()(

)m V p nC T T p dV p V V nR T T p -=-=--=-?外 221123()19152p T T K p =+= .23()8.314(191298)13342

m V U nC T T J ?=-=?-=- .25()8.314(191298)22242

m p H nC T T J ?=-=?-=-

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第二章 热力学第二定律和热力学第三定律

1． 工作在100℃和25℃的两个大热源间的卡诺热机的效率η= 20% ，熵变S ?= 0 。

2． 理想气体在绝热可逆膨胀过程中：答案：B

（A ） 内能增加 （B ） 熵不变 （C ）熵增大 （D ） 温度不变

3． 关于熵的说法正确的是：答案：D

（A ）每单位温度的改变所交换的热为熵 （B ）不可逆过程的熵将增加

（C ）可逆过程的熵变为零 （D ）熵和体系的微观状态数有关

4． 在隔离体系中发生一具有一定速度的变化，则体系的熵：答案：C

（A ） 保持不变 （B ）总是减少 （C ）总是增大 （D ）可任意变化

5． 在－20℃和p 0下，1mol 的过冷水结成冰，则物系、环境及总熵变应该是：答案：D

（A ）0S 系? ；0S 环?；0S 总? （B ） 0S 系? ；0S 环?；0S 总?

（C ）0S 系? ；0S 环?；0S 总? （D ） 0S 系? ；0S 环?；0S 总?

6． 1mol 理想气体经绝热自由膨胀使体积增大10倍，则体系的熵变为：答案：B

（A ）0S ＝? J.K -1 （B ） ＝S ?19.1J.K -1 （C ） S ?19.1J.K -1 （D ）=?S 8.314J.K -1

7． 1mol 的纯液体在其正常沸点时完全汽化，该过程中增大的量是：答案：C

（A ） 蒸气压 （B ） 汽化热 （C ） 熵 （D ） 自由能

8． 液体水在100℃及p 0下汽化，则该过程：答案：D

（A ） 0H ＝? （B ） 0S ＝? （C ） A 0?＝ （D ） 0G ＝?

9． 在300K 时，5mol 的理想气体由1dm 3等温可逆膨胀到10dm 3，则该过程的熵变S ?是：

（A ）11.51R （B ）—11.51R （C ） 2.303R （D ） —2.303R 答案：A

10． 一卡诺热机在两个不同温度的热源之间工作。当工作物质为理想气体时，热机的效率为

42%。如果改用液体工作物质，则其效率应当：答案：C

（A ） 减少 （B ） 增加 （C ） 不变 （D ） 无法判断

11． 求任一不可逆绝热过程的熵变，可以通过以下哪个途径求得？答案：C

（A ）初终态相同的可逆绝热过程 （B ） 初终态相同的可逆等温过程

（C ）初终态相同的可逆非绝热过程 （D ） 以上（B ）和（C ）均可以

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第 8 页 共 54 页 12． 在标准压力下，90℃的液态水汽化为90℃的水蒸气，体系的熵变为：答案：A

（A ） 0S 体系? （B ） 0S 体系? （C ） 0S =?体系 （D ） 难以确定

13． 氮气和氧气混合气体的绝热可逆压缩过程：答案：C

（A ）0U =? （B ）A 0?= （C ）0S =? （D ）0G =?

14． 理想气体从同一初态出发，分别经（1）绝热可逆膨胀；（2）多方过程膨胀，到达同一

体积2V 。则过程（1）的熵变1S ?和过程（2）的熵变2S ?之间的关系为：答案：B

（A ） 21S S ?? （B ） 21S S ?? （C ）21S S ?=? （D ）两者无确定关系

15． 对于1mol 范德华气体[m 2m a (p )(V b)RT V +-=]，则T )V

S (??为： （A ）b V R - （B ） V R （C ） 0 （D ） b V R -－ 答案：A ()()T V S p V T

??=?? 16． 某气体的状态方程为：V p(b)RT n

-=。式中n 为物质的量，b 为常数。如果该气体经一等温过程，压力自1p 变到2p ，则下列状态函数的变化，何者为零？

（A ） U ? （B ） H ? （C ） S ? （D ） G ? ()()()()()0T T T p T U S V V V T p T p p p p T p

