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第03章化学反应系统热力学习题及答案物理化学

第三章化学反应系统热力学

习题及答案

§ 标准热化学数据（P126）

1. 所有单质的 O

m f G ? (T )皆为零为什么试举例说明

答：所有处于标准态的稳定单质的O m f G ? (T ) 皆为零，因为由稳定单质生成稳定单质

的状态未发生改变。如：单质碳有石墨和金刚石两种，O m f G ? ,石墨)=0，而O m f G ? ,金

刚石)= kJ·mol -1 (课本522页)，从石墨到金刚石状态要发生改变，即要发生相变，

所以O m f G ? ,金刚石)不等于零。

2. 化合物的标准生成热(焓)定义成：“由稳定单质在和100KPa 下反应生成1mol 化合物的反应热”是否准确为什么

答：标准生成热(焓)的定义应为：单独处于各自标准态下，温度为T 的稳定单质生成单独处于标准态下、温度为T 的1mol 化合物B 过程的焓变。此定义中（1）强调压力为一个标准大气压，而不强调温度；（2）变化前后都单独处于标准态。

3. 一定温度、压力下，发生单位化学反应过程中系统与环境交换的热Q p 与化学反应摩尔焓变r m H ?是否相同为什么

答：等压不作其他功时（W’=0），数值上Q p =n r H ?。但Q p 是过程量，与具体的过程有关；而r m H ?是状态函数，与过程无关，对一定的化学反应有固定的数值。如将一个化学反应至于一个绝热系统中，Q p 为零，但r m H ?有确定的数值。

§ 化学反应热力学函数改变值的计算（P131）

1. O m r G ?(T )、m r G ?(T )、O m f G ?(B,相态,T )各自的含义是什么

答：O

m r G ?(T )：温度为T ，压力为P θ，发生单位反应的ΔG；

m r G ?(T )：温度为T ，压力为P ，发生单位反应的ΔG；

f G ?(B,相态,T )：温度为T ，压力为P θ，由各自处于标准状态下的稳定单质，生

成处于标准态1mol 化合物反应的ΔG。

2. 25℃时，H 2O(l)及H 2O(g)的标准摩尔生成焓分别为 kJ mol -1及 kJ mol -1。计算水在25℃时的气化焓。

解：g l ?H m =Δf H m θ(H 2O,g)- Δf H m θ(H 2O,l)== kJ·mol -1

3．用热化学数据计算下列单位反应的热效应O

m r H ?。

(1) 2CaO(s)+5C(s,石墨)→2CaC 2(s)+CO 2(g)

(2) C 2H 2(g)+H 2O(l)→CH 3CHO(g)

(3) CH 3OH(l)+21O 2(g)→HCHO(g)+H 2O(l)

解： (1) 2CaO(s)+5C(s,石墨)→2CaC 2(s)+CO 2(g) Δf H m θ(kJ·mol -1)： 0

Δr H m θ=2Δf H m θ(CaC 2(s)) + Δf H m θ(CO 2(g)) - 2Δf H m θ(CaO(s)) - 5Δf H m θ(C(s))

=[2×+] - 2× - 0= kJ·mol -1

(2) C 2H 2(g)+H 2O(l)→CH 3CHO(g)

Δc H m θ(kJ·mol -1)： -1300 0 -1193

Δr H m θ= Δc H m θ(C 2H 2(g))+ Δc H m θ(H 2O(l))- Δc H m θ(CH 3CHO(g))

=-1300-(-1193)=-107 kJ·mol -1

注：C 2H 2(g)和CH 3CHO(g)的Δc H m θ数值本书未给出，是从其它物理化学书中查到的。

(3) CH 3OH(l)+21O 2(g)→HCHO(g)+H 2O(l)

Δf H m θ： 0

Δr H m θ

=Δf H m θ

(HCHO(g))+Δf H m θ

(H 2O(l))-Δf H m θ

(CH 3OH(l))-(1/2)Δf H m θ

(O 2(g))

=+-= kJmol -1

4．利用附录表中O

m f H ? (B,相态, K)数据，计算下列反应的 O m r H ? 及O r m U ? 。假定反应

中各气体物质可视为理想气体。

(1) H 2S(g) + 3/2O 2(g) → H 2O(l) + SO 2(g)

(2) CO(g) + 2H 2(g) → CH 3OH (l)

(3) Fe 2O 3(s) + 2Al(s) →Al 2O 3(α) + 2Fe (s)

解：

r H ?=

r m

U ?+ΣνB (g)RT 。【因为H=U+PV ，ΔH=ΔU+Δ(PV)=ΔU+Δ(n g RT)=

ΔU+RTΔn g ，对一定温度压力下的化学反应则有：O m r H ?=O

r m U ?+ ΣνB (g)RT 】

(1) H 2S(g) + 3/2 O 2(g) → H 2O (l) + SO 2(g)

r H ?=Δf H m θ

(SO 2(g))+Δf H m θ(H 2O(l))- Δf H m θ(H 2S(g))-3/2Δf H m θ(O 2(g))

=+--0= kJ·mol -1

O m

r H ?=O r m U ?+ ΣνB (g)RT O

r m

U ?=O m r H ?-ΣνB (g)RT= +(3/2)×××10-3

= kJ·mol -l

(2) CO(g)+2H 2(g)→CH 3OH(l)，O m r H ?=-= kJ·mol -1， O

r m U ?=O m r H ?-ΣνB (g)RT=-(-3)

×××10-3 = kJ·mol -l (3)

Fe 2O 3(s)+2Al(s)→Al 2O 3(α)+2Fe(s)

，

r H ?=-= kJ·m ol -l ，

r m

U ?=O m r H ?-ΣνB (g)RT=O m r H ?= kJ·mol -l

5．计算在无限稀的溶液中发生下述单位反应的热效应。已知标准摩尔生成焓数据(单位是kJ mol -1)：H 2O(l),；AgCl(s),；Na +,；K +,；Ag +,；NO 3-,；Cl -,；OH -,；SO 42-,。 (1) NaCl(∞,aq)+KNO 3(∞,aq)→

(2) NaOH(∞,aq)+HCl(∞,aq)→

(3) 1/2Ag 2SO 4(∞,aq)+NaCl(∞,aq)→

解：(1) 实质上是：Na ++Cl -+K ++NO 3-→Na ++Cl -+K ++NO 3-，没有化学反应，所以O

m r H ?=0

(2) 实质上是：OH -(∞,aq)+H +(∞,aq)→H 2O(l)，

r H ?=Δf H m θ

(H 2O(l))- Δf H m θ(H +(∞,aq))- Δf H m θ(OH -(∞,aq ))

== kJ·mol -1

(3) 实质上是：Ag +(∞,aq)+Cl -(∞,aq)→AgCl(s)，

m r H ?=--= kJ·mol -1

6．(1) CO(g) + H 2O(g) —→ CO 2(g) + H 2(g) Δ?m r H = kJ ·mol –1 (2)CH 4(g) + 2H 2O(g) —→CO 2(g) + 4H 2(g) Δ?m r H = kJ ·mol –1

反应 CH 4(g) + H 2O(g) —→ CO(g) + 4H 2(g) 为 (2)-(1)：

则：Δ?m r H = = kJ ·mol –1

7．解：CH 4(g) + Cl 2(g) —→ CH 3Cl(g) + HCl(g)

Δ?m r H = 4ε(C-H)+ε(Cl-Cl)-3ε(C-H)-ε(C-Cl)-ε(H-Cl)

=+ kJ ·mol –1

C 2H 6(g) —→ C 2H 4(g) + H 2(g)

Δ?m r H = 6ε(C-H)+ε(C-C)-ε(H-H)-4ε(C-H)-ε(C=C)

=2×+ = kJ ·mol –1

8. 由以下数据计算2,2,3,3四甲基丁烷的标准生成热。已知：O m f H ?[H(g)]= kJ mol -1，

f H ?[C(g)] = kJ mol -1

，εC-C =344 kJ mol -1

，εC-H = 414 kJ mol -1

。

解：2,2,3,3四甲基丁烷的结构式如下：

【含有7个C-C 键和18个C-H 键】

C C CH 3

CH 3CH 3CH 3

CH 3

9H 2(g)+8C(s,石墨)→C 8H 18， O

m r H ?=O m f H ?(C 8H 18)

【相当于9个H 2(g)变成18个H(g)原子，8个C(s,石墨)

变成8个C(g)原子后（此时打开键需要吸收一定的能量），

然后再组合成C 8H 18（放出一定的能量）。】

所以，O m f H ?(C 8H 18)=O m r H ?=18O m f H ?[H(g)]+8O m f H ?[C(g)] – (7εC-C +18εC-H )

=18×+8××344 -18×414= kJ·mol -1

9. 将的正庚烷放入弹式量热计内通氧燃烧，反应的结果使量热计量温度上升 K ，已知量热计总的热容量为 J K -1，开始时的平均温度为 K 。求 K 时燃烧的ΔH 值。

解：反应方程式为 C 7H 16(l)+11O 2(g)=7CO 2(g)+8H 2O(l) M C7H16= 100 g/mol 总热量：Q V =×= J ，因为Q V =ΔU ΔU m == kJ·mol -1

ΔH m =ΔU m +ΣνB(g)RT = +(7-11)×××10-3= kJ·mol -1

10. 在291-333K 温度范围内，下述各物质的C p,m /(J K -1 mol -1)分别为： CH 4(g)：； O 2(g)：； CO 2(g)：； H 2O(l)：；

在时，反应 CH 4(g)+2O 2(g)==CO 2(g)+2H 2O(l)的恒压反应热效应为 kJ mol -1。求333K 时该反应的恒容反应热效应为多少

解： O m r H ?(333K)=O m r H ?+2

,T p m T C dT ??

