物理化学第五版上册复习题及答案汇编.docx
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物理化学第五版上册复习题及答案汇编
第二章热力学第一定律
一、选择题
1、下列叙述中不具状态函数特征的是:
()
(A)系统状态确定后,状态函数的值也确定
(B)系统变化时,状态函数的改变值只由系统的初终态决定
(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,每一小步系统与环境均能复原
(C)过程的初态与终态必定相同
(D)过程中,若做功则做最大功,若耗功则耗最小功
3、如图,将CuSO4水溶液置于绝热箱中,插入两个铜电极,以蓄电池为电源进行电解,可以看作封闭体系的是:
()
(A)绝热箱中所有物质(B)两个铜电极
(C)蓄电池和铜电极(D)CuSO4水溶液
5、在下列关于焓的描述中,正确的是()
(A)因为ΔH=QP,所以焓是恒压热
(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ΔH=ΔU+Δ(PV),所以任何过程都有ΔH>0的结论
6、在标准压力下,1mol石墨与氧气反应生成1mol二氧化碳的反应热为ΔrH,下列哪种说法是错误的?
()
(A)ΔH是CO2(g)的标准生成热(B)ΔH=ΔU
(C)ΔH是石墨的燃烧热(D)ΔU<ΔH
7、在标准状态下,反应C2H5OH(l)+3O2(g)→2CO2(g)+3H2O(g)的反应焓为ΔrHmθ,ΔCp>0,下列说法中正确的是()
(A)ΔrHmθ是C2H5OH(l)的标准摩尔燃烧焓
(B)ΔrHmθ〈0(C)ΔrHmθ=ΔrUmθ
(D)ΔrHmθ不随温度变化而变化
8、下面关于标准摩尔生成焓的描述中,不正确的是()
(A)生成反应中的单质必须是稳定的相态单质
(B)稳态单质的标准摩尔生成焓被定为零
(C)生成反应的温度必须是298.15K
(D)生成反应中各物质所达到的压力必须是100KPa
9、在一个绝热钢瓶中,发生一个放热的分子数增加的化学反应,那么:
()
(A)Q>0,W>0,∆U>0(B)Q=0,W=0,∆U<0
(C)Q=0,W=0,∆U=0(D)Q<0,W>0,∆U<0
10、非理想气体进行绝热自由膨胀时,下述答案中哪一个是错误的?
()
(A)Q=0(B)W=0(C)ΔU=0(D)ΔH=0
11、下列表示式中正确的是()
(A)恒压过程ΔH=ΔU+pΔV(B)恒压过程ΔH=0
(C)恒压过程ΔH=ΔU+VΔp(D)恒容过程ΔH=0
12、理想气体等温反抗恒外压膨胀,则()
(A)Q>W(B)Q 13、当理想气体其温度由298K升高到348K,经 (1)绝热过程和 (2)等压过程,则两过程的() (A)△H1>△H2W1 (C)△H1=△H2W1 14、当理想气体从298K,2×105Pa经历 (1)绝热可逆膨胀和 (2)等温可逆膨胀到1×105Pa时,则() (A)△H1<△H2W1>W2(B)△H1>△H2W1 (C)△H1<△H2W1 15、对于封闭体系,在指定始终态间的绝热可逆途径可以有: () (A)一条(B)二条(C)三条(D)三条以上 16、实际气体绝热恒外压膨胀时,其温度将: () (A)升高(B)降低(C)不变(D)不确定 17、功的计算公式为W=nCv,m(T2-T1),下列过程中不能用此式的是() (A)理想气体的可逆绝热过程 (B)理想气体的绝热恒外压过程 (C)实际气体的绝热过程 (D)凝聚系统的绝热过程 18、凡是在孤立体系中进行的变化,其ΔU和ΔH的值一定是: () (A)ΔU>0,ΔH>0(B)ΔU=0,ΔH=0 (C)ΔU<0,ΔH<0(D)ΔU=0,ΔH大于、小于或等于零不确定19、一定量的理想气体从同一始态出发,分别经 (1)等温压缩, (2)绝热压缩到具有相同压力的终态,以H1,H2分别表示两个终态的焓值,则有: () (A)H1>H2(B)H1=H2(C)H1 20、将H2(g)与O2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)ΔT=0(B)Δp=0(C)ΔU=0(D)ΔH=0 21、刚性绝热箱内发生一化学反应,则反应体系为() (A)孤立体系(B)敞开体系(C)封闭体系(D)绝热体系 