?????=-=--=????? 17． 热力学基本关系之一dG SdT Vdp =-+适用的条件是：答案：D

（A ） 理想气体 （B ） 等温等压下

（C ） 封闭体系 （D ） 除膨胀功外无其它功的封闭体系

18． 已知Pb 的熔点为327℃，熔化热为4.86 kJ.mol -1，则1摩尔Pb 在熔化过程的熵变为：

（A ） 14．9 J.K －1 （B ） －14．9 J.K －1 （C ） 8.10 J.K －1 （D ） —8.10 J.K －

1答案：C 19． 对1mol 理想气体，其T S ()p ??为：答案：D T p S V ()()p T

??=-?? （A ）R （B ） 0 （C ）

V R （D ）R p - 20． 当100J 的热量从300K 的大热源传向290K 的另一大热源时，整个过程中体系所引起的

熵变是：答案：D

（A ） 0.6782 J.K -1 （B ） —0.0115 J.K -1 （C ） 0.0115J.K -1 （D ） —0.6782J.K -1

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第 9 页 共 54 页 21． 1mol 理想气体在273K 、1p 0时等温可逆膨胀到0.1p 0，则过程的G ?为：答案：D

（A ）1249 Jmol -1 （B ） 5226 Jmol -1 （C ） 5226 calmol -1 （D ） -5226 J

22． 在298K 和1p 0下，硝酸钾溶解在水中时将吸收热量，对此过程：答案：B

（A ）0S ? （B ）0S ? （C ）

0S =? （D ）298

H S ?=? 23． 如右图，当把隔板抽走后，左右两侧的气体（可视为

理想气体）发生混合，则混合过程的熵变为：

（A ） 0.994JK -1 （B ） 0

（C ） 4.16JK -1 （D ） –4.16JK -1 答案：C

24． 在上题中，若一侧的N 2（g ）换成O 2（g ），其它条件不变，当把隔板抽走时，其混合

过程的熵变为： 答案：B

（A ） 0.994JK -1 （B ） 0 （C ） 4.16JK -1 （D ） –4.16JK -1

25． 对于只作膨胀功的封闭体系，T

G ()p ??的值为：答案：A （A ） 大于零 （B ） 小于零 （C ） 等于零 （D ） 不能确定

26． 使一过程其G ?＝0应满足的条件是：答案：C

（A ） 可逆绝热过程 （B ） 等容绝热且只作膨胀功的过程

（C ） 等温等压且只作膨胀功的过程 （D ） 等温等容且只作膨胀功的过程

27． 使一过程其S ?＝0应满足的条件是：答案：A

（A ） 可逆绝热过程 （B ） 等容绝热过程 （C ） 绝热过程 （D ） 等压绝热过程

28． 使一过程其H ?＝0应满足的条件是：答案：D

（A ） 可逆绝热过程 （B ） 等容绝热过程

（C ） 绝热过程 （D ） 等压绝热且只作膨胀功的可逆过程

29． 理想气体与温度为TK 的大热源相接触作等温膨胀吸热Q J ，而所作的功是变到相同终

态的最大功的20％，则物系的熵变为：答案：A

（A ） T Q 5S ＝? （B ） T Q S ＝? （C ） T 5Q S ＝? （D ） T

Q S ＝－?

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第 10 页 共 54 页 30． 在纯物质的T －S 图中，通过某点可分别作出等容线和等压线，其斜率分别为V )S

T (??及P )S

T (??，则在该点两曲线的斜率的关系是：答案：C （A ）V )S T (

?? P )S T (??（B ）V )S T (??=P )S T (??（C ）V )S T (?? 及P )S T (??（D ）无确定关系 31． 在标准压力下，过冷水凝结成同温度的冰，则过程中应有：答案：C

（A ）0S 体系? （B ）0S 环境?

