物理化学第三章习题答案.ppt

1.1.将将1mol1mol双原子理想气体从双原子理想气体从298K298K、、100kPa100kPa的始态，恒熵压缩的始态，恒熵压缩到体积为到体积为5dm5dm3 3，求终态温度及过程的，求终态温度及过程的Q Q、、W W、、ΔΔU U、、ΔΔH H、、ΔΔS S解解：T2，5dm3298K，100kPa2. 2. 将将298.15K298.15K、、100kPa100kPa的的0.1mol0.1mol的双原子理想气体绝热不可的双原子理想气体绝热不可逆压缩至逆压缩至150kPa150kPa，测得此过程系统得功，测得此过程系统得功502J502J，求终态温，求终态温度度T T2 2及该过程的及该过程的 Q Q、、ΔΔU U、、ΔΔH H、、ΔΔS S系统系统、、ΔΔS S环境环境和和ΔΔS S隔离隔离T2，150kPa298.15K，100 kPa解：解：3. 1mol O3. 1mol O2 2，始态为，始态为300K 300K 和和 1013.25kPa 1013.25kPa，经过恒温可逆，经过恒温可逆膨胀至终态压力为膨胀至终态压力为101.325 kPa101.325 kPa。

试计算该过程的试计算该过程的W W、、Q Q、、ΔΔU U、、ΔΔH H、、ΔΔS S300K，1013.25 kPa300K，101.325kPa解：解：4. 10mol H4. 10mol H2 2( (理想气体理想气体) )，从始，从始态态298.15K298.15K、、50 kPa50 kPa绝热可绝热可逆地压缩到逆地压缩到100 kPa100 kPa，计算该过程的，计算该过程的Q Q、、W W、、∆U U、、∆H H、、∆S S、、∆A A和和∆G G 巳知 (298.15K) = 130.59 J·K(298.15K) = 130.59 J·K-1-1·mol·mol-1-1 298.15K，50 kPaT2，100kPa解解：298.15K，100kPa298.15K，50 kPaT2，500kPa298.15K，100 kPa5. 5. 将将298.15 K298.15 K，， 下的下的 1dm1dm3 3 O O2 2绝热压缩到绝热压缩到 5 5 ，，耗费功耗费功 502 J502 J求终态的求终态的T T2 2和和S S2 2以及过程的以及过程的ΔΔU U、、ΔΔH H、、ΔΔS 和和ΔΔG G。

已知已知 (O(O2 2,298.15 K) = 205.14 J·K,298.15 K) = 205.14 J·K1 1·mol·mol-1-1，，C Cp,mp,m (O(O2 2) = 29.29 J·K) = 29.29 J·K-1-1·mol·mol-1-1 6 6．．1mol1mol某双原子理想气体，从某双原子理想气体，从300K300K、、p pθθ等温可逆压缩到等温可逆压缩到1010p pθθ，， 计算该过程的计算该过程的Q Q、、W W、、∆U U、、∆H H、、∆S S、、∆A A和和∆G G300K，100 kPa300K，1000kPa7.7.1 10 0 mol mol 过冷水在过冷水在 - -10℃ 10℃ ，，101.325 kPa101.325 kPa下结冰 已知：已知： C Cp p,m,m( (s s) ) = = 37.37.2020 J J molmol––1 1 K K––1 1, , C Cp p,m,m( (l l) ) = = 76.2876.28J J molmol––1 1 K K––1 1 . . 求：求：Q Q 、、 S S 、、 G G. . 8 8. 1 mol. 1 mol液体水于液体水于298298.15.15K K，，101.325 kPa101.325 kPa下蒸发为水蒸气，下蒸发为水蒸气， 试计算此过程的试计算此过程的W W、、Q Q、、∆U U、、∆H H、、∆S S及及 ∆G G，， 并判断此过程能否自发进行并判断此过程能否自发进行. .已知在已知在298298.15.15K K、、3.1673.167 kPa kPa 下水的下水的ΔΔvapvapH Hm m（（298298.15.15K K））= 43.76kJ·mol= 43.76kJ·mol-1 -1 根据吉布斯函数判据，过程根据吉布斯函数判据，过程不不可自发进行。