22、理想气体可逆绝热膨胀,则下列说法中正确的是() (A)焓总是不变(B)内能总是增加 (C)焓总是增加(D)内能总是减少 23、关于等压摩尔热容和等容摩尔热容,下面的说法中不正确的是() (A)Cp,m与Cv,m不相等,因等压过程比等容过程系统多作体积功 (B)Cp,m–Cv,m=R既适用于理想气体体系,也适用于实际气体体系 (C)Cv,m=3/2R适用于单原子理想气体混合物 (D)在可逆相变中Cp,m和Cv,m都为无限大 24、下列哪个过程的dT≠0,dH=0? () (A)理想气体等压过程(B)实际气体等压过程 (C)理想气体等容过程(D)实际气体节流膨胀过程 25、隔离系统内发生一变化过程,则系统的: (A)热力学能守恒,焓守恒(B)热力学能不一定守恒,焓守恒 (C)热力学能守恒,焓不一定守恒(D)热力学能、焓均不一定守恒 二、判断题 1、体系在某过程中向环境放热,则体系的内能减少。 错 2恒温过程的Q一定是零。 () 3、经历任意一个循环过程时,系统从环境吸收的热等于系统对外所做的功()对 4尽管Q和W都是途径函数,但(Q+W)的数值与途径无关。 () 5、由于热力学能是状态函数,则理想气体的状态改变时,其热力学能一定跟着改变()错 6、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初终态()对 7在绝热、密闭、坚固的容器中发生化学反应,△U一定为零,△H不一定为零。 () 8不可逆过程就是过程发生后,系统不能再复原的过程。 () 9、因△H=Qp所以只有等压过程才有△H。 () 10、理想气体,不管是恒压过程,还是恒容过程,公式 都适用。 () 三、计算题 1、0.01m3氧气由273K,1MPa经过 (1)绝热可逆膨胀 (2)对抗外压p=0.1MPa做绝热不可逆膨胀,气体最后压力均为0.1MPa,求两种情况所做的功。 (氧气的Cp,m=29.36J·K-1·mol-1) 2、10mol的理想气体分别经过下述(a)和(b)两个过程,在673K从1.8×10-3m3等温膨胀到2.4×10-3m3,试计算其膨胀功W及体系所吸收的热Q。 (a)可逆恒温膨胀;(b)对抗外压为2.026×105Pa的等温膨胀。 3、在298.2K,101325Pa时有0.5molZn与过量稀硫酸反应,生成氢气和硫酸锌,已知此反应放热为7.155×104J,试计算: (1)上述过程中Q,W,ΔU,ΔH的值; (2)若上述反应在密闭容器中发生,求Q,W,ΔH,ΔU的值。 4、将1kg水过冷到-5℃,在101.325kPa下,加入极少量的冰屑.使过冷水迅速结冰,并使冰与水的混合物的温度迅速升至冰点,冰的熔化热为333.5J·g-1,0℃至-5℃水的比热为4.238J·K-1,求结出冰的质量。 5、已知水在100℃时的蒸发热为2259.36J·g-1,则在100℃时蒸发30g水,系统的Q,W,ΔH,为多少? 6、将1mol单原子理想气体,在1.013×105Pa下从298K加热到373K,再恒温可逆膨胀至体积增加一倍,最后绝热可逆膨胀至温度为308K,求全过程的W,Q,ΔU,ΔH。 7、1molO2由0.1MPa,300K恒压加热到1000K,求过程的Q、W、△U及△H。 已知: Cp,m(O2)=(31.64+3.39×10-3T-3.77×10-5T2)J·K-1·mol-1 8、1mol单原子分子理想气体B,由300K,100.0kPa经一可逆过程到达终态,压力为200.0kPa,过程的Q=1000.0J,ΔH=2078.5J (1)计算终态的温度、体积及过程的W,ΔU。 (2)假设气体先经等压可逆过程,然后经等温可逆过程到达终态,此过程的Q,W,ΔU,ΔH是多少? 9、298K时,1molCO与0.5mol的O2按下式反应CO+1/2O2==CO2,生成1mol的CO2,已知: CO2的Cp.m=38.49J·K·mol-1; ΔfHmø(CO2,298K)=-393.5kJ·mol-1; ΔfHmø(CO,298K)=-110.45kJ·mol-1。 求 (1)298K时,ΔrUmø,ΔrHmø,Q,W; (2)若在绝热恒容反应器中进行,求终态最高温度T2。 