物理化学 理想溶液与热力学习题
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一、选择题 1.在温度T时，某反应的， ，该反应的应是 A．>l，随温度升高而增大 B．>1,随温度升高而减小 C．<l,随温度升高而增大 D. <1,随温度升高而碱小 2. 恒温时，B溶解于A中形成溶液，若纯B的摩尔体积大于溶液中B的偏 摩尔体积，则增加压力将使B在A中的溶解度如何变化？ ( ) A．增大 B．减小 C．不变 D．不一定 3. A和B能形成液态混合物，已知两纯组分的饱和蒸汽压 PA=40kPa, PB=120kPa。现在把A和B的气相混合物，其中A的含量 =0.4，放在一带 活塞的气缸中，保持温度不变，慢慢推进活塞将气体压缩，到达液相刚 出现温度，即开始有液体出现时的总蒸气压p为 （ D ） A. 56.78kPa B. 63.65 kPa C. 89.69 kPa D. 66.64 kPa 4. 在等温等压下，当反应的 = 5 kJ•mol－1时，该反应能否进行？(C) (A) 能正向自发进行 (B) 能逆向自发进行 (C) 不能判断 (D) 不能进行 5. 已知反应 2NH3= N2+ 3H2 在等温条件下，标准平衡常数为 0.25，那 么，在此 条件下，氨的合成反应 N2 + H2 = NH3 的标准平衡常数为：(C) (A) 4 (B) 0.5 (C) 2 (D) 0.125 6. 根据某一反应的值，下列何者不能确定：(D) (A) 标准状态下自发变化的方向 (B) 在所对应的温度下的平衡位置 (C) 在标准状态下体系所能作的最大非膨胀功 (D) 提高温度反应速率 的变化趋势 7. .在1100℃ 时，发生下列反应： (1) C(s)+2S(s)=CS2(g) K1 =0.258 (2) Cu2S(s)+H2(g)=2Cu(s)+H2S(g) K2 =3.910-3 (3) 2H2S(g)=2H2(g)+2S(s) K3=2.2910－2 则1100℃ 时反应 C(s)+2Cu2S(s)=4Cu(s)+CS2(g)的K为: A
Hale Waihona Puke Baidu
三、计算题 1.本题考察了理想稀溶液的一些相关知识，重点考察了拉乌尔定律。 2.本题是化学平衡的一种重要类型的题目，考察了标准吉布斯函数变 化，以及公式的应用。
3.9110-5Pa
?
10. 已知反应H2(g)+0.5O2(g)=H2O(g)的，又知，则水在298K时的饱和蒸 气压为 3414Pa （可将水蒸气视为理想气体）。 三、计算题 1.两液体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*，pB*； (2) 理想液体混合物I的平衡气相组成 yB； (3) 理想液体混合物I的混合过程自由能变化ΔmixGm； (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？ 解：（1） ① ② 联立① 式与②式得： （2） （3） （4） 2. CO2在高温时按下式解离： 2CO2（g）=2CO(g)+O2(g) 在标准压力及1000K时解离度为，1400K时解离度为，倘若反应在该温 度范围内，反应热效应不随温度而改变，试计算1000K时该反应的和各 为多少？ 解： 2CO2（g）=2CO(g)+O2(g) 平衡时 解析： 一、选择题 1.解析：B ，。，放热反应，平衡常数随温度的升高而减小。 2.解析：A 恒温时，压力增加，纯B的化学势增加较多，溶液中B的化学 势增加较少。故增加压力将使B在A中的溶解度加大。
二、填空题
