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物化(上)复习


概念题
1. 在 p-V 图上,将各条恒温线上的饱和蒸汽代表的点和饱和液体代表 的点分别联结起来组成一条线,此线称 节线、等温线) 。 2. 1mol 的理想气体当状态发生变化使温度由 T1 变为 T2 时,则气体的 焓变化 ? H 和内能的变化 ? U 之差为 。 (双节线、旋

3. 根据规定,下列物质 CO2(g)、CO(g)、H2O(l)、N

2(g)、SO2(g)中标 准摩尔燃烧焓不等于 0 的物质是 。

4. 在温度为 300K 和 800K 间工作的热机,理论上最大的热机效率 为 。
理气

5. 理想气体和实际气体分别在节流阀中膨胀,则 ? H 说法是否正确?( 6. 若反应 C (s) 则 ?H
? 1 2 O 2 (g) ? CO(g)

= ?H

实际气体

。此

) (正确、错误) 在恒压绝热的条件下进行,

0。 (大于、小于、等于) 0 (大于,

7. 实际气体绝热向真空膨胀时,气体的熵变 ? S 小于,等于)

8. 石墨的标准摩尔燃烧焓等于二氧化碳气体的标准摩尔生成焓。 ( )( 对、错、无法判断)

9. 范德华状态方程的形式为: (或) 。

10. 在一定压力和温度下求解范德华状态方程式,可得关于摩尔体积的 三 个 根 , 其 大 小 分 别 为 : 0.0523m3/mol, 0.2534m3/mol 和 0.9523m3/mol, 则饱和液体的摩尔体积为 。

11. 由范德华方程计算可知,气体在临界点的压缩因子等于 0.375,因 此,所有气体在临界点的压缩因子必为 0.375,此说法( (填:正确或错误) 12. 水的三相点温度是 K。 ) 。

13. 按照状态函数的基本假定,对于一定量的纯物质均相系统,其 U, S,T 三个状态函数间的关系可以写成 U
T ? T (U , S )

? U (S ,T )

或S

? S (U , T )





。 (对、错) 。

14. 实际气体的压缩因子 Z 永远不可能等于 1。 (对、错)

15. 下图为某物质的压缩因子图,图中标有三条等温线,则三条线所代 表的温度由高到低的顺序是
2.5 T1 2.0 1.5
Z



T2 T3 T3 T2 T1 0 2 4
p /MPa

1.0 0.5 0.0

6

8

10

12

16. 气体液化的必要条件是气体的温度必须低于某一温度,这一温度就



。 (临界温度、沸点) (对、

17. 物质的聚集状态不同时,其标准摩尔燃烧焓不变。 错) 。

18. 在外压为 p 时,当液体在 T,p 汽化为 T,p 下的汽体时,系统吸收 的热量为 Q1。现液体在真空中同样由 T,p 汽化为 T,p 下的汽体 时,系统吸收的热量为 Q2 Q1。 (等于、不等于)

19. CO2 (g) 的 标 准 摩 尔 生 成 焓 等 于 C( 金 刚 石 ) 的 标 准 摩 尔 燃 烧 焓。 。 (对、错)

20. 一封闭系统经一循环过程时热和功分别为 Q 和 W, 则(Q+W) 等于零。 (一定、不一定、无法判断) 。 (对、错)

21. 热永远不可能从低温物体向高温物体传递。

22. 在高温热源 1000K 和低温热源 300K 之间运转的热机,当热机从高 温热源每吸收 1000J 的热量时,则热机对外所做功的大小不可能超 过 。 零。 (大于、

23. 如系统经历一不可逆绝热过程, 则系统的熵变 ? S 等于、小于) 24. 一定量的理想气体在恒温下体积由 V1 膨胀到 V2, ? G 其
?



25. 在恒温下,2 mol 体积为 2V 的 N2 与 1 mol 体积为 V 的 N2 混合成 为体积为 3V 的气体,其 ? S 26. 对于理想气体 ? ? U ?
?

。 。 (对、错)

? ? ?H ? ? ? ? ? ? 0 ? ?S ?T ? ?S ?T



27. 理想气体由相同的始态 A 分别经历两过程,一个到达终态 B,一个 到达终点 C,其中 B 和 C 刚好落在一条等温线上,
?U
AB

?U

AC

。 (大于、等于、小于、无法判断)
16 B 12 8 4 0 0 5 V 10 15 20

p

A C

28. 气体由压力 p1 恒温可逆膨胀到 p2 与气体由压力 p1 绝热可逆膨胀到 p2,其过程可在 p-V 图上分别示意,则恒温膨胀过程在 p-V 图上示 意时可用 表示。 (AC 线,AB 线) 。
20 16
p

A

12 8 4 0 2 V 4 6 8

C

B

29. , 化学反应 H

2

(g) ?

