物理化学-第一章作业
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：学 号：年级：2014春药学学习中心：杭州学习中心—————————————————————————————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； （2）等温可逆膨胀；（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 。
答：（1）自由膨胀；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 （2）等温可逆膨胀；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=0W=-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。
ΔU=ΔH=0P=nRT/V=(1×8.314×298)/(40/1000)=61.94KPa W=-61.94 × (40-15) =-1548.5J Q=-w=1548.5J2. 已知298.2K 时，NaCl(s)、H 2SO 4(l)、Na 2SO 4 (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) + H 2SO 4(l) = Na 2SO 4(s) + 2HCl(g)在298.2K 时的△r H m ө。
物理化学章节习题
第一章热力学第一定律一、单选题1) 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 <0B.W <0，Q <0，∆U >0C.W <0，Q <0，∆U >0D. W <0，Q =0，∆U >02) 如图，用隔板将刚性绝热壁容器分成两半，两边充入压力不等的空气(视为理想气体)，已知p右> p左，将隔板抽去后: ( )A.Q＝0, W ＝0, ∆U ＝0B.Q＝0, W <0, ∆U >0C.Q >0, W <0, ∆U >0D.∆U ＝0, Q＝W ≠03）对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的：( )A. (∂U/∂T)V＝0B. (∂U/∂V)T＝0C. (∂H/∂p)T＝0D. (∂U/∂p)T＝04）凡是在孤立孤体系中进行的变化，其∆U 和∆H 的值一定是：( )A.∆U >0, ∆H >0B.∆U ＝0, ∆H＝0C.∆U <0, ∆H <0D.∆U ＝0，∆H 大于、小于或等于零不能确定。
5）在实际气体的节流膨胀过程中，哪一组描述是正确的: ( )A.Q >0, ∆H＝0, ∆p < 0B.Q＝0, ∆H <0, ∆p >0C.Q＝0, ∆H ＝0, ∆p <0D.Q <0, ∆H ＝0, ∆p <06）如图，叙述不正确的是：( )A.曲线上任一点均表示对应浓度时积分溶解热大小B.∆H1表示无限稀释积分溶解热C.∆H2表示两浓度n1和n2之间的积分稀释热D.曲线上任一点的斜率均表示对应浓度时HCl的微分溶解热7）∆H＝Q p此式适用于哪一个过程: ( )A.理想气体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5sPaB.在0℃、101325Pa下，冰融化成水的水溶液C.电解CuSO4D.气体从(298K，101325Pa)可逆变化到(373K，10132.5Pa )8) 一定量的理想气体，从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V1、V2。
第一章-物理化学C 作业题 参考答案 5-23
习题 6. 0.500 g 正庚烷放在氧弹量热计中，燃烧后温度升高 3.26℃，燃烧前后的平均温度为
25℃。已知量热计的热容量为 8176 J∙K-1,计算 25℃时正庚烷的等压摩尔燃烧热。
解答：0.500g 正庚烷燃烧后放出的恒容热效应为
QV= {8176×(−3.26)} J= − 26.65 kJ 1 mol 正庚烷燃烧后放出的等容热效应为
解答：∆rCp,m= ∑B νB Cp,m(B)=(31.4+37.7 − 52.3) J∙mol-1∙K-1=16.8 J∙mol-1∙K-1
由基尔霍夫定律：∆rHmy (1000.15K)=∆rHmy (298.15K)+ ∫219080.105.1K5K ∆rCp,mdT ={−36120+16.8×(1000.15-298.15)} J∙mol-1 = − 24.3 kJ∙mol-1
∆cUm=
QV m⁄M
=
(−02.656⁄5130.076)
J∙mol-1= −
5330
kJ∙mol-1
C7H16(l)+11O2(g)=7CO2(g)+8H2O(l)
正庚烷燃烧热为 ∆cHmy (C7H16,298K)=∆cUm+ ∑ νBRT ={−5330+(7 − 11)×8.314×298} J∙mol-1
物理化学 C 作业题 参考答案
第一章 热力学第一定律及其应用（共 4 题）
习题 1. 1 mol 理想气体依次经过下列过程：（1）等容下从 25℃升温至 100℃，（2）绝热自 由膨胀至二倍体积，（3）等压下冷却至 25℃。试计算整个过程的 Q、W、∆U 及∆H。 解答：理想气体的热力学能和焓仅与温度有关，U 和 H 为状态函数，则∆U=0；∆H=0。
《物理化学》课程作业(必做).doc