（C ）0)S S ( 环境体系?+? （D ）0)S S ( 环境体系?+?

32． 热力学第三定律可以表示为：答案：B

（A ）在绝对零度时，任何晶体的熵为零 （B ）在绝对零度时，任何完美晶体的熵为零

（C ）在摄氏零度时，任何晶体的熵为零 （D ）在摄氏零度时，任何完美晶体的熵为零

33． 在0℃到100℃的范围内，液态水的蒸气压p （Pa ）与温度T （K ）的关系式为

2265ln p 17.60T

=-+。某高原地区的气压只有60kPa ，则该地区水的沸点为： （A ） 343.3K （B ） 70.3K （C ） 343.3℃ （D ） 373K 答案：A

34． 某非缔合液体在正常沸点时摩尔汽化熵为88J.K -1.mol -1，汽化热为22kJ.mol -1，则其正常

沸点最接近于：答案：C

（A ）500℃ （B ）500K （C ）250K （D ）100℃

35． 特鲁顿规则适用于：答案：D

（A ）任何纯液体 （B ）二元溶液 （C ）缔合液体 （D ）正常液体

36． 在一定温度范围内，某液态物质的蒸气压p 与温度T 的关系式为：A ln p B T

=-

+。则在该温度范围内，该物质的平均摩尔气化热为：AR 。 37． 试计算1mol 液态水在100℃、标准压力下向真空蒸发变成100℃、标准

压力下的水蒸汽的Q 、W 、U ? 、H ?、S ?、A ? 、G ?、S ?环、S ?总。已

知水的正常汽化热为40.76kJ.mol -1。假定蒸汽为理想气体。

解： 00000

22(100)(100)p H O l C p H O g C p ???→外＝、、、、

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第 11 页 共 54 页 0W = 40.76H kJ ?=

3()40.76108.31437337.66U H pV kJ ?=?-?=?-?=

37.66Q U W kJ =?-= 1109.3.H S J K T

-??== 0G H T S ?=?-?= 3101A U T S J ?=?-?=- 1109.3.H S J K T

-??==环境－

－ 10.S S S J K -???=总体环境＝＋

38． 1 mol 单原子理想气体，从p 1= 2p 0、V 1=11.2dm 3，沿 p T ? = 常数的可逆途径压缩至

p 2= 4p 0。试求此过程的Q 、W 、U ? 、H ?、S ?、A ? 及G ? 。（已知该物质初态的规定熵S 1=100 J.K —1.mol —1 ） 解：11112121273136.5222

p T p V T T K p nR ===== 22111()2()2270C nRT W pdV d nR dT nR T T nRT J T p T =-=-=-=--==??? 1.213()170222m V T U nC T T R J ?=-=-

?=- 1.215()283722

m p T H nC T T R J ?=-=-?=- 170222703972Q U W J =?-=--= 121.12511ln ln ln ln 20.17.222

m p T p S nC nR R R J K T p -?=+=+=- 12110020.1779.83.S S S J K -=?-=-=

()2837(136.579.83273100)13.57G H TS kJ ?=?-?=--?-?=

()1702(136.579.83273100)14.70A U TS kJ ?=?-?=--?-?=

39． 试计算－15℃、标准压力下，1摩尔过冷水变成冰这一过程的熵变S ?，并

与实际过程的热温商比较,判断此过程是否自发。已知：水和冰的等压摩尔热容分别为75 J.K －1mol -1和37 J.K －1mol -1，0℃时冰的熔化热Δfus H 0＝6025

物 理 化 学 课 内 练 习 标 准 答 案

第 12 页 共 54 页 J.mol -1。（1）请画出计算S ?的方框图；（2）计算该过程的熵变S ?；（3）计算该过程的焓变H ?；（4）计算该过程环境的熵变S ?环；（5）用熵判据来判断过程的方向性。(答案有误S ?) 解：21123..122

ln ln f m p l p s H T T S S S S nC nC T T T ??=?+?+?=++ 21..1222736025258ln ln 37ln 75ln 258273273p l p s T H T nC nC T T T ?-=++=++ 12.0922.07 4.2424.22.J K -=--=-

