物理化学试题集计算题
物理化学试卷及答案3套
物理化学试卷及答案3套三、计算题( 共5题60分)21. 10 分(0824)计算1mol He(理想⽓体) 在下列状态变化过程中的ΔH和ΔG。
He (101.325 kPa,473 K)??→He (101.325 kPa,673 K)已知:C p, m [He(g)] = (5/2)R,473K 时S m$[He(g)] = 135.1 J·K-1·mol-1。
22. 15 分(1104)某⽓体状态⽅程为pV = n(RT + Bp),始态为p1T1,该⽓体经绝热真空膨胀后终态压⼒为p2,试求该过程的Q,W及⽓体的ΔU,ΔH,ΔF,ΔG,ΔS。
23. 10 分(1809)两液体A, B形成理想液体混合物。
在320 K,溶液I含3 mol A和1 mol B,总蒸⽓压为:5.33×104 Pa。
再加⼊2 mol B 形成理想液体混合物II,总蒸⽓压为6.13×104 Pa。
(1) 计算纯液体的蒸⽓压p A*,p B*;(2) 理想液体混合物I的平衡⽓相组成y B;(3) 理想液体混合物I的混合过程⾃由能变化Δmix G m;(4) 若在理想液体混合物II中加⼊3 mol B形成理想液体混合物Ⅲ,总蒸⽓压为多少?24. 15 分(2419)固体CO2的蒸⽓压与温度间的经验式为:ln(p/Pa)=-3116 K/T + 27.537已知熔化焓?fus H m= 8326 J·mol-1,三相点的温度为217 K。
试求出液体CO2的蒸⽓压与温度的经验关系式。
25. 10 分(2965)3H2+ N2= 2NH3在350℃的K p= 6.818×10-8(kPa)-2,并设与压⼒⽆关,从3:1的H2,N2混合物出发,在350℃下要获得物质的量分数为0.08 的NH3,压⼒⾄少要多⼤?26. 13 分(0957)4 g Ar(可视为理想⽓体,其摩尔质量M(Ar)=39.95 g·mol-1)在300 K时,压⼒为506.6 kPa,今在等温下反抗202.6 kPa的恒定外压进⾏膨胀。
物理化学计算题(2003版本)
第一、二章:热力学1. 2mol 单原子理想气体在298.2K 时,分别按下列三种方式从15.00dm 3膨胀到40.00dm 3:1)等温可逆膨胀;2)等温对抗100kPa 外压;3)在气体压力与外压力相等并保持恒定下加热。
求三种过程的Q\W\ΔU 和ΔH 。
解:1) 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 =-2*8.314*298.2ln =-4863 JQ=-W=4863 J2) 同理,ΔU=ΔH=0W=-p e (V 2-V 1)=-100*103*(40.00-15.00)*10-3=-2500 JQ=-W=2500 J3) 气体压力为:P= = =330.56kPaW=-330560*(40.00-15.00) *10-3=-8264JT 2= = =795.2KΔH=Qp=nC p,m (T2-T1)=n* R(T2-T1)= 2* *8.314*(795.2-298.2)=20660 JΔU=nC v,m (T2-T1)= 2* *8.314*(795.2-298.2)=12396 J或 ΔU=Q+W=20660-8264=12396 J2. 3mol 单原子理想气体从300K ,400kPa 膨胀到最终压力为200kPa.若分别经1)绝热可逆膨胀;2)绝人等外压200kPa 膨胀至终态。
试计算两种过程的W/E/ΔU/ΔH.解:1) 此过程的始、终态如下:绝热可逆膨胀对于单原子理想气体,则:r=C p,m /C v,m =(5/2R)/(3/2R)=5/3=1.67据理想气体的绝热可逆过程方程求T2T 1r p 11- r = T 2r p 21- r 代入T 1\p 1\p 2求得:3001.67*4001-1.67=T 21.67*2001-1.67T 2=227K因为绝热过程,Q=0,则:W= ΔU=nC v,m (T 2-T 1)=3*3/2*8.314*(227-300)=-2731JΔH=nC p,m (T 2-T 1)=3*5/2*8.314*(227-300)=-4.552J2) 此过程为绝热不可逆过程,始、终态如下:绝热等膨胀因为绝热过程,Q=0,则:W= ΔU=nC v,m (T 2-T 1)W=-p e (V2-V1)=-p2(V2-V1)V2= V1=所以W= ΔU=nC v,m (T 2-T 1)=-p 2( )3*3/2*8.314*(T 2-300)=-3*8.314*T 2+200/400*3*8.314*300T2=240KW= ΔU=nC v,m (T 2-T 1)=3*3/2*8.314*(240-300)=-2245JΔH=nC p,m (T 2-T 1)=3*5/2*8.314*(240-300)=-3741J3. 试求100kPa 、1mol 的286K 过冷液体苯变为固体苯的ΔS ,并判断此凝固过程是否可能发生。
物理化学试题集计算题
1.在298.15K 及p θ下,过冷水蒸气变为同温同压下的水,求此过程的⊿G 。
已知298.15K 时水的饱和蒸气压为3167Pa 。
解:⊿G=⊿G 1+⊿G 2+⊿G 3=J85901013253167ln 15.298314.81ln 021122112-=⨯⨯⨯==≈++⎰⎰⎰p p g p p l p p g p p nRT dp V dpV dp V或J 23.8588)3167101325(110018.010********ln15.298314.81)(ln032112211221-=-⨯++⨯⨯⨯=-+=∆+=++-⎰⎰⎰p p l l g p p l p p g p p V p p nRT P V dp V dp V dp V2.在298.15K 及p θ下,过冷水蒸气变为同温同压下的水,求此过程的⊿G 。
已知298.15K 时水的饱和蒸气压为3167Pa 。
3.已知反应C(石墨)+CO 2(g)=2CO(g)r m G θ∆(1000K)=-3.4 k J ·mol -1,计算(1) 1000K 时该反应的平衡常数。
(2)当p (CO)=200kPa, p (CO 2)=800kPa 时,判断该反应方向。
