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物理化学材料教材

物理化学练习题

第一章热力学第一定律

一、填空题

2、1mol理想气体绝热可逆膨胀，W____0。

3、理想气体恒温可逆压缩，∆U___0，∆H___0。

4、1mol理想气体经恒温可逆膨胀、恒容加热、恒压压缩回到始态，∆U___0，∆H___0，W___0。

5、H2和O2以2:

1的比例在绝热钢瓶中反应生成水，则∆U__0。

13、10moL单原子理想气体在恒外压0.987p∅下由400K，2p∅等温膨胀至0.987p∅，物体对环境作功_______kJ。

二、是非题

1、热量是由于温差而传递的能量，它总是倾向于从含热量较多的高温物体流向含热量较少的低温物体。

10、反应N2（g）＋O2（g）→2NO的热效应为∆rHm，这就是N2（g）的燃烧热，也是NO（g）生成热的2倍。

11、热力学第一定律的数学表达式ΔU=Q+W只适用于封闭系统和孤立系统。

14、液体在等温蒸发过程中的内能变化为零。

19、dH=CpdT及dHm=Cp,mdT的适用条件是无化学反应和相变，且不做非体积功的任何等压过程及无化学反应和相变而且系统的焓值只与温度有关的非等压过程。

6．凡是温度升高的过程体系一定吸热；而恒温过程体系不吸热也不放热。

（错）

7．当系统的状态一定时，所有的状态函数都有一定的数值（对）。

当系统的状态发生变化时，所有的状态函数的数值也随之发生变化。

（错

12．从同一始态经不同的过程到达同一终态，则Q和W的值一般不同，（对）Q+W的值一般也不相同。

（错

13．因QP=ΔH，QV=ΔU，所以QP与QV都是状态函数。

（错

14．封闭系统在压力恒定的过程中吸收的热等于该系统的焓。

（错

16．在101.325kPa下，1moll00℃的水恒温蒸发为100℃的水蒸气。

若水蒸气可视为理想气体，那么由于过程等温，所以该过程ΔU=0。

（错

18．1mol水在l01.325kPa下由25℃升温至120℃，其ΔH=∑CP,mdT。

（错

24．若一个过程是可逆过程，则该过程中的每一步都是可逆的。

（对

28．因理想气体的热力学能与体积压力无关，所以（∂U/∂p）V=0，（∂U/∂V）p=0。

（错

34．对于同一始态出发的理想气体的绝热变化过程，WR=ΔU=nCV,mΔT，WIr=ΔU=nCV,mΔT，所以WR=WIr。

（错

三、单选题：

2．体系的下列各组物理量中都是状态函数的是：

（A） T，p，V，Q；       （B）m，Vm，Cp，∆V；

（C） T，p，V，n；       （D）T，p，U，W。

5.  理想气体向真空膨胀，当一部分气体进入真空容器后，余下的气体继续膨胀所做的体积功：

（A） W>0；   （B）W=0；   

（C）W<0；    （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：

（A） 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：

（A） 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；

（C） 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：

（A） 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

 一、填空题

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。

二、是非题

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。

（对

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。

（错

8．在任意一可逆过程中∆S=0，不可逆过程中∆S>0。

（错

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>0。

（错

11．相变过程的熵变可由

计算。

（错

13．一切物质蒸发时，摩尔熵都增大。

（对

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。

（错

16．吉布斯函数减小的过程一定是自发过程。

（错

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。

（错

18．系统由V1膨胀到V2，其中经过可逆途径时做的功最多。

（错

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？

（对

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。

三、单选题：

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：

（A） 

必为可逆过程或处于平衡状态；

（B）

必为不可逆过程；

（C） 

必为自发过程；

（D） 

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：

（A）         ∆S（体）>0，∆S（环）>0；  

（B）∆S（体）<0，∆S（环）<0；

（C） ∆S（体）>0，∆S（环）=0； 

（D）∆S（体）>0，∆S（环）<0。

10．计算熵变的公式

适用于下列：

（A）      理想气体的简单状态变化；  

（B）      无非体积功的封闭体系的简单状态变化过程；

（C）         理想气体的任意变化过程；  

（D）         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：

（A） -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：

（A） 同一种物质的

 ；

（B） 同种物质温度越高熵值越大；

（C） 分子内含原子数越多熵值越大；

（D） 0K时任何纯物质的熵值都等于零。

20．∆G=∆A的过程是：

（A） H2O（l,373K,p）---H2O（g,373K,p）；

（B） N2（g,400K,1000kPa）--N2（g,400K,100kPa）；

（C） 等温等压下，N2（g）+3H2（g）--NH3（g）；

（D） 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：

（A） ∆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；

（B） 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。

四、计算题

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

一、填空题

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=_____________________________。