123.21.12()()p l f m p s H H H H nC T T H nC T T ?=?+?+?=-+?+-

37(273258)602575(258273)555602511256595J =--+-=--=- 1659525.56.258Q S J K T -?实际

环境环境－＝－

＝－＝ 24.22S S S ???-1总环体＝＋＝－＋25.56=1.34J .K 0S ? -1总＝1.34J .K

自发变化

40． 在298K 时，1mol 2N （理想气体）从p 0绝热不可逆、等压压缩到终态压力为4p 0。已知

2N 在298K 、p 0时，1mol 2N 的规定熵为191.5 J.K -1mol -1。求该过程的Q 、W 、U ?、H ?、G ?、A ?、S ?和孤S ?。

解：0Q = （2分）

U W ?= 2121()()V nC T T p V V -=--外 021211200

5()4()(4)24RT RT R T T p R T T p p -=--=- 21135537

T T K ==

物 理 化 学 课 内 练 习 标 准 答 案

第 13 页 共 54 页 21215()()53002

V U nC T T R T T J ?=-=-= 021211200()4(

)453004nRT nRT W p V V p RT RT U J p p =--=--=-=?=外 21217()()74202

p H nC T T R T T J ?=-=-= 0

1210127553ln ln ln ln 17.9911.52 6.47.22984p T p p S nC R R R J K T p p

-?=+=+=-= 121 6.47191.5197.97.S S S J K -=?+=+=

()5300(553197.97298191.5)53005241057.71A U TS kJ ?=?-?=-?-?=+= ()7420(553197.97298191.5)74205241059.83G H TS kJ ?=?-?=-?-?=+=

第三章 热力学在多组分体系中的应用

1. 下列各式哪个表示了偏摩尔数量？答案：A

（A ） （j n .P .T i )n U ?? （B ） （j T.V.n i A )n ?? （C ） （j n .P .S i )n H ?? （D ） （j n .P .T i

)n ?μ? 2. 下列各式哪个表示了化学势？答案：B （A ） （

j n .P .T i )n U ?? （B ） （j T.V.n i A )n ?? （C ） （j n .P .T i )n H ?? （D ） （j n .V .T i )n G ?? 3. 在273K 和标准压力下，水的化学势)l (O H 2μ和水汽的化学势)g (O H 2μ的关系式：答案：B

