物理化學(xué)熱力學(xué)第二定律例題

1、第三章 熱力學(xué)第二定律引用參考資料（ 1） 天津大學(xué)物理化學(xué)習(xí)題解答（第五版）； （ 2）江南大學(xué)課件附帶習(xí)題中選擇題和填空題部分；（ 3） 2001山東大學(xué)物理化學(xué)中的術(shù)語概念及練習(xí)；一、 填空題1某熱機(jī)循環(huán)一周，從高溫?zé)嵩次?00kJ，向低溫?zé)嵩捶艧?00kJ，則W （pV） （）-100kJ2 在高熱源T1 和低溫?zé)嵩碩2之間的卡諾循環(huán)，其熱溫熵之和Q1 Q2 =（） 。T1T2循環(huán)過程的熱機(jī)效率 =（） 。T1 T20，12T13 100、1 大氣壓下的水，恒溫恒壓下蒸發(fā)成100、1 大氣壓的水蒸氣，則S（） 0，G （） 0。S 0 、 G = 04一定量理想氣體與300K 大熱源

2、接觸做等溫膨脹，吸熱Q=600KJ，對外所做功為可逆功的40%，則系統(tǒng)的熵變 S=（） 。5kJ K -1QrWr600kJ-1S5kJ KT T 0.4 300K51mol 單原子理想氣體從p1、V1、 T1等容冷卻到p2、V1、T2，則該過程U（）0，S（） 0， W（） 0（填） 。U 0，S 0， W = 06乙醇液體在常壓、正常沸點(diǎn)溫度下蒸發(fā)為乙醇蒸汽，過程的H與S的關(guān)系是（ ） ；H與 Q的關(guān)系是（） ，計(jì)算 H 所需要的熱力學(xué)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：點(diǎn)下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓f H m；乙醇蒸氣在正常沸點(diǎn)下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓S ； Q H ；乙醇在正常沸點(diǎn)下的蒸發(fā)焓vap H m ；乙醇液體在正常沸H

3、fHm7某一系統(tǒng)在與環(huán)境300K 大熱源接觸下經(jīng)歷一不可逆循環(huán)過程，系統(tǒng)從環(huán)境得到 10KJ 的功，則系統(tǒng)與環(huán)境交換的熱Q=（） ； Ssys =（） ； Samb=（）。-10kJ； 0； 33.33J K因?yàn)檠h(huán)過程U Q W 0；8 298K氣相反應(yīng)CO（ g） + 1/2 O（ g） = CO2（ g） ，該反應(yīng)的G AUH （填） 。G A， U H9下列過程中，系統(tǒng)的U、S、G何者為零：（ 1）理想氣體向真空恒溫自由膨脹（ 2）某一循環(huán)過程（ 3）可逆相變過程下列過程中，系統(tǒng)的 U、S、G 何者為零：（ 1） U = 0 （ 2）U = 0、S = 0、G = 0 （ 3）G =

4、010. 克拉佩龍方程的應(yīng)用條件是克勞修斯-克拉佩龍方程的應(yīng)用條件是純物質(zhì)的任意兩相平衡，純物質(zhì)的氣-液或氣-固兩相平衡11. 液 態(tài) SO2 的蒸汽壓與溫度的關(guān)系為lgpSO2Pa1427.7KT10.44214257Kvap H aT 2.303RT則其正常的沸點(diǎn)為K，vap H m （） kJ mol262; 27.3012. 1mol 單原子理想氣體從同一始態(tài)體積的V1 開始，經(jīng)歷下列過程后變至10V1，計(jì)算：a）若經(jīng)恒溫自由膨脹，則b）若經(jīng)恒溫可逆膨脹，則c）若經(jīng)絕熱自由膨脹，則d）若經(jīng)絕熱可逆膨脹，則n 1mol ，單原子理想氣體，a）恒溫自由膨脹S（）JK-1；S（）JK-1 ；

