物理化学习题集(离线必做)

浙江大学远程教育学院 《物理化学》课程作业（必做）

姓名： 邱海潇 学 号： 712124222021 年级：

2012秋

学习中心： 台州电大

—————————————————————————————

第一章 热力学第一定律

一、填空题

1. △U=Q+W 适用于宏观上静止且无外力场存在的封闭系统。

2. △H=Q P 的适用条件是封闭系统在非体积功为0且等压。

3. 系统的性质分为广度性质和_强度性质___。

4. 水（101325Pa ，273.15K ）在等温等压下凝结成冰（101325Pa ，273.15K ）过程的W 小于零（填“小于”、“大于”或“等于” ）。

二、简答题

1. 什么是系统？什么是环境？

答：将一部分物质从其他部分中划分出来，作为研究的对象，这一部分物质就称为系统；系统之外与系统密切相关的部分称为环境。 2. 什么是热力学第一定律？

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一定律。

三、计算题

1. 1 mol 单原子理想气体在298K 时，分别按下列三种方式从15.00dm 3

膨胀到40.00 dm 3

： （1）自由膨胀；

解：（1）自由膨胀过程，0)(0)(1212e ＝＝＝V V V V p W -⨯--

因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，而理想气体自由膨胀过程温度不变，

所以：

ΔU=ΔH=f(T)＝0 0

=

-

∆

=W

U

Q

（2）等温可逆膨胀

解：因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，所以等温过程

ΔU=ΔH=0

W=-nRTln(v2/v1)=-1x8.314x298ln(40/15)=-2430J

Q=-w=2430J

（3）在恒定外压为终态压力下等温膨胀。

分别求上述三种过程的Q、W、ΔU和ΔH。

ΔU=ΔH=0

P=n RT/V=(1×8.314×298)/(40/1000)=61.94KPa

W=-61.94 × (40-15) =-1548.5J

Q=-w=1548.5J

2.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 kJ·mol-1，求下列反应

2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g)

在298.2K时的△r H m ө。

解：2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g)

△r H mө=（∑H）产物-（∑H）反应物=（-1383-92.3*2）-（-411*2-811.3）=65.7KJ/mol

第二章热力学第二定律

一、单选题

1.反应 NH4Cl (s) = NH3(g) + HCl (g)的△r S m ө

C 。

A．大于零 B．小于零 C．等于零 D．不确定

二、填空题

1.热力学第二定律主要是解决了过程方向限度问题。

2.水和乙醇混合过程的ΔS大于零（填“小于”、“大于”或“等于” ）。

3.理想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。

4.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零。

5.合成氨反应的ΔS小于零（填“小于”、“大于”或“等于” ）。

三、简答题

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化，是不可能的。 2. 如何用熵判据判断过程的方向？

答：工作物质从高温热源（T2）吸取热量Q2，一部分做功W ，一部分放热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. 如何用吉布斯能判据判断过程的方向？

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行，直至吉布斯能降到极小值（最小吉布斯能原理），系统达到平衡。

4. 一般情况下，温度升高，固体溶解度增大，气体溶解度减小，请用热力学原理解释之。 答： 一般情况下，固体溶解是熵增加过程，而气体溶解是熵减少过程。根据G=△H -TS 提高温度对固体溶解有利而对气体溶解不利。

四、计算题

1. 2 mol 理想气体从25℃、0.025m 3

在恒定外压为终态压力下等温膨胀为0.05m 3

。求该过

程的Q 、W 、△U 、△H 、△S 、△S 环境、△F 和△G 。

2. 0.5L 343K 的水与0.1L 303K 的水混合，求系统的熵变 。已知水的C p,m =75.29J/(K ·mol)。

3. 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；(3)试问此过程是否可逆。

解：（1）ΔS 槽=-Q/T 槽=-4184/（96.9+273）=-11.3 J·K -1

（2）ΔS 空=Q/T 空=4184/（26.9+273）=13.95 J·K

-1

（3）因为ΔS 总=ΔS 槽+ΔS 空=-11.3+13.95=2.65 J·K -1＞0

所以不可逆。

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 kJ·mol -1

，金刚石和石墨

的标准摩尔熵分别为2.44 J·mol -1

·K -1

和5.69J·mol -1

·K -1

，求 石墨→金刚石

的θ

m r G Δ，并说明在此条件下，哪种晶型更加稳定？ 解：Δr S m θ

=S

θ

，金刚石,s

- S θ，石墨,s =2.44-5.69=-3.25 J·mol -1·K -1

Δr G θm =ΔrH θ-TΔr S m θ=1.90*1000-（25+273）*（-3.25）=2868J/mol=2.87KJ/mol