（A ） )l (O H 2μ =)g (O H 2μ （B ） )l (O H 2μ <)g (O H 2μ

（C ） )l (O H 2μ >)g (O H 2μ （D ）无法知道

4. 298K 和标准压力下，有两瓶萘的苯溶液，第一瓶为2dm 3（溶有0.5mol 萘），第二瓶1

为dm 3（溶有0.25mol 的萘）。若以1μ和2μ分别表示两个瓶子中萘的化学势，则：

（A ） 1μ=22μ （B ） 1μ=2

12μ （C ） 1μ=102μ （D ） 1μ=2μ：答案：D 5. 不挥发的溶质溶于溶剂中形成溶液之后将会引起：答案：C

物 理 化 学 课 内 练 习 标 准 答 案

第 14 页 共 54 页 （A ） 熔点升高 （B ） 沸点降低 （C ） 蒸气压降低 （D ） 总是放出热量

6. 二组分理想溶液的总蒸气压：答案：B

（A ） 与溶液的组成无关 （B ） 介于二纯组份的蒸气压之间

（C ） 大于任一组份的蒸气压 （D ） 小于任一组份的蒸气压

7. 在100kPa 下，由0.002mol 的气体溶解在1000g 水中。当在相同温度下压力增大为

200kPa 时，就有0.004mol 该气体溶于1000g 水中。描述这一实验规律的定律是：

（A ）波义耳定律 （B ）拉乌尔定律 （C ）道尔顿分压定律 （D ）亨利定律 答案：D

8. 在讨论稀溶液蒸气压降低规律时，溶质必须是：答案：C

（A ）挥发性溶质 （B ）电解质 （C ）非挥发性溶质 （D ）气体物质

9. 苯和甲苯能形成理想溶液。在20℃时，液体苯的饱和蒸气压p 1为9960 Pa ，液体甲苯的

饱和蒸气压p 2为2973 Pa 。当20℃时，与等摩尔的苯和甲苯的混合液呈平衡的蒸气中苯的物质的量分数y 1是：答案：D

（A ） 1 （B ） 0.3 （C ） 0.23 （D ） 0.77

10. A 和B 能形成理想溶液。已知在100℃时某纯液体A 的蒸气压为1000kPa ，某纯液体B

的蒸气压为500kPa 。当A 和B 的二元溶液中的摩尔分数为0.5时，与溶液平衡的蒸气中A 的摩尔分数为 0.667 。

11. 在温度TK 时，某纯液体的蒸气压为11732 Pa 。当0.2mol 的一非挥发性溶质和0.8mol 的

该液体形成溶液时，溶液的上方蒸气压为5333 Pa 。假设蒸气是理想气体，则在该溶液中溶剂的活度系数是 0.568 。

12. 在温度T 时，某纯液体A 的饱和蒸气压为A p *、化学势为0

A μ。已知在标准压力下该纯

液体的凝 固点为 0f T 。当A 中溶入少量与A 不形成固态溶液的溶质而成为稀溶液时，上述三物理量分别为A p 、A μ及f T ，则：

（A ） A p * > A p （B ） 0A μ < A μ （C ） 0f T > f T

13. 0.005 molkg -1的硫酸钾水溶液其沸点较纯水的沸点升高了0.0073℃。已知水的质量摩尔

凝固点降低常数f K 和沸点升高常数b K 分别为1.86和0.52，则该溶液的凝固点（以℃表示）是：答案：C

（A ）－0.0018 （B ） 5.222 （C ） －0.0261 （D ） －0.0020

物 理 化 学 课 内 练 习 标 准 答 案

第 15 页 共 54 页 14. 在15℃时，纯水的蒸气压为1705 Pa ；当1mol 不挥发溶质溶解在4.559mol 的水中形成

溶液时，蒸气压为596 Pa 。则溶液中的水和纯水中的水的化学势差0

11μ-μ为：答案：B

（A ） 2517 J （B ） －2517 J （C ） 2602 J （D ） －2602 J

15. 液体氯仿（1）和液体丙酮（2）形成非理想溶液。在温度TK 时，测得液体上方总蒸气

压为29400 Pa ，蒸气中丙酮的物质的量的分数y 2=0.818。而该温度下纯氯仿的饱和蒸气压为29571 Pa 。则在溶液中氯仿的活度1a 为：答案：C

（A ） 0.183 （B ） 0.823 （C ） 0.181 （D ） 0.813

16. 人的血浆可视为稀溶液。其凝固点为－0.56℃。已知水的摩尔凝固点降低常数f K 为