解:(1)410775.11000314.8303.24.3)1000(lg -⨯=⨯⨯--=K K θK θ=1.00(2)方法一2.303lg r m G RT K θθ∆=-∵⊿r G m(1000K)<0,∴反应正向自发进行方法二Q=(200/100)2/(800/100)=4/8=0.5Kθ=1.00∵Q<Kθ∴反应正向自发进行4.某抗菌素在人体内的代谢反应为一级反应,若服药后每24小时药物代谢一半,而药物代谢20%则必须补充该药,问第二次服药时间?解:t1/2=0.693/kk=0.693/24=0.028875(小时)-1ln(C0/C A)=ktt=7.73(小时)5.Zn-Hg(含Zn10%)∣ZnSO4·7H2O(s)饱和溶液‖Hg2SO4(s)(饱和溶液)∣Hg(l)。
(完整版)物化试题计算题
1.1mol 理想气体从298.15K,2P0经下列两条途径到达压力为1 P0的终态:(1)等温可逆膨胀;(2)自由膨胀,试求这两过程的ΔU 、ΔH 、Q 、W 、ΔS 、ΔG 和ΔA.2.试求1mol 理想气体从1000kPa,300K 等温可逆膨胀至100kPa 过程中的ΔU 、ΔH 、ΔS 、Q 、W 、ΔG 和ΔA 。
解:理想气体等温变化,因此:ΔU = ΔH =0; 设计同样始终状态的可逆过程,则:12114.191001000ln 314.81ln -⋅=⨯⨯===∆K J p p nR T Q S R kJ nRT p p nRT Vdp G 743.51000100ln 300314.811000100ln ln121001000-=⨯⨯⨯====∆⎰kJ p p nRT V V nRT pdV A 743.51000100ln 300314.81ln ln12121001000-=⨯⨯⨯==-=-=∆⎰或:()kJG nRT G pV G A 743.5)(-=∆=∆-∆=∆-∆=∆3.计算说明:-10℃、θp 下的过冷C6H6(l)变成定温定压的C6H6(s),该过程是否为自发过程。
已知1mol 过冷C6H6(l)的蒸汽压为2632Pa ,C6H6(s)的蒸汽压为2280Pa ,Cp,m(l)=127J·mol-1·K-1, Cp,m(s)=123J·mol-1·K-1,凝固热为9940J·mol-1。
解:该过程为不可逆相变,需将其设计为可逆过程,p 1为液态C 6H 6的蒸汽压,p 2为固态C 6H 6的蒸汽压。
),(66θp l H C ),(66θp s H C),(166p l H C ),(266p s H C),(166p g H C ),(266p g H C54321G G G G G G ∆+∆+∆+∆+∆=∆其中,042=∆=∆G G 为两个可逆相变过程。
物理化学题库及详解答案
物理化学题库及详解答案物理化学是一门结合物理学和化学的学科,它通过物理原理来解释化学现象,是化学领域中一个重要的分支。
以下是一些物理化学的题目以及相应的详解答案。
题目一:理想气体状态方程的应用题目内容:某理想气体在标准状态下的体积为22.4L,压力为1atm,求该气体在3atm压力下,体积变为多少?详解答案:根据理想气体状态方程 PV = nRT,其中P是压力,V是体积,n是摩尔数,R是理想气体常数,T是温度。
在标准状态下,P1 = 1atm,V1 = 22.4L,T1 = 273.15K。
假设气体摩尔数n和温度T不变,仅压力变化到P2 = 3atm。
将已知条件代入理想气体状态方程,得到:\[ P1V1 = nRT1 \]\[ P2V2 = nRT2 \]由于n和R是常数,且T1 = T2(温度不变),我们可以简化方程为:\[ \frac{P1}{P2} = \frac{V2}{V1} \]代入已知数值:\[ \frac{1}{3} = \frac{V2}{22.4} \]\[ V2 = \frac{1}{3} \times 22.4 = 7.46667L \]所以,在3atm的压力下,该气体的体积约为7.47L。
题目二:热力学第一定律的应用题目内容:1摩尔的单原子理想气体在等压过程中吸收了100J的热量,如果该过程的效率为40%,求该过程中气体对外做的功。
详解答案:热力学第一定律表明能量守恒,即ΔU = Q - W,其中ΔU是内能的变化,Q是吸收的热量,W是对外做的功。
对于单原子理想气体,内能仅与温度有关,且ΔU = nCvΔT,其中Cv 是摩尔定容热容,对于单原子理想气体,Cv = 3R/2(R是理想气体常数)。
由于效率η = W/Q,我们有:\[ W = ηQ \]\[ W = 0.4 \times 100J = 40J \]现在我们需要找到内能的变化。
由于过程是等压的,我们可以利用盖-吕萨克定律(Gay-Lussac's law)PV = nRT,由于n和R是常数,我们可以简化为PΔV = ΔT。
物理化学 计算题
物理化学 计算题1.1mol 单原子理想气体,由298K 、5p 的始态膨胀到压力为p 的终态,经过下列途径:⑴等温可逆膨胀;⑵外压恒为p 的等温膨胀;⑶绝热可逆膨胀;⑷外压恒为p 的绝热膨胀。
计算各途经的Q 、W 、∆U 、∆H 、∆S 、∆A 与∆G 。
巳知m S (298K) = 126 J·K -1·mol -1 。
解:(1)等温过程:ΔU = ΔH = 0,J5.3987K J 38.132985.3987J 5.3987J 5.39875ln 298314.81ln 1-R 21-=∆=∆⋅===∆-==⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-=G A T Q S W p p nRT W Q ,;(2) ΔU = ΔH = 0,()()221118.31429810.21982J p Q W p V V RT p ⎛⎫=-=-=-=⨯⨯-= ⎪⎝⎭J 5.3987KJ 38.13ln 1-21-=∆=∆⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆A G p p nR S , (3) K 8.1565298355212112=⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==--γγγp p T T , ()()()()()()()J129652988.1566.1122934J143182988.1566.1121761K J 6.1125ln 126ln 2980J1761J 29342988.15625J 17612988.1562312121-2121m ,m ,=-⨯--=--∆=∆=-⨯--=--∆=∆⋅=-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-===∆-=∆=-=-⨯=∆=∆=-=-⨯=∆=∆T