浙江大学远程教育学院 《物理化学》课程作业（必做）学 号： 学习中心：第一章热力学第一定律一、 填空题1. 系统的性质分为广度性质和 _________2. 热力学第_定律的数学表达式是__________________________ o3. 水从25°C 加热到35°C,水的热力学能 增人 ° （填"增大〃、"减小"或“不变〃）4. 理想气体在恒定外压下绝热膨胀，气体的焙 不变 ° （填“增大"、“减小"或“不变〃）5. AU=Q V 的适用条件是_____________________________ o6. 02（g ）的的标准摩尔燃烧焙 等于 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. 什么是等压过程？什么是可逆过程？答：等压过程是在环境压力恒定下，系统始，终态 压力相同且等于环境压力的过程。
某系统经过一•过程由状态1变为状态2 Z 后，如果能使系 统和环境都完全复原，则该过程称为可逆过程。
3. 什么是热力学第一定律？答：自然界的一切物质都具有能量，能量有多咱不同的形式， 能量可以从一种形式转化为另一种形式，能量的总量在转化过程中保持不变。
4. 什么是标准摩尔生成焰？什么是标准摩尔燃烧焰？答：在标准压力和指定温度下，由最稳定的单质生成lmol 物质的焙变，称为该物质的标准摩尔 生成焙。
在标准压力和指定温度下，lmol 物质完全燃烧的焙变，称为该物质的标准摩尔燃 烧焙。
5. Zn 与稀硫酸发生放热置换反应，请问在开口瓶屮进行还是在闭口瓶屮进行放热更多？为 什么？答:锌与稀硫酸，在开口吋，先接触空气，在与硫酸反应,2Zn+02+2H2S04=2ZnS04+2H20 在闭口时,直接与氢离子反应,Zn+H2S04=ZnS04+H2姓名: 年级:H20生成H2的反应吸热，所以，在闭口吋比在开口吋放出的热量多。
物理化学(作业集)
（1）可逆膨胀
根据熵判据，过程(1)是可逆过程
(2)真空膨胀
熵是状态函数，真空膨胀与过程1中可逆过程的始终态柑同，熵变也相同，因此
根据熵判据，过程(2)是不可逆过程。
2:在标准压力100 kPa和373 K时，把1.0 mol可逆压缩为液体，计算该过程的。已知该条件下水的蒸发热为，=,水蒸气可视为理想气体。
5:气体节流膨胀过程是恒_______过程。
答案
焓
6:“熵判据”的表达式是_______0。
答案
7:Gibbs函数在恒温条件下的压力系数=_______,恒压下的温度系数_______。
答案
V。一S
8:在绝热恒容容器中反应生成液态水，Q_______0，W_______0，_______0,_______0,_______0。(<，>，= )
答案
2:293K时，0. 50 kg水(A)中溶有甘露糖醇(B)该溶液的蒸汽压为2 322.4 Pa。已知这该温度时，纯水的蒸汽压为2 334. 5 Pa。求甘露糖醇的摩尔质量。
答案
代入数据，得
第四章测试题
一.填空题
1:封闭系统化学平衡的热力学条件为_______。
答案
2:的标准平衡常数为则的分解压p=_______。
先恒压加热
后恒温可逆膨胀
整个过程
2:1 mol水在及101 325 Pa下向真空蒸发变成及101 325 Pa的水蒸气，试计算此过程的，并判断此过程是否为自发过程。已知水在, 101 325 Pa下的。
答案
解该相变为不可逆相变，因为
经过分析知.，该不可逆相变与同条件下可逆相变的始终态相同，故可利用可逆相变计算该过程的熵变.
物理化学-第一章作业
or
W
p1(V2
V1 )
p1
(
nRT p2
nRT p1
)
nRT (1
p1 ) p2
1mol 8.314J mol1 K 1 300K (1 0.1105 Pa ) 0.25105 Pa
1.5103 J
Q W 1.5103 J
（2）
T'
p2V1
p2
nRT p1
p2 T
nR
nR
p1
W nRT nR(T T ' ) nR(T p2 T ) nRT (1 p2 )
9. 在定容条件下，加热氦气，起始体积为100 dm3，温度为
273 K，压力为标准压力，加热后压力增加至2倍标准压力，
试计算ΔU和ΔH
解
氦气为理想气体，且是定容过程，则pv=nRT,
Cv,m
3R 2
T2
p2 p1
T1
2 273K
546K
U
nCv,mT
100 103 Pa 100 103 m3 8.314J mol1 K 1 273K
解 题目中的过程是不可逆相变过程，
H2O(s, 273.2K ) H1 H2O(l, 273.2K ) H2 H2O(l, 373.2K ) H3 H2O(g, 373.2K )
H1 nH fus 1mol 6.002kJ mol 1 6.002kJ
H2 nCp,mT 1mol 75.3J mol1 K 1 (373.2 273.2)K 7.53kJ
mol 1
K 1 (673.2 373.2)K
1.4105 J
U Q W 5.7 105 J 1.4105 J 4.3105 J
物理化学第一章习题及答案
物理化学第⼀章习题及答案第⼀章热⼒学第⼀定律⼀、填空题1、⼀定温度、压⼒下，在容器中进⾏如下反应：Zn(s)+2HCl(aq)= ZnCl 2(aq)+H 2(g)若按质量守恒定律，则反应系统为系统；若将系统与环境的分界⾯设在容器中液体的表⾯上，则反应系统为系统。
2、所谓状态是指系统所有性质的。
⽽平衡态则是指系统的状态的情况。
系统处于平衡态的四个条件分别是系统内必须达到平衡、平衡、平衡和平衡。
3、下列各公式的适⽤条件分别为：U=f(T)和H=f(T)适⽤于；Q v =△U 适⽤于；Q p =△H 适⽤于；△U=dT nC 12T T m ,v ?适⽤于；△H=dT nC 21T T m ,P ?适⽤于；Q p =Q V +△n g RT 适⽤于；PV r=常数适⽤于。
4、按标准摩尔⽣成焓与标准摩尔燃烧焓的定义，在C （⽯墨）、CO （g ）和CO 2(g)之间，的标准摩尔⽣成焓正好等于的标准摩尔燃烧焓。
标准摩尔⽣成焓为零的是，因为它是。
标准摩尔燃烧焓为零的是，因为它是。
5、在节流膨胀过程中，系统的各状态函数中，只有的值不改变。
理想⽓体经节流膨胀后，它的不改变，即它的节流膨胀系数µ= 。
