物理化学习题答案..docx

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1、物理化学习题第一章 热力学第确定律一、问答题 1. 什么是系统？什么是环境？ 答：将一局部物质从其他局部中划分出来，作为探讨的对象，这一局部物质就称为系统；系统之外与系统亲密相关的局部称为环境。 2. 什么是状态函数？答：由系统状态确定的系统的各种热力学性质，称为系统的状态函数。3. 什么是等压过程？ 答：在环境压力恒定下，系统始、终态压力一样且等于环境压力的过程。4. 什么是热力学能？答： 是系统中物质的全部能量的总和5. 什么是热力学第确定律？ 答：将能量守恒与转化定律应用于宏观的热力学系统即为热力学第确定律。6. 什么是体积功 答：因系统的体积变更而引起的系统与环境之间交换的功7. 可逆

2、过程有哪些特点？ 答：（1）可逆过程是以无限小的变更进展，系统始终无限接近于平衡态，即整个过程由一系列无限接近于平衡的状态所构成。 （2）系统在可逆过程中作最大功，环境在可逆过程中作最小功，即可逆过程效率最高。 （3）沿与过程原来途径相反方向进展，可是系统和环境完全复原原态，而没有任何耗散效应。8. 什么是志向气体？ 答：分子本身不占有体积，分子之间没有作用力，实际不存在的假想气体。当温度不是很低或很高，压力不是很低或很高，或没有其他特别条件时，一般气体均视为志向气体。9. 什么是标准摩尔生成焓？ 答：规定在标准压力p(100kpa)和指定温度T时，由最稳定单质生成标准状态下1摩尔化合物的焓变

3、称为该化合物在此温度下的标准摩尔生成焓。10. 夏天为了降温， 实行将室内电冰箱门翻开， 接通电源并紧闭门窗 （设墙壁门窗均不传热） 。该方法能否使室内温度下降？为什么？ 答：不能。该状况相当于一个绝热系统中作电功，电机发热只能使室温上升。二、推断题（正确打，错误打） 1. 由于p和V都是状态函数， 则pV也是状态函数。 （ ） 2. 状态函数变更后，状态确定变更。 （ ） 3. 孤立系统内发生的一切变更过程，其 U 必定为零。 （ ） 4. 温度越高， Q值越大。 （ ） 5. 等压过程是指系统在变更过程中系统的压力等于环境的压力。 （ ） 6. 不做非体积功是指系统的始态和终态的体积一样。

4、 （ ） 7. 在标准状态下，最稳定单质的焓值等于零。 （ ） 8. O2 （g）的标准摩尔燃烧焓等于零。 （ ） 9. H2O（l）的标准摩尔燃烧焓等于零。 （ ） 10. H2和O2在绝热钢瓶中发生反响的 U 等于零。 （ ） 三、选择题（选1个答案） 1. 是状态函数。 （ A ） AG B U CW DQ 2. 不是状态函数。 （ D ） AH BU CS D G 3. 具有广度性质。 （ B ） AT B、U CP D（密度） 4. 具有强度性质。 （ D ） AS BV CG D（粘度） 5. 的标准摩尔生成焓等于零。 （ A ） AC（石墨） BC（金刚石） CCO2 DCO 6

5、 的标准摩尔燃烧焓等于零。 （ C ） AC（石墨） BC（金刚石） CCO2 DCO 7. 志向气体在外压为 101.325kPa 下的等温膨胀，该过程的 。 （ A ） AQ0 BQ0 D U 0 B U =0 CH0 DH0 CWVl)U=Q+W=40.7-3.101=37.56KJ4. 已知 298.2K时，NaCl(s)、H2SO4(l)、Na2SO4 (s)和 HCl(g)的标准摩尔生成焓分别为-411、-811.3、-1383 和-92.3 kJmol-1，求下列反响 2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g) 在 298.2K时的rHm。

6、 解：2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g)rHm=（H）产物-（H）反响物=（-1383-92.3*2）-（-411*2-811.3）=65.7KJ/mol5. 已知 （1）Zn (s) + O2 (g) = ZnO (s) rHm = 351.5 kJmol-1（2）Hg (s) + O2 (g) = HgO (s) rHm = 90.8 kJmol-1 求 （3）Zn (s) + HgO (s)= ZnO (s) + Hg (s) 的rHm解：因为反响（1）-反响（2）=反响（3）所以rHm（3）=rHm（1）-rHm（2）=351.5-90.

