物理化学课程指导书(含答案)定稿

物理化学课程指导书（含答案）定稿
课程指导书
物理化学教研室编
2022.12
物理化学先进网络课程
课程指导书
第一章气体的PVT关系
一、预习思考题
1.ig气体状态方程是如何建立的？ig微观模型是什么？摩尔气体常
数是如何获得的？
2.实际气体与理想气体有什么不同？实际气体的范德华方程是如何建
立的？3.气体临界状态有什么特征？
4.什么是对比状态什么是对应状态原理？如何证明对应状态原理成立？
5.压缩因子是如何定义的？代表的意义是什么？二、基本概念题1.填空
题
（1）27℃时，已知钢瓶中某物质的对比温度为9.19，则瓶中物质肯
定是体无疑，其临界温度为（2）气体的压缩因子Z的定义是Z=（3）某实际气体的状态方程为pVm=RT+ap,式中a为大于零的常数，
此气体偏
离理想气体的主要微观原因是：
（4）试写出范德华（VanderWaal）方程(5)恒温100℃，在一个带有
活塞的气缸中装有3.5mol的水蒸气H2O(g),在平衡
条件下，缓慢的压缩到压力P=KPa时，才能有水滴H2O(l)出现。

答案：（1）气体；32.64K（2）pVm/RT（3）分子本身占有体积
（4）(pa)(Vmb)RT（5）101.3252Vm2
2.选择题
（1）真实气体在何种情况下可近似看成理想气体（）。

（A）高温低压；（B）低温低压；（C）高温高压；（D）低温高压（2）T,V恒定的容
器中，含有A和B两种理想气体，A的分压力和分体积分别为PA和VA，
若往容器中再加入5mol的C理想气体,则A的分压力();A的分体积VA()。

（A）变大；（B）变小；（C）不变；（D）条件不全无法确定。

（3）在一个密闭容器里放有足够多的某纯液体物质，在相当大的温度范围内皆
存在气（g）、液(l)两相平衡。

当温度逐渐升高时液体的饱和蒸汽压P某
变大，饱和液体的摩尔体积Vm(l)()；饱和蒸气的摩尔体积Vm(g)()；
△Vm=Vm(g)-Vm(l)()。

（A）变大；（B）变小；（C）不变；（D）无一定变化规律。

（4）
在温度恒定为373.15K,体积为2.0dm3的容器中含有0.035mol的水蒸气
H2O(g)。

若向上述容器中加入0.025mol的水H2O(l)。

则容器中的H2O必
然是（）。

（A）液态；（B）气态；（C）气-液两相平衡；（D）无法确定其相态。

（5）真实是气体的Z1，则表示该气体（）。

（A）易被压缩；（B）难被压缩；（C）易液化；（D）难液化。

答案：（1）－（5）A;B\\B;A\\B\\B;B;A三、计算题（参看书后习题）四、复
习总结思考题
1.本章研究气体性质规律的思路是什么？总结求算气体在低压、中压、高压的PVT性质的方程？
2.气体分压定义？总结低压气体分压求算方法？
3.总结气体临界状态
的性质和应用。

4.范德华方程压力修正项、体积修正项的物理意义。

5.压缩因子与什么有关？压缩因子图建立依据的原理是什么？五、研
究性学习作业题目
1.请查阅文献、参考书，阐述超临界流体有哪些实际应用？
3
第二章热力学第一定律
一、预习思考题
1、什么是系统与环境？什么是状态与状态函数？什么是过程与途径？
2、如何用数学式表达热力学第一定律？说明公式中各项的含义。