=+2

(275.30+37.13-229.36-35.715)T T dT ???

=+××10-3= kJ·mol -1

Δr U m θ(333K)=Δr H m θ(333K)-ΣνB(g)RT= (1-3)××333×10-3= kJ·mol -1

§ 化学反应的自发方向和限度（P136）

石墨) C 8H 18

18H(g)+8C(g)

1. 在等温、等压下，一个化学反应之所以能自发进行，是由于反应物的化学势总和大于产物的化学势总和，那么为什么反应总不能进行到底而要达到平衡态

答：因为物质分子在反应过程中不可能总是处于各自的纯态，反应中会发生混合，混合使体系的Gibbs 自由能降低，这样在反应过程中在G ～ξ曲线上会出现极小值，而达到平衡，使反应不能进行到底。

2. 能否用O

m r G ?＞0、＜0、＝0来判断反应的方向为什么

答：可以，但条件是反应中所有物质均处于各自的标准态，且不相互混合。

3. 已知298K 时，石墨和金刚石的标准摩尔燃烧焓分别为 kJ mol -1和 kJ mol -1，标准摩尔熵分别为 J K -1 mol -1和 J K -1 mol -1，体积质量分别为 g cm -3和 g cm -3。（这是

物理化学中一个非常典型的题目！）

(1) 计算C(石墨)→C(金刚石)的O m r G ? K)；

(2) 在25℃时需多大压力才能使上述转变成为可能(石墨和金刚石的压缩系数均可近似为零)。

解：(1)Δr H m ?= Δc H m ? (石墨) - ΔC H m ? (金刚石)= - = kJ·mol -1

Δr S m ? = S m ? (金刚石) - S m ?(石墨) = J·K -1·mol -1

r G ?=Δr H m ?

- TΔr S m ? = kJ·mol -1>0，非自发

(2) Δr G m ?

=ΔG 1+ΔG 2+ΔG 3

要使上述转变成为可能，需施加一定压力，使ΔG 2≤0。假设压力为P 时的ΔG 2=0，则 Δr G m ?

=ΔG 1 +ΔG 3=P

P P

V dP V dP θ

θ+??石金=V 石(P-P ?)+ V 金(P ?-P)= (V 石- V 金) × (P-P ?)

代入数据，()63121210101325 2.87102.260 3.520P ????-=? ???

－－，解得P=×109 Pa 故所施加压力为：P ＞×109 Pa

()()m

C C P θ

θ???

?→石墨金刚石，↓↑

G ?2

()()G C C P

????→石墨金刚石，

解法二：利用关系式 V P G T =??? ????， m T m V P G ?=??? ?????，积分得，ΔG m =ΔG m ?

+ΔV×ΔP

假设压力为P 时的ΔG m =0，则 (V 金- V 石) × (P-P ?)+×103 = 0，求解同上。（注意单位统一为m 3和Pa ） §3 4

2．(1) C 2H 6(g) —→ C 2H 4(g) + H 2(g) K θ

=K p B

P νθ

∑-)

(=1

)(62242-???

??θP p p p H

C H H C =K C B RT ν∑)(B P νθ∑-)( =1))((622

42-???

??θP RT c c c H

C H H C K p / K C =×= kJ ·mol –1

(2) 2NO(g) + O 2(g) —→ 2NO 2(g)

K θ=K p B P νθ∑-)(=)(22

P p p p NO O NO ???

??=K C B RT ν∑)(B P νθ∑-)( =)()(12222θP RT c c c NO O NO -????

?? K p / K C =×-1=×10-4= kJ ·mol –1

(3) NO 2(g) + SO 2(g) —→ SO 3(g) + NO(g) K θ

=K p B

P νθ

∑-)

(=0)(223

θP p p p p NO

SO SO NO ????

??=???

?223

SO SO NO p p p p =K C B RT ν∑)(B P νθ∑-)( =0)(223

RT c c c c NO SO SO NO ???

??=???

??223NO

SO SO NO c c c c K p / K C =1

(4) 3O 2(g) —→ 2 O 3(g)

K θ

=K p B P νθ∑-)(=)(3223θ

P p p O O ???

? ??=K C B RT ν∑)(B P νθ∑-)(

=θP RT c c O O 132)(23-???

K p / K C =×-1=×10-4= kJ ·mol –1

3．解：HI(g) —→ 1/2 H 2(g) + 1/2I 2(g)， ∑νB =0， K θ=K p = K C = K x =(1/2α)1/2(1/2α)1/2/(1-α)=

§ 各种因素对化学反应平衡的影响（P148）

1. 对于理想气体反应、真实气体反应、有纯液体或纯固体参加的理想气体反应，O K 是否都只是温度的函数

答：对指定的化学反应，O K 只是温度的函数。

2. 标准平衡常数改变时，平衡是否必定移动平衡移动时，标准平衡常数是否一定改变答：标准平衡常数改变时，平衡必定移动；平衡移动时，标准平衡常数不一定改变，如等温下的改变压力、改变组成等。

3. 乙醇气相脱水制备乙烯，其反应是C 2H 6OH(g)=C 2H 4(g)+H 2O(g)，时各物质的有关热力学数据如下：

物质 C 2H 5OH(g) C 2H 4(g) H 2O(g) ΔH f ／(kJ mol -1)

S m ／(J K -1mol -1)

282

(1)计算 K 下的O

m f G ?和O K 。

(2)根据ΔG =ΔH -T ΔS ，讨论升温为什么对生成乙烯有利。

解：(1) Δr H m ?=ΣνB Δf H m ?= += kJ·mol -1

Δr S m ?=ΣνB S m ?= += J·mol -1·K -1 Δr G m ? =Δr H m ?-TΔr S m ?= kJ·mol -1 Δr G m ? =-RTlnK ?，解得K ?=

(2) 由计算可知，反应Δr H m ?>0，为吸热反应，升高温度对吸热反应有利；因为Δr S m ?>0，升高温度，TΔr S m ?增大，使Δr G m ?减小，对正反应（生成乙烯）有利。

4. 反应SO 2(g)+12O 2(g)＝SO 3(g)的O

m r G ?(T )= (-94600+ ) J mol -1

，问欲使含6%的SO 2、

12%的O 2的混合物气体，在O p 下SO 2转化率达90%，反应的温度应为多少解： SO 2(g) + 12O 2(g) ＝ SO 3(g) + 惰性气体起始： 6mol 12mol 0 82mol 平衡： = 82 Σn B = mol

121

5.4

29.1197.39.30.6B

n B P P K K P n P νθ

θθθ????

= ?

???????

∑∑ Δr G m ? =-RTlnK ?，-94600+=×，解得T = K

5. 制备H 2(g)通常采用电解水的方法。若采用加热的方法使水分解，估算反应的温度为多少。

解： H 2O(l)= H 2(g) +12O 2(g)

查表求出以上反应的标准焓变和熵变分别为： Δr H m ?= 0- = kJ·mol -1 Δr S m ?= (1/2)×+ J·K -1·mol -1

Δr G m ?=Δr H m ?-TΔr S m ?=当Δr G m ?=0时，H 2O(l)可以开始分解，解得此时T=1750 K 。

6. 合成甲醇的反应是CO(g)+2H 2(g)＝CH 3OH(g)，找到一种催化剂在时活性最好。若使

1:2的CO(g)与H 2(g)的混合气体有10%的转化率，系统的压力应是多大已知O m r G ? = - kJ mol -1，O m r H ?= - kJ mol -1，ΔC p =0 。

★ 解法一： CO(g) + 2H 2(g) = CH 3OH(g) 起始： 1mol 2mol

平衡： Σn = mol Δr G m ? = -RT ln K ?

