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W>
0;
(B)W=0;
(C)W<
(D)无法计算。
7.对于封闭体系,当过程的始态与终态确定后,下列各项中哪一个无确定值:
Q;
(B)Q+W;
(C)W(当Q=0时);
(D)Q(当W=0时)。
8.下述说法中,哪一种不正确:
焓是体系能与环境进行交换的能量;
(B)
焓是人为定义的一种具有能量量纲的热力学量;
焓是体系状态函数;
(D)
焓只有在某些特定条件下,才与体系吸热相等。
11.某高压容器中盛有的气体可能是O2、Ar、CO2、NH3中一种,在298K时由5dm3绝热可逆膨胀到6dm3,温度降低21K,则容器中的气体是:
O2;
(B)CO2;
(C)NH3;
(D)Ar。
13.热力学第一定律仅适用于什么途径:
(A)同一过程的任何途径
(B)
同一过程的可逆途径;
(C)同一过程的不可逆途径;
(D)不同过程的任何途径。
四、计算题
1、将100℃、101325Pa的1克水在恒压0.5×
101325Pa)下恒温气化为水蒸气,然后将此水蒸气慢慢加压(近似看作可逆)变为100℃,101325Pa的水蒸气,求此过程的Q、W和该体系的∆U和∆H。
(单位:
J)(100℃、101325Pa下水的气化热为2259.4J·
g-1)
7、0.5mol氮气(理想气体),经过下列三步可逆变化回复到原态:
1).从2p∅,5dm3在恒温T1下压缩至1dm3
2).恒压可逆膨胀至5dm3,同时温度由T1变至T2;
3).恒容下冷却至始态T1,2p∅,5dm3。
试计算:
(1)T1,T2;
(2)经此循环的ΔU总,ΔH总,Q总,W总。
第二章热力学第二定律
1、在绝热封闭条件不,可逆过程的∆S___0,自发过程的∆S___0,非自发过程的∆S___0。
2、100︒C、1.5p∅的水蒸汽变为100︒C,p∅的液体水,则此过程的∆S___0,∆G___0。
5、理想气体向真空膨胀,体积由V1变到V2,其∆U___0,∆S___0。
1、任意体系经一循环过程则其∆U,∆H,∆S,∆G,∆F均为零。
3、凡是∆S>
0的过程都是不可逆过程。
5、熵增加原理就是隔离体系的熵永远增加。
1.自然界发生的过程一定是不可逆过程。
6.由于系统经循环过程后回到始态,∆S=0,所以一定是一个可逆循环过程。
8.在任意一可逆过程中∆S=0,不可逆过程中∆S>
0。
9.理想气体经等温膨胀后,由于∆U=0,所以吸的热全部转化为功,这与热力学第二定律矛盾吗?
(不矛盾
10.自发过程的熵变∆S>
11.相变过程的熵变可由
计算。
13.一切物质蒸发时,摩尔熵都增大。
14.冰在0℃,p下转变为液态水,其熵变
>
0,所以该过程为自发过程。
16.吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。
17.在等温、等压下,吉布斯函数变化大于零的化学变化都不能进行。
18.系统由V1膨胀到V2,其中经过可逆途径时做的功最多。
21.是非题:
⑴“某体系处于不同的状态,可以具有相同的熵值”,此话对否?
⑵“体系状态变化了,所有的状态函数都要变化”,此话对否?
(不对
⑷自然界可否存在温度降低,熵值增加的过程?
举一例。
(有
⑸1mol理想气体进行绝热自由膨胀,体积由V1变到V2,能否用公式:
计算该过程的熵变?
(可以
22.在100℃、p时,1mol水与100℃的大热源接触,使其向真空容器中蒸发成100℃、p的水蒸气,试计算此过程的∆S、∆S(环)。
(ΔS=ΔH/T,ΔS(环)=-ΔU/T
23.
的适用条件是什么?
(1mol理想气体,等温过程,V1V2过程;
24.指出下列各过程中,物系的∆U、∆H、∆S、∆A、∆G中何者为零?
⑴理想气体自由膨胀过程;
⑶理想气体由(p1,T1)状态绝热可逆变化到(p2,T2)状态;
⑷H2和Cl2在刚性绝热的容器中反应生成HCl;
⑸0℃、p时,水结成冰的相变过程;
⑹理想气体卡诺循环。
(1)ΔU=ΔH=0;
(2)ΔH=0;
(3)ΔS=0;
(4)ΔU=0;
(5)ΔG=0;
(6)ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG都为0。
1.
适合于下列过程中的哪一个?