二、是非题

9.利用稀溶液的依数性可测定溶剂的摩尔质量。

三、单选题：

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：

（A） 0.140dm3·mol-1；            （B）0.072dm3·mol-1；

（C） 0.028dm3·mol-1；           （D）0.010dm3·mol-1。

 6．对于亨利定律，下列表述中不正确的是：

（A） 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；

（B） 其表达式中的浓度可用xB，cB，mB；

（C） 其表达式中的压力p是指溶液面上的混合气体总压；

（D） 对于非理想溶液

 ，只有理想溶液有

 。

第五章相平衡

一、填空题

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_______。

二、是非题

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。

（错

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。

（对

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。

（对

9．杠杆规则只适用于T～x图的两相平衡区。

错

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。

错

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℃

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；2：

L+α；3：

L+β；4：

β；5：

α+β

（3）由图Ⅲ知X为A2B，Y为AB。

1：

L；2：

α；3：

L+α；4：

L+A2B（s）；5：

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）

三、单选题：

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：

（A） 大于临界温度；               

（B）在三相点与沸点之间；

（C） 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：

（A） Vm（l）=Vm（s）；     （B）Vm（l）＞Vm（s）；

（C） 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：

（A） 1种；     （B）2种；     

（C）3种；   （D）0种。

 12．相图与相律之间是：

（A）   相图由实验结果绘制得出，相图不能违背相律；

（B）   相图由相律推导得出；

（C）   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：

（A） 水的三相点的温度是273.15K，压力是610.62Pa；

（B） 三相点的温度和压力仅由系统决定，不能任意改变；

（C） 水的冰点温度是0℃（273.15K），压力是101325Pa；

（D） 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）制备低共熔混合物

（B）提纯

（C）制备不稳定化合物

（D）获得固熔体

27.已知苯一乙醇双液体系中，苯的沸点是353.3K,乙醇的沸点是351.6K,两者的共沸组成为：

含乙醇47.5%（摩尔分数），沸点为341.2K。

今有含乙醇77.5%的苯溶液，在达到气、液平衡后，气相中含乙醇为y2，液相中含乙醇为x2。

问：

下列结论何者正确？

（）

（A）y2>x2（B）y2=x2（C）y2

28.如上题，若将上述溶液精馏，则能得到：

（）

（A）纯苯（B）纯乙醇（C）纯苯和恒沸混合物（D）纯乙醇和恒沸混合物

30.CuSO4与水可生成CuSO4·H2O,CuSO4·3H2O,CuSO4·5H2O三种水合物，则在一定压力下和CuSO4水溶液及冰共存的含水盐有：

（）

（A）3种（B）2种（C）1种（D）不可能有共存的含水盐

第十章   化学动力学基础

（1）

一、判断题：

1．在同一反应中各物质的变化速率相同。

2．若化学反应由一系列基元反应组成，则该反应的速率是各基元反应速率的代数和。

3．单分子反应一定是基元反应。

4．双分子反应一定是基元反应。

5．零级反应的反应速率不随反应物浓度变化而变化。

6．若一个化学反应是一级反应，则该反应的速率与反应物浓度的一次方成正比。

7．一个化学反应进行完全所需的时间是半衰期的2倍。

8．一个化学反应的级数越大，其反应速率也越大。

9．若反应A+BY+Z的速率方程为：

r=kcAcB，则该反应是二级反应，且肯定不是双分子反应。

10.下列说法是否正确：

（1）H2+I2=2HI是2分子反应；

（2）单分子反应都是一级反应，双分子反应都是二级反应。

；

（3）反应级数是整数的为简单反应

（4）反应级数是分数的为复杂反应。

11．对于一般服从阿累尼乌斯方程的化学反应，温度越高，反应速率越快，因此升高温度有利于生成更多的产物。

12．若反应

（1）的活化能为E1，反应

（2）的活化能为E2，且E1>E2，则在同一温度下k1一定小于k2。

13．若某化学反应的ΔrUm<0，则该化学反应的活化能小于零。

14．对平衡反应AY，在一定温度下反应达平衡时，正逆反应速率常数相等。

15．平行反应

，k1/k2的比值不随温度的变化而变化。

16．复杂反应的速率取决于其中最慢的一步。

17．反应物分子的能量高于产物分子的能量，则此反应就不需要活化能。

18．温度升高。

正、逆反应速度都