T S H G T T S U A R p p R K S S S S U W R T nC H Q R T nC U p V ,,,(4) ()()12212230V V p T T R W U Q --=-=∆=,,()()()()()()()()()J76612986.1126.2021181983J84542986.1126.2021181190K J 11836.56.112K J 6.112K J 36.5ln ln J19832986.20225J 19902986.20223K 6.2025129829823112211221-121-11-2112m ,12m ,12m ,222=⨯-⨯--=--∆=∆=⨯-⨯--=--∆=∆⋅=+=∆+=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆-=-⨯=-=∆=-=-⨯=-=∆=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯--=-T S T S H G T S T S U A S S S S p p nR T T nC S R T T nC H WR T T nC U T T R T R p p V ,,2.10mol H 2(理想气体),C V ,m = 5/2R J·K -1·mol -1,在298K 、p ө时绝热可逆地压缩到10p ө,计算该过程的Q 、W 、∆U 、∆H 、∆S 、∆F 和∆G 。
物理化学期末考题(四,计算题参考答案)
仅供参考,请勿外传计算题参考答案1.1mol 单原子理想气体的始态为300K ,500kPa 。
(1)在等温条件下向真空膨胀至100kPa ,求此过程的Q 、W 、U ∆、H ∆、S ∆、A ∆、G ∆。
(2)在恒压条件下,体积增至原来的两倍(V 2=2V 1), 求此过程的Q 、W 、U ∆、H ∆、S ∆。
解:(1) 因为向真空膨胀,等温过程,故:01=Q ,01=W ,01=∆U ,01=∆H J 4014kPa500kPa100ln K 300K mol J 8.314mol 1ln111211-=⨯⨯⋅⋅⨯==∆=∆--p p nRT G A 111211K J 38.13kPa100kPa 500ln K mol J 8.314mol 1ln---⋅=⨯⋅⋅⨯==∆p p nR S (2) 因为12212,V V p p ==,所以,由111222T Vp T V p =,得K 600212==T T J 6236K 300)(600K mol J 8.31425mol 1)(1112m ,22=-⨯⋅⋅⨯⨯=-==∆--T T nC Q H p J 3741K 300)(600K mol J 8.31423mol 1)(1112m ,2=-⨯⋅⋅⨯⨯=-=∆--T T nC U V J 2495J 6236J 3741222-=-=-∆=Q U W 1K600K300m,m ,2K J 4.14K300K600ln 8.314251d 1d 21-⋅=⨯⨯=⨯==∆⎰⎰T TC T TnC S p T T p2.1mol 理想气体,始态压力202650Pa ,体积为22.4dm 3,连续经历下列三个过程达到终态。
(1) 从始态可逆膨胀至B ,其压力为101325Pa ;(2)从B 再等容加热至C ,其温度为1091.9K ; (3)从C 再在等压条件下冷却至终态D ,其温度为545.9K 。
物理化学计算题及答案
第一章例4 在100℃,p ψ下,1mol 水(1)可逆蒸发, (2)向真空蒸发为蒸气。
已知 ∆vap H m ψ = 40.7 kJ ⋅mol-1, 假设蒸气为理想气体,液体水的体积可忽略不计,求Q, W, ∆U, ∆H 。
解:(1) ∆H = Qp = 40.7kJW = -p ψ ∆V = -p ψV g =- RT = -3.1kJ ∆U = Q-W =(40.7-3.1)kJ = 37.6kJ(2) 始终态同(1) 故∆H = 40.7kJ ∆U = 37.6kJ 向真空蒸发W = 0 Q = ∆U = 37.6kJ例5 将100g,40℃水和100g, 0℃的冰在杜瓦瓶中(恒压,绝热)混合,求平衡后的状态,及此过程的∆H 。
已知冰的熔化热 =335J ⋅g-1 ,Cp (水)= 4.18 J ⋅K-1⋅g-1 解:设水和冰为系统。
因恒压,绝热 所以∆H = Qp = 0又 ∆H =∆H (水) + ∆H (冰) = 0 设终态温度为T∆H =∆H (水) + ∆H (冰)=100⨯4.18⨯(T – 313)+ 100⨯335=0 T = 253K ??? 该结果是不可能的!100g 水全部降温至0℃,放热: ∆H (水)= – 100⨯4.18⨯40 = –16.7kJ 100g 冰全部融化吸热:∆H (冰)=33.5kJ说明冰不能全部融化,终态应是0℃的冰水混合物。
设 m 克冰融化, ∆H =∆H (冰)+∆H (水)= m ⨯0.335-16.7=0 m = 50g平衡后的状态为50g 冰和150g 水的0℃的冰水混合物。
例6 已知某气体的状态方程为:pV m = RT + bp (b >0常数) 请依据推导结果判断(1)在绝热自由膨胀过程中,该气体的温度如何变化? (2)在绝热节流膨胀过程中,该气体的温度如何变化? 解:(1) 绝热自由膨胀过程是等内能过程,∆U =0,则 所以本题要解的是μJ 的正负?令U =f (T, V ),根据循环关系式:现在只要判断[ ]是>0, =0, 还是<0?其中的偏微商 与气体的状态方程有关。
(完整word版)物化试题计算题(word文档良心出品)
1.1mol 理想气体从298.15K,2P0经下列两条途径到达压力为1 P0的终态:(1)等温可逆膨胀;(2)自由膨胀,试求这两过程的ΔU 、ΔH 、Q 、W 、ΔS 、ΔG 和ΔA.2.试求1mol 理想气体从1000kPa,300K 等温可逆膨胀至100kPa 过程中的ΔU 、ΔH 、ΔS 、Q 、W 、ΔG 和ΔA 。