1.86，则37℃时血浆的渗透压为 57.7610?Pa 。

17. 在298K 时，向甲苯的物质的量的分数为0.6的苯－甲苯的1mol 理想溶液中加入微量分

数的纯苯。则对每摩尔的苯来说，其G ?= －2270 J 、H ?= 0 、S ?= 7.618J.K -1 。

18. 在0℃、200kPa 时，水的化学势和冰的化学势之间的关系为：答案：B

（A ）水的化学势高 （B ）水的化学势低 （C ）两者相等 （D ）不可比较

19. 在90℃、p 0下，水的化学势与水蒸气的化学势的关系为：答案：B

（A ）两者相等 （B ）水的化学势小 （C ）水的化学势大 （D ）无法确定

20. 2molA 物质和3molB 物质在等温等压下混合形成液体混合物。该体系中A 和B 的偏摩

尔体积分别为17.9cm 3.mol -1和21.5 cm 3.mol -1，则混合物的总体积为：答案：C

（A ）96.7cm 3 （B ）98.5 cm 3 （C ）100.3 cm 3 （D ）89.5 cm 3

21. 在288K 时，液体水的饱和蒸气压为1702 Pa ，0.6mol 的不挥发溶质B 溶于0.540kg 的水

时，蒸气压下降42 Pa ，溶液中水的活度系数应该为：答案：D

（A ）0.9804 （B ）0.9753 （C ）1.005 （D ）0.9948

22. 有一水和乙醇形成的混合溶液。水的摩尔分数为0.4，乙醇的偏摩尔体积为57.5ml ，水

的偏摩尔体积为16.18ml.mol -1。用4mol 水和6mol 乙醇混合，其体积为 410 ml 。

23. 在25℃时将2克某化合物溶于1千克水中的渗透压与在25℃将0.8克葡萄糖

（6126O H C ）和1.2克蔗糖（112212O H C ）溶于1千克水中的渗透压相同。（1）求此化合物的分子量；（2）此化合物溶液的冰点是多少？（3）此化合物溶液的蒸气压降低是多少？（已知水的凝固点降低常数为1.86。25℃时水的饱和蒸气压为23.76mmHg ，题中稀溶液的密度可取1g.cm 3）

物 理 化 学 课 内 练 习 标 准 答 案

第 16 页 共 54 页

解：cRT mRT ∏== 12()mRT m m RT =+ 12m m m =+

20.8 1.2180342

M =+

1

63.M g mol -= 2

1.860.0663

f f T K m K ?==?

= 273.150.06273.09f T K =-= 011110001823.7623.7510002

1863

p p x mmHg ==?=+

第四章 统计热力学初步

1. 在统计热力学中，对体系的分类，常按其组成粒子能否可以区分来进行。按此原则：

（A ）气体和晶体皆属于定域子体系 答案：C （B ）气体和晶体皆属于离域子体系

（C ）气体属离域子体系而晶体属于定域子体系 （D ）气体属定域子体系而晶体属于离域子体系

2. 理想气体平衡态时的微观状态数为：(1)!!(1)!!i

n i i i j i i i i i

n g g t n g n +-=≈-∏∏；晶体中最可几分

布的微观状态数为!!i

n i j i

i g t N n =∏。

3. 三维平动子基态能级的简并度为：3（2

2

2

1x y z n n n ++=），第一激发态能级的简并度为

3，平动能为3

2

2t mV

8h 14=

ε的能级的简并度为3。

物 理 化 学 课 内 练 习 标 准 答 案

第 17 页 共 54 页 4. CO 2分子的平动自由度为 3 ，转动自由度为 2 ，振动自由度为 4 ，分子的对

称数为 1 ，转动配分函数为 228r r

IkT T q h π==Θ。 5. 系综可以分为 微正则 系综、 正则 系综、 巨正则 系综三类。正则系综的配分

函数Z 定义为：()i E kT i i Z E e

-=Ω∑。粒子配分函数q 的定义为

i kT i i q g e

ε-=∑。对定域子独立子体系，Z 和q 的关系为：N

Z q =，对离域子独立子体系，Z 和q 的关系为!