1 2

O 2 (g) ? ? H 2 O (g) ?

在恒压、 绝热和只做体积功的条
0

件下进行,则此过程的 ?

r

H

m

______

、?

r

S m ______

0

。(>、=、<)

30. 一定量的实际气体,经节流膨胀后温度下降,p 与 V 之积变大。则 此过程的 ? H
______ 0

、?U

______

0

。(>、=、<)

31. 对于 1mol 的理想气体,当温度升高 100K 时,

则ΔH ? ΔU ?

J/mol。
H
? O m

32. 对于同一物质在同样温度下,标准摩尔升华焓 Δ sub 熔化焓 Δ fus H
? O m

、标准摩尔

、标准摩尔蒸发焓 ? vap H m 三者间的关系为
JT

? O

33. 焦耳-汤姆逊系数 ?

永远大于零(

)(填正确或错误) 。 )函数的变化来

34. 对于恒温恒容不作非体积功的过程,可用( 判断过程方向和限度。

35. 对于循环过程,Q 和 W 不一定等于零,但 Q+W=0( 正确或错误) 36. 热容是物质的特性、只与物质的温度有关( 或错误)

)(填: 。

)(填:正确 。

37. H2(g)的标准摩尔燃烧焓等于 H2O(l)的标准摩尔生成焓( (填:正确或错误)

) 。

38. 恒压下,封闭系统的温度升高了,虽不知系统内是否发生了相变化 和 化 学 变 化 , 但 系 统 与 外 界 交 换 的 热 量 总 可 用
Q
p

? ? H ? ?T 2 nC 1

T

? O p ,m

dT

直接计算(

)(填:正确或错误) 。

39. 在一个封闭系统中, 理想气体经一不可逆绝热过程由始点 A 到达终 点 B,能否设计一个可逆绝热过程使气体经 B 点完全复原到 A 点 ( )(填:能、不能、无法判断) 。

40. 绝热恒压系统中发生某化学反应,则 Δ H 、Δ U 、Δ S 中必等于零的 是( )

41. 在环境温度等于 120℃时, 100℃、101325Pa 的水汽化为 100℃、 101325Pa 下的蒸汽,则此汽化过程的 Δ G ( =0) 42. 理想气体在真空中绝热膨胀,则 U,H 和 S 的变化不为零的是 ( ) i 的 化 学 势 表 达 式 为 : 。
H 2O

)(填:>0、<0、 。

43. 实 际 混 合 物 中 组 分
?i ?

44. N a 2 C O 3 和
Na 2 CO
3

可 组 成 的 水 合 物 有 、 Na
2

Na 2CO

3

? H 2 O (s )
CO



? 7 H 2 O (s)

C O 3 ? 1 0 H 2 O (s )

。在 0.1 M P a 下与 N a 种。

2

3

水溶

液及冰平衡共存的水合物最多可有

1

45. 在 只 做 体 积 功 的 情 况 下 , ? A ? 0 作 为 平 衡 判 据 的 适 用 条 件 是 。 。
3

46. 试写出理想溶液中组分 i 的化学势的表达式: 47. 在真空容器中放置固体 NH
4

HS (s)

, 加热时会产生 NH

(g)

及H 2S

(g)



则该系统的自由度是多少?(写出具体计算式)



48. 试 写 单 相 多 组 分 系 统 的 任 何 一 个 热 力 学 基 本 方 程 。 ) (对、错)

49. 理想稀溶液就是稀的理想溶液。 (

50. 组分 A 和 B 能够形成三种固态稳定化合物 A4B、A2B、AB3,则在 该 系 统 完 整 的 液 固 平 衡 相 图 中 有 几 个 最 低 共 熔

点?


1

51. 对于理想气体化学反应,在温度一定的情况下,若总压为 p 时以分 压表示的平衡常数为 K
K
p2
p1

,若总压为
p1

p 2 时以分压表示的平衡常数为

,并知 p 1 大于 p 2 ,则 K

K

p2

(等于、大于、小于、

无法确定) 。 52. 某气相反应 d D ? e E ? g G ? r R 在一带有活塞的气缸中进行。当 温度恒定时, 发现随着外压的降低,平衡转化率减小;当外压恒定 时,发现随着温度降低,平衡转化率增加。则该反应的特征是 ───── 。 ① 吸热反应,(g+r) > (d+e) ③ 放热反应,(g+r) > (d+e) 58. 化学反应
N
2

② 吸热反应,(g+r) < (d+e) ④ 放热反应,(g+r) < (d+e)
3

? 3H

2

? ? 2NH ?

的平衡条件是 。



59、下列相图中,生成的不稳定水合物肯定是

60、一化学反应在烧杯中进行,放热为 Q1,焓变为 ? H 。若在电
1

池中可逆进行,放热为 Q2 ,焓变为 ? H ,则 Q1 与 Q2 是否相等?
2

(是、否) ? H 1 与 ? H 2 是否相等?