解:理想气体等温变化,因此:ΔU = ΔH =0; 设计同样始终状态的可逆过程,则:12114.191001000ln 314.81ln -⋅=⨯⨯===∆K J p p nR T Q S R kJ nRT p p nRT Vdp G 743.51000100ln 300314.811000100ln ln121001000-=⨯⨯⨯====∆⎰kJ p p nRT V V nRT pdV A 743.51000100ln 300314.81ln ln12121001000-=⨯⨯⨯==-=-=∆⎰或:()kJG nRT G pV G A 743.5)(-=∆=∆-∆=∆-∆=∆3.计算说明:-10℃、θp 下的过冷C6H6(l)变成定温定压的C6H6(s),该过程是否为自发过程。
已知1mol 过冷C6H6(l)的蒸汽压为2632Pa ,C6H6(s)的蒸汽压为2280Pa ,Cp,m(l)=127J·mol-1·K-1, Cp,m(s)=123J·mol-1·K-1,凝固热为9940J·mol-1。
解:该过程为不可逆相变,需将其设计为可逆过程,p 1为液态C 6H 6的蒸汽压,p 2为固态C 6H 6的蒸汽压。
),(66θp l H C ),(66θp s H C),(166p l H C ),(266p s H C),(166p g H C ),(266p g H C54321G G G G G G ∆+∆+∆+∆+∆=∆其中,042=∆=∆G G 为两个可逆相变过程。
物理化学 计算题
物理化学 计算题1.1mol 单原子理想气体,由298K 、5p 的始态膨胀到压力为p 的终态,经过下列途径:⑴等温可逆膨胀;⑵外压恒为p 的等温膨胀;⑶绝热可逆膨胀;⑷外压恒为p 的绝热膨胀。
计算各途经的Q 、W 、∆U 、∆H 、∆S 、∆A 与∆G 。
巳知m S (298K) = 126 J·K -1·mol -1 。
解:(1)等温过程:ΔU = ΔH = 0,J5.3987K J 38.132985.3987J 5.3987J 5.39875ln 298314.81ln 1-R 21-=∆=∆⋅===∆-==⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=-=G A T Q S W p p nRT W Q ,;(2) ΔU = ΔH = 0,()()221118.31429810.21982J p Q W p V V RT p ⎛⎫=-=-=-=⨯⨯-= ⎪⎝⎭J 5.3987KJ 38.13ln 1-21-=∆=∆⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆A G p p nR S , (3) K 8.1565298355212112=⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==--γγγp p T T , ()()()()()()()J129652988.1566.1122934J143182988.1566.1121761K J 6.1125ln 126ln 2980J1761J 29342988.15625J 17612988.1562312121-2121m ,m ,=-⨯--=--∆=∆=-⨯--=--∆=∆⋅=-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-===∆-=∆=-=-⨯=∆=∆=-=-⨯=∆=∆T T S H G T T S U A R p p R K S S S S U W R T nC H Q R T nC U p V ,,,(4) ()()12212230V V p T T R W U Q --=-=∆=,,()()()()()()()()()J76612986.1126.2021181983J84542986.1126.2021181190K J 11836.56.112K J 6.112K J 36.5ln ln J19832986.20225J 19902986.20223K 6.2025129829823112211221-121-11-2112m ,12m ,12m ,222=⨯-⨯--=--∆=∆=⨯-⨯--=--∆=∆⋅=+=∆+=⋅=⋅=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∆-=-⨯=-=∆=-=-⨯=-=∆=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯--=-T S T S H G T S T S U A S S S S p p nR T T nC S R T T nC H WR T T nC U T T R T R p p V ,,2.10mol H 2(理想气体),C V ,m = 5/2R J·K -1·mol -1,在298K 、p ө时绝热可逆地压缩到10p ө,计算该过程的Q 、W 、∆U 、∆H 、∆S 、∆F 和∆G 。
物理化学考试题及答案
物理化学考试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 以下哪个是物理化学中的基本概念?A. 质量B. 能量C. 熵D. 速度答案:C2. 根据热力学第一定律,能量守恒的数学表达式是:A. ΔU = Q - WB. ΔU = Q + WC. ΔH = Q - WD. ΔH = Q + W答案:B3. 理想气体状态方程是:A. PV = nRTB. PV = mRT/MC. P = nRT/VD. P = mRT/V答案:A4. 阿伏伽德罗常数的数值是:A. 6.02 × 10^23 mol^-1B. 6.02 × 10^26 mol^-1C. 6.02 × 10^32 mol^-1D. 6.02 × 10^-23 mol^-1答案:A5. 以下哪个不是热力学过程?A. 等温过程B. 等压过程C. 等熵过程D. 等速过程答案:D二、填空题(每空2分,共20分)6. 热力学第二定律表明,不可能从单一热源______而不产生其他影响。
答案:吸热使之完全转化为功7. 反应的吉布斯自由能变化(ΔG)是判断反应______的重要标准。
答案:自发性8. 化学平衡常数K与温度T的关系可以通过______方程来描述。
答案:范特霍夫9. 表面张力是液体表面分子之间相互吸引的力,它使得液体表面具有______。
答案:收缩趋势10. 根据分子运动论,气体分子的平均速率与温度成正比,其表达式为______。
答案:\( \sqrt{\frac{8kT}{\pi m}} \)(k为玻尔兹曼常数,m为分子质量)三、简答题(每题10分,共30分)11. 简述热力学系统与环境之间的能量交换方式。
答案:热力学系统与环境之间的能量交换主要有两种方式:做功和热传递。