(A)
恒压过程;
(B)绝热过程;
(C)恒温过程;
(D)可逆相变过程。
4.对于克劳修斯不等式
,判断不正确的是:
必为可逆过程或处于平衡状态;
(B)
必为不可逆过程;
必为自发过程;
违反卡诺定理和第二定律,过程不可能自发发生。
8.理想气体在绝热条件下,在恒外压下被压缩到终态,则体系与环境的熵变:
∆S(体)>
0,∆S(环)>
(B)∆S(体)<
0,∆S(环)<
∆S(体)>
0,∆S(环)=0;
(D)∆S(体)>
0。
10.计算熵变的公式
适用于下列:
理想气体的简单状态变化;
无非体积功的封闭体系的简单状态变化过程;
理想气体的任意变化过程;
封闭体系的任意变化过程;
12.2mol理想气体B,在300K时等温膨胀,W=0时体积增加一倍,则其∆S(J·
K-1)为:
-5.76;
(B)331(C)5.76;
(D)11.52。
17.熵是混乱度(热力学微观状态数或热力学几率)的量度,下列结论中不正确的是:
同一种物质的
;
同种物质温度越高熵值越大;
分子内含原子数越多熵值越大;
0K时任何纯物质的熵值都等于零。
20.∆G=∆A的过程是:
H2O(l,373K,p)---H2O(g,373K,p);
N2(g,400K,1000kPa)--N2(g,400K,100kPa);
等温等压下,N2(g)+3H2(g)--NH3(g);
Ar(g,T,p)--Ar(g,T+100,p)。
27.在-10℃、101.325kPa下,1mol水凝结成冰的过程中,
下列哪个公式可以适用:
(A)∆U=T∆S;
(B)
(C)∆H=T∆S+V∆p;
(D)∆GT,p=0。
29.373.2K、101325Pa的水,使其与大热源接触,向真空蒸发成为373.2K、101325Pa下的水气,对这一个过程,应选用哪一个作为过程方向的判据:
∆U;
(B)∆A;
(C)∆H;
(D)∆G。
34.下列各量中哪个是偏摩尔量:
C
35.对多组分体系中i物质的偏摩尔量,
下列叙述中不正确的是:
(A)Xi是无限大量体系中i物质每变化1mol时该系统容量性质X的变化量;
X为容量性质,Xi也为容量性质;
(A)Xi不仅决定于T、p,而且决定于浓度;
(D)X=∑niXi。
2、在373K及p∅条件下,使2molH2O(l)向真空气化为水汽,终态为p∅,373K,求此过程中的W,Q及∆vapU,∆vapH,∆vapS。
H2O的气化热为40.6kJ·
mol-1。
H2O在373K的密度为0.9798kg·
m3。
(假设水汽可作为理想气体)
3、1mol理想气体在273.15K等温地从10p∅膨胀到p∅,若膨胀是可逆的,试计算此过程的Q(单位J)、W(单位J)及气体的∆U(单位J),∆H(单位J),∆S(单位J/K),∆G(单位J),∆F(单位J)。
4、298K、p∅下,Zn和CuSO4溶液的置换反应在可逆电池中进行,做出电功200kJ,放热6kJ,求该反应的∆rU(单位kJ),∆rH(单位kJ),∆rF(单位kJ),∆rS(单位J/K),∆rG(单位kJ)(设反应前后的体积变化可忽略不计)。
4.(14分)计算下列过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS(体)、ΔS(环)、ΔS(孤)、ΔA、ΔG。
(1).1mol理想气体由300K、101325Pa恒外压1013250Pa等温压缩到终态。
(2).36克100℃、101325Pa的水蒸汽在外压为101325Pa下凝结为100℃、101325Pa的水。
已知水的ΔvapH=40.5KJ/mol,水蒸汽可视为理想气体。
第四章
溶液
8.已知A、B两组分可构成理想液体混合物,且该混合物在p∅下沸点为373.15K。
若A、B两组分在373.15K时的饱和蒸气压为106658Pa和79993Pa,则该理想液体混合物的组成为:
xA=______________________,平衡气相的组成为:
yB=_____________________________。
9.利用稀溶液的依数性可测定溶剂的摩尔质量。
1.1
molA与nmolB组成的溶液,体积为0.65dm3,当xB=0.8时,
A的偏摩尔体积VA=0.090dm3·
mol-1,那么B的偏摩尔VB为:
0.140dm3·
mol-1;
(B)0.072dm3·
0.028dm3·
(D)0.010dm3·
6.对于亨利定律,下列表述中不正确的是:
仅适用于溶质在气相和溶液相分子状态相同的非电解质稀溶液;
其表达式中的浓度可用xB,cB,mB;
其表达式中的压力p是指溶液面上的混合气体总压;
对于非理想溶液
,只有理想溶液有
。
第五章相平衡
2.CO2的三相点为216.15K,5.1×
p∅,可见固体CO2(干冰)升华的压力范围是p___5.1×
p∅。