1.今有298K，p的N2[状态I]和323K，p的N2[状态II]各一瓶，则N2的化学 势μ(I) > μ(II) 2. 在373.15K和101325Pa下水的化学势与水蒸气化学位的关系为 （1） (1) μ(水)＝μ(汽) (2) μ(水)＜μ(汽) (3) μ(水)＞μ(汽) 3. 在732K时反应NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g)的为－20.8kJ. mol-1，为 154kJ·mol-1，则反应的为： 239J·K-1·mol-1 4. 20℃时，乙醚（A）的蒸气压为58.955 kPa，今在100 g乙醚中溶入某 非挥发性有机物质（B）10.0 g，乙醚的蒸气压降低为56.795 kPa，则有 机物质的摩尔质量是 195 g·mol-1 。 5. 298K时由酯化反应： C2H5OH(l)+CH3COOH(l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l) 设反应系统为理想溶液，已知纯态液体C2H5OH、CH3COOH、 CH3COOC2H5和H2O在298K时的标准生成吉布斯自由能分别 为-174.8、-382.0、-315.5和-237.5，则此反应的标准平衡常数为 0.191 。 6. PCl3（g）分解反应，在473K平衡时有48.5%分解，在573K时有97% 分解，此反应的 > 0（填<,>,=） 7. 298.2K时，从下列2molA和2molB混合物中分出1molA（纯），最少 必须做的功是 -2138J 8. 将1molSO3(g)放入到恒温1000K的真空密封容器中，并发生分解反 应，即 SO3(g)⇌SO2(g)+½O2(g)。当反应平衡时，容器的总压为202.65kPa，且测 得SO3(g)的解离度=0.25，则上述分解反应在1000K时Kθ=0.1582＿。 （填入具体数值） 9. 某合成氨厂用的氢气是由天然气CH4(g)和H2O(g)反应而来，其反应 为： CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+ 3H2(g) 已知此反应在1000K进行，此时。如果起始CH4(g)和H2O(g)的物质的量 之比为1：2，试求算欲使CH4的转化率为78%，反应系统的压力应为
(A) 8.9910－8 (C) 3.6910－5
(B) 8.9910－5 (D) 3.6910－8
8. 纯物质在恒压下G－T曲线应该是: ( B) A:
B:
C:
D:
9. 25℃时水的饱和蒸气压为3.168kPa, 此时液态水的标准生成吉布斯自 由能为=－237.19kJ·mol－1，则水蒸气的标准生成吉布斯自由能为：(D) (A) －245.76kJ·mol－1 (B) －229.34kJ·mol－1 (C) －245.04kJ·mol－1 (D) －228.60kJ·mol－1 10. 反应CH3COOH(l)+C2H5OH(l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l)在25℃平衡常 数Kc为4.0，今以CH3COOH及C2H5OH各1 mol混合进行反应，则达平衡 常数最大产率为： (A) 0.334% (B) 33.4% (C) 66.7% (D) 50.0%
正反应的方向移动，很据升高温度会使化学平衡向着吸热反应的方向移 动，则正反应就是吸热反应的方向，所以>0。 7. 解析：
1molA 1molA 2molB 2molA 2molB
∆G=G前-G后==（1molµ+2 molµ+ 1molµ）-( 2molµ+ 2molµ) =[1mo(lµ+RT㏑1/3)+ 1mol(µ+ RT㏑2/3)+ 1molµ]-[2mol(µ+ RT㏑ 1/2)+2mol((µ+ RT㏑1/2)] =1mol RT㏑[(1/3)(2/3)224] =1×8.314×298.2㏑2.37 =2138J 所以Wf=-∆G=-2138J 8. 解析：在1000K，V一定的条件下 SO3(g)⇋SO2(g)+½O2(g) 开始时 1mol 0 0 平衡时 10.5 p=202.65kPa, α=0.25 =1mol+0.5a=1.125mol,(g)=0.5 Kθ= = =0.1582 9.解析： CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+ 3H2(g) 平衡时 当时，解得 10.解析：298K下 H2O(l)= H2O(g) 又 解得