做功是指系统与环境之间通过边界的位移变化来交换能量;热传递是指系统与环境之间由于温度差而发生的内能转移。
12. 描述熵的概念及其在热力学中的重要性。
物理化学试题及答案
物理化学试题及答案一、选择题(每题2分,共10分)1. 以下哪个选项是物质的三态变化?A. 固态、液态、气态B. 固态、液态、等离子态C. 固态、液态、超导态D. 固态、液态、超流态答案:A2. 热力学第一定律的表达式是:A. ΔU = Q + WB. ΔH = Q - WC. ΔG = Q - WD. ΔS = Q/T答案:A3. 以下哪种力不属于分子间力?A. 范德华力B. 静电力C. 氢键D. 重力答案:D4. 理想气体状态方程是:A. PV = nRTB. PV = mRTC. PV = nTD. PV = mT答案:A5. 阿伏伽德罗常数的值大约是:A. 6.022 x 10^23 mol^-1B. 6.022 x 10^23 mol^-2C. 6.022 x 10^23 mol^-3D. 6.022 x 10^23 mol^-4答案:A二、填空题(每空1分,共10分)1. 物质的摩尔质量在数值上等于该物质的______。
2. 根据热力学第二定律,不可能从单一热源吸热使之完全转化为______。
3. 一个化学反应的熵变可以表示为反应物和生成物的______之差。
4. 电化学中,阳离子向______移动,阴离子向______移动。
5. 根据波耳兹曼分布,粒子在高能级上的分布与温度的______成正比。
答案:1. 分子质量2. 功3. 摩尔熵4. 正极,负极5. 指数三、计算题(每题10分,共20分)1. 已知1 mol 理想气体在298 K和1 atm下,求其体积。
答案:根据理想气体状态方程 PV = nRT,其中 R = 0.0821L·atm/mol·K,n = 1 mol,T = 298 K,P = 1 atm,代入计算得 V = 22.4 L。
2. 一个化学反应的ΔH = -57.8 kJ/mol,ΔS = 0.267 kJ/mol·K,求在298 K时该反应的自由能变化ΔG。
物理化学计算题
1、在一定温度下,向某固定容积的密闭容器中加入1mol N₂和3mol H₂,发生如下反应:N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g)。
当反应达到平衡时,测得N₂的转化率为60%,则此时容器中NH₃的体积分数为?A. 20%B. 40%C. 60%D. 80%(答案:B)2、某温度下,反应2A(s) + B(g) = 2C(g)的平衡常数为K,则在该温度下,反应C(g) = A(s) +0.5B(g)的平衡常数为?A. KB. 1/KC. √KD. 1/√K(答案:D)3、将0.1mol/L的醋酸溶液加水稀释,下列说法正确的是?A. 溶液中c(H⁺)和c(CH₃COO⁻)都增大B. 溶液中c(H⁺)增大,c(CH₃COO⁻)减小C. 醋酸的电离程度增大,c(H⁺)增大D. 醋酸的电离程度增大,但c(H⁺)减小(答案:D)4、对于反应A + B →C + D,如果A和B的初始浓度分别为0.1mol/L和0.2mol/L,反应进行到一半时,A的浓度为0.05mol/L,那么此时B的浓度为?A. 0.1mol/LB. 0.15mol/LC. 0.2mol/LD. 无法确定(答案:D)5、在一定条件下,某可逆反应的平衡常数为K,如果保持温度不变,增大反应物的浓度,则平衡常数K将?A. 增大B. 减小C. 不变D. 无法确定(答案:C)6、对于反应2SO₂ + O₂⇌ 2SO₃,在平衡状态下,如果增大O₂的浓度,平衡将如何移动?A. 向左移动B. 向右移动C. 不移动D. 无法确定(答案:B)7、在25℃时,某弱酸的电离平衡常数为Ka,则该酸的共轭碱的电离平衡常数为?A. KaB. 1/KaC. 水的离子积常数Kw/KaD. 无法确定(答案:C)8、对于反应A + B → C,如果反应物和生成物的初始浓度分别为[A]₀、[B]₀和[C]₀,且反应进行到某一时刻时,各物质的浓度分别为[A]、[B]和[C],则反应的转化率α(A)为?A. ([A]₀ - [A])/[A]B. ([A] - [A]₀)/[A]₀C. ([A]₀ - [A])/[A]₀D. ([A] - [A]₀)/[A](答案:C)9、在一定温度下,某溶液的pH值为5,则该溶液中氢离子浓度为?A. 10⁻⁵ mol/LB. 10⁻⁹ mol/LC. 10⁻¹⁴ mol/LD. 10⁻¹⁰ mol/L(答案:A)10、对于反应A + 2B →3C,如果A的初始浓度为0.2mol/L,B的初始浓度为0.4mol/L,反应进行到某一时刻时,A的浓度减少了0.1mol/L,则此时B的浓度为?A. 0.3mol/LB. 0.2mol/LC. 0.1mol/LD. 无法确定(答案:A)。
04 物理化学(一)计算题练习题
一、计算题 ( 共18题 190分 )1. 10 分 (0204)0204从如下数据,计算冰在-50 °C 的标准升华热。
冰的平均热容:1.975 J·K -1·g -1水的平均热容:4.185 J·K -1·g -1水蒸气的平均热容:1.860 J·K -1·g -1冰在0°C 时熔化热:333.5 J·g -1水在100 °C 时的蒸发热:2255 J·g -12. 5 分 (0467)0467已知 298K 时,CH 4(g),CO 2(g),H 2O(l) 的标准生成热分别为 -74.8,-393.5,-285.8kJ·mol -1,请求算298 K 时CH 4(g) 的标准燃烧热。
3. 10 分 (0312)0312某单原子分子理想气体从T 1=298 K ,15p p =的初态。
(a)经绝热可逆膨胀;(b)经绝热恒外压膨胀到达终态压力2p p = 。
计算各途径的终态温度T 2,及Q ,W , ΔU ,ΔH 。
4. 10 分 (0709)0709H 2–O 2燃料电池是用p 的气体进行补充的。
在298 K 时,该电池释放的功率为1 kW 。
已知燃料消耗的速度相同,估算363 K 时电池输出的功率。
(忽略体积功,在温度变化不大时,Δf H m [H 2O(l)]和Δf G m [H 2O(l)]可视作常数)Δf H m [298 K,H 2O(l)]=-285 kJ·mol -1Δf G m [298 K,H 2O(l)]=-237 kJ·mol -15. 15 分 (0957)09574 g Ar (可视为理想气体,其摩尔质量M (Ar)=39.95 g·mol -1)在300 K 时,压力为506.6kPa ,今在等温下反抗202.6 kPa 的恒定外压进行膨胀。