可自发进行 9 9. . 通过设计过程求通过设计过程求1mol H1mol H2 2O(g)O(g)在在25℃25℃平衡压力下凝结为平衡压力下凝结为 液态水的过程的液态水的过程的∆H H、、∆S S 和和∆G G已知25℃25℃下，水的饱和蒸气下，水的饱和蒸气压为压为3.167kPa3.167kPa；在；在100℃100℃下水的下水的ΔΔvapvapH Hm m = 40.63 kJ·mol = 40.63 kJ·mol-1-1，， C Cp,mp,m⑴= 75.30 J·K⑴= 75.30 J·K-1-1·mol·mol-1-1 ，，C Cp,mp,m（（g g））= 33.50 J·K= 33.50 J·K- -1 1·mol·mol-1-110.10. 298.15K 298.15K和和p pθθ下进行的相变：下进行的相变：H H2 2O O（（l l））→ → H H2 2O O（（g g）） 计算相变的计算相变的ΔΔG G，并判断能否自动进行并判断能否自动进行 已知已知H H2 2O O（（l l））在在298.15K298.15K时饱和蒸气压为时饱和蒸气压为3.168kPa3.168kPa，， H H2 2O O（（l l）的摩尔体积为）的摩尔体积为 18.02 mL/mol 18.02 mL/mol 。

1mol H1mol H2 2O(l)O(l)298.15K298.15K,10,100 0kPakPa1mol H1mol H2 2O(g)O(g)298.15K298.15K,10,100 0kPakPa不可逆相变不可逆相变1mol H1mol H2 2O(l)O(l)298.15K298.15K,3.16,3.168 8kPakPa1mol H1mol H2 2O(g)O(g)298.15K298.15K,3.16,3.168 8kPakPa可逆相变可逆相变根据吉布斯函数判据，根据吉布斯函数判据，不不可自发进行可自发进行11.11.已知苯在已知苯在101.325 kPa101.325 kPa 下的熔点为下的熔点为5 5 ℃℃，，在此条件下的摩尔熔化焓在此条件下的摩尔熔化焓 ，， C Cp p,m,m( (s s) ) = = 122.59122.59 J J molmol––1 1 K K––1 1, , C Cp p,m,m( (l l) ) = = 126.78126.78J J molmol––1 1 K K––1 1 求在求在101.325 kPa101.325 kPa ，，-5 -5 ℃℃下下1 mol 1 mol 过冷过冷苯凝固为固体苯的苯凝固为固体苯的 S S 和和 G G 。

12.12. 在在400K400K、标准压力下，理想气体间进行下列、标准压力下，理想气体间进行下列恒温、恒压化学反应：恒温、恒压化学反应：A A（（g g））+ 2B+ 2B（（g g））→ 3C→ 3C（（g g））+ + D D（（g g））求进行求进行1mol1mol上述反应的上述反应的ΔΔr rG Gm mθθ已知已知25℃25℃数据如下：数据如下：ABCDΔfHmθ/kJ·mol−10-40-300Cp,m /J·mol−1·K-110502025 /J·mol−1·K-1207030401 13 3．．353.25K353.25K、、101.325kPa101.325kPa的的1mol1mol苯放入一密闭的真空容器苯放入一密闭的真空容器中，最终蒸发为同温同压的苯蒸气设该容器放在温度中，最终蒸发为同温同压的苯蒸气设该容器放在温度恒定在恒定在353.25K353.25K的极大恒温槽内）已知苯（的极大恒温槽内）已知苯（l l）在）在353.25K353.25K、、101.325kPa101.325kPa下的摩尔蒸发焓为下的摩尔蒸发焓为30.77kJ·mol30.77kJ·mol-1-1. .（（1 1）计算该过程）计算该过程W W、、Q Q、、∆U U、、∆S S和和∆G G。

