物理化学课件及考试习题-试卷-答案第一次习题课-.优秀PPT.ppt

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1、第一次习题课（热力学第确定律、热力学其次定律）一、思索题 二、简答题 三、计算题 四、综合题 一、思索题 1.什么是状态函数？它有哪些特征？恒压摩尔热容和恒容摩尔热容是不是状态函数？状态函数是用来描述系统的宏观性质的，其值由系统的状态确定，也即是系统状态的函数。当系统状态确定时，状态确定了是状态函数。状态函数的主要特征是：其变更值只与系统的初态和终态有关，而与变更所经验的途径无关；当系统复原时，其变更值是0。恒压摩尔热容和恒容摩尔热容都是物质的热力学性质，但不是终态函数。2.某气体从某一状态动身，分别经绝热可逆和恒温可逆过程压缩到相同体积。哪一种过程所需的功大？为什么？假如是膨胀过程，状况又将

2、如何？答：志向气体恒温可逆过程的方程为：PV常数；绝热可逆过程的方程是：PV常数（1），故知恒温线比绝热线要平缓些。志向气体从相同的初态动身，分别经恒温可逆过程和绝热可逆过程压缩到同一体积V2时，在P-V图上恒温线在上。恒温可逆过程环境对系统作的功大于绝热可逆可逆过程的。如是可逆膨胀过程，同样是恒温可逆过程系统对环境作的功大。恒温可逆线与绝热可逆线示意图3.封闭系统中，下列两种状况满足H=的条件分别是什么？（1）志向气体单纯P、V、T变更过程；（2）有志向气体参与的化学反应。(1)对于志向气体单纯P、V、T变更过程依据：H=+(PV)(PV)=nRT所以恒温过程时H=(2)对于有志向气体参与的

3、化学反应依据：QP=QV+(n)gRT当(n)g=0,即反应前后气体的物质的量相等时QP=QV 也即：H=4.什么是自发过程？自发过程的共同特征是什么？在确定条件下，能够自动进行的过程就是自发过程。特点：一切自发过程都有确定的方向和限度，不行能自动发生其逆过程；要使发生自发过程的系统复原，环境中必定留下热功转化的痕迹；自发过程是不行逆过程。5.熵是量度系统无序度的热力学状态函数。下列状况哪一种物质的摩尔熵值更大？（1）室温下的纯铁和碳钢；（2）0的液态水和固体冰。熵是量度系统无序度的热力学状态函数，它与物质的无序度有关。（1）纯铁为出物质而碳钢为混合物，纯物质的无序度小于混合物，所以纯铁的熵小

4、于碳钢。（2）液态的无序度大于固体的无序度，所以液态水的熵大于固体冰。6.试指出下列各式的适用条件：（1）S=-RTln(P1/P2);(3)G=A；（4）dG-SdT+VdP （1）适用于志向气体的恒温可逆过程 （2）适用于封闭体系、恒温、恒压且可逆的过程 （3）依据：dA=-SdT-PdV;dG=-SdT+VdP 只有当恒温且-PdV=VdP 的条件下 A=G 欲满足以上条件，必需是确定量志向气体的恒温可逆过程。(4)依据热力学的相关学问，该式适用于封闭系统无其他功的随意过程。二、简答题 1、为什么无非体积功的等压过程的热，只确定于体系的初终态？依据热力学第确定律:dH=dU+d(PV)=

5、Q+W+d(PV)=Q+W psurdV+d(PV)=Q+W+VdP 无非体积功W=0且恒压dP=0 时,所以dH=QP，即 H=QP H为状态函数,所以该过程的热只确定与体系的初终态。2、“稳定单质的焓值等于零”；“化合物的摩尔生成热就是1mol该物质所具有的焓值”。这两种说法对吗？为什么？不对。稳定单质的标准摩尔生成焓为零，标准摩尔生成焓不是单质的摩尔焓；同样，化合物的摩尔焓（在确定条件下有确定的值）与其标准摩尔生成焓不是同一个物理量，自然值也就不相同了。3、如一化学反应的等压热效应H0，则该反应发生时确定放热，且S 0，对吗？为什么？在化学反应热效应的定义中已规定了等温在化学反应热效应的

6、定义中已规定了等温的条件，但并没有限定等压条件，只有当反的条件，但并没有限定等压条件，只有当反应在等压条件下进行时，才能说该反应发生应在等压条件下进行时，才能说该反应发生时确定放热，否则不确定。时确定放热，否则不确定。假如反应是等压且可逆的假如反应是等压且可逆的 则则Q=H=T S H0时时 S Vm(s)）。(1)水蒸发为水蒸气为恒温、恒压下的可逆相变过程。依据：dG=-SdT+VdP 已知：dT=dP=0，所以：dG=0(2)凝固点下液体凝为固体为自发过程，自发过程的G0.三、计算题三、计算题1、已知冰在0及101.325kPa，熔化热为6008Jmol-1，水在100及101.325kP