3.解析：D 。系统的总压为： P=PA+PB==(40-120)kPaXA+120 kPa 又, 即 解得p=0.067 4.解析：C。反应能否进行的判断依据是而不是。 5.解析：C。(2) =[(1)]-1/2 = (0.25)-1/2 = 2 6.解析: A。 <0是可以判断。正确 B: =RTlnK 可以求K,所以B正确 W<0 C正确 选D 7.解析：A。反应=(1)+2(2)-(3)故 8.解析：C。可借二阶导数来判断由dG＝－SdT＋Vdp可得 因为Cp总是正值，故。由此可以判断曲线只能是凸的。 9.解析：D。可以设计使25℃的液态水变为3.168kPa的水蒸气，此为恒 温恒压可逆相变ΔG＝0，再改变压力由3.168kPa变为100kPa，此步的,再 加上液态水的标准生成吉布斯自由能,即 10.解析：C。因为各反应物与产物计量系数均为1，故Kc＝x2/(1-x)2=4， 解出x即为最大产率。 二、填空题 1.解析：因为 ，S＞0故温度升高Gibbs函数下降。 2.解析：两相平衡，化学势相等。 3.解析：因为，所以 4. 解析：由拉乌尔定律 = =56.795 kPa 解得：MB=195 g·mol-1 5.解析： 6.解析，从473K变到573K升高温度PCl3分解率提高，说明化学平衡向着
Hale Waihona Puke Baidu
三、计算题 1.本题考察了理想稀溶液的一些相关知识，重点考察了拉乌尔定律。 2.本题是化学平衡的一种重要类型的题目，考察了标准吉布斯函数变 化，以及公式的应用。
3.9110-5Pa
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10. 已知反应H2(g)+0.5O2(g)=H2O(g)的，又知，则水在298K时的饱和蒸 气压为 3414Pa （可将水蒸气视为理想气体）。 三、计算题 1.两液体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*，pB*； (2) 理想液体混合物I的平衡气相组成 yB； (3) 理想液体混合物I的混合过程自由能变化ΔmixGm； (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？ 解：（1） ① ② 联立① 式与②式得： （2） （3） （4） 2. CO2在高温时按下式解离： 2CO2（g）=2CO(g)+O2(g) 在标准压力及1000K时解离度为，1400K时解离度为，倘若反应在该温 度范围内，反应热效应不随温度而改变，试计算1000K时该反应的和各 为多少？ 解： 2CO2（g）=2CO(g)+O2(g) 平衡时 解析： 一、选择题 1.解析：B ，。，放热反应，平衡常数随温度的升高而减小。 2.解析：A 恒温时，压力增加，纯B的化学势增加较多，溶液中B的化学 势增加较少。故增加压力将使B在A中的溶解度加大。
二、填空题
1.今有298K，p的N2[状态I]和323K，p的N2[状态II]各一瓶，则N2的化学 势μ(I) > μ(II) 2. 在373.15K和101325Pa下水的化学势与水蒸气化学位的关系为 （1） (1) μ(水)＝μ(汽) (2) μ(水)＜μ(汽) (3) μ(水)＞μ(汽) 3. 在732K时反应NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g)的为－20.8kJ. mol-1，为 154kJ·mol-1，则反应的为： 239J·K-1·mol-1 4. 20℃时，乙醚（A）的蒸气压为58.955 kPa，今在100 g乙醚中溶入某 非挥发性有机物质（B）10.0 g，乙醚的蒸气压降低为56.795 kPa，则有 机物质的摩尔质量是 195 g·mol-1 。 5. 298K时由酯化反应： C2H5OH(l)+CH3COOH(l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l) 设反应系统为理想溶液，已知纯态液体C2H5OH、CH3COOH、 CH3COOC2H5和H2O在298K时的标准生成吉布斯自由能分别 为-174.8、-382.0、-315.5和-237.5，则此反应的标准平衡常数为 0.191 。 6. PCl3（g）分解反应，在473K平衡时有48.5%分解，在573K时有97% 分解，此反应的 > 0（填<,>,=） 7. 298.2K时，从下列2molA和2molB混合物中分出1molA（纯），最少 必须做的功是 -2138J 8. 