7、8=260.7KJ/mol 第二章 热力学第二定律一、问答题 1. 什么是热力学第二定律？ 答：热量由低温物体传给高温物体而不引起其他变更，是不行能的。2. 什么是卡诺循环？ 答：工作物质从高温热源（T2）汲取热量Q2，一局部做功W，一局部放热Q1给低温热源（T1），这个由处于不同温度的两等温步骤和两绝热步骤所组成的可逆循环即为卡诺循环。3. 熵的物理意义是什么？ 答：熵是系统混乱程度的度量。4. 如何用熵判据推断过程的方向？ 答：孤立系统的熵值恒久不会削减，（熵增原理），孤立系统杜绝了一切人为限制则可用熵增原理来判别过程的自发方向。孤立系统中使熵值增大的过程是自发过程也是不行逆过程；使系统的

8、熵值保持不变的过程是可逆过程，系统处于平衡态；孤立系统中不行能发生使熵值变小的任何过程。5. 如何用吉布斯能判据推断过程的方向？答：在等温等压和W=0的条件下，封闭系统自发过程总是朝着吉布斯能减小的方向进展，直至吉布斯能降到微小值（最小吉布斯能原理），系统到达平衡。 6. 如何用亥姆霍兹能判据推断过程的方向？ 答：在等温等溶和非体积功W=0的条件下封闭系统自发过程朝着亥姆霍兹能削减的方向进展直至亥姆霍兹能到达微小值（最小亥姆霍兹能原理），系统到达平衡。7. 空调可以把热从低温热源传递到高温热源，这是否与热力学第二定律冲突？为什么？ 答：不冲突，克劳斯说的是“不行能把热从低温物体传到高温物体，而

9、不引起其他变更”，而冷冻机系列环境作了电功却得到了热，热变为功是不行逆过程，所以环境发生了变更。8. 一般状况下，温度上升，固体溶解度增大，气体溶解度减小，请用热力学原理说明之。答： 一般状况下，固体溶解是熵增加过程，而气体溶解是熵削减过程。依据G=H-TS进步温度对固体溶解有利而对气体溶解不利。9. 什么是热力学第三定律？答：在确定零度，任何纯物质完好晶体的熵等于零。 10. 什么是标准摩尔熵？答：1摩尔物质处于温度T时在标准状态下的规定熵又称该物质在温度T时的标准摩尔熵。 二、推断题（正确打，错误打） 1. 依据热力学第二定律， 热不能从低温物体传到高温物体。 （ ） 2. 功可以完全变为

10、热而不发生其它变更。 （ ） 3. 只要不违背能量守恒， 任何过程都有可能发生。 （ ） 4. 在常压下，0水结冰是熵增大过程。 （ ） 5. 非志向气体经过绝热可逆过程，熵保持不变。 （ ） 6. 最稳定单质的标准摩尔熵等于零。 （ ） 7. 金刚石的标准摩尔生成吉布斯能等于零。 （ ） 8. 某电解反响在等温等压下自发进展，该反响的G确定小于零。 （ ） 9. 志向气体绝热可逆膨胀过程的G等于零。 （ ） 10. 1mol 25，101.3kPa液态水向真空膨胀成25，101.3kPa水蒸气的G大于零。 （ ） 三、选择题（选1个答案） 1. 在等温等压不做非体积功的状况下，下列哪个过程确

11、定能自发进展？ （C ） AH0，S0 BH0，S0 CH0 DH0，S0，S0 BG0，S0 CG0 DG0，S0 3. 1 mol 0、101.325kPa 的水在等温等压下变为冰，该过程的 。 （ A ） AG=0，H0 BG=0，H=0 CG0，H0 DG0，S0 BH0，S0 CH0 DH0，S0 D绝热可逆过程的 S0 9. 若 N2(g) 和O2 (g) 都视为志向气体，等温等压下，1 molN2 (g) 和 1 molO2 (g) 混合后，不发生变更的一组热力学性质是 。 （ A ）AU、H、V BU、H、G CS、F、G DV、F、S 10. 1 mol 100、101.32