10、计算298K下,CO(g)和CH3OH(g)的标准生成焓,并计算反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)的标准焓变。 已知如下燃烧焓数据: (1)ΔcH (298K)(CH3OH(g))=-763.9kJ·mol-1 (2)ΔcH (298K)(C(s))=-393.5kJ·mol-1 (3)ΔcH (298K)(H2(g))=-285.8kJ·mol-1 (4)ΔcH (298K)(CO(g))=-283.0kJ·mol-1 第二章热力学第一定律 一、选择题 题号 1 2 3 5 6 7 8 9 10 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 答案 D C A C D B C C D 答案 A C C C A D C D C C 题号 21 22 23 24 25 答案 A D B D C 二、判断题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 × × √ √ × √ √ × × √ 三、计算题 1、解: (1)绝热可逆膨胀 γ=Cp/CV=1.39 T2=143K n=4.41mol Q=0 W=-ΔU=-nCV,m(T2-T1)=12070J (2)绝热不可逆膨胀 nCV,m(T2-T1)=-p外(V2-V1)=-p2R(T2/p2-T1/p1) T2=203.5K W=-ΔU=-nCV,m(T2-T1)=6452J 2、解: (a)∵理想气体dT=0可逆过程ΔU=Q-W=0 ∴Q=-W W=nRTln(p1/p2)=nRTln(V2/V1)=16kJ (b)∵dT=0ΔU=0∴Q=W W=p(V2-V1)=1.2kJ 3、解: (1)等压过程Δp=0 ΔH=Qp=-7.155×104J W=pΔV=1239.5J ΔU=Q-W=-7.28×104J (2)等容过程ΔV=0 W=0 ΔU=-7.28×104J QV=ΔU=-7.28×104J ΔH=-7.155×104J 4、解: ΔH1ΔH2 该过程由于速度快,可以看作绝热过程ΔH=0,设最终有xg水结成冰,则 ΔH=ΔH1+ΔH2=0 0=1000×4.238×〔0-(-5)〕+(333.5x) 333.5x=21190 x=63.54g 5、解: 沸点时p=101325Pa ∴W=pΔV=∑νB(g)·RT=5166J Qp=ΔH=67780J ΔU=Q-W =626414J 6、解: CV,m=12.47J·K-1·mol-1Cp,m=20.79J·K-1·mol-1 (1)W1=nRΔT=624J Q1=nCp,mΔT=1559J (2)W2=Q2=nRTln2=2150J (3)W3=-nCV,m(T4-T3)=811J Q3=0 全过程: W=∑Wi=3585J Q=∑Q=3709J ΔU=CV,mΔT=125J ΔH=Cp,mΔT=208J 7、解: 由题意视O2为理想气体,则 W=p(V2-V1)=-R(T2-T1)=5.82kJ·mol-1 Qp=△H= =22.69kJ △U=Q-W=16.87kJ 8、解: (1)Cp,m=5/2RCV,m=3/2R ΔH=nCp,m(T2-T1) 2078.5=1×5/2×8.314×(T2-300) T2=400K V2=nRT2/p2=1×8.314×400/(200.0×103)=16.63dm3 ΔU=nCV,m(T2-T1)=1×3/2×8.314×100=1247.1J W=ΔU-Q=1247.1-1000.0=247.1J (2)300K400K400K 100kPa100kPa200kPa 气态始终态与 (1)相同 ΔU=1247.1JΔH=2078.5J WⅠ=-p(V2-V1)=-nR(T2-T1) WⅡ=-nRT㏑(V3/V2)=-nRT2㏑(P2/P3) W=WⅠ+WⅡ =-1×8.314-1×8.314×400×㏑100/200=1474J Q=ΔU-W=1247.1-1474=-226.6J 9、解: (1)ΔrHmø=-283.05kJ·mol-1 Q=ΔrHmø=-283.05kJ·mol-1 W=∑νB(g)RT=-1.239kJ ΔrUmø=Q-W=-281.8kJ (2)∵ΔU=ΔrUmø+ΔU2=0 ∴-281.8+38.49×10-3ΔT=0 ΔT=7321.7K T2=7619.7K 10、 解: 得ΔfH (298K,CO(g))=-110.5kJ·mol-1 ΔfH (298K,CH3OH(g))=-201.2kJ·mol-1 反应CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔrH (298K)=-90. 