物理化学试题及答案
物理化学试题及答案### 物理化学试题及答案#### 一、选择题(每题2分,共20分)1. 根据波尔原子模型,氢原子的能级公式是:A. \( E_n = -\frac{m e^4}{2\hbar^2} \)B. \( E_n = -\frac{h^2}{8\pi^2 m} \frac{1}{n^2} \)C. \( E_n = -\frac{13.6 \text{ eV}}{n^2} \)D. \( E_n = \frac{k e^2}{r} \)答案:C2. 热力学第一定律的数学表达式是:A. \( \Delta U = Q + W \)B. \( \Delta H = Q - W \)C. \( \Delta G = Q - T\Delta S \)D. \( \Delta S = \frac{Q}{T} \)答案:A3. 以下哪个是理想气体状态方程?A. \( PV = nRT \)B. \( P_1V_1/T_1 = P_2V_2/T_2 \)C. \( \Delta U = 3nR\Delta T \)D. \( \Delta H = nC_p\Delta T \)答案:A4. 阿伏伽德罗常数的值是多少?A. \( 6.022 \times 10^{23} \text{ mol}^{-1} \)B. \( 6.022 \times 10^{-23} \text{ mol} \)C. \( 1.602 \times 10^{-19} \text{ J} \)D. \( 9.109 \times 10^{-31} \text{ kg} \)答案:A5. 以下哪个不是化学平衡的常数表达式?A. \( K_c = \frac{[A][B]}{[C][D]} \)B. \( K_p = \frac{P_A P_B}{P_C P_D} \)C. \( K = \frac{[A]}{[B]} \)D. \( K = \frac{[C][D]}{[A][B]} \)答案:C#### 二、简答题(每题10分,共20分)6. 解释什么是化学动力学中的活化能,并给出一个活化能的计算公式。
(完整版)物化试题计算题
1.1mol 理想气体从298.15K,2P0经下列两条途径到达压力为1 P0的终态:(1)等温可逆膨胀;(2)自由膨胀,试求这两过程的ΔU 、ΔH 、Q 、W 、ΔS 、ΔG 和ΔA.2.试求1mol 理想气体从1000kPa,300K 等温可逆膨胀至100kPa 过程中的ΔU 、ΔH 、ΔS 、Q 、W 、ΔG 和ΔA 。
解:理想气体等温变化,因此:ΔU = ΔH =0; 设计同样始终状态的可逆过程,则:12114.191001000ln 314.81ln -⋅=⨯⨯===∆K J p p nR T Q S R kJ nRT p p nRT Vdp G 743.51000100ln 300314.811000100ln ln121001000-=⨯⨯⨯====∆⎰kJ p p nRT V V nRT pdV A 743.51000100ln 300314.81ln ln12121001000-=⨯⨯⨯==-=-=∆⎰或:()kJG nRT G pV G A 743.5)(-=∆=∆-∆=∆-∆=∆3.计算说明:-10℃、θp 下的过冷C6H6(l)变成定温定压的C6H6(s),该过程是否为自发过程。
已知1mol 过冷C6H6(l)的蒸汽压为2632Pa ,C6H6(s)的蒸汽压为2280Pa ,Cp,m(l)=127J·mol-1·K-1, Cp,m(s)=123J·mol-1·K-1,凝固热为9940J·mol-1。
解:该过程为不可逆相变,需将其设计为可逆过程,p 1为液态C 6H 6的蒸汽压,p 2为固态C 6H 6的蒸汽压。
),(66θp l H C ),(66θp s H C),(166p l H C ),(266p s H C),(166p g H C ),(266p g H C54321G G G G G G ∆+∆+∆+∆+∆=∆其中,042=∆=∆G G 为两个可逆相变过程。
(完整版)物理化学题库
1132在下列状态变化中,哪些可以应用公式d U=T d S-p d V?O2(A) NO2气体缓慢膨胀,始终保持化学平衡NO2===NO+12(B) NO2气体以一定速度膨胀,解离出来的NO+1O2总是落后于平衡组成2O2的条件下膨胀(C) SO3气体在不解离为SO2+12(D) 水在-10℃时等温结冰2. 2 分(2153)2153根据理想稀溶液中溶质和溶剂的化学势公式:μB= μB*(T,p) + RT ln x B,μA= μA*(T,p) + RT ln x A下面叙述中不正确的是:( )(A) μA*(T,p) 是纯溶剂在所处T, p时的化学势(B) μB*(T,p) 是x B= 1,且仍服从亨利定律的假想状态的化学势,而不是纯溶质的化学势(C) 当溶质的浓度用不同方法(如x B, m B, c B)表示时,μB*(T,p)不同,但 B不变(D) μA*(T,p) 只与T, p及溶剂的性质有关, μB*(T,p) 只与T, p及溶质的性质有关3. 2 分(0184)0184 对于下列的四种表述:(1) 因为ΔH=Q p,所以只有等压过程才有ΔH(2) 因为ΔH=Q p,所以Q p也具有状态焓数的性质(3) 公式ΔH=Q p只适用于封闭体系(4) 对于封闭体系经历一个不作其它功的等压过程,其热量只决定于体系的始态和终态上述诸结论中正确的是:( )(A) (1) ,(4) (B) (3) ,(4)(C) (2) ,(3) (D) (1) ,(2)4. 2 分(1816)9306已知373 K时液体A的饱和蒸气压为133.24 kPa,液体B的饱和蒸气压为66.62 kPa。