6.NiO(s)与Ni(s),H2O(g),H2(g),CO2(g)及CO(g)呈平衡,则该体系的独立组分数为______,自由度数为_______。
1.等温等容条件下,B在α、β两相中达平衡,有μBα=μBβ。
3.根据相律,单组分体系相图只能有唯一的一个三相共存点。
10.只要两组分的蒸汽压不同,利用简单蒸馏总能分离得到两纯组分。
一、判断题:
2.单组分系统的物种数一定等于1。
4.相图中的点都是代表系统状态的点。
错
5.恒定压力下,根据相律得出某一系统的f=l,则该系统的温度就有一个唯一确定的值。
错
6.单组分系统的相图中两相平衡线都可以用克拉贝龙方程定量描述。
8.在相图中总可以利用杠杆规则计算两相平衡时两相的相对的量。
9.杠杆规则只适用于T~x图的两相平衡区。
10.对于二元互溶液系,通过精馏方法总可以得到两个纯组分。
14.在简单低共熔物的相图中,三相线上的任何一个系统点的液相组成都相同。
对
四、主观题:
2.滑冰鞋下面的冰刀与冰接触面长为7.68cm,宽为0.00245cm。
(1)若滑冰者体重为60kg,试求施于冰面的压强为多少?
(双脚滑行)
(2)在该压强下,冰的熔点是多少?
巳知冰的摩尔熔化热为6009.5J·
mol-1,冰的密度为
0.92g·
cm-3,水的密度为1.0g·
cm-3。
2.解:
(1)p=W/2S=60/(7.62×
0.00245×
3)=1607kg·
cm-2=1549×
104Pa
(2)dp/dT=ΔH/TΔV,dp=(ΔH/TΔV)·
dT
积分:
p2-p1=(ΔH/ΔV)×
ln(T2/T1),p2=15749×
104Pa,p1=101325Pa
T1=273.15K,ΔV=18.02/1.00-18.02/0.92=-1.567cm3
ln(T2/T1)=(p2-p1)×
ΔV/ΔH
=(15746×
104-101325)×
(-1.567×
10-6)/6009.5=-0.04106
T2=0.9598T1=0.9598×
273.15=262.16K即:
t2=-11℃
6.下面是两组分凝聚体系相图,注明每个相图中相态,并指出三相平衡线。
6.解:
7.Ni与Mo形成化合物MoNi,在1345℃时分解成Mo与含53%Mo的液相,在1300℃
有唯一最低共熔点,该温下平衡相为MoNi,含48%Mo的液相和含32%Mo的固熔
相,巳知Ni的熔点1452℃,Mo的熔点为2535℃,画出该体系的粗略相图[t℃~c图]。
7.解:
化合物中含Mo为62%。
8.解:
9.如图,是NaCl-(NH4)2SO4-H2O在298K、101.325kPa时的相图。
现有NaCl与(NH4)2SO4混合盐100克,其中(NH4)2SO4含量为25%,物系点相当图中f点,利用相图计算,可以最多提纯得到多少克NaCl晶体?
9.解:
在图上联结Cf,交AD线于g点,量出Cf=3.7cm,Cg=2.6cm,
用杠杆规则计算g点物系质量,w(g)=100×
3.7/2.6=142.3g,加水42.3g
量出AD=2.6cm,Dg=0.9cm,w(NaCl)=142.3×
0.9/2.6=49.26g
10.CaCO3在高温分解为CaO和CO2。
(1)由相律证明我们可以把CaCO3在保持固定压力
的CO2气流中加热到相当的温度而不使CaCO3分解;
(2)证明当CaCO3与CaO的混合物与一定压力的CO2共存时有且仅有一个平衡温度。
10.解:
(1)根据题意,体系中只存在CaCO3和CO2
S=2,R=R’=0K=S-R-R’=2因为压力p固定,
且Φ=2[CaCO3(s),CO2(g)]所以:
f=K-Φ+1=2-2+1=1
这说明体系尚有一个自由度,此即为温度,在温度可自由变化的情况下,
体系中CaCO3不分解。
(2)体系中有CaCO3(s),CaO(s)和CO2(g)
同时存在化学平衡CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)
故S=3,R’=0,R=1K=S-R’-R=2
因为压力p固定,且Φ=3[CaCO3(s),CaO(s),CO2(g)]
所以f=K-Φ+1=2-3+1=0
Ⅰ区:
CaO(s)+CO2(g)
Ⅱ区:
CaO(s)+CaCO3(s)
Ⅲ区:
CO2(g)+CaCO3(s)
12.NaCl-H2O二组分体系的低共熔点为-21.1℃,此时冰、NaCl·
2H2O(s)和浓度为
22.3%(重量百分数)的NaCl水溶液平衡共存,在-9℃时有一不相合熔点,在该熔点
温度时,不稳定化合物NaCl·
2H2O分解成无水NaCl和27%的NaCl水溶液,已知无
水NaCl在水中的溶解度受温度的影响不大(当温度升高时,溶解度略有增加)。
(1)请绘制相图,并指出图中线、面的意义;
(2)若在冰水平衡体系中加入固体NaCl作致冷剂可获得最低温度是几度?