5、S（）JK-1；S（）JK-1 。V1V2 10V1，CV,m1.5RS nRlnV2/V18.314J K -1ln10 19.14J Kb）恒溫可逆膨脹SSa（ c）絕熱自由膨脹Q 0,W U 0， T 不變，故SSa（ d）絕熱可逆膨脹2SQr /T 01r或T2/T1V1/V2R/CV,m所以 SnCV,mlnT2/T1nRln V2/V10二、選擇題1若在兩個(gè)不同溫度的熱源（T1， T2）間，用理想氣體進(jìn)行卡諾循環(huán)，其熱機(jī)效率為50，當(dāng)改用非理想氣體進(jìn)行循環(huán)時(shí)，其熱機(jī)效率如何變化?（設(shè)均為可逆 ） （）A. 減少 B.不變C.增加D.等于零答案： B2. 氣體在節(jié)流膨脹過程中其熵值（

6、） .A. 增加B. 減少C. 不變D. 難以確定答案： A3一氣體經(jīng)不可逆循環(huán)后，系統(tǒng)和環(huán)境的熵變是什么（）AS（體 ） 0,S（環(huán) ）= 0 B. S（體 ）= 0,S（環(huán) ） 0C. S（體 ）= 0,S（環(huán) ） 0,S（環(huán) ） 0答案：B4在383K， p 下， 1mol 過熱水蒸氣凝聚成水，則系統(tǒng)、環(huán)境及總的熵變?yōu)椋ǎ〢. S 系 0 , S 環(huán) 0 , S 總 0; B. S 系 0 , S 總 0C. S系 0 , S環(huán) 0 , S總 0; D. S系 0 , S總 0 B. S 0 C. S = 0 D. 無法計(jì)算答案： A7. 一個(gè)由氣相變?yōu)槟巯嗟幕瘜W(xué)反應(yīng)在恒溫恒容下自發(fā)進(jìn)

7、行, 在此過程中B.S（系） 0D.S（系） 0,S（環(huán)）= 0F. S（系 ） 0, S（環(huán) ） 0,S（環(huán)） 0C.S（系） 0,S（環(huán)） 0答案： B8 在 101.325kPa， 5 C 條件下過冷水結(jié)冰，此過程的H() ； S( )；G ( )；Samb （）A. 0B.=0C.0B.=0C.0D.無法確定答案： A A C B此過程狀態(tài)函數(shù)改變量與水在100 ,101.325kPa 下的蒸發(fā)過程狀態(tài)函數(shù)改變量完全相同。10 1 克 -10的水凝固成-10的冰，其S 為多少（）A-80/273 +（ 0.49-1.00） ln263/273; B. 80/263C. 80/273 +

8、（ 0.49-1.00） ln263/273;D.-80/263答案： A11 25時(shí)將始態(tài)為a的 N2和 101.325kPa的H2分別放在體積相等、被隔板隔開的兩個(gè)室內(nèi)，當(dāng)拿開隔板，使兩種氣體等溫混合時(shí)其吉布斯自由能G 如何變化（）A. 增大B. 不變 C. 減小 D. 不確定答案： C12 在 101.325kPa, 101下水變?yōu)樗魵? 系統(tǒng)的（）A. G = 0B. G 0 D. S = Qp/374.15KE. Qp = 可逆相變熱F. H = QpG. S（總 ） 0H.S（總 ） 0B.0B.=0C. 0, S（環(huán) ） 0B. S（系 ） 0, S（環(huán) ） 0C. S（系 ）