-24610 =××ln K ? ，解得K ? =

212

11221

()11ln r m r m H H T T K K R T T RT T θθθ

θ????-=-= ?

?? (773.15)

90650(773.15298.15)

20498.66

8.314773.15298.15

K K θ

-?-=

??，解得 K ? =×10-6

20.1 3.583101.80.9 2.8B

n B P P K K P n P νθθθ--??

??===? ?

?????

∑∑，解得P=274 P ? 解法二：根据Gibbs-Helmholtz 方程，因为 ΔC p =0，所以Δr H m ? 不随温度变化，可看

成常量：???? ??-?+?=?12

2211T T H T G T G 2(773.15)246101

1(90650)773.15298.15773.15298.15G K ?-??=+-- ???

解得Δr G m ?= k J·mol -1 Δr G m ?= -RT ln K ?

80600= ××ln K ? ，解得K ? =×10-6 后面步骤同解法一。

第三章化学反应系统热力学（章后练习题P155-157）

3-1 已知25℃时下列数据：

计算25解：CH 3OH(l)→CH 3OH(g) ,O

m r G ?=[]-T [ kJ mol -1

O m r G ?=O ln K RT -, O K =p */O p , p *=×104

3-1．解：

Δ?m r H =Δ?m f H (CH 3OH(g)) -Δ?

m f H (CH 3OH(l))

= =38 kJ ·mol –1

Δ?m r S = ?m S (CH 3OH (g)) -?

m S (CH 3OH(l))

= J ·K -1·mol -1

Δ?m r G =Δ?m r H -T Δ?m r S =××10-3= kJ ·mol –1 Δ?m r G =-RTln K θ，K θ==P/ P θ，P= P θ=×104Pa

3-2 已知反应C(石墨)+H 2O(g)→CO(g)+H 2(g) 的 O m r H ? K) =133 kJ mol -1，计算该反

应在125℃时的 O m r H ?。假定各物质在25-125℃范围内的平均等压摩尔热容如下

解：O m r H ?O m r H ?p ,m

3-3 已知下述单位反应：H 2(g)+I 2(s)===2HI(g)； m r H ?(291K)= kJ mol -1。I 2(s)在熔点熔化吸热 mol -1。I 2(l)在沸点，O p 下吸热 mol -1。I 2(s)在间平均热容为 J K -1 mol -1。I 2(l)在间的平均热容为 J K -1 mol -1。求上述单位反应在的Δr H m 值。三种气体摩尔热容是：C p ,m ［H 2(g)］= (JK -1mol -1)； C p ,m ［I 2(g)］= (J K -1mol -1)； C p ,m ［HI(g)］ = (J K -1 mol -1)。

解：Δr H m = ?291

4732,)d (H T C m p +?457

4732,(g)]d [I T C m p + mol -1)+?6

.3864572,(l)]d [I T C m p

+(- mol -1)+?2916.3862,(s)]d [I T C m p +m r H ?(291K)+?473

291

,[HI(g)]d T C m p = kJ mol -1

3-4 已知CO 和CH 3OH(g)在25℃的标准摩尔生成焓O

m f H ?分别为、 kJ mol -1；CO 、H 2、

CH 3OH(l)在25℃的标准摩尔熵O

m S 分别为、、 J K -1 mol -1。又知25℃甲醇的饱和蒸气压为16582Pa ，汽化焓为 kJ mol -1

。蒸气可视为理想气体，求反应CO(g)+2H 2(g)=CH 3OH(g)

的O

m r G ?及O K 。

解：

r H ?== kJ·mol -1

【O m r G ?=O

m r H ?-T O r m S ?，欲求O r m S ?，需先由已知O m S [CH 3OH(l)]求出O m S [CH 3OH(g)]】

O m S [CH 3OH(g)]=O m S [CH 3OH(l)]+ΔS 1+ΔS 2+ΔS 3

= +0+×103/+×ln(16582/101325)= J·K -1mol -1

O r m S ?= +2×= J·K -1

·mol -1

O m r G ?=O m r H ?-T O r m S ?= kJ·mol -1 O m r G ?= -RTln O K ，解得O K = ×104

3-5 已知O m f G ?(H 2O,l, = - kJ mol -1，25℃时水的饱和蒸气压p * (H 2O)=，若H 2O(g)

可视为理想气体，求O m f G ? (H 2O,g,。

解：Δ?m r G = - RTln K

θ = -RTln(P/ P θ) = ×100) = kJ ·mol –1

Δ?m r G =Δ?m f G (H 2O(g))- Δ?

m f G (H 2O(l)) Δ?m f G (H 2O(g))=Δ?m r G +Δ?

m f G (H 2O(l))= kJ ·mol –1

3-6 已知O m f G ?(CH 3OH,g, = kJ mol -1

，25℃时p *(CH 3OH)= kPa ，若CH 3OH(g)可视为理

25,*

P ℃O

25,P ℃23()2()()CO g H g CH OH l +=3()CH OH l 3()

CH OH g 23()2()()

CO g H g CH OH g +=1S ?≈0（液体等温变压）

2vap H S T

??=

（等温等压可逆相变）

25,*

P ℃O

25,P ℃3*

P S Rln

P θ

?=（理想气体等温变压）

想气体，求O

m f G ?(CH 3OH, l, 。

解：

G ?=123G G G ?+?+? 【凝聚态的等温变压过程,ΔG=V m (P 2-P 1),由于压 =V l (P*-P ?)+0+nRTln(P ?/ P*) 力对凝聚态自由能的影响不大，可认为ΔG 2=0】 =0+0+××ln(101325/16270)= kJ·mol -1

G ?=O m f G ?(CH 3OH,g)-O

m f G ?(CH 3OH,l) O

m f G ?(CH 3OH,l)= kJ·mol -1

部分学生解法（错误）：对反应的实际压力认识不清

33()()CH OH l CH OH g ?

O O O r m f m f m ()()G G g G l ?=?-?O O O *()[()ln

]P g g RT P μμ=-+O

ln P RT P

=- ∴ O m f G ?(CH 3OH, l) =O

m f G ?(CH 3OH, g)+ O

*ln

P RT P = kJ·mol -1

3-7 已知Br 2(l)的饱和蒸气压p *(Br 2)=28574 Pa ，求反应Br 2(l) = Br 2(g)的O

m r G ?。解：O m r G ?= -RT ln(p */O p )= kJ mol -1

3-8 已知理想气体间的反应CO(g)+H 2O(g)＝CO 2(g)+H 2(g)在 K 时O K = 。 (1)系统中四种气体的分压均为O p 时，上述反应的自发方向如何

(2) p (CO)=10O p ，p (H 2O)=5O p ，p (CO 2)=p (H 2)=O p 时，反应的自发方向又如何

解：(1)22

21H CO a H O

CO P P P P J K P P P P

θθθθθ?=

=>?，反应逆向自发； (2) 1.5 1.5

0.045105

a J K θ?==

233*()()*

G P CH OH l CH OH g P ????→，，33()()m

G P CH OH l CH OH g P θ

θθ

????→，，↓↑

G ?

3-9

已知反应CO(g)+H 2(g)=HCOH(1) O

m r G ? = kJ mol -1

,而时 p *(HCOH)=,求时，反应

HCHO(g)=CO(g)+H 2(g)的O K 。

解：O m r G ?= - [ -RT ln(p */O p )]= kJ mol -1 , O K =6×104

解： Δ?m r G

CO(g) + H 2(g) —→ HCOH(l)

Δ?m

r G 1

Δ?

m r G 2

HCOH(g)

Δ?

m r G 2 = - RTln K θ = -RTln(1/(P/ P θ))

= ×(1/100)) = kJ ·mol –1

Δ?m r G 1 =Δ?m r G -Δ?m r G 2 = – = kJ ·mol –1

HCOH(g) —→ CO(g) + H 2(g) Δ?m r G =-Δ?m r G 1 = kJ ·mol –1 Δ?m r G = - RTln K θ，×103= × K θ

K θ = ×104

3-10 通常钢瓶中装的氮气含有少量的氧气，在实验中为除去氧气，可将气体通过高

温下的铜，使发生下述反应：2Cu(s)+21O 2(g)＝Cu 2O(s)。

已知此反应的O m r G ?/(J ·mol -1)= -166732+(T /K)。今若在600℃时反应达到平衡，问经此手续处理后，氮气中剩余氧的浓度为若干

解：2Cu(s)+21O 2(g)＝Cu 2O(s)

600℃，m G ??= -166732+×= kJ·mol –1

m G ?