这是因为它的焓。
6、化学反应热会随反应温度改变⽽改变的原因是；基尔霍夫公式可直接使⽤的条件是。
7、在、不做⾮体积功的条件下，系统焓的增加值系统吸收的热量。
8、由标准状态下元素的完全反应⽣成1mol 纯物质的焓变叫做物质的。
9、某化学反应在恒压、绝热和只做膨胀功的条件下进⾏, 系统温度由T 1升⾼到T 2，则此过程的焓变零；若此反应在恒温（T 1）、恒压和只做膨胀功的条件下进⾏，则其焓变零。
10、实际⽓体的µ=0P T H,经节流膨胀后该⽓体的温度将。
11、公式Q P =ΔH 的适⽤条件是。
12、若某化学反应，只做体积功且满⾜等容或等压条件，则反应的热效应只由决定，⽽与⽆关。
13、常温下，氢⽓经节流膨胀ΔT 0；W 0；Q 0；ΔU 0；ΔH 0。
物理化学 答案 第一章_习题解答
-
知此气体的 Cp,m=29.10 J·K 1，求过程的ΔU、ΔH、Q 和 W 。 解： （1）等容
ΔU = n ⋅ Cv ,m (T2 − T1 ) = 1 × (29.1 − 8.314) × 75 = 1559 J ΔH = n ⋅ C p ,m (T2 − T1 ) = 1 × 29.1 × 75 = 2183 J
η = −Wr / Q1 = (T1 − T2 ) / T1 = (500 − 300) / 600 = 40%
第二个卡诺热机效率
η ′ = −Wr / Q1′ = (T1 − T2′) / T1 = (500 − 250) / 600 = 50%
∵
η =η′
∴两个热机的效率不相同
（2）第一个热机吸收的热量： Q1 =
γ =1.4，试求 Cv,m。若该气体的摩尔热容近似为常数，试求在等容条件下加热该气体至 t2=
80℃所需的热。 解：∵ γ =
C p,m Cv , m
=
Cv , m + R Cv , m
= 1.4
∴ Cv, m =
R
γ
=
8.314 = 20.79 J ⋅ K -1 ⋅ mol-1 0.4
Qv = n ⋅ Cv ,m ⋅ ΔT = =
4
3 3 ⎧ ⎧ ⎪V1 = 5dm ⎪V2 = 6dm Q (可 ) = 0 ⎯⎯⎯⎯ → ⎨ ⎨ ⎪T1 = 298.15 K ⎪T2 = 278.15 K ⎩ ⎩
由理想气体绝热可逆过程方程式可知
T2 / T1 = (V1 / V2 ) Cv ,m =
R / Cv , m
物理化学第一、二章习题+答案
第一章 气 体1 两个容积均为V 的玻璃球泡之间用细管连结，泡内密封着标准状态下的空气。
若将其中的一个球加热到100℃，另一个球则维持0℃，忽略连接细管中气体。
解：由题给条件知，（1）系统物质总量恒定；（2）两球中压力维持相同。
2 一密闭刚性容器中充满了空气，并有少量的水。
但容器于300 K 条件下大平衡时，容器内压力为 kPa 。
若把该容器移至 K 的沸水中，试求容器中到达新的平衡时应有的压力。
设容器中始终有水存在，且可忽略水的任何体积变化。
300 K 时水的饱和蒸气压为 kPa 。
解：将气相看作理想气体，在300 K 时空气的分压为由于体积不变（忽略水的任何体积变化）， K 时空气的分压为由于容器中始终有水存在，在 K 时，水的饱和蒸气压为 kPa ，系统中水蒸气的分压为 kPa ，所以系统的总压()()K 15.373,O H P air P P 2+=＝ + KPa ＝第二章 热力学第一定律1. 1mol 理想气体经如下变化过程到末态，求整个过程的W 、Q 、△U 、△H.解：KnR V P T K nR V P T KnR V P T 7.243314.81101105.20262437314.811010105.20267.243314.8110101065.202333333322233111=⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯==---恒容升温过程：W 1= 0 J恒压压缩过程：W 2= -P 外(V 3-V 1) = ×103×(1-10)×10-3= kJ恒容1 mol 理想气体P 2= KPa V 2=10dm 3T 2=1 mol 理想气体P 1= KPa V 1=10 dm 3 T 1=1 mol 理想气体P 3= KPa V 3=1 dm 3 T 3=恒压J W W W k 24.1821=+=T 3=T 1, ()()J 0T T C n H J 0T T C n U 13m .P 13m .v =-⋅⋅=∆=-⋅⋅=∆， 根据热力学第一定律J W U Q 8.24k 1-24.18-0==-∆=2. 在一带活塞的绝热容器中有一固定的绝热隔板。
物理化学作业答案
物理化学作业答案第一章热力学第一定律一、判断题（正确打√，错误打×）1. 由于p和V都是状态函数，则pV也是状态函数。
（√ ）2. 状态函数改变后，状态一定改变。
（√ ）3. 孤立系统内发生的一切变化过程，其 U Δ必定为零。
（√ ）4. 温度越高，Q值越大。
（×）5. 等压过程是指系统在变化过程中系统的压力等于环境的压力。
（×）6. 不做非体积功是指系统的始态和终态的体积相同。
（×）7. 在标准状态下，最稳定单质的焓值等于零。
（×）8. O2 （g）的标准摩尔燃烧焓等于零。
（√ ）9. H2O（l）的标准摩尔燃烧焓等于零。
（√ ）10. H2和O2在绝热钢瓶中发生反应的U △ 等于零。
（√）二、选择题（选1个答案）1. 是状态函数。
（ A ）A．G B．△U C．W D．Q2. 不是状态函数。
（ D ）A．H B．U C．S D．△G3. 具有广度性质。
（ B ）A．T B、U C．P D．ρ（密度）4. 具有强度性质。
（ D ）A．S B．V C．G D．η（粘度）5. 的标准摩尔生成焓等于零。
（ A ）A．C（石墨） B．C（金刚石） C．CO2 D．CO6．的标准摩尔燃烧焓等于零。