9、 0 D. S（系 ） 0, S（環(huán) ） 0, S（環(huán) ） = 0 F. S（系 ） = 0, S（環(huán) ） 0答案： E18下列哪一種物質(zhì)在0K 的標(biāo)準(zhǔn)熵是0 （）A理想溶液B. 理想液體C. 理想氣體D. 完美晶體答案： D19 在一帶活塞的絕熱氣缸中發(fā)生某一化學(xué)反應(yīng)，系統(tǒng)終態(tài)溫度升高，體積增大，則此過程W（） H （） S（ ） G （ ）A. 0B.=0C.0 B. =0答案：B； AC. 0B.=0C.0D.無法確定答案：C； B； AU H pV pVp2Vg p1V1 0 ；節(jié)流膨脹過程H 0 ； Q 0 ；S 0。三簡答題1. 系統(tǒng)經(jīng)一絕熱不可逆過程由A 態(tài)變到 B 態(tài)，其熵變?yōu)?/p>

10、S1（如圖），能否經(jīng)絕熱可逆過程使系統(tǒng)由B 態(tài)再回到A 態(tài)？為什么？A不可逆 S1B經(jīng)一絕熱不可逆過程由A 態(tài)變到 B 態(tài)， S1 0，即SB SA，若經(jīng)絕熱可逆過程使系統(tǒng)由B 態(tài)再回到A，則必須S2=0，即SB=SA，不能進(jìn)行2一反應(yīng)在等溫等壓下自發(fā)進(jìn)行，其rHm 0 ，則反應(yīng)的S也小于零。正確與否，解釋之。等溫等壓下自發(fā)進(jìn)行，則rGm 0，而G = H - T S 0，S H / T 即可，不一定 S 必須小于零。3. 指出下列公式適用范圍2）3）4）5）p1T2V 2T2S nRln1C p ln2nRln 2CVln 2p2T1V1T1dU = TdS pdVG = VdpH= G p

11、SpTd lnpVap H mdTRT 21）理想氣體從始態(tài)p1、 V1、 T1 經(jīng)歷任何過程到達(dá)終態(tài)p2、 V2、 T2。2）封閉系統(tǒng)平衡態(tài)，不作非體積功的一切過程。（ 3）封閉系統(tǒng)平衡態(tài)，不作非體積功，且恒溫過程（ 4） 封閉系統(tǒng)平衡態(tài)，不作非體積功（5） 蒸發(fā)過程，氣體為理想氣體STTOSOV4. 請畫出卡諾循環(huán)在下列坐標(biāo)上的示意圖：34OH四判斷題判斷下列各題說法是否正確，并簡要說明原因 .（ 1）不可逆過程一定是自發(fā)的，而自發(fā)過程一定是不可逆的。（ 2）凡熵增加過程都是自發(fā)過程。（ 3）不可逆過程的熵永不減少。（ 4）系統(tǒng)達(dá)平衡時(shí)熵值最大，自由能最小。（ 5）某系統(tǒng)當(dāng)內(nèi)能、體積恒定時(shí)

12、，S 的過程則不能發(fā)生。（ 6）某系統(tǒng)從始態(tài)經(jīng)一絕熱不可逆過程到達(dá)終態(tài)，為了計(jì)算某些熱力學(xué)函數(shù)的變量，可以設(shè)計(jì)一個(gè)絕熱可逆過程，從同一始態(tài)出發(fā)到達(dá)同一終態(tài)。（ 7）在絕熱系統(tǒng)中，發(fā)生一個(gè)不可逆過程從狀態(tài)I II ，不論用什么方法，系統(tǒng)再也回不到原來狀態(tài)了。（ 8）絕熱循環(huán)過程一定是個(gè)可逆循環(huán)過程。（ 1 ）不可逆過程一定是自發(fā)的（錯， 如不可逆壓縮并非自發(fā)過程）， 而自發(fā)過程一定是不可逆的（對）（ 2）錯，必須是在孤立系統(tǒng)中凡熵增加的過程都是自發(fā)過程（ 3）錯，必須是在孤立系統(tǒng)中才成立（ 4） 錯， 缺少前提條件，絕熱系統(tǒng)或孤立系統(tǒng)中達(dá)平衡時(shí)熵值最大，恒溫恒壓不作非膨脹功的前提下，系統(tǒng)達(dá)達(dá)平衡