?= - RTln K ? =21/2

(/)

O RT P P θ-=21ln 2O P RT P θ- ×103= ×××ln(P O2/ 解得，P(O 2)=×10-9 kPa P(O 2)=c(O 2)RT

c(O 2)= P(O 2)/RT=×10-9/×=×10-13mol·m -3=×10-16

mol·dm -3

解法二：（多数学生）

先由m G ??= - RTln K ?解出K ?，再由O O (

)B c RT K K P ν∑=122O 1()B

O RT P

c ν∑=，解得2O c 。

3-11 某合成氨厂用的氢气是由天然气CH 4与水蒸气反应而来，其反应为CH 4(g)+H 2O(g)＝CO(g)+3H 2(g)。已知此反应在1000K 下进行的O K =，如果起始时CH 4(g)和H 2O(g)的物质的量之比为1:2，试计算当要求CH 4的转化率为75%时，反应系统的压力应为多少。解： CH 4(g) + H 2O(g)＝CO(g) + 3H 2(g) 起始：1mol 2mol 0 0 平衡： ∑n B =

K ?=K n B

B n

P P

νθ∑???

? ?

?∑，=2

30.75 2.250.25 1.25101.325 4.5P ??? ?????

，解得P= kPa

3-12 Ni 和CO 能生成羰基镍：Ni(s)+4CO(g)=Ni(CO)4(g),羰基镍对人体有危害。若150℃及含有w (CO)=的混合气通过Ni 表面，欲使w ［Ni(CO)4］＜1×10-9，问：气体压力不应超过多大已知混合气平均分子量为,上述反应150℃时，O K =×10-6。解：当w ［Ni(CO)4］＝1×10-9时，p ［Ni(CO)4］= p (总) ××10-9/, p (CO) = p (总) ××28,

O K ={ p ［Ni(CO)4］/[ p (CO)]4

}(O p )3

求出p (总)= ×106

3-13 对反应 H 2(g) + (g)== H 2S(g) ，实验测得下列数据：

(1)O m r H ? (2)计算1500K 反应的O K ,O m r G ?,O m r S ?。

解：以ln O K 对1/T 作图斜率 -O m r H ?/R =10674; O m r H ?=–89kJ mol -1,截距 O m r S ?/R = , O m r S ?= J K -1 mol -1 O m r G ?(1500K)= mol -1, O K =

3-14 AgNO 3(s)分解反应为AgNO 3(s)=Ag(s)+NO 2(g)+21O 2(g)，试求其分解温度。已知 K 的下列物质的有关数据：

解：AgNO 3(s)＝Ag(s)+NO 2(g)+21O 2(g)

r H ?= = kJ ·mol –1

m r S ?=++× J·K -1·mol -1

O r m

G ?=O

m r H ?-T O

m r S ?= kJ ·mol –1

＞0 即在下反应不能自发进行，欲使AgNO 3分解，需提高反应温度，当O

r m G ?＜0时的温度

为AgNO 3开始分解的温度：156990=T ×，解得T= K 。

若考虑分解压力，当分解压为P ?时，P(NO 2)+2

1P(O 2)= P ? 则：1B

p K K P νθθ??= ?

∑1

322

21133P P P θθθ????=

?? ? ?????

= O r m

G ?=O m r H ?-T O

m r S ?= -RTln K ?

， =×T ×，解得T= K

3-15 已知反应 (CH 3)2CHOH(g) = (CH 3)2CO(g) + H 2(g) 的ΔC p = J K -1 mol -1，在 K 时

的O K = ，在时的O

m r H ?= kJ mol -1。写出 lg O K = f (T )的函数关系式并求出

O K (600K) 。

解：由Kirchhoff 公式O

m r H ?(T )=O m

r H ?+298.15

p C dT ??

= ×103 +×=×103+ ,

由范德霍夫方程 2ln r m H d K dT RT θθ?== 2314.872.1656500T T += T T 01

.28.67952

+ lnK ?=26795.8 2.01dT dT T T

?= T+ +C 将T= K 、K ?= 代入上式

= +× +C，解得C= 所以ln K ?= T++

lgK ?

=303.2ln θK =2950.80.873ln 0.66T T

-++

将T=600K 代入上式，解得O K (600K)=

3-16 潮湿Ag 2CO 3在100℃下用空气流进行干燥，试计算空气流中CO 2的分压最少应为多少方能避免Ag 2CO 3分解为Ag 2O 和CO 2

解：O

m r H ?= +-= kJ·mol -1

,r p m C ?=+ J·K -1·mol -1

O m r H ?=O m r H ?+373.15

,298.15

r p m C dT ??

=+ × = kJ·mol -1

O m r S ?= + J·K -1·mol -1

O m r S ?(373K)=O m r S ?+373.15

,298.15

r p m

C dT T

= +×ln= J·K -1·mol -1

r G ?(373K)=O m r H ?(373K) - T O

m r S ?(373K)= kJ·mol -1

r G ?= -RT lnK ?

= -RT ln[p (CO 2)/O p ] ×10-3= ××ln[P(CO 2)/101325]，解得p (CO 2)=219 Pa

因为Δr G m =RTln[J a /K ?

]，Ja=P(CO 2)/P ?

，K ?

=P eq

(CO 2)/P ?

，Ja>K ?

时Δr G m >0，即 P>219Pa 时，正向反应不能进行。

大学物理化学热力学

第三章热力学第二定律 §3.1 自发过程的共同特征一、自发过程 “自发过程”?在一定条件下能自动进行的过程。?推论： ?一切自发过程都是有方向性的，人类经验没有发现哪一个自发过程可以自动地回复原状。二、决定自发过程的方向和限度的因素?从表面上看，各种不同的过程有着不同的决定因素，例如： –i）决定热量流动方向的因素是温度T； –ii）决定气体流动方向的是压力P； –iii）决定电流方向的是电位V； –iv）而决定化学过程和限度的因素是什么呢？三、自发过程的共同特征分析： ?根据人类经验，自发过程都是有方向性的（共同特点），即自发过程不能自动回复原状。 1、理想气体向真空膨胀 ?即：当系统回复到原状时，环境中有 W的功变成了Q (=-W)的热。 ?因此，环境最终能否回复原状（即理气向真空膨胀是否能成为可逆过程），就取决于(环境得到的)热能否全部变为功而没有任何其他变化。 2、热量由高温物体流向低温物体 ?因此，系统回复了原状的同时，环境最终能否回复原状( 即热由高温向低温流动能否成为一可逆过程），取决于(环境得到的) 热能否全部变为功而没有任何其他变化。3、Cd放入PbCl 2 溶液转变成CdCl 2 溶液和Pb ?已知此过程是自发的，在反应进行时有 ∣Q∣的热量放出（放热反应，Q<0） ?欲使系统回复原状，可进行电解反应。 ?若电解时做的电功为W，同时还有∣Q′∣的热量放出，当反应系统回复原状时，环境中损失的功（电功）为W，得到的热为∣Q∣+∣Q′∣

?根据能量守恒原理： ∣W∣=∣Q∣+∣Q′∣ ?所以环境能否回复原状（即此反应能否成为可逆过程），取决于 ?(环境得到的)热(∣Q∣+∣Q′∣) 能否全部转化为功W (=∣Q∣+∣Q′∣)而没有任何其他变化。?自发过程能否成为热力学可逆过程，最终均可归结为： ?“热能否全部转变为功而没有任何其他变化”?然而经验证明：热功转化是有方向性的，即?“功可自发地全部变为热；但热不可能全部转变为功而不引起任何其他变化”。 ?“一切自发过程都是不可逆过程。” ?这就是自发过程的共同特征。 §3.2 热力学第二定律的经典表述 ?一切自发过程的方向，最终都可归结为热功转化的方向问题： ?“功可全部变为热，而热不能全部变为功而不引起任何其他变化”。一、克劳修斯和开尔文对热力学第二定律的经典表述 1.克劳修斯(Clausius) 表述：?“不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起任何其他变化。” 2. 开尔文(Kelvin) 表述 ?不可能从单一热源取出热使之完全变为功，而不发生其他变化。 ?也可表达为： ?“第二类永动机是不可能造成的。” *热力学第二定律的克劳修斯表述与开尔文表述等价。二、关于热力学第二定律表述的几点说明 1. 第二类永动机并不违反热力学第一定律。?它究竟能否实现，只有热力学第二定律才能回答。但回答是： ?“第二类永动机是不可能存在的。” 其所以不可能存在，也是人类经验的总结。