（ C ）A．C（石墨） B．C（金刚石） C．CO2 D．CO7. 理想气体在外压为 101.325kPa 下的等温膨胀，该过程的。
（ A ）A．Q>0 B．Q<0 C．△U>0 D．△U<08. 101.325kPa和 273.15K的水等温等压变为冰，该过程的。
（ D ）A．Q>0 B．△U=0 C．△H>0 D．△H<09. 下列叙述中不属于状态函数特征的是。
（ C ）A．系统变化时，状态函数的改变值只由系统的始、终态决定。
B．系统状态确定后，状态函数的值也确定。
C．状态函数均有加和性。
D．经循环过程，状态函数的值不变。
物理化学(第一章)作业及答案
每次物理化学作业及答案§1.1 热力学基本概念第一周(1) 练习1“任何系统无体积变化的过程就一定不对环境作功。
”这话对吗?为什么?答：不对，应该是无体积变化的过程,系统就一定不对环境作体积功。
系统和环境之间交换能量的方式,除体积功外,还有非体积功,如电功,表面功等.2“凡是系统的温度下降就一定放热给环境，而温度不变时则系统既不吸热也不放热。
”这结论正确吗?举例说明之。
答:不正确。
系统的温度下降，内能降低,可以不放热给环境.例如: (13页例1-4) 绝热容器中的理想气体的膨胀过程,温度下降释放的能量,没有传给环境,而转换为对外做的体积功.而温度不变时则系统既不吸热也不放热。
不对, 等温等压相变过程，温度不变,但需要吸热(或放热), 如一个大气压下，373.15K 下，水变成同温同压的水蒸汽的汽化过程，温度不变，但需要吸热。
3在一绝热容器中盛有水，其中浸有电热丝，通电加热。
将不同对象看作系统，则上述加热过程的Q或W大于、小于还是等于零?⑴以电热丝为系统Q<0; W>0；⑵以水为系统; Q>0;W=0；⑶以容器内所有物质为系统Q=0; W>0；⑷将容器内物质以及电源和其它一切有影响的物质看作整个系统。
Q=0;W=0.4在等压的条件下，将1mol理想气体加热使其温度升高1K，试证明所作功的数值为R。
证明：∵等压过程则P1=P2=P e∴W=-p(V2-V1)=-p[ nR(T+1)/p- nRT/p]= -p×(nR/p)= -R51mol理想气体，初态体积为25dm3，温度为373.2K，试计算分别通过下列四个不同过程，等温膨胀到终态体积100dm3时，系统对环境作的体积功。
(1)向真空膨胀。
(2)可逆膨胀。
(3)先在外压等于体积50dm3时气体的平衡压力下，使气体膨胀到50dm3，然后再在外压等于体积为100dm3时气体的平衡压力下使气体膨胀到终态。
(4)在外压等于气体终态压力下进行膨胀。
物理化学习题及答案
物理化学习题及答案第一章热力学第一定律选择题1．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答案：D2．关于热和功, 下面的说法中, 不正确的是(A) 功和热只出现于系统状态变化的过程中, 只存在于系统和环境间的界面上 (B) 只有在封闭系统发生的过程中, 功和热才有明确的意义(C) 功和热不是能量, 而是能量传递的两种形式, 可称之为被交换的能量(D) 在封闭系统中发生的过程中, 如果内能不变, 则功和热对系统的影响必互相抵消答案：B2．关于焓的性质, 下列说法中正确的是(A) 焓是系统内含的热能, 所以常称它为热焓(B) 焓是能量, 它遵守热力学第一定律(C) 系统的焓值等于内能加体积功 (D) 焓的增量只与系统的始末态有关答案：D。
因焓是状态函数。
3．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答案：D。
因为焓变ΔH=ΔU+Δ(pV)，可以看出若Δ(pV)＜0则ΔH＜ΔU。
4．下列哪个封闭体系的内能和焓仅是温度的函数(A) 理想溶液 (B) 稀溶液 (C) 所有气体 (D) 理想气体答案：D5．与物质的生成热有关的下列表述中不正确的是(A) 标准状态下单质的生成热都规定为零 (B) 化合物的生成热一定不为零 (C) 很多物质的生成热都不能用实验直接测量(D) 通常所使用的物质的标准生成热数据实际上都是相对值答案：A。
按规定，标准态下最稳定单质的生成热为零。
6．dU=CvdT及dUm=Cv,mdT适用的条件完整地说应当是 (A) 等容过程(B)无化学反应和相变的等容过程(C) 组成不变的均相系统的等容过程(D) 无化学反应和相变且不做非体积功的任何等容过程及无反应和相变而且系统内能只与温度有关的非等容过程答案：D7．下列过程中, 系统内能变化不为零的是(A) 不可逆循环过程(B) 可逆循环过程 (C) 两种理想气体的混合过程(D) 纯液体的真空蒸发过程答案：D。
物理化学-第一章-热力学第一定律-习题精选全文
273.15K
Q p1T1 p2T2
T2
p1T1 p2
2101.325 273.15 4 101.325
136.6K
V2
nRT2 p2
2.80dm3
2. U nCVmT 1.70kJ
H nCpmT 2.84kJ
3. QT C
p
Q pV RT CR p
p2 CR V
p CR V
(2)
9．反响CO〔g〕+1/2O2〔g〕→CO2〔g〕的 △rHmθ，以下说法何者是不正确的？
〔1〕△rHmθ是CO2〔g〕的标准摩尔生成焓 〔2〕△rHmθ是CO〔g〕的标准摩尔燃烧焓 〔3〕△rHmθ是负值 〔4〕△rHmθ与△rUmθ值不等
(1)
三.填空
1．在一绝热箱中置一绝热隔板，将箱分成两 局部。分别装有温度压力都不同的两种气 体。将隔板抽走使气体混合，假设以气体 为系统，那么Q0=〔 〕；W0=〔 〕； △U=〔 0 〕。
四 计算
1．1mol单原子理想气体，始态 2×101.325kPa，11.2dm3，经pT=常数的 可逆过程，压缩到终态为4×101.325kPa， Cvm=3/2R，求：
〔1〕终态的体积和温度； 〔2〕△U和△H； 〔3〕所作的功。
1.