2 2））S S、、G G 两个判据中，两个判据中，何者可以作为上述过程是否自发进行的判据何者可以作为上述过程是否自发进行的判据请计算出具体数值来说明请计算出具体数值来说明可逆（（2））非恒压过程，所以只能用非恒压过程，所以只能用S判据判据1.1.在在100℃100℃和和25℃25℃之间工作的热机，其最大效率为（之间工作的热机，其最大效率为（ ）） A.100% B.75% C.25% D.20% A.100% B.75% C.25% D.20% 2.2.当理想气体在等温当理想气体在等温(500K)(500K)下进行膨胀时，下进行膨胀时， 求得体系的熵变求得体系的熵变∆S S = l0 J·K-1 = l0 J·K-1，， 若该变化中所做的功仅为相同终态最大功的若该变化中所做的功仅为相同终态最大功的1/101/10，， 该变化中从热源吸热（该变化中从热源吸热（ ）） A.5000 J B.500 J C.50 J D. 100 J A.5000 J B.500 J C.50 J D. 100 J DB3.3.正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中（正常沸点时，液体蒸发为气体的过程中（ ）） A.Δ A.ΔS S=0 B. Δ=0 B. ΔG G=0=0　　 C.Δ C.ΔH H=0=0　　　　 D. Δ D. ΔU U=0=04. 4. 一定量的理想气体经绝热可逆膨胀后，一定量的理想气体经绝热可逆膨胀后，下列各量正确的是下列各量正确的是( )( ) A A．．Q Q > 0 B> 0 B．．W W > > 0 C 0 C．．ΔΔS S=0 D=0 D．．ΔΔH H=0 =0 5.5.理想气体由始态经过绝热自由膨胀至终态理想气体由始态经过绝热自由膨胀至终态, ,其以下各量变化正确的是其以下各量变化正确的是( )( ) A. A. Q Q > 0 B. Δ > 0 B. ΔS S=0 C. =0 C. W W > 0 D. Δ> 0 D. ΔU U =0 =0BCD6.6.若系统经历一任意的不可逆过程，则该系统的熵变若系统经历一任意的不可逆过程，则该系统的熵变ΔΔS S( )( ) A A一定大于零一定大于零 B B 一定小于零一定小于零 C C一定等于零一定等于零 D D 可能大于零也可能小于零可能大于零也可能小于零7.7.若在隔离系统中发生一任意的不可逆过程后则该系统的若在隔离系统中发生一任意的不可逆过程后则该系统的 熵变熵变ΔS( )ΔS( )。

A A一定大于零一定大于零 B B一定小于零一定小于零 C C一定等于零一定等于零 D D可能大于零也可能小于零可能大于零也可能小于零DA8.8.理想气体由始态经过绝热可逆膨胀至终态理想气体由始态经过绝热可逆膨胀至终态, ,其以下其以下各量变化正确的是各量变化正确的是( )( )A.A.Q Q > 0 B .Δ> 0 B .ΔS S =0 C. =0 C. W W > 0 D. Δ > 0 D. ΔU U =0 =0 B9.9.封闭系统中，非体积功为零，且在恒温、恒压下，封闭系统中，非体积功为零，且在恒温、恒压下，化学反应进行了化学反应进行了1mol1mol的反应进度时，一定可以用来计算的反应进度时，一定可以用来计算系统熵变系统熵变△△r rS Sm m的公式为（的公式为（ ）） A. B. A. B. C. D. C. D.C10. H10. H2 2和和O O2 2在绝热钢瓶中生成水的过程（在绝热钢瓶中生成水的过程（ ）） A.ΔA.ΔH H = 0 B. Δ = 0 B. ΔU U = 0 C. Δ = 0 C. ΔS S = 0 D. Δ = 0 D. ΔG G = 0 = 0B11.11.下列函数中为强度性质的是（下列函数中为强度性质的是（ ）） A. A. T T B. B. C CV V C. C. G G D. D. S S A12.12.理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程（理想气体经可逆与不可逆两种绝热过程（ ）） A. A.可以从同一始态出发达到同一终态。