物理化学热力学第一定律总结

热一定律总结一、通用公式 ΔU = Q + W 绝热： Q = 0，ΔU = W 恒容(W ’=0)：W = 0，ΔU = Q V 恒压(W ’=0)：W =-p ΔV =-Δ(pV )，ΔU = Q -Δ(pV ) → ΔH = Q p 恒容+绝热(W ’=0) ：ΔU = 0 恒压+绝热(W ’=0) ：ΔH = 0 焓的定义式：H = U + pV → ΔH = ΔU + Δ(pV ) 典型例题：3.11思考题第3题，第4题。二、理想气体的单纯pVT 变化恒温：ΔU = ΔH = 0 变温：或或如恒容，ΔU = Q ，否则不一定相等。如恒压，ΔH = Q ，否则不一定相等。 C p , m – C V , m = R 双原子理想气体：C p , m = 7R /2, C V , m = 5R /2 单原子理想气体：C p , m = 5R /2, C V , m = 3R /2 典型例题：3.18思考题第2,3,4题书2.18、2.19 三、凝聚态物质的ΔU 和ΔH 只和温度有关或典型例题：书2.15 ΔU = n C V , m d T T 2 T 1 ∫ ΔH = n C p, m d T T 2 T 1 ∫ ΔU = nC V , m (T 2-T 1) ΔH = nC p, m (T 2-T 1) ΔU ≈ ΔH = n C p, m d T T 2 T 1 ∫ ΔU ≈ ΔH = nC p, m (T 2-T 1)

四、可逆相变（一定温度T 和对应的p 下的相变，是恒压过程） ΔU ≈ ΔH –ΔnRT (Δn ：气体摩尔数的变化量。如凝聚态物质之间相变，如熔化、凝固、转晶等，则Δn = 0，ΔU ≈ ΔH 。 101.325 kPa 及其对应温度下的相变可以查表。其它温度下的相变要设计状态函数不管是理想气体或凝聚态物质，ΔH 1和ΔH 3均仅为温度的函数，可以直接用C p,m 计算。或典型例题：3.18作业题第3题五、化学反应焓的计算其他温度：状态函数法 Δ H m (T ) = ΔH 1 +Δ H m (T 0) + ΔH 3 α β β α Δ H m (T ) α β ΔH 1 ΔH 3 Δ H m (T 0) α β 可逆相变 298.15 K: ΔH = Q p = n Δ H m α β Δr H m ? =Δf H ?(生) – Δf H ?(反) = y Δf H m ?(Y) + z Δf H m ?(Z) – a Δf H m ?(A) – b Δf H m ?(B) Δr H m ? =Δc H ?(反) – Δc H ?(生) = a Δc H m ?(A) + b Δc H m ?(B) –y Δc H m ?(Y) – z Δc H m ?(Z) ΔH = nC p, m (T 2-T 1) ΔH = n C p, m d T T 2 T 1 ∫

物理化学试题及答案

物理化学试题之一一、选择题(每题2分，共50分,将唯一的答案填进括号内) 1. 下列公式中只适用于理想气体的是1 A. ΔU=Q V B. W=nRTln(p 2/p 1)(用到了pv=nRT) C. ΔU=dT C m ,V T T 2 1? D. ΔH=ΔU+p ΔV 2. ΔH 是体系的什么 A. 反应热 B. 吸收的热量 C. 焓的变化 D. 生成热 3. 2000K 时反应CO(g)+1/2O 2(g)=CO 2(g)的K p 为 6.443,则在同温度下反应为2CO 2(g)=2CO(g)+O 2(g)的K p 应为 A. 1/6.443 B. (6.443)1/2 C. (1/6.443)2 D. 1/(6.443)1/2 4. 固态的NH 4HS 放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分数、相数及自由度分别是 A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 5. 下列各量称做化学势的是 A. i j n ,V ,S i )n ( ≠?μ? B. i j n ,V ,T i )n p (≠?? C. i j n ,p ,T i )n (≠?μ? D. i j n ,V ,S i )n U (≠?? 6. A 和B 能形成理想溶液。已知在100℃时纯液体A 的饱和蒸汽压为133.3kPa, 纯液体B 的饱和蒸汽压为66.7 kPa, 当A 和B 的二元溶液中A 的摩尔分数为0.5时，与溶液平衡的蒸气中A 的摩尔分数是 A. 1 B. 0.75 C. 0.667 D. 0.5 7. 理想气体的真空自由膨胀，哪个函数不变？ A. ΔS=0 B. V=0 C. ΔG=0 D. ΔH=0 7. D ( ) 8. A 、B 两组分的气液平衡T-x 图上，有一最低恒沸点，恒沸物组成为x A =0.7。现有一组成为x A =0.5的AB 液体混合物，将其精馏可得到 A. 纯A 和恒沸混合物 B. 纯B 和恒沸混合物 C. 只得恒沸混合物 D. 得纯A 和纯B 8. B

物理化学第二章热力学第一定律

第二章热力学第一定律一．基本要求 1．掌握热力学的一些基本概念，如：各种系统、环境、热力学状态、系统性质、功、热、状态函数、可逆过程、过程和途径等。 2．能熟练运用热力学第一定律，掌握功与热的取号，会计算常见过程中的, , Q W U ?和H ?的值。 3．了解为什么要定义焓，记住公式, V p U Q H Q ?=?=的适用条件。 4．掌握理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数，能熟练地运用热力学第一定律计算理想气体在可逆或不可逆的等温、等压和绝热等过程中， , , , U H W Q ??的计算。二．把握学习要点的建议学好热力学第一定律是学好化学热力学的基础。热力学第一定律解决了在恒定组成的封闭系统中，能量守恒与转换的问题，所以一开始就要掌握热力学的一些基本概念。这不是一蹴而就的事，要通过听老师讲解、看例题、做选择题和做习题等反反复复地加深印象，才能建立热力学的概念，并能准确运用这些概念。例如，功和热，它们都是系统与环境之间被传递的能量，要强调“传递”这个概念，还要强调是系统与环境之间发生的传递过程。功和热的计算一定要与变化的过程联系在一起。譬如，什么叫雨？雨就是从天而降的水，水在天上称为云，降到地上称为雨水，水只有在从天上降落到地面的过程中才被称为雨，也就是说， “雨”是一个与过程联系的名词。在自然界中，还可以列举出其他与过程有关的名词，如风、瀑布等。功和热都只是能量的一种形式，但是，它们一定要与传递的过程相联系。在系统与环境之间因温度不同而被传递的能量称为热，除热以外，其余在系统与环境之间被传递的能量称为功。传递过程必须发生在系统与环境之间，系统内部传递的能量既不能称为功，也不能称为热，仅仅是热力学能从一种形式变为另一种形式。同样，在环境内部传递的能量，也是不能称为功（或热）的。例如在不考虑非膨胀功的前提下，在一个绝热、刚性容器中发生化学反应、燃烧甚至爆炸等剧烈变化，由于与环境之间没有热的交换，也没有功的交换，所以0, 0, 0Q W U ==?=。这个变化只是在系统内部，热力学能从一种形式变为

物理化学试题与答案1

物理化学试卷1 班级姓名分数一、选择题( 共16题30分) 1. 2 分(4932) 用铜电极电解·kg-1的CuCl2水溶液，阳极上的反应为( B ) (A) 2Cl- ─→Cl2+ 2e- (B) Cu ─→Cu2++ 2e- (C) Cu ─→Cu++ e- (D) 2OH-─→H2O + 1 2 O2+ 2e- 2. 2 分(4948) 金属活性排在H2之前的金属离子, 如Na+ 能优先于H+在汞阴极上析出, 这是由于： ( D ) (A) (Na+/ Na) < (H+/ H2) (B) (Na) < (H2) (C) (Na+/ Na) < (H+/ H2) (D) H2在汞上析出有很大的超电势, 以至于(Na+/ Na) > (H+/ H2) 3. 2 分(4869) 极谱分析中加入大量惰性电解质的目的是： ( C ) (A) 增加溶液电导 (B) 固定离子强度 (C) 消除迁移电流 (D) 上述几种都是 4. 2 分(4889) 下列示意图描述了原电池和电解池中电极的极化规律, 其中表示原电池阳极的是：( B ) (A) 曲线1 (B) 曲线2