13、時(shí)自由能最小。（ 5） 錯， 由公式 dU=TdS-pdV ，當(dāng) U 、 V 恒定時(shí)，dS=0，S 的過程則不能發(fā)生。但上述公式必須在組成不變的封閉系統(tǒng)，W=0 的條件下才能適用。（ 6）錯，因?yàn)楦鶕?jù)熵增原理，絕熱不可逆過程S ，而絕熱可逆過程的S = ，從同一始態(tài)出發(fā)，經(jīng)歷一個(gè)絕熱不可逆過程后的熵值和經(jīng)歷一個(gè)絕熱可逆過程后的熵值永不相等，故不可能達(dá)到同一終態(tài)。（ 7）對，仍在絕熱系統(tǒng)中，永遠(yuǎn)回不到原來狀態(tài)。 （ 8）對，因?yàn)榻^熱系統(tǒng)中如果發(fā)生一個(gè)可逆變化，S = ，發(fā)生一個(gè)不可逆變化，S 。如果在循環(huán)過程中有一步不可逆，系統(tǒng)熵值就增加，便回不到原來狀態(tài)。只有步步可逆， S = ，系統(tǒng)才能回到

14、原態(tài)。第四章1. 在 373.15K 和 101325Pa?下水的化學(xué)勢與水蒸氣化學(xué)位的關(guān)系為(A) (水 ) (汽 )(B) (水 ) ( 汽 )(D) 無法確定答案： A。兩相平衡，化學(xué)勢相等 2下列哪種現(xiàn)象不屬于稀溶液的依數(shù)性(A) 凝固點(diǎn)降低( B)沸點(diǎn)升高(C) 滲透壓( D)蒸氣壓升高答案：D。稀溶液的依數(shù)性之一為蒸氣壓下降。3. 98K 時(shí)，A、 B 兩種氣體在水中的亨利常數(shù)分別為k1 和 k2 ，且 k1 k2 ，則當(dāng)P1 P2時(shí)，A、 B 在水中的溶解量C1 和 C2 的關(guān)系為(A) C1 C2 (B) C1 C2 (C) C1 C2 (D) 不能確定答案： B4. 涉及純物

15、質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的下列說法中不正確的是(A) 純理想氣體的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)就是標(biāo)準(zhǔn)壓力P(100KPa)下的狀態(tài)(B) 純液體物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)就是標(biāo)準(zhǔn)壓力P(100KPa)下的純液體(C) 純固體物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)就是標(biāo)準(zhǔn)壓力P(100KPa)下的純固體(D) 不同的物質(zhì)在相同溫度下都處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，它們的同一熱力學(xué)函數(shù)值都應(yīng)相同答案： D5. 關(guān)于亨利系數(shù), 下面的說法中正確的0 B 、 b (B) a = b = 1 (C) b a (D) a b 1答案： B13. 兩液體的飽和蒸汽壓分別為p*A， p*B ， 它們混合形成理想溶液，液相組成為x， 氣相組成為y，若p*A p*B ，則：(A) yA xA

16、(B)y A yB (C) xA yA (D)y B yA答案： A14. 已知 373K時(shí)液體 A的飽和蒸氣壓為133.24kPa，液體 B的飽和蒸氣壓為66.62kPa 。設(shè) A和 B 形成理想溶液，當(dāng)溶液中A的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.5 時(shí)，在氣相中A的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為：(A)1(B) 1/2(C)2/3(D)1/3答案：C15. 若，兩相中各含A和B兩種物質(zhì)，在相平衡時(shí)下列哪些關(guān)系式成立？(1) A( )=A()( 2)A( )= B()( 3)A()= B()(4)B( )=B()答案： 1 416 .溫度為273K，壓力為1 106Pa下液態(tài)水和固態(tài)水的化學(xué)勢（ l）和（ s）之間的關(guān)系（