12、5kPa 的水在等温等压下变为水蒸气，该过程的 。 （B ） AG=0，H0 CG0，H0 DG0 四、填空题 1. 自发过程的共同特征是 具有方向的单一和限度，不行逆，做功的实力 。 2. 热力学第二定律主要是解决了 过程方向限度 问题。 3. 水和乙醇混合过程的 S大于 零（填“小于”、“大于”或“等于” ） 。 4. 苯和甲苯混合过程的 G 小于 零（填“小于”、“大于”或“等于” ） 。 5. 志向气体的卡诺循环由等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩和 绝热可逆压缩 所组成。 6. G=H-TS的适用条件是 等温过程 。 7. 吉布斯能判据的适用条件是 封闭系统等温等压和非体积功为

13、零 。8. 1mol 100，101.3kPa 液态水的吉布斯能 等于 1mol 100，101.3kPa气态水的吉布斯能（填“小于”、“大于”或“等于” ） 。 9. 合成氨反响的S 小于 零（填“小于”、“大于”或“等于” ） 。 10. 亥姆霍兹能判据的适用条件是 等温等容和非体积功为零 。 五、计算题 1. 1 mol 甲苯在其沸点 383.2K 时蒸发为气，已知该温度下甲苯的汽化热为 362 kJkg-1，求该过程的 Q、W、H 和G。 解：Q=362*0.092=33.304KJW=-P(Vg-VI)=-PVg=-RT=-8.314*383.2=-3185.9248JH=Q=33.

14、304KJ G=02. 计算下列等温（25）反响的熵变： 2C（石墨） + 3H2（g） C2H6（g） 已知 25时 C（石墨） 、H2（g）和 C2H6（g）的标准摩尔熵分别为：5.74 Jmol-1K-1、130.6 Jmol-1K-1和 229.5 Jmol-1K-1。 解：rSm=Sm，C2H6,g-3 Sm，H2,g-2 Sm，C,s =229.5-3*130.6-2*5.74=-173.78 Jmol-1K-13. 有一大恒温槽，其温度为 96.9，室温为 26.9，经过相当时间后，有 4184J 的热因恒温槽绝热不良而传给室内空气，试求：(1)恒温槽的熵变；(2)空气的熵变；(

15、3)试问此过程是否可逆。 解：（1）S槽=-Q/T槽=-4184/（96.9+273）=-11.3 JK-1（2）S空=Q/T空=4184/（26.9+273）=13.95 JK-1（3）因为S总=S槽+S空=-11.3+13.95=2.65 JK-10所以不行逆。4. 在 25和标准状态下，已知金刚石的标准摩尔生成焓为 1.90 kJmol-1，金刚石和石墨的标准摩尔熵分别为 2.44 Jmol-1K-1和 5.69Jmol-1K-1，求 石墨金刚石 的 r Gm ，并说明在此条件下，哪种晶型更加稳定？ 解：rSm=S，金刚石,s- S，石墨,s=2.44-5.69=-3.25 Jmol-1

16、K-1r Gm=rH-TrSm=1.90*1000-（25+273）*（-3.25）=2868J/mol=2.87KJ/mol石墨更稳定 5. 在 25和标准状态下，已知 CaCO3(s)、CaO(s)和 CO2(g) 的标准摩尔生成焓分别为-1206.92 kJmol-1、 -635.09kJmol-1和-393.51 kJmol-1， 标准摩尔熵分别为 92.9 Jmol-1K-1、39.75 Jmol-1K-1和 213.74Jmol-1K-1，求： CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 的rG m。 解：rH=-635.09+（-393.51）-（-1206.92）=178.3

17、2 kJmol-1rSm=213.74+39.75-92.9=160.59 Jmol-1K-1rGm=rH-TrSm=178.32*1000-（273+25）*160.59=130464 Jmol-1=130.46 kJmol-1 第三章 化学平衡一、问答题 1. 什么是标准生成吉布斯能？答：在标准压力P下，最稳定单质的吉布斯能为零，由稳定单质生成一摩尔某化合物时反响的标准吉布斯能变更就是该化合物的标准生成吉布斯能Gm 2. 化学反响 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)必需在高温下进展，请用热力学原理说明之。 答：化学反响CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)是吸热反响，进步反