设A和B形成理想溶液,当A在溶液中的摩尔分数为0.5时,在气相中A的摩尔分数为:( )(A) 1 (B) 1/2(C) 2/3 (D) 1/35. 2 分(0017)0017下述说法哪一个正确?(A) 热是体系中微观粒子平均平动能的量度(B) 温度是体系所储存热量的量度(C) 温度是体系中微观粒子平均能量的量度(D) 温度是体系中微观粒子平均平动能的量度6. 2 分(0733)0733p ,100℃下,1mol H2O(l)与100℃大热源接触,使水在真空容器中汽化为101.325 kPa 的H2O(g),设此过程的功为W,吸热为Q,终态压力为p,体积为V,用它们分别表示ΔU,ΔH,ΔS,ΔG,ΔF,下列答案哪个是正确的?( )7. 1 分(0875)0875在绝热恒容的反应器中,H2和Cl2化合成HCl,此过程中下列各状态函数的变化值哪个为零?( )(A) Δr U m(B) Δr H m(C) Δr S m(D) Δr G m8. 1 分(1905)1905假设A,B两组分混合可以形成理想液体混合物,则下列叙述中不正确的是:( )(A) A,B 分子之间的作用力很微弱(B) A,B 都遵守拉乌尔定律(C) 液体混合物的蒸气压介于A,B 的蒸气压之间(D) 可以用重复蒸馏的方法使A,B 完全分离9. 1 分(2801)2801化学反应体系在等温等压下发生Δξ= 1 mol 反应,所引起体系吉布斯自由能的改变值Δr G m的数值正好等于体系化学反应吉布斯自由能(∂G/∂ξ)T,p,n的条件是:i()(A) 体系发生单位反应(B) 反应达到平衡(C) 反应物处于标准状态(D) 无穷大体系中所发生的单位反应二、填空题( 共8题15分)*. 2 分(0839)0839选择“>”、“<”、“=”中的一个填入下列空格:若反应C(s) + O2(g) = CO2(g) 在恒温、恒压条件下发生,其Δr H m< 0,若在恒容绝热条件下发生,则Δr U m _____ 0,Δr S m _____ 0。
物理化学考试题及答案
物理化学考试题及答案一、选择题(每题3分,共30分)1. 以下哪个选项是热力学第一定律的数学表达式?A. ΔU = Q + WB. ΔH = Qp - WC. ΔG = ΔH - TΔSD. ΔS = Q/T答案:A2. 理想气体状态方程为:A. PV = nRTB. PV = nRT + aC. PV = nRT - aD. PV = nRT^2答案:A3. 以下哪个选项是熵变的计算公式?A. ΔS = Q/TB. ΔS = Cp/TC. ΔS = ΔH/TD. ΔS = ΔU/T答案:A4. 以下哪个选项是吉布斯自由能的数学表达式?A. ΔG = ΔH - TΔSB. ΔG = ΔU - TΔSC. ΔG = ΔH - PΔVD. ΔG = ΔU - PΔV答案:A5. 以下哪个选项是阿伦尼乌斯方程?A. ln(k) = ln(A) - Ea/RTB. ln(k) = ln(A) + Ea/RTC. ln(k) = ln(A) - Ea/TD. ln(k) = ln(A) + Ea/T答案:A6. 以下哪个选项是范特霍夫方程?A. ln(K) = -ΔH/RT + ΔS/RB. ln(K) = -ΔH/RT - ΔS/RC. ln(K) = ΔH/RT - ΔS/RD. ln(K) = ΔH/RT + ΔS/R答案:D7. 以下哪个选项是理想溶液的蒸气压方程?A. P1 = X1P°1B. P2 = X2P°2C. P1 + P2 = X1P°1 + X2P°2D. P1 = X1P°2答案:A8. 以下哪个选项是理想溶液的沸点升高公式?A. ΔTb = Kbm2B. ΔTb = Kbm1C. ΔTb = Kb(m1 + m2)D. ΔTb = Kb(m1 - m2)答案:B9. 以下哪个选项是理想溶液的凝固点降低公式?A. ΔTf = Kfm2B. ΔTf = Kfm1C. ΔTf = Kf(m1 + m2)D. ΔTf = Kf(m1 - m2)答案:A10. 以下哪个选项是理想气体的摩尔体积?A. Vm = RT/PB. Vm = P/RTC. Vm = RT/P°D. Vm = P°/RT答案:A二、填空题(每题4分,共40分)11. 热力学第二定律的开尔文表述是:不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为功而不引起其他变化。
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在298.15K 及p θ下,过冷水蒸气变为同温同压下的水,求此过程的⊿G 。
已知298.15K 时水的饱和蒸气压为3167Pa 。
解:⊿G=⊿G 1+⊿G 2+⊿G 3=J85901013253167ln15.298314.81ln021122112-=⨯⨯⨯==≈++⎰⎰⎰p p g p p l p p g p p nRT dp V dpV dp V或J23.8588)3167101325(110018.01013253167ln15.298314.81)(ln032112211221-=-⨯++⨯⨯⨯=-+=∆+=++-⎰⎰⎰p p l l g p p l p p g p p V p p nRT P V dp V dp V dp V在298.15K 及p θ下,过冷水蒸气变为同温同压下的水,求此过程的⊿G 。
已知298.15K 时水的饱和蒸气压为3167Pa 。
1.已知反应C(石墨)+CO 2(g)=2CO(g)r m G θ∆(1000K) =-3.4 k J ·mol -1,计算(1) 1000K 时该反应的平衡常数。
(2)当p (CO)=200kPa, p (CO 2)=800kPa 时,判断该反应方向。
解:(1)410775.11000314.8303.24.3)1000(lg -⨯=⨯⨯--=K K θK θ=1.00(2)方法一2.303lg r m G RT Kθθ∆=-∵⊿r G m(1000K)<0,∴反应正向自发进行方法二Q=(200/100)2/(800/100)=4/8=0.5Kθ=1.00∵Q<Kθ∴反应正向自发进行某抗菌素在人体内的代谢反应为一级反应,若服药后每24小时药物代谢一半,而药物代谢20%则必须补充该药,问第二次服药时间?解:t1/2=0.693/kk=0.693/24=0.028875(小时)-1ln(C0/CA)=ktt=7.73(小时)Zn-Hg(含Zn10%)∣ZnSO4·7H2O(s)饱和溶液‖Hg2SO4(s)(饱和溶液)∣Hg(l)。
Eθ=1.4328-1.19×10-3(T-288)-7.0×10-6(T-288)2,(аE/аT)P=-1.19×10-3-2×7.0×10-6(T-288)(1)写出电极反应和电池反应。
(2)求300K时电池反应的Δr Gmθ、ΔrSmθ、ΔrHmθ以及QR。
(3)若将电池两极短路,求电池反应的热效应。