3、理想
气体的内能及焓有什么特点？4、体积功的基本公式？
5、单纯pVT变化过程ΔU、ΔH、Q及W如何求算？所用基础热数据
是什么？6、相变过程ΔH如何求算？思路是什么？
7、化学变化过程ΔrHm如何求算？所用基础热数据是什么？
8、什么是可逆过程？有什么特点？理想气体恒温可逆过程特点？体
积功？理想气体绝热可逆过程特点？过程方程？9、什么是节流膨胀过程？过程特点？二、基本概念题1.填空题
1)物理量Q(热量)、T(热力学温度)、V(系统体积)、W(功)，其中属
于状态函
数的是；与过程量有关的是；状态函数中属于广度量的是；属于强度
量的是
2)QV=△U应用条件是；；3)焦耳-汤姆逊系数JT0，节流膨胀后温度
节流膨胀前温度.
θ4)若已知H2O(g)及CO(g)在298.15K时标准摩尔生成焓
fHm(298.15K)分别为
242kJmol1及111kJmol1，则H2O(g)+C(石墨)→H2(g)+CO(g)的标准
θ摩尔反应焓rHm为
5)理想气体在恒温条件下向真空膨胀，△U0，△H0，
△S0。

（选填>，=，
6)1mol理想气体经下列三步可逆过程：（1）恒温压缩；（2）定压
膨胀；（3）
定容冷却，完成一个循环回到始态。

已知系统经此循环过程共吸热
2.424kJ。

问它和环境交换的功W=__________，系统的△U=__________，
△H
4
=__________。

7)理想气体从相同始态分别经绝热可逆膨胀和绝热不可逆膨胀到达相
同的终
态压力，则终态的温度T可逆T不可逆；理想气体进行绝热自由膨胀，其
U0。

8)WnRTlnV1/V2_应用条件是____________________。

9)苯的正常沸点是80.1℃，则在80.1℃时苯的饱和蒸汽压是10)若
体系的α、β两相中均有B组分，则体系的α、β两相平衡条件是；
恒温恒压下反应aA+bB=cC+dD的平衡条件是答案：（1）T，V；Q，W；V；T（2）恒容；无非体积功；封闭系统
kJmol1（5）=；=；>（6）-2.424kJ；0；0（7）
1)当反应2NH3=N2+3H2的反应进度△ξ=1mol时，它表示系统中（）（a）有1mol2NH3变成1molN2和1mol3H2（b）有1molNH3已参加了反应（c）有1molN2和3molH2已参加了反应（d）反应已进行完全而系统中只
有生成物存在
2)双原子理想气体的热容商γ=Cp/Cv为（）
（a）1.40（b）1.67（c）2.00（d）2.503)一定量的理想气体由同一
始态出发，分别经恒温可逆和绝热可逆膨胀到相同
的终态压力时，终态体积谁大()
（a）V恒温>V绝热(b)V恒温<V绝热（c）V恒温=V绝热（d）无法判定4)常压下一化学反应△rCp=0,则有()
（a）△rHm随温度升高而降低(b)△rHm随温度升高而增大（c）
△rHm不随温度变化（d）△rHm变化无规则5)实际气体节流膨胀后（）（a）Q<0，ΔH=0，Δp<0(b)Q=0，ΔH=0，ΔT<0；（c）(C)Q=0，
ΔH<0，Δp<0；（d）Q=0，ΔH=0，Δp<0；6)下列说法正确的是（）
5
（a）凡是熵增加过程，必定是自发过程(b)自发过程均使系统的熵值增加（c）自发过程均使环境的熵值增加（d）从系统的熵增加，不能判断过程的自发性
7)方程式dlnpH2适用于下列那些过程（）
dTRT平衡（a）I2()I2(g)(b)
平衡C(石墨)C(金刚石)
平衡（c）Hg2Cl2()2HgCl(g)（d）N2(g,T1,p1)N2(g,T2,p2)
8)1mol液体苯在298K时置于弹式量热计中完全燃烧，生成水和二氧化碳气
体，同时放热3264kJmol-1，则其等压燃烧焓为()kJmol-1
（a）3268(b)–3265（c）3264（d）–3268
9)单组分、单相封闭体系中，焓值在恒压只做膨胀功的条件下，随温度的升高
将如何变化？()
（a）△H>0(b)△H<0（c）△H=0（d）不一定
10)pV=常数(=Cp,m/CV,m)适用的条件是：（）
（a）绝热过程；(b)理想气体绝热过程；（c）绝热可逆过程（d）理想气体绝热可逆过程；答案：（1）－（5）a;a;a;c;d(6)-(10)d;a;d;a;d
三、计算题（参看书后习题）四、复习总结思考题
1、本章解决的主要问题是什么？
2、依据的原理？
3、本章主要研究的过程由哪三类？解决问题思路？
4、总结本章涉及基本概念及公式？
5、总结三类过程Q,W,U,H计算公式及适用条件？
6、焦耳-汤姆逊系数定义、表达式的意义？
7、总结本章做题基本思路和步骤。