7、a下，蒸发热为44011Jmol-1，在0100间水的平均比热为75JK-1mol-1，求在101.325kPa下，将1mol的0冰变成100的水蒸气，试计算其U，H。1mol冰P=101.325KPaT1=273.15K1mol水P=101.325KPaT1=273.15K溶化溶化U1 H1 升温升温U2 H21mol水P=101.325KPaT2=373.15K1mol水蒸气P=101.325KPaT2=373.15K蒸蒸 发发U3 H3U H溶化过程：U1=H1=nfusHm=16008 Jmol-1=6.008KJ 升温过程：U2=H2=NCv,m(T2-T1)=1mol75JK-1m

8、ol-1(373.15-273.15)=7.5KJ 蒸发过程:H3=nvapHm=1mol44011Jmol-1=44.011KJ 假设水蒸气为志向气体：U3=H3-PV 液体体积可以忽视：PV=PV气=nRT=18.314373.15=3.102 KJU3=H3-PV=44.011-3.102=40.909KJU=U1+U2+U3=6.008+7.5+40.909=54.417 KJH=H1+H2+H3=6.008+7.5+44.011=57.519KJ 2.2.在在298K298K及及607.95kPa607.95kPa条件下，条件下，1mol1mol单原子志向气体进行绝热可逆膨胀到单原子

9、志向气体进行绝热可逆膨胀到 101.325KPa,101.325KPa,试分别计算下列两个过程的终态试分别计算下列两个过程的终态T2T2及及WW、QQ、UU和和HH。（1 1）绝热可逆膨胀（）绝热可逆膨胀（2 2）抗拒）抗拒101.325KPa101.325KPa的外压快速膨胀（绝热不行逆膨胀）的外压快速膨胀（绝热不行逆膨胀）解：依据题意，体系的状态变更过程可图示如下：（1）对绝热可逆膨胀过程，由热力学第确定律及过程特征有：(P1)1-(T1)(P1)1-(T2)据此可解出T2145.6K。WUnCv,m(T2T1)11.58.314(145.6298.2)1903 J Q0HnCP,m(T2

10、T1)12.58.314(145.6298.2)3172 J (2)对抗拒恒外压的绝热不行逆膨胀过程，依据热力学第确定律及体积功的定义有：WUnCv,m(T2T1)Psur(V2V1)Psur(V2V1)101.325(11.95nRT1/P1)101.325(11.9518.314298.2/607.95)797.6 J T2T1797.6/(1.58.314)298.264.0 234.2K HnCP,m(T2T1)12.58.314 (234.2298.2)1329 J3.乙醇的燃烧反应为：。已知在298K时乙醇的标准摩尔燃烧焓为1366.91 ，试计算298K时乙醇的标准摩尔生成焓。已

11、知298K时 和 的的标准摩尔生成焓分别为393.51 和285.85 。解：依据标准摩尔反应热的定义及其与标准摩尔生成焓的关系可得到：(乙醇）代入题给数据解得 277.66 kJmol-14.2mol双原子志向气体从状态300K,150KPa先恒容冷却使压力降至50KPa,再恒温可逆压缩至100KPa。求整个过程的Q、W、U、H及S。2molT1=300KP1=150KPa恒容冷却恒容冷却Q1 W1 UU1 1 HH1 1 SS1 12molT2P1=50KPa恒恒恒恒温温温温可可可可逆逆逆逆压压压压缩缩缩缩Q2 W2UU2 2HH2 2 SS2 22molT2P2=100KPa Q WUH

12、UH SS 5.已知在-5时，水和冰的密度分别为999.2kg/m和916.7kg/m,并且水和冰的相平衡压力为59.8MPa。今有1kg的水在-5、100KPa下凝固成冰,求该过程的G。假设水和冰的密度不随压力变更。1kg水T1=268.15KP1=100KPa恒容变更恒容变更恒容变更恒容变更1kg水T1=268.15KP2=59.8MPa1kg冰T1=268.15KP2=59.8MPa凝凝凝凝固固固固GG1 1GG2 21kg冰T1=268.15KP1=100KPa恒容变更恒容变更恒容变更恒容变更GG3 3GG四、综合题 1、计算5、80的水和10、20 的水在绝热容器里混合过程的熵变更。

13、解：先求终态温度，设为T，查得，依据绝热条件有：50004.184（353-T）=100004.184（T-293）解得T=313K 由两部分组成（冷水升温顺热水降温：2、在298K，1.013105Pa时，金刚石的摩尔熵为2.448JK-1mol-1，燃烧热为395321 Jmol-1，石墨的摩尔熵为5.711 JK-1mol-1，燃烧热为393422 Jmol-1，金刚石的密度为3.513 gcm-3，石墨的密度为2.260 gcm-3，求：(1)298K，1.013105Pa下石墨变为金刚石的G值；(2)加压能否使石墨变为金刚石，如有可能，则需加压为多少？G(p2)-G(p1)V(p2-p1)G(p2)-2872=(12/3.513-12/2.260)10-6=-1.89410-6(p2-101325)要使反应能进行，必须要使G(p2)0，即p21.52109Pa 解：(1)C(石墨)C(金刚石)1899 J-3.263 JK-1mol-1 2782 J V(金)-V(石)(2)