N

q Z N =。 6. 在分子的各配分函数中和压力有关的是：答案：A

（A ）平动配分函数 （B ）转动配分函数 （C ）振动配分函数 （D ）电子配分函数

7. 统计热力学研究的主要对象是：答案：D

（A ）微观粒子的各种变化规律 （B ）宏观体系的各种性质

（C ）宏观体系的平衡性质 （D ）体系的宏观性质和微观结构的关系

8. 为了研究方便，常将统计热力学体系分为独立子体系和离域子体系。下面各体系中属于

独立子体系的是：答案：Ｃ

（A ）纯液体 （B ）理想溶液 （C ）理想气体 （D ）实际气体

9. 对于U 、N 、V 确定的体系，其微观状态数最大的分布就是最可几分布。得出这一结论

的理论依据是：答案：Ｃ

（A ）Boltzmannn 分布定律 （B ）分子运动论 （C ）等几率假定 （D ）统计学原理

10. 经典粒子的零点能选择不同时，必定影响：答案：Ａ

（A ）配分函数的数值 （B ）粒子的分布规律

（C ）体系的微观状态总数 （D ）各个能级上粒子的分布数

11. 对于定域子体系，其某一种分布的微观状态数j t 为：答案：Ｂ

（A ）∏=i i g i j !n n !N t i （B ） ∏=i i n i j !n g !N t i （C ） ∏=i i g i j !n n t i （D ） ∏=i i n i j !

n g t i

12. 对宏观量一定的热力学封闭体系而言，任何分布应满足：答案：Ｄ

物 理 化 学 课 内 练 习 标 准 答 案

第 18 页 共 54 页 （A ） ∑=N n i （B ） i i n U ε=∑

（C ） N 与V 一定 （D ）

∑=N n i 及i i n U ε=∑

13. Boltzmann 统计认为：答案：Ａ （A ）Boltzmann 分布就是最可几分布，也就是平衡分布；

（B ）Boltzmann 分布不是最可几分布，也不是平衡分布；

（C ）Boltzmann 分布只是最可几分布，但不是平衡分布；

（D ）Boltzmann 分布不是最可几分布，但却是平衡分布。

14. 热力学函数与配分函数的关系式对于定域子物系和离域子物系都相同的是：答案：Ｃ

（A ） G 、F 、S （B ） U 、H 、S （c ） U 、H 、C V （d ） H 、G 、C V

15. 对单原子理想气体在室温下的一般物理化学过程，若欲通过配分函数来求过程的热力学

函数的变化，则：答案：Ｃ

（A ）必须同时获得平动、转动、振动、电子和原子核的配分函数的值；

（B ）只须获得平动这一配分函数的值；

（C ）必须获得平动、转动、振动的配分函数；

（D ）必须获得平动、电子、核的配分函数。

16. 能量零点的不同选择，对热力学函数影响的是：答案：Ｃ

（A ）U 、H 、S 、G 、F 、C V 的值均没有影响，即都不变；

（B ）U 、H 、S 、G 、F 、C V 的值均有影响，即都改变；

（C ）S 和C V 值没有影响，而U 、H 、G 、F 都改变；

（D ）U 、H 、G 、F 的值没有影响，而S 、C V 的值改变。

17. 如果一个双原子分子的振动频率为13104?s -1，则其振动特征温度为：答案：Ｂ

（A ）83.3K （B ）1920.6K （C ）833K （D ）120K

18. 已知HI 的转动惯量为451043.7-?kg.m 2，则其转动特征温度为：答案：Ａ

（A ）0.0542K （B ）18.45K （C ）0.0113K （D ）0.0257K

19. Boltzmann 气体和量子气体的相同之处在于：答案：Ｂ

（A ）粒子都有相应的配分函数 （B ）粒子都是近独立子体系，其分布都是最可几的

（C ）微观状态数的计算方法相同 （D ）它们的分布规律都是自然界客观存在的

20. 某个粒子的电子第一激发态与基态的能量差为21100.3-?J 。在温度为300K ，两个能级

为非简并的情况下，该粒子的电子配分函数为：答案：Ａ

物 理 化 学 课 内 练 习 标 准 答 案

第 19 页 共 54 页 （A ）1.4845 （B ）3.064 （C ）0.4845 （D ）2.485

21. 宏观测定的某种物理量实际上是相应微观量的：答案：D

（A ）算术平均值 （B ）几何平均值

（C ） 综合反映 （D ）统计平均值或时间平均值

22. 等几率原理只适用于：答案：Ｂ

（A ）非孤立体系 （B ）处于平衡态的孤立体系

（C ）未达平衡的孤立体系 （D ）近平衡的孤立体系

23. 设有6个可辨粒子，分配在三个能级1ε、2ε、3ε ，其中n 1=3，n 2=2，n 3=1。若不考虑能级的简并度，则可能的微观状态数为：!60!