五、研究性学习作业题目
6
1.请查阅文献，阐述量热学发展概况。

谈谈微量量热学在生物化学中的应用。

第三章热力学第二定律
一、预习思考题
1、什么是自发过程？自发过程有什么共同特征？
2、什么是热力学第二定律？什么是熵？什么是热力学第二定律数学表达式？
3、熵变计算的基本公式？
4、A与G是如何定义的？如何判断恒温恒压、非体积功等于零的过程的方向？如何判断恒温恒容、非体积功等于零的过程的方向？
5、热力学函数间有哪些基本的微分关系？这些微分关系式有哪些实
际应用意义？
6、如何应用热力学原理导出纯物质两相平衡时，温度与平衡压力间
关系？说明液体蒸汽压与温度关系求算公式及影响因素。

二、基本概念题1.填空题
1)1mol水在373K和相应的蒸气压101325Pa下发生相变，成为水蒸气，则该
过程ΔH0，ΔS0，ΔG0。

2)热力学第二定律的经典表述之一为；其数学表达式为3)熵增加原
理表述为；4)在孤立体系中进行的可逆过程△S；进行的不可逆过程△S5)
纯物质完美晶体时熵值为零；
6)SRlnV2/V1应用条件是___________________。

7)由克拉贝龙方程导出克-克方程的积分式时所作的三个近似处理分
别是
（1）；（2）；（3）8)公式dG=-SdT+Vdp的应用条件是9)由热力学
基本方程或麦克斯韦关系式可知：
UV
VTSp7
10)某实际气体经绝热可逆过程后，系统的△S_____零；经绝热不可
逆过程后，
△S_____零，经不可逆循环过程，回到始态，△S_____零。

（填>，=，
答案：（1）>；>；=（2）不可能从单一热源吸热使之全部对外作功而不产生其他变化；dS不可逆过程QT可逆过程（3）在绝热过程中熵不可能减小或隔离系
统的熵不可能减小（4）=；>（5）0K（6）1mol理想气体恒温过程（7）气体按理想气体处理；Vm(g)-Vm(l)≈Vm(g)；在T1~T2温度范围内vapHm可视为常数（8）定量定组成的均相系统，即单纯PVT变化，以及可逆条件下的相变化、化学变化（9）-p；(2.选择题
1)纯液体在其正常沸点时完全汽化，则不发生变化的是（）。

（a）温度、压力、吉布斯函数；(b)温度、压力、内能；（c）熵、压力、吉布斯函数；（d）温度、压力、焓1mol理想气体向真空膨胀，若其体积增加到原来的10倍，则体系、环境和2)孤立体系的熵变分别为()（a）19.14J·K,–19.14J·K,0(b)–19.14J·K,19.14J·K,0（c）19.14J·K,0,0.1914J·K（d）0,0,0
3)下列各量中哪个是偏摩尔量：（）
-1
-1
-1
-1
-1
-1
S)T（10）=；>；=（11）封闭系统恒温过程
pSAHBA;B;C;DnnnnBT,V,nCBBS,P,nCBBT,P,nCBBT,P,nCB
4)Qp=dH的适用条件是：封闭系统（）。