18、响温度可以增大平衡常数，有利于反响正向进展。3. 乙苯脱氢生成苯乙烯 C6H5C2H5（g） C6H5CH=CH2（g）+ H2（g） 是吸热反响，通入过热水蒸气（不参与反响）可以进步苯乙烯产率，为什么？ 答：乙苯脱氢生成苯乙烯是吸热反响，进步反响温度有利；该反响也是增加体积的反响，削减压力有利。通过通入过热水蒸气即可以供应热量，维持较高的反响温度，同时还由于水蒸气不参与反响，起稀释作用，与削减压力效果等同。二、推断题（正确打，错误打） 1. 对于合成氨反响 3H2（g）+N2（g）=2NH3（g） ，进步压力可以增大平衡常数，从而进步产率( ) 2. 增加反响物浓度，使rGm减小，有利于反响

19、正向进展。 （ ） 3. 某化学反响的 0 G m r ， 在等温等压不做非体积功的条件下， 该反响将自发进展。 （ ） 4. 标准平衡常数没有单位，而阅历平衡常数确定有单位。 （ ） 5. 标准平衡常数和阅历平衡常数都与反响物浓度无关。 （ ） 6. 温度越高，平衡常数越大。 （ ） 7. m rG 表示化学反响到达平衡时产物与反响物的吉布斯能差。 （ ） 8. 参加催化剂虽然不能变更阅历平衡常数，但可以变更标准平衡常数。 （ ） 三、选择题（选1个答案） 1. 变更反响物的浓度将影响化学平衡，这是由于 发生变更所致。 （ B ） A m rG BrGm C阅历平衡常数 D标准平衡常数 2.

20、 已知反响N2+3H2= 2NH3 的标准平衡常数为K1， 反响 (g) NH (g) H23(g) N213 2 2 = + 的 标准平衡常数为 K2， 两者的关系为 。 （ D ） AK1 =K2 BK1=2K2 CK1 =K2 DK1= (K2)23. 反响 N2O5 (g) = N2O4(g) + O2(g) 的rHm= 41.84 kJmol-1，为了进步 N2O4 的产率，可以实行的措施是 。 （ B ） A降低温度、进步压力 B降低压力、进步温度 C降低温度、降低压力 D进步温度、进步压力 4. 若 298K 时反响 N2O4(g) 2NO2(g) 的 K = 0.1132，则当

21、 N2O4 和 NO2 的分压均为1.0 kPa 时， 该反响 。 （ A ） A向生成 NO2 的方向进展 B向生成 N2O4 的方向进展 C正好到达化学平衡 D难于推断其进展方向 第7页共28页5. 1000K 时反响 Fe(s) + CO2(g) FeO(s) + CO(g) 的 K= 1.84，当 气相中 CO2 和 CO的摩尔数之比为 6535时，则 。 （ B ） AFe 不会被氧化 BFe 将被氧化 C正好达化学平衡 D难于推断其进展方向 6. 某气态反响为放热反响， 在727时的K=3.410-5， 已知rHm=-189kJmol-1， 则在827时的 K= 。 （ C ） A

22、3.410-5 B3.410-4 C4.310-6 D4.310-7 四、填空题 1. 已知反响 C(s) + O2(g) = CO2(g) 的标准平衡常数为 K1， CO(g) + O2(g) = CO2(g) 的标准平衡常数为 K2，2C(s) + O2(g) = 2CO(g) 的标准平衡常数为 K3，则 K3与 K1和 K2的关系为 (K1 /K2 )2 。 2. 已知反响 CO(g) + O2(g) = CO2(g) 的标准平衡常数为 K1=6.443，则反响 2 CO2(g) = 2CO(g) + O2(g)的标准平衡常数 K2=0.02409 。 3. 当反响 PCl5(g) =

23、PCl3(g) + Cl2(g) 达平衡时， 增大系统总压力， 平衡 向左 挪动。 4. 当反响 PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) 达平衡时， 参加惰性气体，但维持系统总压力不变， 平衡 向右 挪动。 5. 当反响 NH4Cl (s) = NH3(g) + HCl (g) 达平衡时，进步反响温度， 平衡 向右 挪动。 6. 445时，Ag2O（s）分解压力为 20974kPa，该分解反响 Ag2O(s) = 2Ag(s)+O2（g）的rGm = -15.92 kJmol-1。 五、计算题 1. 合成氨时所用的氢气和氮气的比例是 31，在 673K、1013.25kPa 下，