(C) 曲线3 (D) 曲线4 5. 2 分(4910) 以石墨为阳极，电解mol·kg-1 NaCl 溶液，在阳极上首先析出：( A ) (A) Cl2 (B) O2 (C) Cl2与O2混合气体 (D) 无气体析出已知：(Cl2/Cl-)= V , (Cl2)= 0 V ， (O2/OH-)= , (O2) = V 。 6. 2 分(5154) 将铅蓄电池在 A 电流下充电h，则PbSO4分解的量为：（M r(PbSO4)= 303 ）( B ) (A) kg (B) kg (C) kg (D) kg 7. 2 分(5102) 一贮水铁箱上被腐蚀了一个洞，今用一金属片焊接在洞外面以堵漏，为了延长铁箱的寿命，选用哪种金属片为好( D ) (A) 铜片 (B) 铁片 (C) 镀锡铁片 (D) 锌片 8. 2 分(4940) 25℃时, H2在锌上的超电势为V，(Zn2+/Zn) = V，电解一含有 Zn2+(a= 的溶液，为了不使H2析出，溶液的pH值至少应控制在( A ) (A) pH > (B) pH > (C) pH > (D) pH > 9. 2 分(4857) 298 K、mol·dm-3的HCl 溶液中，氢电极的热力学电势为V，电解此溶液为：( C ) 时，氢在铜电极上的析出电势 H2 (A) 大于V (B) 等于V (C) 小于V

物理化学习题及答案

物理化学习题及答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

物理化学期末复习一、单项选择题 1. 涉及焓的下列说法中正确的是() (A) 单质的焓值均等于零 (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) 化学反应中系统的焓变不一定大于内能变化 2. 下列三种胶体分散系统中，热力不稳定的系统是：() A.大分子溶胶 B.胶体电解质 C.溶胶 3. 热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于() (A) 单纯状态变化 (B) 相变化 (C) 化学变化 (D) 封闭物系的任何变化 4. 第一类永动机不能制造成功的原因是() (A) 能量不能创造也不能消灭 (B) 实际过程中功的损失无法避免 (C) 能量传递的形式只有热和功 (D) 热不能全部转换成功 5. 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有（） (A) W =0，Q <0，U <0 (B). W＞0，Q <0，U >0 (C) W <0，Q <0，U >0

(D). W <0，Q =0，U >0 6. 对于化学平衡, 以下说法中不正确的是（） (A) 化学平衡态就是化学反应的限度 (B) 化学平衡时系统的热力学性质不随时间变化 (C) 化学平衡时各物质的化学势相等 (D) 任何化学反应都有化学平衡态 7. 封闭系统内的状态变化：（） A 如果系统的?S >0，则该变化过程自发 sys B 变化过程只要对环境放热，则该变化过程自发，变化过程是否自发无法判断 C 仅从系统的?S sys 8. 固态的NH HS放入一抽空的容器中，并达到化学平衡，其组分数、独立组分 4 数、相数及自由度分别是（） A. 1，1，1，2 B. 1，1，3，0 C. 3，1，2，1 D. 3，2，2，2 9. 在定压下，NaCl晶体，蔗糖晶体，与它们的饱和混合水溶液平衡共存时，独立组分数C和条件自由度f'：（） A C=3，f'=1 B C=3，f'=2 C C=4，f'=2 D C=4，f'=3 10. 正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中（） (A) ΔS=0 (B) ΔG=0

622物理化学考试大纲汇总

硕士研究生入学统一考试《物理化学Ⅰ》科目大纲（科目代码：622）学院名称（盖章）：化学化工学院学院负责人（签字）：编制时间：2014年8月20日

《物理化学Ⅰ》科目大纲（科目代码：622）一、考核要求物理化学主要内容包括气体、化学热力学（统计热力学）、化学动力学、电化学、界面化学与胶体化学等。要求考生熟练掌握物理化学的基本概念、基本原理及计算方法。二、考核目标物理化学考试在考查基本知识、基本理论的基础上，注重考查考生灵活运用这些基础知识观察和解决实际问题的能力。它的评价标准是高等学校优秀毕业生能达到及格或及格以上水平，以保证被录取者具有较扎实的物理化学基础知识。三、考核内容第一章气体 §1.1 气体分子运动论 §1.2 摩尔气体常数 §1.3 理想气体的状态图 §1.4 气体运动的速率分布 §1.5 气体平动能分布 §1.6 气体分子在重力场中的分布 §1.7 分子的碰撞频率与平均自由程 §1.8 实际气体 §1.9 气液间的转变 §1.10 压缩分子图掌握理想气体状态方程和混合气体的性质（组成的表示、分压定律、分容定律）。了解分子碰撞频率、平均自由程和实际气体概念，特别要了解实际气体的状态方程（范德华方程）以及实际气体的液化、临界性质、应状态原理与压缩因子图等。第二章热力学第一定律及其应用 §2.1 热力学概论 §2.2 热平衡与热力学第零定律－温度的概念 §2.3 热力学的一些基本概念 §2.4 热力学第一定律 §2.5 准静态过程和和可逆过程 §2.6 焓 §2.7 热容 §2.8 热力学第一定律对理想气体的应用 §2.9 Carnot循环 §2.10 实际气体

物理化学论文,热力学

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热力学定律论文论文摘要：本论文就物理化学的热力学三大定律的具体内容展开思考、总结论述。同时，也就物理化学的热力学三大定律的生活、科技等方面的应用进行深入探讨。正文：一、热力学第一定律：热力学第一定律就是宏观体系的能量守恒与转化定律。“IUPAC”推荐使用‘热力学能’，从深层次告诫人们不要再去没完没了的去探求内能是系统内部的什么东西”，中国物理大师严济慈早在1966年就已指出这点。第一定律是1842年前后根据焦耳等人进行的“功”和“热”的转换实验发现的。它表明物质的运动在量的方面保持不变，在质的方面可以相互转化。但是，没有多久，人们就发现能量守恒定律与1824年卡诺定理之间存在“矛盾”。能量守恒定律说明了功可以全部转变为热：但卡诺定理却说热不能全部转变为功。1845年后的几年里，物理学证明能量守恒定律和卡诺定理都是正确的。那么问题出在哪呢?由此导致一门新的科学--热力学的出现。自然界的一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，能够从一种形式转化为另一种形式，在转化中，能量的总量不变。其数学描述为：Q=△E+W，其中的Q和W分别表示在状态变化过程中系统与外界交换的热量以及系统对外界所做的功，△E表示能量的增量。一般来说，自然界实际发生的热力学过程，往往同时存在两种相互作用，即系统与外界之间既通过做功交换能量，又通过传热交换能量。热力学第一定律表明：当热力学系统由某一状态经过任意过程到达另一状态时，系统内能的增量等于在这个过程中外界对系统所作的功和系统所吸收的热量的总和。或者说：系统在任一过程中所吸收的热量等于系统内能的增量和系统对外界所作的功之和。热力学第一定律表达了内能、热量和功三者之间的数量关系，它适用于自然界中在平衡态之间发生的任何过程。在应用时，只要求初态和终态是平衡的，至于变化过程中所经历的各个状态，则并不要求是平衡态好或无限接近于平衡态。因为内能是状态函数，内能的增量只由初态和终态唯一确定，所以不管经历怎样的过程，只要初、终两态固定，那么在这些过程中系统内能的增量、外界对系统所作的功和系统所吸收的热量的之和必定都是相同的。热力学第一定律是能量转化和守恒定律在射击热现象的过程中的具体形式。因为它所说的状态是指系统的热力学状态，它所说的能量是指系统的内能。如果考察的是所有形式的能量（机械能、内能、电磁能等），热力学第一定律就推广为能量守恒定律。这个定律指出：自然界中各种不同形式的能量都能从一种形式转化为另一种形式，由一个系统传递给另一个系统，在转化和传递中总能量守恒。能量守恒定律是自然界中各种形态的运动相互转化时所遵从的普遍法则。自从它建立起来以后，直到今天，不但没有发现任何违反这一定律的事实，相反地，大量新的实践不断证明着这一定律的正确性，丰富着它所概括的内容。能量守恒定律的确立，是生产实践和科学实验长期发展的结果，在长期的实践中，人们很早以来就逐步形成了这样一个概念，即自然界的一切物质在运动和变化的过程中，存在着某种物理量，它在数量上始终保持恒定。能量守恒定律的实质，不仅在于说明了物质运动在量上的守恒，更重要的还在于它揭示了运动从一种形态向另一形态的质的转化，所以，只有当各