（a）可逆过程；(b)理想气体；（c）恒压的化学变化；（d）恒压只做体积功
5)克劳修斯—克拉佩龙方程可用于纯物质（）
8
（a）固－气及液－气两相平衡(b)固－液两相平衡（c）固－固两相平衡（d）液－液两相平衡6)从热力学基本方程可导出：USV（）
（a）AVT(b)HSp（c）UVS（d）GTp7)双原子理想气体，由400K、14.0dm3先反抗恒外压绝热膨胀至体积为26.2
dm3，再保持体积不变升温至400K，则整个过程
（a）△U<0(b)△H>0（c）Q=–W（d）Q<–W
8)在一杜瓦瓶中将KNO3()溶于水，此过程的熵差（）
（a）△S>0(b)△S<0（c）△S=0（d）无法判定9)一个二组分体系，在一定温度下系统为α、β两相平衡共存时，按相律此时
系统的自由度f=2–2+1,此自由度指（）（a）压力P(b)系统的总组成某B或p
（c）α、β两相的组成某B（d）（a）和（c）或某B10)吉布斯自由能的含义应该是:()
(a)是体系能对外做非体积功的能量
(b)是在可逆条件下体系能对外做非体积功的能量（c）是在恒温恒压条件下体系能对外做非体积功的能量（d）按定义理解G=H-TS
答案：（1）－（5）a;c;b;d;a(6)-(10)b;c;a;b;d三、计算题（参看书后习题）四、复习总结思考题
1、本章解决的主要问题是什么？
2、依据的原理是什么？
3、解决问题思路？涉及哪些基本概念及公式？
4、总结三类过程
S,A,G计算公式及适用条件？5、总结热力学函数关系、热力学基本方程及应用条件。

6、推导克-克方程，应用解决实际问题。

9
7、总结本章计算题的解题思路和方法。

五、研究性学习作业题目
1.请查阅文献，对敞开系统、非平衡态，用熵产生与熵流的概念，阐述在远离平衡态时耗散结构的形成及特点。

谈谈熵产生及熵流概念在其他领域的应用。

第四章多组分系统热力学
一、预习思考题
1.什么是偏摩尔量？在理解这一概念时应注意哪些方面？
2.什么是化学势？化学势的物理意义是什么？
3.化学势与偏摩尔量之间有什么关系？
4.拉乌尔定律的适用条件是什么？亨利定律的适用条件是什么？
5.理想液态混合物的定义是什么？理想液态混合物的混合性质有哪些？
6.稀溶液的依数性有哪些？二、基本概念题1填空题
（1）在恒温恒压下，一切相变化必然是朝着化学势的方向自动的进行。

（2）物质标准态的规定如下，固体：固体纯物质在的状态；液态：纯液体在状态；气态：在任一温度T，标准压力下的状态。

在这些状态下物质所具有的化学势为各自的标准化学势。

（3）在室温下，一定量的苯和甲苯混合，这一过程所对应的焓变大约为（4）含有某非挥发性溶质的水的稀溶液，在271K时凝固，水的Kf 为1.86Kkgmol-1、Kb为0.52Kkgmol-1，该溶液的正常沸点为，298.15K 时的渗透压为
（5）A、B两液体形成理想液态混合物，已知在温度T时纯A和B的饱和蒸汽压分别为40kPa和120kPa,若该混合物在温度T及压力100kPa 时开始沸腾，则此时的液相和气相组成为某B=,yB=
（6）在300K时，液体A与B部分互溶形成α和β两个平衡相，在α相中A的物质的量分数0.85，纯A的饱和蒸汽压是22kPa，在β相中B的物质的量分数为0.89，将两层液相视为稀溶液，则A的亨利常数为（7）已知H2O（l）在正常沸点时的气化热为40.67kJmol-1，某不挥发性物质
10。