将1molSO3(g)放入到恒温1000K的真空密封容器中，并发生分解反 应，即 SO3(g)⇌SO2(g)+½O2(g)。当反应平衡时，容器的总压为202.65kPa，且测 得SO3(g)的解离度=0.25，则上述分解反应在1000K时Kθ=0.1582＿。 （填入具体数值） 9. 某合成氨厂用的氢气是由天然气CH4(g)和H2O(g)反应而来，其反应 为： CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+ 3H2(g) 已知此反应在1000K进行，此时。如果起始CH4(g)和H2O(g)的物质的量 之比为1：2，试求算欲使CH4的转化率为78%，反应系统的压力应为
(A) 8.9910－8 (C) 3.6910－5
(B) 8.9910－5 (D) 3.6910－8
8. 纯物质在恒压下G－T曲线应该是: ( B) A:
B:
C:
D:
9. 25℃时水的饱和蒸气压为3.168kPa, 此时液态水的标准生成吉布斯自 由能为=－237.19kJ·mol－1，则水蒸气的标准生成吉布斯自由能为：(D) (A) －245.76kJ·mol－1 (B) －229.34kJ·mol－1 (C) －245.04kJ·mol－1 (D) －228.60kJ·mol－1 10. 反应CH3COOH(l)+C2H5OH(l)=CH3COOC2H5(l)+H2O(l)在25℃平衡常 数Kc为4.0，今以CH3COOH及C2H5OH各1 mol混合进行反应，则达平衡 常数最大产率为： (A) 0.334% (B) 33.4% (C) 66.7% (D) 50.0%
正反应的方向移动，很据升高温度会使化学平衡向着吸热反应的方向移 动，则正反应就是吸热反应的方向，所以>0。 7. 解析：
1molA 1molA 2molB 2molA 2molB
∆G=G前-G后==（1molµ+2 molµ+ 1molµ）-( 2molµ+ 2molµ) =[1mo(lµ+RT㏑1/3)+ 1mol(µ+ RT㏑2/3)+ 1molµ]-[2mol(µ+ RT㏑ 1/2)+2mol((µ+ RT㏑1/2)] =1mol RT㏑[(1/3)(2/3)224] =1×8.314×298.2㏑2.37 =2138J 所以Wf=-∆G=-2138J 8. 解析：在1000K，V一定的条件下 SO3(g)⇋SO2(g)+½O2(g) 开始时 1mol 0 0 平衡时 10.5 p=202.65kPa, α=0.25 =1mol+0.5a=1.125mol,(g)=0.5 Kθ= = =0.1582 9.解析： CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+ 3H2(g) 平衡时 当时，解得 10.解析：298K下 H2O(l)= H2O(g) 又 解得
3.解析：D 。系统的总压为： P=PA+PB==(40-120)kPaXA+120 kPa 又, 即 解得p=0.067 4.解析：C。反应能否进行的判断依据是而不是。 5.解析：C。(2) =[(1)]-1/2 = (0.25)-1/2 = 2 6.解析: A。 <0是可以判断。正确 B: =RTlnK 可以求K,所以B正确 W<0 C正确 选D 7.解析：A。反应=(1)+2(2)-(3)故 8.解析：C。可借二阶导数来判断由dG＝－SdT＋Vdp可得 因为Cp总是正值，故。由此可以判断曲线只能是凸的。 9.解析：D。可以设计使25℃的液态水变为3.168kPa的水蒸气，此为恒 温恒压可逆相变ΔG＝0，再改变压力由3.168kPa变为100kPa，此步的,再 加上液态水的标准生成吉布斯自由能,即 10.解析：C。因为各反应物与产物计量系数均为1，故Kc＝x2/(1-x)2=4， 解出x即为最大产率。 二、填空题 1.解析：因为 ，S＞0故温度升高Gibbs函数下降。 2.解析：两相平衡，化学势相等。 3.解析：因为，所以 4. 解析：由拉乌尔定律 = =56.795 kPa 解得：MB=195 g·mol-1 5.解析： 6.解析，从473K变到573K升高温度PCl3分解率提高，说明化学平衡向着