解:(1)电极反应:正极:Hg2SO4(s)+2e=2Hg(l)+SO42-负极:Zn(Hg)=Zn2++2e电池反应:Zn(Hg)+Hg2SO4(s)=2Hg(l)+Zn2++SO42-(2)T=300K时:Eθ=1.4328-1.19×(300-288)-7.0×10-6(300-288)2=1.4175(V)Δr Gmθ=-z EθF=-2×1. 4175×96500=-273.58(KJ/mol)(аE/аT)P=-1.19×10-3-2×7.0×10-6(300-288)=-1.358×10-3(V/K)Δr S mθ=z F(аE/аT)P=2×96500×(-1.358×10-3)=-262.1(J/K·mol)Δr H mθ=Δr G mθ+TΔr S mθ=-273.58×103+300×(-262.1)=-352.21(KJ/mol)Q R =TΔrSmθ=300×(-262.1) =-78.628(KJ/mol)(3)Δr Hm=-z EθF+Q’=Q’Q’=ΔrHm=-352.21(KJ/mol)常压下,水的表面张力σ(N·m-1)与温度t(℃)的关系可表示为σ=7.6×10-2-1.6×10-4t,若在27℃时,保持水的总体积不变,试求可逆地扩大3cm2表面积时,体系的W、Q、ΔS和ΔG、ΔH解:(аσ/аT)P=-1.6×10-4W=-σdA=-(7.6×10-2-1.6×10-4×27)×3×10-4=-21.5×10-6(J)ΔG=σdA=21.5×10-6(J)ΔS=-(аσ/аT)P dA=1.6×10-4×3×10-4=4.8×10-8(J/K)ΔH=[σ-T(аσ/аT)P] dA=[7.6×10-2-1.6×10-4×27-300×(-1.6×-4)]×3×10-4=36×10-6(J)Q=TΔS=300×4.8×-8=14.4×10-6(J)473K时研究O2在催化剂上的吸附作用,当气态O2的平衡压力为0.1及1MPa时,测得每克催化剂吸附O2的量分别为1.25及2.1cm3(标准状态)。
设吸附作用服从兰格缪尔吸附等温式,计算当O2的吸附量为饱和吸附量的一半时,相应的O2的平衡压力。
解:Γ=Γ∞[bp/(1+bp)]Γ1/Γ2=[bp1/(1+bp1)]/ [bp2/(1+bp2)]=p1(1+bp2)/p2(1+bp2)得:b=12.2MPa-1Γ/Γ∞=[bp/(1+bp)]当:Γ/Γ∞=1/2 时p=1/b=0.082(MPa)=82(KPa)27℃,1013.25Kpa,0.5mol理想气体X与0.5mol理想气体Y混合,请计算体系的⊿H、⊿U、⊿S、⊿A、⊿G。
解:⊿H=0;⊿U=0;⊿S=-R∑nB lnXB=8.314×0.693=5.762(J·K-1);⊿A=⊿U-T⊿S=RT∑nB lnXB=-1728.5(J);⊿G=⊿H-T⊿S=RT∑nB lnXB=-1728.5(J);1mol理想气体在27℃,1013.25Kpa经等温自由膨胀后体积增大为原来的10倍,请计算该体系的Q;W;⊿H;⊿U;⊿F;⊿G;⊿S体系;⊿S环境;⊿S总;并说明该过程是否为可逆过程。
解W=0;Q=-W=0;⊿H=0;⊿U=0;⊿F=Wmax=-8.314×300×2.303=-5744.1 (J);⊿G=nRTln(P2/P1)=-8.314×300×2.303=-5744.1 (J);⊿S体系= nRln(V2/V1)=8.314×2.303=19.15(J·K-1);⊿S环境=-Q/T=0 (J·K-1);⊿S总=⊿S体系+⊿S环境=19.15 (J·K-1);不可逆过程在298.15K及标准压力PØ时,设下列反应的燃烧热为下列数值:(1)C(石墨,PØ)+O2(g,PØ)=CO2(g,PØ)⊿cHØm1=-400 kJ/mol (2)2H2(g,PØ)+O2(g,PØ)=2H2O(l,PØ)⊿cHØm2=-300 kJ/mol (3)2C3H6(g,PØ)+9O2(g,PØ)=6H2O(l,PØ)+6CO2(g,PØ)⊿cHØm3=-2200 kJ/mol 请计算3C(石墨,PØ)+3H2(g,PØ)=C3H6(g,PØ)的反应热⊿rHØm解⊿rHØm=⊿fHØm=-∑νB⊿cHØm⊿rHØm=3×⊿cHØm1+3×⊿cHØm2-1×⊿cHØm3⊿rHØm=3×⊿cHØm1+3×⊿cHغm2-1×⊿cHØm3⊿rHØm=3×(-400)+3×(-300)-(-2200)=100 kJ/mol200℃时测定氧在某催化剂上的吸附作用,当平衡压力为100KPa 和1000KPa 时,每克催化剂吸附氧的量分别为2.5cm 3和4.2cm 3(已换算成标准状态)。
若吸附服从兰格缪尔吸附等温式,求(1)氧的饱和吸附量;(2)吸附系数b 。
解:氧在催化剂上的吸附服从兰格缪尔吸附等温式,则 ① 11002.5110010004.211000mm mbp bpb b b b Γ=Γ+⨯=Γ+⨯⨯=Γ+⨯两式联解得3m 4.54cm Γ= ②两式联解得b =1.22×10-2KPa -1已知下列数据:电极 E Ø(298K) /V(∂E Ø/∂T)P /(V·K -1)Cu ++e→Cu0.52 0.002 Cu(NH 3)2++e→Cu +2NH 3-0.110.003请计算反应2NH 3+Cu +→Cu(NH 3)2+的⊿r G Øm ,⊿r S Øm 和⊿r H Øm 解:电池Cu ︱Cu(NH 3)2+‖Cu +︱Cu 的电池反应为:2NH 3+Cu +→Cu(NH 3)2+ E Ø=E Ø(Cu +/Cu)-E Ø(Cu (NH 3)2+/Cu) =0.52+0.11=0.63V ⊿rG Øm =-F E Ø=-96500×0.63=-60800J ·mol -1(∂E Ø/∂T)P =[∂E Ø(Cu +/Cu)/∂T]P -[∂E Ø (Cu (NH 3)2+/Cu)/∂T]P =0.002-0.003=-0.001(V ·K -1) ⊿rS Øm =ZF (∂E Ø/∂T)P =96500×(-0.001) =-96.5 J ·K -1·mol -1⊿rH Øm =⊿rG Øm +T ⊿rS Øm =-60800+298×(-96.5) =-89600J ·mol -1在373K 和外压为100kPa 时,液态水的蒸发热⊿vap H θm =40kJ•mol -1,请计算1mol 液态水完全蒸发为水蒸气(看成理想气体)时的W ,Q ,⊿U ,⊿H ;解: Q =40kJ ⊿H =Qp =40kJW =-p ⊿V =-nRT =-8.314*373=-3.1 kJ ⊿U =Q +W =40-3.1=36.9 kJ实验室有一大恒温槽(例如是油浴)的温度为400K ,室温为300K 。