T1
p1V1 nR
2 101.325 11.2 1 8.314
〔1〕B→C过程的△U2； 〔2〕B→C过程的Q2。
U U1 U2 U3 0 U1 0
U2 U3 W3
(2) B→C过程的Q2
∵△U=0, Q=-W(ABC围起的面积) ∵Q=Q1+Q2+Q3, Q3=0 ∴Q2=Q-Q1 Q1 (AB线下面的面积)
[理学]物理化学答案——第一章-热力学第一定律
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第一章 热力学第一定律一、基本公式和基本概念 基本公式1. 功 'W W W δδδ=+体积，W 体积：体积功；'W ：非体积功 热力学中体积功为重要的概念： W p dV δ=-外体积 本书规定：系统对环境做功为负，相反为正。
如果p 外的变化是连续的，在有限的变化区间可积分上式求体积功d W p V =-⎰外在可逆过程中，可用系统的压力p 代替外压p 外，即p p =外 d W p V =-⎰一些特定条件下，体积功计算如下： 恒外压过程 W p V =-∆外 定容过程 d 0W p V =-=⎰外 理想气体定温可逆过程 212112lnln V V V p W pdV nRT nRT V p =-=-=-⎰理想气体自由膨胀(向真空膨胀)过程 0W = 2. 热力学第一定律 U Q W ∆=+ 3. 焓 H U pV ≡+焓是状态函数，容量性质，绝对值无法确定。
理想气体的热力学能和焓只是温度的单值函数。
4. 热容 QC dTδ=(1)定压热容 ()pp p Q H C dTTδ∂==∂ 注意：()p p HC T∂=∂的适用条件为封闭系统，无非体积功的定压过程。
而对于理想气体无需定压条件。
(2) 定容热容 ()d VV V Q U C TTδ∂==∂ 同样，()V V UC T∂=∂的适用条件为封闭系统，无非体积功的定容过程。
对于理想气体来说，则无需定容条件。
任意系统：p V T pU V C C p V T ⎡⎤∂∂⎛⎫⎛⎫-=+⎪ ⎪⎢⎥∂∂⎝⎭⎝⎭⎣⎦ 理想气体：p V C C nR -= 摩尔热容与温度的经验公式2,p m C a bT cT =++ 2,''p m C a b T c T -=++5. 热定容热： d ;V V Q U Q U δ==∆ 条件为封闭系统无其他功的定容过程 定压热： d ;p p Q H Q H δ==∆ 条件为封闭系统无其他功的定压过程相变热： p H Q ∆= 条件为定温定压条件下系统的相变过程 6. 热力学第一定律在理想气体中的应用 (1) 理想气体,U ∆ H ∆的计算定温过程：0,U ∆= 0,H ∆= 2112ln ln V p Q W nRT nRT V p -==-=- 无化学变化、无相变的任意定温过程21,d T V m T U nC T ∆=⎰，21,d T p m T H nC T ∆=⎰(2) 理想气体绝热可逆过程方程绝热可逆过程方程：11pV TVp T γγγγ--===常数；常数；常数 (p VC C γ=)理想气体绝热功： 1211221()()1V W C T T p V p V γ=--=--- 理想气体绝热可逆或不可逆过程：21,0,d d T V m T Q U W p V nC T =∆==-=⎰外理想气体绝热可逆过程：2212,,,1121lnln ,lnln V m p m V m V T V pR C C C V T V p =-= 7. 热力学第一定律在化学变化中的应用 反应进度：(0)B B Bn n ξν-=mol(1) 化学反应热效应化学反应摩尔焓变：,B r m p m BHH H Q n νξ∆∆∆===∆∆ 当1mol ξ∆=时的定压热 化学反应摩尔热力学能变化：,B r m V m BUU U Q n νξ∆∆∆===∆∆ 当1mol ξ∆=时的定容热 (2) 化学反应的r m H ∆与r m U ∆的关系无气相物质参与的化学反应系统：,,,r m T r m T r m T H U pV U ∆=∆+∆≈∆ 有气相物质(理想气体)参与的化学反应系统：,,,,r m T r m T r m T B g H U pV U RT ν∆=∆+∆=∆+∑(3) 化学反应定压热效应的几种计算方法 利用标准摩尔生成焓值：(298.5)()r m Bf m B H K H B θθν∆=∆∑利用标准摩尔燃烧焓值：(298.5)()r m Bc m BH K H B θθν∆=-∆∑(4) 化学反应焓变与温度的关系---基尔霍夫方程2121,()()()d T r m r m Bp m T BH T H T C B T ν∆=∆+∑⎰基本概念1. 系统和环境热力学中，将研究的对象称为系统，是由大量微观粒子构成的宏观系统。
物理化学习题答案(1-5章)
第一章 热力学定律思考题1. 设有一电炉丝浸入水槽中(见下图)，接上电源，通以电流一段时间。
分别按下列几种情况作为体系，试问ΔU 、Q 、W 为正、为负，还是为零？①以水和电阻丝为体系； ②以水为体系； ③以电阻丝为体系； ④以电池为体系；⑤以电池、电阻丝为体系； ⑥以电池、电阻丝和水为体系。
答：该题答案列表如下。
2. 任一气体从同一始态出发分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀达到体积相同的终态，终态压力相同吗?答：不同。
膨胀到相同体积时，绝热可逆与绝热不可逆的终态温度和压力不同。
3. 熵是量度体系无序程度大小的物理量。
下列情况哪一种物质的摩尔熵值更大？(1)室温下纯铁与碳钢； (2)100℃的液态水与100℃的水蒸气； (3)同一温度下结晶完整的金属与有缺陷的金属；(4)1000℃的铁块与1600℃铁水。
答：温度相同的同一种物质，气、液、固态相比（例如水蒸气、液态水和冰相比），气态的微观状态数最大，固态的微观状态数最小，液态居中，因此，摩尔熵气态最大，液态次之，固态最小；同类物质，例如，氟、氯、溴、碘，分子量越大摩尔熵越大；分子结构越复杂熵越大；分子构象越丰富熵越大；同素异形体或同分异构体的摩尔熵也不相同。
（1）、（2）、（3）和（4）均是后者摩尔熵值大。
4. 小分子电解质的渗透压与非电解质的渗透压哪个大？为什么？电解质的稀溶液是否有依数性？其渗透压公式是怎样的？答：非电解质的渗透压大。