大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案资料

大学物理化学1-热力学第一定律课后习题及答案

( A ) 热力学能守恒，焓守恒； ( B ) 热力学能不一定守恒，焓守恒； (C ) 热力学能守恒，焓不一定守恒； ( D) 热力学能、焓均不一定守恒。 5. 从同一始态出发，理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程：( )。 ( A )可以到达同一终态； ( B )不可能到达同一终态； ( C )可以到达同一终态，但给环境留下不同影响。 6. 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：( )。 ( A )焓总是不变； (B )热力学能总是增加； ( C )焓总是增加； (D )热力学能总是减少。 O2(g) ==== H2O(g)的标准摩尔反应焓为?r H(T)，下 7. 已知反应H2(g) +1 2 列说法中不正确的是：（）。（A）?r H(T)是H2O(g)的标准摩尔生成焓；（B）?r H(T)是H2O(g)的标准摩尔燃烧焓；（C）?r H(T)是负值；（D）?r H(T)与反应的?r U数值不等。三、计算题习题1 10 mol理想气体由25℃，1.0 MPa膨胀到25℃，0.1 MPa，设过程为： ( 1 )自由膨胀； ( 2 )对抗恒外压力0.1 MPa膨胀； ( 3 )定温可逆膨胀。试计算三种膨胀过程中系统对环境作的功。

大学物理化学23热力学练习题

热力学一、判断题： 1、在定温定压下，CO2由饱和液体转变为饱和蒸气，因温度不变，CO2的热力学能和焓也不变。 2、25℃时H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于25℃时H2O(g)的标准摩尔生成焓。 3、稳定态单质的Δf H mΘ(800K)=0 。 4、d U=nC v,m d T公式对一定量的理想气体的任何pVT过程都适用。 5、系统处于热力学平衡态时，其所有的宏观性质都不随时间而变。 6、若系统的所有宏观性质均不随时间而变，则该系统一定处于平衡态。 7、隔离系统的热力学能是守恒的。 8、隔离系统的熵是守恒的。 9、一定量理想气体的熵只是温度的函数。 10、绝热过程都是定熵过程。 11、一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有熵变。 12、系统从同一始态出发，经绝热不可逆过程到达的终态，若经绝热可逆过程，则一定达不到此终态。 13、热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体传到高温物体是不可能的。 14、系统经历一个不可逆循环过程，其熵变> 0。 15、系统由状态1经定温、定压过程变化到状态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。 16、绝热不可逆膨胀过程中S >0，则其相反的过程即绝热不可逆压缩过程中S <0。 17、临界温度是气体加压液化所允许的最高温度。 18、可逆的化学反应就是可逆过程。 19、Q和W不是体系的性质，与过程有关，所以Q + W也由过程决定。 20、焓的定义式H = U + pV是在定压条件下推导出来的，所以只有定压过程才有焓变。 21、焓的增加量?H等于该过程中体系从环境吸收的热量。 22、一个绝热过程Q = 0，但体系的?T不一定为零。 23、对于一定量的理想气体，温度一定，热力学能和焓也随之确定。 24、某理想气体从始态经定温和定容两过程达终态，这两过程的Q、W、?U及?H是相等的。 25、任何物质的熵值是不可能为负值和零的。 26、功可以全部转化为热，但热不能全部转化为功。 27、不可逆过程的熵变是不可求的。 28、某一过程的热效应与温度相除，可以得到该过程的熵变。 29、在孤立体系中，一自发过程由A→B，但体系永远回不到原来状态。 30、绝热过程Q = 0，即，所以d S = 0。 31、可以用一过程的熵变与热温熵的大小关系判断其自发性。 32、绝热过程Q = 0，而由于?H = Q，因而?H等于零。 33、按Clausius不等式，热是不可能从低温热源传给高温热源的。 34、在一绝热体系中，水向真空蒸发为水蒸气(以水和水蒸气为体系)，该过程W＞0，?U＞0。 35、体系经过一不可逆循环过程，其?S体＞0。 36、对于气态物质，C p－C V = n R。 37、在一绝热体系中有一隔板，两边分别是空气和真空，抽去隔板，空气向真空膨胀，此时Q = 0，所以?S=0。二、填空题： 1、一定量的理想气体由同一始态压缩至同一压力p，定温压缩过程的终态体积为V，可逆绝热压缩过程的终

物理化学试题及答案

物理化学试题及答案 C. 易于液化 D. 不易液化 2006-2007学年度上期物理化学试题,B, 水溶液置于绝热箱中，插入两个铜电极，以蓄电池为电源进行4、如图，将CuSO4 电解，可以看作封闭体系的是( )。 A. 绝热箱中所有物质 B. 两个铜电极 (可带计算器) C. 蓄电池和铜电极一、判断题。判断下列说法的正误，在正确的说法后面打“?”，错误的说得分 D. CuSO水溶液 4法后面打“×”。(每小题1分，共10分) 5、在体系温度恒定的变化中,体系与环境之间( )。 1、温度一定的时候，气体的体积与压力的乘积等于常数。( ) A. 一定产生热交换 B. 一定不产生热交换 2、热力学过程中W的值应由具体过程决定 ( ) C. 不一定产生热交换 D. 温度恒定与热交换无关 3、系统的混乱度增加，则其熵值减小。( ) 6、下列定义式中，表达正确的是( )。 4、处于标准状态的CO (g)，其标准燃烧热为零。( ) A. G=H，TS B. G=A，PV C. A=U，TS C. H=U—PV 5、1mol理想气体从同一始态经过不同的循环途径后回到初始状态，其热力学能不变。 7、在一个绝热钢瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么( )。( )

A. Q > 0，W > 0，ΔU > 0 6、吉布斯判据适用于理想气体的任意过程。( ) B. ΔQ = 0，W = 0，ΔU < 0 7、四个热力学基本方程适用于所有封闭体系的可逆过程。( ) C. Q = 0，W = 0，ΔU = 0 8、在纯溶剂中加入少量不挥发的溶质后形成的稀溶液沸点将升高。( ) D. Q < 0，W > 0，ΔU < 0 9、惰性组分的加入将使反应的平衡转化率降低。( ) 8、ΔH =Q , 此式适用于下列哪个过程: ( )。 p10、只受温度影响的平衡系统自由度F=C-P+1。( ) 655A. 理想气体从10 Pa反抗恒外压10 Pa膨胀到10 Pa 5B. 0? , 10 Pa 下冰融化成水得分二、选择题。以下各题，只有一个正确选项，请将正确的选项填在相应位置。(每小题3分，共45分) C. 电解 CuSO水溶液 4 54D. 气体从 (298 K, 10 Pa) 可逆变化到 (373 K, 10 Pa) 1. 一定压力下，当2 L理想气体从0?升温到273?时，其体积变为( )。 9、下述说法中，哪一种不正确:( )。 A. 5 L B. 4 L C. 6 L D. 1 L A. 焓是体系能与环境进行交换的能量 2、A、B两种理想气体的混合物总压力为100kPa，其中气体A的摩尔分数0.6，则气体B B. 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量的分压为( )。 C. 焓是体系状态函数 A. 100kPa B. 60kPa C. 40kPa D. 不确定 D. 焓只有在某些特定条件下，才与体系吸热相等 3、当实际气体的压缩因子Z 大于1的时候表明该气体( )。 10、凝固热在数值上与下列哪一种热相等:( )。 A. 易于压缩 B. 不易压缩 1

(物理化学)第二章热力学基础概念题1

第二章热力学基础概念题一、填空题 1、一定量的N 2气在恒温下增大压力，则其吉布斯自由能变。（填增大，不变，减小） 2、物理量,,,,,,Q W U H V T p 属于状态函数的有；属于途径函数的有；状态函数中属于强度性质的有；属于容量性质的有。 3、对组成不变的均相封闭系统，T S p ???= ???? ；对理想气体T S p ???= ???? 。 4、21 ln V W nRT V =的适用条件是； 1TV γ-=常数的适用条件是； p H Q ?=的适用条件是。 5、1摩尔理想气体经恒温膨胀，恒容加热和恒压冷却三步完成一个循环回到始态，此过程吸热20.0kJ 。则U ?＝，H ?＝，W ＝。 6、体积功的通用计算公式是W ＝；在可逆过程中，上式成为W ＝；在等压过程中，上式成为W ＝。 7、给自行车打气时，把气筒内的空气作为体系，设气筒、橡皮管和轮胎均不导热，则该过程中Q 0，W 0 。 8、273.15K 、101.325kPa 下，固体冰融化为水，其Q 0，W 0， U ? 0，H ? 0 。二、选择题 1、水在可逆相变过程中：（1）0U ?=，0H ?=；（2）0T ?=，0p ?=；（3）0U ?=，0T ?=；（3）以上均不对。 2、理想气体,p m C 与,V m C 的关系为：