i

n i j i i g t N n ==∏。若各能级的简并度分别为14g =、23g =、31g =，则可能的微观状态数为：!34560!i

n i j i

i g t N n ==∏。若粒子不可区分，上述问题（1）的答案是：(1)!1!(1)!i i j i i i n g t n g +-=

=-∏。 问题（2）的答案是：(1)!120!(1)!i i j i

i i n g t n g +-==-∏。 24. 通常情况下，分子的平动、转动和振动的能级间隔平动ε?、转动ε?、振动ε?分别约为：

10－16kT 、10－2kT 和10kT ，则相应的Boltzmann 因子kT e ε

?-各为1 、 0.99 、 5

4.510-?。 2

5. 当热力学体系的熵值增加0.5 JK -1时，体系的微观状态数1

2ΩΩ为：223.6210e ? 。 26. 应用Boltzmann 分布定律，求25℃时，在二个非简并的不同能级上的粒子分配数之比

为：0.035。（设两个能级的能量差为8.314 kJ.mol -1）

27. 利用Boltzmann 分布定律，推导独立子体系的能量公式：2N.V ln q U NkT (

)T ?=? 证明：i i kT i kT i i i i i i i i g e N U n N g e q q εε

εεε--===∑∑∑ i kT i

i q g e ε-=∑

物 理 化 学 课 内 练 习 标 准 答 案

第 20 页 共 54 页

.221

()i i i kT kT

N V i i i i

i

q g e g e

T kT kT ε

εεε--

?=?=?∑∑

22..ln ()()i kT

i i N V N V i

N

NkT q q U g e

NkT q

q T T

εε-

??=

==??∑

28. 计算1000℃，100kPa 时，NO 分子的平动配分函数、平动能、平动熵、转动配分函数、

转动能、转动熵、振动配分函数、振动能、振动熵、全配分函数和NO 气体的摩尔内能和摩尔熵。（已知NO 的相对分子量为30、转动惯量为16.4×10－47

kgm 2、振动频率为

5.72×1013 s -1，忽略电子和核对内能和熵的贡献） 解：32

2

2t mkT q V h π??

=

???

3

3

2

2323

3234230102 3.1416 1.381012738.31412736.02310 1.44610(6.62610)101325---???????? ???=?=? ?? ?

???

2.ln 3()158762

t N V q U NkT RT J T ?===?

15ln

ln 181.22.!2

N t t t t q U q S k R R J K N T N -=+=+= 2247232342

88 3.141616.410 1.38101273

515.51(6.62610)r r IkT T q h πσσ---??????====Θ??

2

.ln (

)10584r N V q

U NkT RT J T

?===? 1ln ln 60.24.r

r r r U S Nk q R q R J K T

-=+

=+= 2746.4V h K k

ν

Θ=

= 341323

.0 6.62610 5.72101.3810

1273

111

1.1307

111V V h kT

T

q e

e

e

ν--Θ???---

??=

=

==---

物 理 化 学 课 内 练 习 标 准 答 案

第 21 页 共 54 页

20..2746.41273ln 11()8.3142746.429851

1V V V V

N V V T q U U NkT R J T e e Θ?-==Θ=?=?-- 1.02985ln 8.314ln1.1307 3.37.1273

V V V V U U S Nk q J K T --=+=?+=

五章 化学平衡

1. 在880℃时，)s (CaCO 3分解为)s (CaO 和)g (CO 2，平衡时测定)g (CO 2的分压为

2CO p 大于1标准压力。如果反应为)g (CO 2)s (CaO 2)g (CaCO 223+=，则反应的标准平衡常数0K =2

20()1CO p p 。

2. 已知298K 时反应242N O (g)2NO (g) 的0K 为0.1132。今在相同温度且)g (O N 42及

)g (NO 2的分压均为101.325 kPa 的条件下，反应将是：答案：D

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