第三章热力学第二定律 一、选择题 1、如图,可表示理想气体卡诺循环的示意图是: () (A)图⑴(B)图⑵(C)图⑶(D)图⑷ 2、工作在393K和293K的两个大热源间的卡诺热机,其效率约为() (A)83%(B)25%(C)100%(D)20% 3、不可逆循环过程中,体系的熵变值()(A)大于零(B)小于零(C)等于零(D)不能确 4、将1mol甲苯在101.325kPa,110℃(正常沸点)下与110℃的热源接触,使它向真空容器中汽化,完全变成101.325kPa下的蒸气。 该过程的: () (A)ΔvapSm=0(B)ΔvapGm=0(C)ΔvapHm=0(D)ΔvapUm=0 5、1mol理想气体从300K,1×106Pa绝热向真空膨胀至1×105Pa,则该过程() (A)ΔS>0、ΔG>ΔA(B)ΔS<0、ΔG<ΔA(C)ΔS=0、ΔG=ΔA(D)ΔA<0、ΔG=ΔA 6、对理想气体自由膨胀的绝热过程,下列关系中正确的是()(A)ΔT>0、ΔU>0、ΔS>0(B)ΔT<0、ΔU<0、ΔS<0(C)ΔT=0、ΔU=0、ΔS=0(D)ΔT=0、ΔU=0、ΔS>0 7、理想气体在等温可逆膨胀过程中()(A)内能增加(B)熵不变(C)熵增加(D)内能减少8、根据熵的统计意义可以判断下列过程中何者的熵值增大? ()(A)水蒸气冷却成水(B)石灰石分解生成石灰(C)乙烯聚合成聚乙烯(D)理想气体绝热可逆膨胀 9、热力学第三定律可以表示为: () (A)在0K时,任何晶体的熵等于零(B)在0K时,任何完整晶体的熵等于零 (C)在0℃时,任何晶体的熵等于零(D)在0℃时,任何完整晶体的熵等于零 10、下列说法中错误的是() (A)孤立体系中发生的任意过程总是向熵增加的方向进行 (B)体系在可逆过程中的热温商的加和值是体系的熵变 (C)不可逆过程的热温商之和小于熵变 (D)体系发生某一变化时的熵变等于该过程的热温商 11、两个体积相同,温度相等的球形容器中,装有同一种气体,当连接两容器的活塞打开时,熵变为()(A)ΔS=0(B)ΔS>0(C)ΔS<0(D)无法判断 12、下列过程中系统的熵减少的是() (A)在900OC时CaCO3(s)→CaO(S)+CO2(g)(B)在0OC、常压下水结成冰 (C)理想气体的恒温膨胀(D)水在其正常沸点气化 13、水蒸汽在373K,101.3kPa下冷凝成水,则该过程() (A)ΔS=0(B)ΔA=0(C)ΔH=0(D)ΔG=0 14、1mol单原子理想气体在TK时经一等温可逆膨胀过程,则对于体系() (A)ΔS=0、ΔH=0(B)ΔS>0、ΔH=0(C)ΔS<0、ΔH>0(D)ΔS>0、ΔH>0 15、300K时5mol的理想气体由10dm3等温可逆膨胀到100dm3,则此过程的() (A)ΔS<0;ΔU=0(B)ΔS<0;ΔU<0 (C)ΔS>0;ΔU>0(D)ΔS>0;ΔU=0 16、某过冷液体凝结成同温度的固体,则该过程中() (A)ΔS(环)<0(B)ΔS(系)>0 (C)[ΔS(系)+ΔS(环)]<0(D)[ΔS(系)+ΔS(环)]>0 17、100℃,1.013×105Pa下的1molH2O(l)与100℃的大热源相接触,使其向真空器皿中蒸发成100℃,1.013×105Pa的H2O(g),判断该过程的方向可用() (A)ΔG(B)ΔS(系)(C)ΔS(总)(D)ΔA 18、下列四个关系式中,哪一个不是麦克斯韦关系式? (A)( T/ V)s=( T/ V)p(B)( T/ V)s=( T/ V)p(C)( T/ V)T=( T/ V)v(D)( T/ V)T=-( T/ V)p 19、25℃时,1mol理想气体等温膨胀,压力从10个标准压力变到1个标准压力,体系吉布斯自由能变化多少? ()(A)0.04kJ(B)-12.4kJ(C)1.24kJ(D)-5.70KJ 20、从热力学基本关系式可导出( U/ S)v等于: ()(A)( H/ S)p(B)( F/ V)T(C)( U/ V)s(D)( G/ T)p 21、1mol某液体在其正常沸点完全汽化,则该过程() (A)ΔS=0(B)ΔH=0(C)ΔA=0(D)ΔG=0 22、对于不做非体积功的封闭体系,下面关系式中不正确的是: () (A)( H/ S)p=T(B)( F/ T)v=-S(C)( H/ p)s=V(D)( U/ V)s=p 23、热力学基本方程dG=-SdT+Vdp,可适应用下列哪个过程: () (A)298K、标准压力下,水气化成蒸汽(B)理想气体向真空膨胀 (C)电解水制取氢气(D)N2+3H2=2NH3未达到平衡 24、一个由气相变为凝聚相的化学反应在恒温恒容下自发进行,问下列各组答案中,哪一个是正确() (A)ΔS体>0,ΔS环<0(B)ΔS体<0,ΔS环>0(C)ΔS体<0,ΔS环=0(D)ΔS体>0,ΔS环=0 25、下列四种表述: (1)等温等压下的可逆相变过程中,体系的熵变ΔS=ΔH相变/T相变; (2)体系经历一自发过程总有dS>0; (3)自发过程的方向就是混乱度增加的方向; (4)在绝热可逆过程中,体系的熵变为零;两者都不正确者为: (A) (1), (2)(B)(3),(4)(C) (2),(3)(D) (1),(4) 二、判断题 1、不可逆过程一定是自发的,而自发过程一定是不可逆的。 () 2、对于绝热体系,可以用 判断过程的方向和限度。 () 3、在-10℃,101.325kPa下过冷的H2O(l)凝结为冰是一个不可逆过程,故此过程的熵变大于零。 () 4、功可以全部变成热,但热一定不能全部转化为功。 () 5、系统达平衡时熵值最大,自由能最小。 () 6、在绝热系统中,发生一个从状态A→B的不可逆过程,不论用什么方法,系统再也回不到原来状态了。 () 7、因为 所以只有可逆过程才有熵变;而 所以不可逆过程只有热温商,但是没有熵变。 () 8、因为 所以体系由初态A经不同的不可逆过程到达终态B,其熵的改变值各不相同。 () 9、物质的标准熵△Smθ(298K)值就是该状态下熵的绝对值。 () 10、可逆热机的效率最高,在其它条件相同的情况下,由可逆热机牵引火车,其速度将最慢。 ( ) 三、计算题 1、300K的2mol理想气体由6.0×105Pa绝热自由膨胀到1.0×105Pa,求过程的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG,并判断该过程的性质。 2、1mol理想气体B,在298.15K下,由1.00dm3膨胀至10.00dm3,求该过程的ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG。 3、1mol水由始态273K,1×105PaH2O(l)变到终态473K,3×105PaH2O(g),计算该过程的ΔS。 已知水的正常沸点时的汽化热为40610J·mol-1,水的比热为4.18J·K-1·g-1,水蒸汽的比热为1.422J·g-1·K-1,假定水蒸汽为理想气体。 4、1mol液态苯在101,3kPa,268K能自动地凝固成101,3kPa,268K的固态苯,并放热9874J,计算该过程的ΔS和ΔG。 已知苯的正常熔点为278.5K,苯的熔化热为9916J·mol-1,Cp,m(C7H16,l)=126.8J·K-1·mol-1,Cp,m(C7H16,s)=122.6J·K-1·mol-1。 5、苯的正常沸点为353.1K,在此温度压力下,1molC6H6(l)完全蒸发为蒸气,已知C6H6(l)的汽化热为34.7kJ·mol-1,计算此过程的W、Q、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG。 6、计算下列过程的ΔH、ΔS、ΔG。 298K,101.325kPaH2O(l)→473K,405.3kPaH2O(g) 已知: Smø(298K,H2O,l)=188.7J·K-1水的比热为4.18J·g-1·K-1水蒸气的比热为1.422J·g-1·K-1水在正常沸点时的汽化热为40610J·mol-1。 假设=H2
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