因为非电解质不能电离，通过半透膜的几率就小，这样就造成膜两侧的浓差增大，使渗透压增大。
小分子电解质的稀溶液有依数性，但不显著。
稀溶液以浓度代替活度，()RT RT 212c 1c 1c 2c +=∆=π，若c 1>>c 2，RT 1c 2=π；若c 2>>c 1，RT 1c =π，c 1、c 2分别为溶液一侧和溶剂一侧的浓度。
5. 下列物理量中，哪一组是广度性质的状态函数？(1). C p ，C v ，S ，H m (2). U m ，T ，P ，V m (3). V m ，H m ，μ，U (4). H ，V ，U ，G答：（4）组，即H ，V ，U ，G 是广度性质的状态函数。
【DOC】-《物理化学》复习习题
《物理化学》复习习题《物理化学》习题第一章热力学第一定律1. 一隔板将一刚性决热容器分为左右两侧，左室气体的压力大于右室气体的压力。
现将隔板抽去左、右气体的压力达到平衡。
若以全部气体作为体系，则ΔU、Q、W为正？为负？或为零？解： U Q W 02. 试证明1mol理想气体在衡压下升温1K时，气体与环境交换的功等于摩尔气体常数R。
证明：W p(V2V1) nR T R3. 已知冰和水的密度分别为：0.92×103kg·m-3，现有1mol的水发生如下变化：(1) 在100oC，101.325kPa下蒸发为水蒸气，且水蒸气可视为理想气体；(2) 在0 oC、101.325kPa下变为冰。
试求上述过程体系所作的体积功。
18 10 363＝1.96 10(m) 解：(1) V冰＝30.92 1018 10 363V水＝＝1.96 10(m) 31.0 10W pe(V水－V冰) nRT 1 8.314 373 3.101 103(J)(2) W pe(V冰V水) 101325 (1.96 105 1.8 105) 0.16(J)4. 若一封闭体系从某一始态变化到某一终态。
(1) Q、W、Q－W、ΔU是否已经完全确定。
(2) 若在绝热条件下，使体系从某一始态变化到某一终态，则(1)中的各量是否已完全确定？为什么？解：(1) Q－W与ΔU完全确定。
(2) Q、W、Q－W及ΔU均确定。
5. 1mol理想气体从100oC、0.025m3 经过下述四个过程变为100oC、0.1m3：(1) 恒温可逆膨胀；(2) 向真空膨胀；(3) 恒外压为终态压力下膨胀；(4) 恒温下先以恒外压等于气体体积为0.05m3时的压力膨胀至0.05m3，再以恒外压等于终态压力下膨胀至0.1m3。
求诸过程体系所做的体积功。
解：(1)W nRTlnV20.1 1 8.314 ln 4299(J) V10.025(2) W 0nRT1 8.314 373 31010(Pa) (3) pe V0.1W pe(V2V1) 31010(0.10.025) 2325(J)(4) pe1 8.314 373 62022(Pa)0.05W p1(V2V1)p2(V3V2) 62022(0.050.025)31010(0.10.05)15501550 3101(J)6. 在一个带有无重量无摩擦活塞的绝热圆筒内充入理想气体，圆筒内壁上绕有电炉丝。
物理化学习题及答案
物理化学习题及答案篇一：物理化学课后习题答案第1章化学热力学基本定律1．1mol双原子理想气体在300 K、101 kPa下，经恒外压恒温压缩至平衡态，并从此状态下恒容升温至370 K、压强为1 010 kPa。
求整个过程的?U、?H、W及Q。
（答案：△U = 1455 J，△H = 2037 J，W=17727 J，Q = -16272 J）解：第一步：恒外压恒温压缩至平衡态，?U=0，?H=0V1=×300/101=,此平衡态的体积就是末态的体积V2， V2=×370/1010=此平衡态的压强P’=×300/(×10-3)=W=-P’(V2-V1)=-×103×()×10-3 =17727 J= kJ-Q=W= kJ Q=- kJ第一步：因恒容W=0?U=Qv=Cv,m(T2-T1) =×(370-300)= J= kJ?H=(+R)×70= J= kJ整个过程：W= kJ；Q= -+= - kJ；?U= kJ ；?H= kJ。
2．设有 kg N2，温度为 K，压强为101325 Pa，分别进行下列过程，求?U、?H、Q及W。
(1) 恒容加热至压强为 Pa； (2) 恒压膨胀至原体积的2倍；(3) 恒温可逆膨胀至原体积的2倍； (4) 绝热可逆膨胀至原体积的2倍。
（答案：①△U = QV = ×104 J，△H = ×104 J，W = 0；②△H = QP = kJ，△U = kJ，W= - kJ；③ Q = 5622 J ，W = -5622 J，△H = △U = 0 J；④ Q = 0，W = △U = -4911 J，△H = - 6875 J）解：将N2 气视为双原子理想气体，则Cp,m= J·mol-1·K-1;Cv,m= J·mol-1·K-1(1) W=0, 末态温度 T2==× K∴?U=Qv=n Cv(T2-T1) =(100/28)××(×)=×104 J?H= n Cp(T2-T1) =(100/28)××(×)=×104 J(2) 末态温度 T2=2T1=2×?H=Qp= n Cp(T2-T1) =(100/28)××(2×) =28388 J= kJ?U=n Cv(T2-T1) =(100/28)×× = 20201 J= kJW= -P?V= -101325×(100/28)××/101325= -8110J= -(3) 理想气体恒温，?H=?U=0,W= -Q= -(100/28)×××ln2= -5622 J= - kJ(4) 运用理想气体绝热过程方程：?T2=(1/2)×T1=(1/2)× =207 K;Q=0W=?U= n Cv,m?T= (100/28)××()= -4911 J= - kJ?H= (100/28)××()=-6875 J= - kJ3．在 K、101325 Pa下，1 mol水缓慢蒸发。
物化第一章习题
M RT / p 8.315J K 1mol 1 273.15K 22.237 10 6 kg m 3 Pa 1 50.5 10 3 kg mol 1 50.5g mol 1