17、 1） （ l）（ s）（ 2）（ l）（ s）（ 3） （ l）（ s）（ 4）無確定關(guān)系答（）答案： 3B ，靜置足夠長時(shí)間后發(fā)現(xiàn)答（）（2） A 杯變成空杯，B 杯水滿后溢出（4） B 杯水減少至空杯，A 杯水滿后溢出17 一封閉鐘罩中放一杯純水A 和一杯糖水（1） A杯水減小，B 杯水滿后不在變化（3） B 杯水減小，A 杯水滿后不在變化答案： 218 四杯含不同溶質(zhì)相同濃度b=1mol kg-1 的水溶液，分別測定其沸點(diǎn)，沸點(diǎn)升得最高的是（ 1 ）Al2SO4 3（2）MgSO4（3）K2SO4（4）C6H5SO3H答（）答案： 119 溫度 T時(shí)， 純液體 A 的飽和蒸氣壓為pA*

18、， 化學(xué)勢為A*， 并且已知在101325Pa壓力下的凝固點(diǎn)為Tf*A，當(dāng)A 中溶入少量與A 不形成固態(tài)溶液的溶質(zhì)而形成為稀溶液時(shí)，上述三物理量分別為pA、 A、 Tf，它們間的大小關(guān)系為（1）pA*pA，A*A，Tf*Tf（2）pA*pA，A*A，Tf*Tf*（3）pApA，AA，TfTf（4）pApA，AA，TfTf答案： 420 373K 時(shí)液體 A 的飽和蒸氣壓為105Pa，液體B 的飽和蒸氣壓為0 5 105Pa。設(shè)A 和 B構(gòu)成理想液體，則當(dāng)A 在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)為0 5 時(shí)，在氣相中A 的摩爾分?jǐn)?shù)（ 1 ） 1（ 2） 1/2（ 3） 2/3（ 4） 1/3答案： 321 A、

19、B 兩種液體完全不互溶。當(dāng)A，B 共存于同一容器中時(shí)，A 的蒸氣壓（ 1） 與 系統(tǒng)中 A 的摩爾分?jǐn)?shù)成正比（2）與系統(tǒng)中A 的摩爾分?jǐn)?shù)無關(guān)（ 3 克-克方程答案： 2二、填空題1. 在恒溫、恒壓下，理想溶液混合過程的mixV、mixH、mixS、mixG 物理量的變化是大于、等于、還是小于零？mixV 0 、mixH 0、mixS 0、mixG 0答案：mix V= 0、 mixH = 0、mix S 0、 mixG 02. 有1molNaCl 固體溶于20dm3水中形成稀溶液，在溫度T下，試比較該溶液的蒸氣壓p（H2O）與 p*（H 2O）x（H2O）大小. p（H2O） p*（H2O）x

20、（H2O）答案：解質(zhì)解離，x（H2O,實(shí)際） x（H 2O,理想）; p（H2O,實(shí)際 ）p*（H 2O）x（H2O）3. 在溶質(zhì)為揮發(fā)性的理想溶液中，在溫度為T的氣液平衡相中，溶劑 A 在氣相中的組成yA=0.89，在液相中xA= 0.85，該溫度時(shí)純A 的蒸氣壓50kPa。則溶質(zhì)B 的亨利系數(shù)為。答案：pA* xA=50kPa 0.85=42.5kPa； pA =p(總 ) 0.89 p(總 )=pA+pB= 47.75kPa，pB=47.75kPa-42.5kPa=5.25kPa= kx,B xB= (kx,B 0.15) kPa， kx,B =35 kPa4. 已知二組分溶液中溶劑A 的摩爾質(zhì)量為M A ,溶劑B 的質(zhì)量摩爾濃度為bB,則B 的摩爾分?jǐn)?shù) xB=()。答案：5. 恒溫恒壓下的一切變化必然朝著化學(xué)勢（）的方向自動進(jìn)行答案：減少6. 在25時(shí)，A 與 B 兩種氣體均能溶于水形成稀溶液，且不解離、不締合。若它們在水中溶解的亨利系數(shù)kc,A=2kc,B ,且測得兩