(是、否)
?

61、 在一定温度下, 物质 A 和 B 形成理想溶液, 饱和蒸气压 p B 则当气液两相达平衡时, 气相组成 yB 总是 于、等于、小于) 62、硫酸和水生成 H
2

? pA

?



液相组成 xB。 (大

SO

4

? 4H

2

O

、H

2

SO

4

? 2H

2

O

和H

2

SO

4

? H 2O

三种稳

定水合物,则在硫酸与水系统完整的液固平衡相图中有几个最低共熔 点? 。

63、Au-Ag 二元系是固相完全互溶的系统。将含一定量 Ag 的熔融 混合物冷却,则析出的晶体应是 物、固态溶液) 64、在式 ?
r

。 (纯金属、化合

G m ? ? RT ln K
o

o

中, ? r G m 是化学反应达到平衡时的摩尔
o

吉氏函数的变化值。 66 、 任 意 化 学 反 应 是

(对、错)
0 ?

? ? BB 的 化 学 平 衡 的 条 件
B

。 67、对于实际溶液中的化学反应,其 K a
______ K
o

。(>、=、<)

计算题与证明
一、1mol 双原子理想气体由始态 4MPa、300K 先在 p


= 1 MPa

条件下

不可逆绝热膨胀到中间态 2MPa,再可逆绝热膨胀到终态 1MPa。已知
C V ? 2 .5 R

。试确定以下问题:

(1) 、中间态和终态的温度 T 2 和 T 3 。 (2) 、求总过程的 Δ U 、 Δ H 、 Δ S 。

二、1mol 实际气体,在 p=0.4MPa、T=350K 下经节流膨胀后压力降为 0.2MPa,再在恒压下升温至 350K。已知该气体的 CP=20.52+0.834T, 焦耳-汤姆逊系数 ? =125K/MPa。求节流后的温度和全过程的焓变。
JT

三、某物质的饱和蒸汽压与沸点的关系为:

dln

?p ?
*

?

38254 RT
2

dT

,公式中所

有物理量均为 SI 制,并假定摩尔蒸发焓与温度无关。已知该物质在
60 . 0 C
0

时的饱和蒸汽压为 78.5kPa。
0

1、在外压 78.5kPa 下将 60 . 0
60 . 0 C
0

C

、78.5kPa 的液态该物质蒸发为

、78.5kPa 的蒸汽,计算蒸发过程的 Δ H 、 Δ S 、 Δ G 、Q。

0 2、温度从 60 . 0 C 上升到 80 . 0 0 C 时,饱和蒸汽压增加了多少?

四、求解下列问题 1、 从热力学基本方程 d U
? TdS ? pdV

出发,经过适当假设,请证明
? nC
0 v ,m

理想气体 pVT 变化时,熵变的计算公式为 ? S 2、

ln

T2 T1

? nR ln

V2 V1



下图为流体的 T—S 图(其中熵的单位为 J/mol.K) ,图中有一系

列的等焓线和等压线。试求解下列问题: (1) 、通过分析判断焓由小到大的顺序和压力由小到大的顺序分 别是什么? (2) 、建立图中等压线的斜率 ? ? T ?
? ? ? ?S ? p

与温度、热容等的关系。

五、25 C 时,液态物质 A 的标准摩尔生成焓为 - 484
0

. 5 kJ ? mol

?1

,气态

物质 A 的标准摩尔生成焓为 - 460

. 3 kJ ? mol

?1

。在一定温度范围内,液

态和气态物质的定压热容可视为常数,且液态物质 A 的
C
0 p ,m

? 85 . 3 J ? K

?1

? mol

?1

,气态物质 A 的 C p , m
0

0

? 45 . 3 J ? K

?1

? mol

?1

。求

1mol 液态物质 A 由 75 时的 ? H 。

0

C

, 0.1MPa 变为 100 C , 0.1MPa 的气态物质 A

六、水的正常沸点是 100℃、正常沸点下摩尔蒸发焓为 40.66kJ /mol。 现将 101325Pa、100℃的 1mol 水在真空容器中气化为同温同压下的蒸 汽。求 Q、W、 ?U、 H、△ S、 A 、△ G。 △ △ △ 与蒸气相比较,液体的 体积可略去,蒸气可作为理想气体。