22.8 22.7
1.7 今有 20℃的乙烷-丁烷混合气体，充入一 抽成真空的 200cm3 容器中，直至压力达 101.325kPa， 测得容器中混合气体的质量为 0.3897g。试求该混合气 体中两种组分的摩尔分数及分压力。 解：已知 T=293.15K V=0.2dm3=2.0×10-4m3 p=101.325kPa m=0.3897g=3.897×10-4kg
《物理化学》
第一章 气体的 pVT 关系
第 4 页
因为 pV=(m/Mg)RT 所以 Mg =mRT/pV=8.315Pam3mol-1K-1×298.15K×0.0163g/13330Pa×0.0001m3 =30.31 gmol-1 1.5 两个容积均为 V 的玻璃球泡之间用细管连接， 泡内密封着标准状况下的空气。 若将其中一个球加热到 100℃，另一个球则维持 0℃，忽略连接细管中气体体积，试求该 容器内空气的压力。
25.331 0.56660
2.3074 1.5263 1.1401 /g.dm 解：当气体符合理想气体的行为时 p mRT /(VM ) 所以 M RT / p
对于实际气体，只有当压力 p 趋近于零时上述关系才成立，即 由题所给数据计算出在不同压力下的/p 值。列表如下： p/kPa
n
A A
A
yB 表示气体；xB 表示液体
B y BVm ，B / y AVm，A
（ii）混合物摩尔质量
M mix y B M B m / n m B / n B
物理化学第一章练习题答案
热力学第一定律练习题一、选择题1. 下列叙述中不具有状态函数特征的是（）(A) 体系状态确定后，状态函数的值也确定(B) 体系变化时，状态函数的改变值只由体系的始终态决定(C) 经循环过程，状态函数的值不变(D) 状态函数均有加和性2. 下列叙述中，不具有可逆过程特征的是（）(A) 过程的每一步都接近平衡态，故进行得无限缓慢(B) 沿原途径反向进行时，每一小步体系与环境均能复原(C) 过程的始态与终态必定相同 (D) 过程中，若做功则做最大功，若耗功则耗最小功3. 下列叙述中正确的是（）(A) 物体温度越高，说明其内能越大 (B) 物体温度越高，说明所含热量越多(C) 凡体系温度升高，就肯定是它吸收了热 (D) 凡体系温度不变，说明它既不吸热也不放热4. 下列四种理想气体物质的量相等，若都以温度为T1恒容加热到T2，则吸热量最少的气体是（）(A) He (B) H2(C) CO2(D) SO35. 将H2（g）与O2（g）以2：1的比例在绝热刚性密闭容器中完全反应，则该过程中应有（）(A) △T＝0 (B) △p＝0 (C) △U＝0 (D) △H＝06. 下列关于焓的描述中，正确的是（）(A) 因为△H＝Q p，所以焓就是恒压热 (B) 气体的焓只是温度的函数(C) 气体在节流膨胀中，它的焓不改变(D) 因为△H＝△U＋△(pV)，所以任何过程都有△H＞0的结论7. 理想气体卡诺循环的图为下列四种情况中的哪几种?8. 下述哪一种说法错误?(A) 焓是定义的一种具有能量量纲的热力学量(B) 只有在某些特定条件下,焓变ΔH才与体系吸热相等(C) 焓是状态函数(D) 焓是体系能与环境能进行热交换的能量9. 1 mol 373 K，pθ下的水经两个不同过程变成373 K，pθ下的水气：(1) 等温等压可逆蒸发，(2) 真空蒸发。
这两个过程中功和热的关系为：(A) －W1> W2Q1> Q2(B) W1< W2Q1< Q2(C) W1= W2Q1= Q2(D) W1> W2Q1< Q210. 已知：Zn(s)+(1/2)O2→ZnO，Δc H m=351.5 kJ·mol-1；Hg(l)+(1/2)O2→HgO，Δc H m= 90.8 kJ·mol-1。
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C p,m (s) 24.28J mol 1 K 1。
p,m
(l ) 31.4J mol 1 K 1,
解 定压过程 Qp H T nCp,mdT，相变过程
H3 H1 H2 H2O(s, 273.2K ) H2O(l, 273.2K ) H2O(l,373.2K ) H2O( g,373.2K )
H1 nH fus 1mol 6.002kJ mol 1 6.002kJ
H2 nCp,mT 1mol 75.3J mol 1 K 1 (373.2 273.2)K 7.53kJ
1
0.1105 Pa 1mol 8.314 J mol K 300 K (1 ) 0.25 105 Pa
1
1.5 103 J
Q W 1.5 103 J
（2）
T'
p2V1 nR
p2
nRT p1 p 2T nБайду номын сангаас p1
W nRT nR(T T ' ) nR(T
试计算反应 2 H
解
1
2
1 ( g ) Cl2 ( g ) HCl ( g )在1273 2
K时的反应热。
r C p ,m vB C p ,m (26.53 4.60 103 T 1.09 105 T 2 ) J mol 1 K 1 1 (29.07 0.836 103 T 2.01 106 T 2 ) J mol 1 K 1 2 1 (36.90 0.25 103 T 2.845 105 T 2 ) J mol 1 K 1 2
3 R 2
15kJ
100 103 Pa 100 103 m3 5 H nC p ,m T 8.314 J mol 1 K 1 (546 273) K 1 1 8.314 J mol K 273K 2
25kJ
10和11略，方程式的加减。
1 92.31103 J mol 1 [6.46 (1217 298) 5.14 10 3 (1217 2 2982 ) 0.33 105 2
1 1 1 ( ) 1.01106 (12173 2983 )]J mol 1 1217 298 3
12、13、14一个类型，以12为例 12 氯化氢气体的标准生成焓，氯化氢、氢气、氯气的摩尔定 压热容分别为 f Hm (298K ) 92.31kJ mol 1