24、平衡混合物中氨的物质的量分数为 0.0385，求 N2 (g)+3H2 (g)= 2NH3 (g)的标准平衡常数。 解： N2 (g)+3H2 (g)= 2NH3 (g)反响前 1 3 0a 3a 2a反响后1-a 3-3a 2a 2a/【（1-a）+（3-3a）+2a】=0.0385a= 0.074 4-2a=3.852 3-3a=2.778 1-a=0.926N2 (g)+3H2 (g)= 2NH3 (g)0.2404 0.7211 0.0385Kp=(X NH3)2/(X N2)( X H2)3=0.0385*0.0385/0.2404*(0.7211)3=1.644*10-2*(101

25、3.25)-2K= Kp(p)2=1.644*10-2*(1013.25)-2*(101.325) 2=1.644*10-42. 在 25和标准状态下，已知 CaCO3(s)、CaO(s)和 CO2(g) 的标准摩尔生成吉布斯能分别为-1128.76 kJmol-1、-604.2 kJmol-1和-394.38 kJmol-1，求： CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 的r Gm。 解：r Gm=f Gm，CaO(s)+ f Gm，CO2(g)- f Gm，CaCO3(s)=-394.38-604.2+1128.76=130.18 kJmol-1第8页共28页3. 已知 25时下列反

26、响的标准摩尔生成吉布斯能 2C2H2(g) + 3H2O(g) = CH3COCH3(g) + CO2(g) + 2H2(g) fGm (kJmol-1) 209.2 -228.59 -154.62 -394.38 计算 25时的标准平衡常数 K。 解：r Gm=f Gm，CO2(g)+ f Gm，CH3COCH3(g)- 2f Gm，C2H2(g)- 3f Gm，H2O(g) =-394.38-154.62+228.59*3-209.2*2 =-281.63r Gm=-RTln Kln K=529.61*1000/8.314/298=113.67K=2.157*10494. 已知 298.2

27、K时下列反响的rHm=-46.02 kJmol-1 和各组分的标准摩尔生成吉布斯能 C2H4 (g) + H2O(g) = C2H5OH (g) fGm (kJmol-1) 68.178 -228.59 -168.6 分别计算 298.2K和 500K时的标准平衡常数 K。 解：(1)因为rGm=-168.6-68.178+228.59=-8.268 kJmol-1 rGm=-RTlnK lnK=rGm/（-RT）=-8.268*103/（-8.314*298.2）=3.3025所以K=27.18（298.2K）(2) ln（K2/K1）=【rHm *(1/T1-1/T2) 】/R lnk2/

28、27.18=-46.02*1000*(1/298.2-1/500)/8.314 lnk2/k1=7.5 K2=0.015165. 已知 Ag2CO3（s）在 298.2K时的分解反响 Ag2CO3（s）Ag2O（s）CO2（g） 的rGm12.89 kJmol-1，求： （1）标准平衡常数； 解：rGm=-RTlnK=-8.314*298.2*lnK=12890lnK=-5.2K=5.521*10-3（2）若大气中含 0.1%的CO2（体积） ，298.2K时Ag2CO3 在大气中能否自动分解？ 解：能自动分解 第四章 相平衡一、问答题 1. 对于二组分系统相图，是否必需保持温度或压力恒定？为什么？ 答：要在平面上绘制相图，变量数不能大于2，及自由度不能大于2。依据相律：f=K-+n，当相数最小时，自由度f最大。将K=2和最小的（=1）代入相律，得f=2-1+n小于等于2，n小于等于1，因此对于二组分系统相图必需保持温度或压力恒定。2. 什么是恒沸混合物？ 答：气液平衡时两相组成一样的混合物。3. 什么是共轭溶液？答：两个平衡共存的液互相称为共轭溶液。4. 什么是上临界溶解温度？答：两种液体可以以任何比例完全互溶的最低温度。5. 液体的饱和蒸气压越高，沸点就越低；而由克劳修斯克拉珀龙方程说明，液体温度越高，饱和蒸气压愈大。两者是否冲突？为什么？ 答：两者并不冲突。因为沸