（1）,p m C ＝,V m C ；（2）,p m C >,V m C ；（3）,p m C <,V m C ；（4）无法比较。 3、液态水在100℃及101.325Pa 下汽化成水蒸气，则该过程的：（1） △H=0; (2) △S=0; (3) △A=0; (4) △G=0 。 4、理想气体从状态Ⅰ等温自由膨胀到状态Ⅱ，可用那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 。 5、公式dG SdT Vdp =-+可适用下述那一过程：（1）在298K, 101.325kP 下水蒸气凝结成水的过程；（2）理想气体膨胀过程；（3）电解水制H 2(g)和O 2(g)的过程; (4) 在一定温度压力下，由()()223N g H g +合成()3NH g 的过程。 6、对封闭的单组分均相系统，且'0W =时，T G p ??? ????的值应是：（1）<0 ； (2) >0 ；（3）＝0 ；（4）前述三种情况无法判断。 7、理想气体等温自由膨胀过程为：（1）0Q <；（2）0U ?<；（3）0W >；（4）0H ?=。 8、一封闭系统，当状态从A 到B 发生变化时，经历两条任意的不同途径，则下列四式中正确的是：（1）12Q Q =；（2）12W W =；（3）1122Q W Q W +=+；（4）12U U ?=?。 9、反应热公式p r Q H =?除应满足“封闭系统，不做非体积功”外，还应满足：（1）21p p ==定值; (2) e p =定值; (3) 外p=p ; (4) 21e p p p ===定值。三、是非题（正确地打“√”，错误的打“×”） 1、理想气体在恒定的外压下绝热膨胀到终态，因为是恒压，所以H Q ?=，又因为是绝热，0Q =，故0H ?=，对吗？（） 2、气体经不可逆绝热膨胀后，因为Q ＝0，固其熵变等于零。是不是？（） 3、在－10℃，101.325kPa 下过冷的H 2O(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？（） 4、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？（） 5、绝热过程都是等熵过程。是不是？（）

物理化学练习(热力学部分)

物化补考练习（一）考察内容：第二、三单元姓名：一、选择题(12分) 1.常温常压下 1 mol H 2 与1 mol Cl 2在绝热钢瓶中反应生成 HCl 气体，则： A.0,0,0,0?=?=?G S H U r r r r B. 0,0,0,0??>?=?G S H U r r r r D. 0,0,0,0>?=?>?>?G S H U r r r r 2.单原子理想气体的 vm c =3/2 R ，当温度由 T 1变到T 2时，等压过程体系的熵变与等容过程的熵变之比是（） A.1:1, B.2:1, C.3:5, D.5:3 3.Ｑp ＝ΔH,不适用于下列哪个过程（） A.理想气体从 1×107Pa 反抗恒外压1×105Pa 膨胀到1×105Pa ， B.0℃、101325 Pa 下冰融化成水， C. 101325 Pa 下电解 CuSO 4 水溶液， D. 气体从298 K 、101325 Pa 可逆变化到 373K 、101325 Pa 。 4.某化学反应若在300K ，101325 Pa 下在试管中进行时放热 6×104J,若在相同条件下通过可逆电池进行反应，则吸热6×103J ，该化学反应的熵变ΔS 为（） A.-200 J ﹒K -1 B.200 J ﹒K -1 C.-20 J ﹒K -1 D.20 J ﹒K -1 二、填空题（12分） 1.1mol 单原子理想气体从 298K ，20 2.65 kPa 经历 ①等温可逆 ②绝热可逆 ③等压可逆三条途径可逆膨胀，使体积增加到原来的二倍，系统对环境所做的功的净值分别为 W 1,W 2,W 3,三者的关系是： 2.某气体状态方程为 )(,)(V f T V f p =只是体积的函数，恒温下该气体的熵随体积 V 的增加而。 3.恒压下，无相变的单组分封闭系统的焓随温度的升高而（）

物理化学习题与答案

热力学第一定律练习题一、判断题：1．当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值。当系统的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。4．一定量的理想气体，当热力学能与温度确定之后，则所有的状态函数也完全确定。5．系统温度升高则一定从环境吸热，系统温度不变就不与环境换热。7．因Q P= ΔH，Q V= ΔU，所以Q P与Q V都是状态函数。8．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。10．在101.325kPa下，1mol l00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。若水蒸气可视为理想气体，那么由于过程等温，所以该过程ΔU = 0。12．1mol水在l01.325kPa下由25℃升温至120℃，其ΔH= ∑C P,m d T。13．因焓是温度、压力的函数，即H= f(T,p)，所以在恒温、恒压下发生相变时，由于d T = 0，d p = 0，故可得ΔH = 0。16．一个系统经历了一个无限小的过程，则此过程是可逆过程。18．若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。20．气体经绝热自由膨胀后，因Q = 0，W = 0，所以ΔU = 0，气体温度不变。28．对于同一始态出发的理想气体的绝热变化过程，W R= ΔU= n C V,mΔT，W Ir= ΔU= n C V,mΔT，所以W R= W Ir。 1．第一句话对，第二句话错，如理想气体的等温过程ΔU = 0，ΔH= 0。4．错，理想气体的U = f(T)，U与T不是独立变量。5．错，绝热压缩温度升高；理想气体恒温可逆膨胀，吸热。7．错，Q V、Q p是状态变化的量、不是由状态决定的量。8．错，(1)未说明该过程的W'是否为零；(2)若W' = 0，该过程的热也只等于系统的焓变。10．错，这不是理想气体的单纯pVT 变化。12．错，在升温过程中有相变化。13．错，H = f(T,p)只对组成不变的均相封闭系统成立。16．错，无限小过程不是可逆过程的充分条件。18．对。 20．错，一般的非理想气体的热力学能不仅只是温度的函数。28．错，两个过程的ΔT不同。二、单选题：2．体系的下列各组物理量中都是状态函数的是：(A) T，p，V，Q ； (B) m，V m，C p，?V；(C) T，p，V，n； (D) T，p，U，W。 8．下述说法中，哪一种不正确： (A)焓是体系能与环境进行交换的能量；(B) 焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量；(C) 焓是体系状态函数；(D) 焓只有在某些特定条件下，才与体系吸热相等。 12．下述说法中，哪一种正确：(A)热容C不是状态函数； (B)热容C与途径无关； (C)恒压热容C p不是状态函数； (D) 恒容热容C V不是状态函数。 18．1 mol H2(为理气)由始态298K、p被绝热可逆地压缩5dm3，那么终态温度T2 与内能变化?U分别是：(A)562K，0 kJ ； (B)275K，-5.49 kJ ；(C)275K，5.49kJ ；(D) 562K，5.49 kJ 。 21．理想气体从同一始态（p1,V1,T1）出发分别经恒温可逆压缩(T)、绝热可逆压缩(i)到终态体积为V2时，环境对体系所做功的绝对值比较：(A) W T > W i；(B)W T < W i；(C) W T = W i； (D) 无确定关系。热力学第二定律练习题一、判断题：1．自然界发生的过程一定是不可逆过程。4．绝热可逆过程的?S = 0，绝热不可逆膨胀过程的?S > 0。5．为计算绝热不可逆过程的熵变，可在始末态之间设计一条绝热可逆途径来计算。6．由于系统经循环过程后回到始态，?S = 0，所以一定是一个可逆循环过程。8．在任意一可逆过程中?S = 0，不可逆过程中?S > 0。15．自发过程的方向就是系统混乱度增加的方向。16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。24．指出下列各过程中，物系的?U、?H、?S、?A、?G中何者为零？⑴理想气体自由膨胀过程；⑵实际气体节流膨胀过程；⑶理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态；⑷ H2和Cl2在刚性绝热的容器中反应生成HCl；⑸ 0℃、p 时，水结成冰的相变过程；⑹理想气体卡诺循环。1．对。 4 正确。5．错，系统由同一始态出发，经绝热可逆和绝热不可逆过程不可能到达相同的终态。6 错，环境的熵变应加在一起考虑。 8．错。14．错。未计算环境的熵变；15．错，条件 16．错，必须在等温等压，W’= 0的条件下才有此结论。24．(1) ΔU = ΔH = 0；(2) ΔH = 0； (3) ΔS = 0； (4) ΔU = 0；(5) ΔG = 0；6) ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG都为 0。二、单选题： 2．可逆热机的效率最高，因此由可逆热机带动的火车： (A) 跑的最快；(B)跑的最慢； (C) 夏天跑的快； (D) 冬天跑的快。 12．2mol理想气体B，在300K时等温膨胀，W = 0时体积增加一倍，则其?S(J·K-1)为： (A) -5.76 ； (B) 331 ； (C) 5.76 ； (D) 11.52 。 13．如图，可表示理想气体卡诺循环的示意图是： (A) 图⑴； (B) 图⑵；(C)图⑶； (D) 图⑷。

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