七、由 A 和 B 组成的理想溶液,在 313.15K 的条件下,当溶液组成
x A ? 0 .3

时,溶液上方的蒸汽压为 50.55 kPa ,当溶液组成 x A

? 0 .7

时,溶

液上方的蒸汽压为 78.37 kPa ,试求: (1)物质 A 和 B 的饱和蒸汽压 p 和 p 。
* * A B

(2)当溶液组成 x A

? 0 .8

时,溶液上方的蒸汽压 p 以及气相组成。

八、下图为二元混合物的液固平衡相图,根据相图回答下列问题: (1)在图上标出纯 A 和纯 B 物质的熔点并标出每个区的相态。 (2)从图中是否能知道化合物 C 的熔点?将化合物 C 加热到 O1 所 指示的温度,此时会发生什么现象? (3)利用相律计算图中 O1L3 线的自由度。 (4)如果化合物 C 的组成 x
B

? 0 . 40

,现将 1mol 组成为 0.45 的混合

物 O 冷却到 O4,此时会析出什么物质?他们的量分别是多少? (5)绘出系统由 O 点冷却至 O4 点的冷却曲线。

九 、 理 想 气 体 的 化 学 反 应 2 A ? g ? ? B ? g ?+ C ( g ) 在 300K 时 的
K
o

? 0 . 148

,400K 时 K

o

? 0 . 352
r

。如 ?
o

r

H
Sm
o

o m

与温度无关。

(1) 求反应在 400K 时的 ?

H

o m

、? rG m 、?

r



(2) 如 300K 时将纯 A 放入真空的容器中使其分解, 求平衡后混合物的 组成; (3) 有 一 反 应 系 统 在 温 度 为 , pC
? 0.185MPa

300K



p A ? 0.125MPa

,

p B ? 0.225MPa

,判断该化学反应的方向。

十、 由溶剂 A 和溶质 B 组成的理想稀溶液。 300K 时, x A 在 当 时溶液上方蒸汽压为 11250Pa,当 x A 12250Pa。在 330K 时,当 x
A

? 0 . 9955

? 0 . 9155

时溶液上方蒸汽压为

? 0 . 9055

溶液上方蒸汽的压力为 12450Pa。
H, B, x

(1) 300K 时物质 B 的亨利常数 K



(2) 求溶剂 A 的标准摩尔蒸发焓 (设溶剂 A 的标准摩尔蒸发焓与温 度无关) 。

十一、已知 298.15K 时不同物质的热性质如下: 物质 A(g) B(g) C(g) D(g)
ΔfH
? O m

( kJ ? m ol )
?1

Sm

? O

(J ?K

?1

? m ol

?1



-84.81 -393.509 -120.525 0

146.264 258.740 136.674 126.684
? O m

(1) 、计算反应 2A (g)+B(g)=C(g)+2D(g)在 298.15K 时的 Δ r H
Δ rG m
? O



、Δ

r

Sm

? O

和标准平衡常数 K
? O

? O

和K f ;
?1

(2)、如反应的 Δ r C p, m 的标准平衡常数 K 。
? O

/( J ? K

?1

? mol

) 近似为 50 . 64

。求 450.15K 时反应

十二、在 300K 时,A 和 B 组成的理想溶液 I (组成为 x A

? 0 . 25

)其

上方蒸汽的压力为 101325 Pa, 而同温下 A, 和 C 组成的另一理想溶 B
x 液 II (组成为 x A ? 0 . 20 , B ? 0 . 20

) 其上方蒸汽的压力也为 101325 Pa。

已知物质 C 在 300K 时的饱和蒸汽压为 51325 Pa 。 (1)计算物质 A 和 B 在 300K 时的饱和蒸汽压; (2)将组成为 x A
? 0 . 20

和 xB

? 0 . 20

的理想溶液 II 在恒温 300K

下减压气化,求刚出现第一个气泡时,气相的组成和总压。

十三、 30℃时, 气体A溶于液态B中形成理想稀溶液。 当达气液平衡时, 液相中A的摩尔分数为0.0305,气相中B的摩尔分数为0.095。已知30℃ 时B的饱和蒸气压为21.54kPa。试求: ① 气液平衡时的气相总压; ② 50℃时 A 在 B 中溶解的亨利常数。

十四、 0.1MPa 下, 在 1mol 温度为 25℃的 C2H5OH(l) 变为温度为 350℃ 的 0.1molC2H5OH(g)、0.9molC2H4 及 0.9molH2O(g)的混合物,试求这 个过程的热量。设气体服从理想气体状态方程,已知数据如下:
? f H ( 2 9 8 .1 5 K ) k J · o l-1 m - 2 7 7 .6 9 - 2 3 5 .1 0 5 2 .2 6 - 2 4 1 .8 1 8 9 .0 4 + 2 0 7 .9 × 1 0 - 3 ( T /K ) 8 .7 0 + 1 3 0 .1 × 1 0 - 3 ( T /K ) 3 1 .5 9 + 5 .9 × 1 0 - 3 ( T /K ) C p ,m J · -1 · o l-1 K m

物质
C 2 H 5 O H ( l) C 2H 5O H (g ) C 2H 4(g ) H 2O (g )


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