HCl : C p ,m (26.53 4.60 103 T 1.09 105 T 2 ) J mol 1 K 1 H 2 : C p ,m (29.07 0.836 103 T 2.01106 T 2 ) J mol 1 K 1 Cl2 : C p ,m (36.90 0.25 103 T 2.845 105 T 2 ) J mol 1 K 1
V2
nRT p2
（1）
T' p1V2 nR
p1
nRT p2 p 1T nR p2
p1 p T T ) nRT (1 1 ) p2 p2
W nRT nR(T ' T ) nR(
or
W p1 (V2 V1 ) p1 (
p nRT nRT ) nRT (1 1 ) p2 p1 p2
7. 已知水蒸气的平均摩尔热容， C p,m 34.10J mol 1 K 1, 现将
1 kg，373.2 K的水蒸气在101.325 kPa下升温至673.2 K，求该 过程中的Q、W、 ΔU及ΔH。 解 恒压无非体积功的过程，则
Q H nC p ,m T 1000 g 1 1 5 34.10 J mol K (673.2 373.2) K 5.7 10 J 18 g mol 1
H3 nH fus 1mol 40.59kJ mol 1 40.59kJ
H H1 H2 H3 54.12kJ
U H p(Vg Vl ) H pVg H nRT2 54.12kJ 1mol 8.314 103 kJ mol 1 K 1 373.2K 51.02kJ
1
2.87 104 J
4. 1mol理想气体，始态体积为25 dm3，温度为373.3 K。分别 通过下列四个过程定温膨胀，末态体积为100 dm3，求系统所做
的功。
（1）可逆过程； （2）向真空膨胀；
（3）先在外压等于体积为50 dm3时气体的平衡压力下，使气
体定温膨胀到50 dm3，然后再在外压等于体积为100 dm3时气 体的平衡压力下进行定温膨胀； （4）在外压等于末态压力下进行定温膨胀。 解 （1）可逆过程
W nRT
1000 g 1 1 5 8.314 J mol K (673.2 373.2) K 1.4 10 J 1 18 g mol
U Q W 5.7 105 J 1.4 105 J 4.3105 J
8. 已知冰在273.2 K及101.325 kPa时的熔化热为6.002 kJ· mol-1，
5. 1 mol 单原子分子理想气体，由0.1×105 Pa，300 K按下面两 种不同过程压缩到0.25×105 Pa，300 K，试计算并比较两过程 的W,Q, ΔU及ΔH。 (1)定压冷却后再定容加热 (2)定容加热后再定压冷却
解 理想气体，且始末状态的温度相等，所以 ΔU=0， ΔH=0
V1 nRT p1
nRT 1mol 8.314 J mol 1 K 1 373.2K p2 3.10 104 Pa 3 3 V2 100dm 10
W1 p1V 6.21104 Pa (50dm3 103 25dm3 103 ) 1.55103 J
W2 p2V 3.10 104 Pa (100dm3 103 50dm3 103 ) 1.55103 J
W W1 W2 3.1103 J
（4）
W p2V 3.10 104 Pa (100dm3 103 25dm3 103 ) 2.33103 J
V1 W nRT ln V2
4.3 103 J
25dm3 103 1mol 8.314 J mol K 373.2 K ln 100dm3 103
1 1
（2）向真空碰撞 W=0
（3） 两次等外压且定温膨胀
pV nRT
nRT 1mol 8.314 J mol 1 K 1 373.2K 4 p1 6.21 10 Pa V1 50dm3 103
6.71105 J
3. 在300 K时，5 mol氢气由5 dm3定温膨胀到50 dm3 ，试计算 其膨胀功。假定该气体为理想气体。 解
W pdV
V2
nRT dV V
W nRT ln V nRT ln
V1
V2 V nRT ln 1 V1 V2
1
5dm3 103 5mol 8.314 J mol K 300 K ln 50dm3 103
水在373.2 K及101.325 kPa时的蒸发热为40.59 kJ· mol-1，在 273.2 K~ 373.2 K之间水的平均定压热容为75.3 J· mol-1· K-1。今
在101.325 kPa下，将1mol冰(273.2 K)变为373.2 K的水蒸气，其
ΔU和ΔH为多少？
解 题目中的过程是不可逆相变过程，
r Cp,m 6.46 5.14 103T 0.33105T 2 1.01106 T 2
r H m (1217 K ) r H m (298)
1217 298
(6.46 5.14 103 T 0.33 105 T 2 1.01106 T 2 ) dT
9. 在定容条件下，加热氦气，起始体积为100 dm3，温度为 273 K，压力为标准压力，加热后压力增加至2倍标准压力，
试计算ΔU和ΔH 解 氦气为理想气体，且是定容过程，则pv=nRT, Cv ,m
p2 T2 T1 2 273K 546 K p1
100 103 Pa 100 103 m3 3 U nCv ,m T 8.314 J mol 1 K 1 (546 273) K 1 1 8.314 J mol K 273K 2
(2)
nRT2 1mol 8.314 J mol 1 K 1 563.1K p2 936.32kPa 3 3 V2 5dm 10
(3) 绝热可逆过程，Q=0
5 W nCV ,m (T2 T1 ) 1mol R (563.1K 298.2 K ) 5.5 103 J 2
p2 p T ) nRT (1 2 ) p1 p1
or
W p2 (V2 V1 ) p2 (
3.7 103 J
p nRT nRT ) nRT (1 2 ) p2 p1 p1
Q W 3.7 103 J
6. 1 mol 氢气在298.2 K及101.325 kPa下经绝热可逆过程压缩到 5 dm3,试计算： （1）氢气的最后温度； （2）氢气的最后压力 （3）需做的功 解 氢气为双原子分子，所以
C p ,m 7 R 2 CV , m 5 R 2
1.40
(1)
nRT 1mol 8.314 J mol 1 K 1 298.2K V1 0.0245m3 24.5dm3 p1 101.325kPa