可以从同一始态出发达到同一终态 B. B.从同一始态出发，不可能达到同一终态从同一始态出发，不可能达到同一终态 C. C.不能断定不能断定A.A.、、B.B.中哪一种正确中哪一种正确 D. D.可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定可以达到同一终态，视绝热膨胀还是绝热压缩而定 13.13.恒温恒压下，一定量纯物质由气态变成液态，恒温恒压下，一定量纯物质由气态变成液态，则系统和环境的熵变为：（则系统和环境的熵变为：（ ））A.A. B. B.B.B.C. D. C. D. BB15.15.理想气体卡诺循环的图为下列四种情况中的哪一种理想气体卡诺循环的图为下列四种情况中的哪一种? ( )? ( ) CC14.14.某一化学反应，已知其某一化学反应，已知其 ，则该反应的，则该反应的 的数值的数值 随温度的升高而随温度的升高而( )( ) A A 升高升高 B B 减少减少 C C 不变不变 D D不能肯定不能肯定16.16.在在101.325kPa101.325kPa下，下，90℃90℃的液态水汽化为的液态水汽化为90℃90℃的水蒸气，的水蒸气， 系统的熵变将系统的熵变将 ( ) ( ) A.ΔS>0 B.ΔS<0 C.ΔS=0 D. A.ΔS>0 B.ΔS<0 C.ΔS=0 D.难以确定难以确定 17.17.理想气体经历恒温自由膨胀，以下各量变化错误的是（理想气体经历恒温自由膨胀，以下各量变化错误的是（ ）） A.Δ A.ΔH H = 0 B.Δ = 0 B.ΔU U > 0 C.Δ > 0 C.ΔS S ＞＞ 0 D.Δ 0 D.ΔG G ＜＜0 0AB18.18.理想气体等温过程的理想气体等温过程的ΔΔA A（（ ））A.A.>Δ>ΔG G B.<Δ B.<ΔG G C. =Δ C. =ΔG G D. D.不确定不确定C19.19.吉布斯函数判据可以写作吉布斯函数判据可以写作( ) ( ) A. ≤0 B. ≤0 A. ≤0 B. ≤0 C. ≥0 D. ≥0 C. ≥0 D. ≥0B20.20.克劳修斯克劳修斯- -克拉佩龙方程可用于克拉佩龙方程可用于( )( ) A A. .固固- -气及液气及液- -气两相平衡气两相平衡 B B. .固固- -液两相平衡液两相平衡 C C. .固固- -固两相平衡固两相平衡 D D. .任意两相平衡任意两相平衡AC2121．下列关系式中不需要理想气体假设的是（．下列关系式中不需要理想气体假设的是（ ）） A. A. B. B. C. C.对恒压过程：对恒压过程：ΔΔH H = Δ = ΔU U + + p pΔΔV V D. D.对绝热可逆过程：对绝热可逆过程：1.1.热力学基本方程热力学基本方程d dG G= = 。

2. 2.一定量的理想气体，恒温自由膨胀后一定量的理想气体，恒温自由膨胀后ΔΔS S 0 0 3.1mol3.1mol单原子理想气体从始态体积单原子理想气体从始态体积V V1 1开始，开始， 经历绝热可逆膨胀过程后体积变至经历绝热可逆膨胀过程后体积变至1010V V1 1，， 则过程的则过程的ΔΔS S= = J/KJ/K4.4.亥姆霍兹函数判据的条件为亥姆霍兹函数判据的条件为 6.6.1mol1mol理想气体在恒温条件下，体积由理想气体在恒温条件下，体积由V V膨胀至膨胀至2 2V V，，该过程的该过程的W W 0 0，，ΔΔH H 0 0，，ΔΔS S 0 0，，ΔΔG G 0 0选填：＞、（选填：＞、= =、＜、、）、＜、、）7 7. .在在T T1 1和和T T2 2两热源间工作的可逆热机效率两热源间工作的可逆热机效率η η = = . .（（T T1 1＞＞T T2 2））5.5.吉布斯函数判据吉布斯函数判据dG≤0dG≤0适用的条件为适用的条件为 。

<0=><>1.1.一定量的理想气体从相同的始态出发，经绝热可逆和绝热不可逆过程一定量的理想气体从相同的始态出发，经绝热可逆和绝热不可逆过程 能否达到相同的终态？为什么？能否达到相同的终态？为什么？三、简答题三、简答题绝热可逆绝热可逆绝热不可逆绝热不可逆不可能达到相同的终态不可能达到相同的终态2.2.已知已知1 10000 kPa kPa 、、25 25 ℃℃下石墨比金刚石稳定，则金刚石的标准摩尔下石墨比金刚石稳定，则金刚石的标准摩尔生成吉布斯函数大于零还是小于零？为什么？生成吉布斯函数大于零还是小于零？为什么？石墨石墨→金刚石金刚石 1 10000 kPa kPa 、、25 25 ℃℃所以在此条件下此反应不可进行所以在此条件下此反应不可进行。