(3)若有1000g28%的NaCl溶液,由160℃冷到-10℃,问此过程中最多能析出多少
纯NaCl?
12.解:
(1)图中的ac为水的冰点下降曲线;
ec为水
化物NaCl·
2H2O的溶解曲线;
eh为NaCl的溶解度曲线;
bd为三相线,线上任意一
点代表冰、水化物和具有c点组成的NaCl溶液三相平衡共存;
eg为三相线,线上
任意一点代表NaCl、水化物和具有e点组成的NaCl溶液三相平衡共存。
Ⅰ是液相区;
Ⅱ是固(NaCl)液平衡区;
Ⅲ是冰液平衡区;
Ⅳ是固(NaCl·
2H2O)液平
衡区。
(2)由相图可知,在冰水平衡体系中加入
NaCl,随着加入NaCl的增多,体系温度
沿c线下降,至c点温度降为最低,这时
体系的温度为-21.1℃。
(3)在冷却到-9℃时,已达到低共熔点,
此时已开始有NaCl·
2H2O析出,到-10℃,
纯NaCl已消失,因此在冷却到-10℃过程
中,最多析出的纯NaCl可由杠杆规则计
算:
w(液)×
1=w(NaCl)×
72w(NaCl)/w总=1/(72+1)=1/73
w(NaCl)=w总/73=1000/73=13.7g
即冷却到-10℃过程中,最多能析出纯NaCl13.7g。
14.已知Bi和Cd的熔点和熔融焓分别是544.2K、594.1K以及11.00kJ·
mol-1、5.98kJ·
mol-1,
预言由这两个金属所形成的最低共熔混合物的温度和组成(设形成理想混合物)。
实验值
为140℃和Cd的含量(质量百分数)为40%。
14.解:
(1)由图Ⅰ知X为A3B。
1:
L+A(s);
2:
A(s)+A3B(s);
3:
A3B(s)+L;
4:
A3B(s)+B(s);
5:
B(s)+L
(2)由图Ⅱ知:
1:
α;
L+α;
L+β;
β;
α+β
(3)由图Ⅲ知X为A2B,Y为AB。
L;
L+A2B(s);
α+A2B(s);
6:
L+AB(s);
7:
A2B(s)+AB(s);
8:
L+AB(s);
9:
L+B(s)10:
AB(s)+B(s)
2.克劳修斯-克拉伯龙方程导出中,忽略了液态体积。
此方程使用时,对体系所处的温度要求:
大于临界温度;
(B)在三相点与沸点之间;
在三相点与临界温度之间;
(D)小于沸点温度。
3.单组分固-液两相平衡的p~T曲线如图所示,则:
Vm(l)=Vm(s);
(B)Vm(l)>Vm(s);
Vm(l)<Vm(s);
(D)无法确定。
6.硫酸与水可组成三种化合物:
H2SO4·
H2O(s)、H2SO4·
2H2O(s)、H2SO4·
4H2O(s),在p下,能与硫酸水溶液共存的化合物最多有几种:
1种;
(B)2种;
(C)3种;
(D)0种。
12.相图与相律之间是:
相图由实验结果绘制得出,相图不能违背相律;
相图由相律推导得出;
相图由实验结果绘制得出,与相律无关;
(D)相图决定相律。
13.下列叙述中错误的是:
水的三相点的温度是273.15K,压力是610.62Pa;
三相点的温度和压力仅由系统决定,不能任意改变;
水的冰点温度是0℃(273.15K),压力是101325Pa;
水的三相点f=0,而冰点f=1。
16.三相点是:
()
(A)某一温度,超过此温度,液相就不能存在
(B)通常发现在很靠近正常沸点的某一温度
(C)液体的蒸气压等于25℃时的蒸气压三倍数值时的温度
(D)固体、液体和气体可以平衡共存时的温度和压力
25.二元合金处于低共熔温度时,物系的自由度:
(A)f=0(B)f=1(C)f=3(D)f=2
26.区域熔炼技术主要是应用于:
(A)制备低共熔混
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