大學(xué)物理化學(xué)課外習(xí)題

第二章熱力學(xué)第一定律

一、選擇題

1.某系統(tǒng)恒壓時(shí)功的表示式是:

A.-RTAnB.-nRTlnWVi)C.-/XV2-V1)D.-np(V2-V})

2、焰的定義式〃=U+/W中的〃代表:

A.系統(tǒng)的總壓力B.系統(tǒng)中各組分的分壓

C.外壓D.lOOkPa

3.某理想氣體的Cp/Cv=1.40,它是：

A.單原子分子氣體B.雙原子分子氣體

C.三原子分子氣體D.四原子分子氣體

4.非理想氣體在絕熱條件下向真空膨脹,卜.述中正確的是：

A.0=0B.W=()C.△〃=()D.A//=0

5.某系統(tǒng)經(jīng)不可逆循環(huán)，卜.列描述錯(cuò)誤的是:

A.(2=0B.C.A/7=0D.△”=()

6兩種理想氣體在絕熱鋼性容楷中經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后系統(tǒng)溫度升高、壓力增大，則:

A.△[/=(),△"=()B.△"(),△〃>()

C.△〃=(),△4,()D.A(/<0,△〃<()

7.恒容下，一定量的理想氣體，當(dāng)溫度下降時(shí)熱力學(xué)能將:

A.增加B.不變C.降低D.不能確定

8在一個(gè)密閉絕熱的房間里放置一臺(tái)電冰箱，將冰箱門打開,并接通電源使其工作，過(guò)一段時(shí)間之后,

室內(nèi)的平均氣溫將；

A.降低B.升高C.不變D.不一定

9vanderWaals氣體經(jīng)Joule實(shí)驗(yàn)(絕熱真空膨脹)后溫度將:

A.不變B.上升C.下降D.不能確定

10.某化學(xué)反應(yīng)在燒杯進(jìn)行時(shí)放熱2000J.若設(shè)計(jì)在電池中進(jìn)行，該系統(tǒng)作電功500J,若兩過(guò)程的始終態(tài)

相同且不做體積功，則反應(yīng)在電池中進(jìn)行時(shí)的Q為：

A.2500JB.-2500JC.1500JD.-1500J

II.將一真空鋼筒閥門打開時(shí)，大氣(視為理想氣體)沖入,此時(shí)鋼筒內(nèi)的氣體溫度將:

A.上升B.不變C.下降D.不能確定

12.公式適用下列的過(guò)程為:

273KICI3kPa

A.理想氣體絕熱等外壓膨脹B.H2O(S)>H2O(1)

C.CIJ2+(叫)+2e-fCu(s)D.理想氣體等溫可逆膨脹

13.反應(yīng)的計(jì)量方程為H2(g)+CI2(g)=2HCI(g),5molHz(g)與4moicb(g)混合發(fā)生反應(yīng)，最后生成2moi

HCI(g),則該反應(yīng)進(jìn)度看為：

A.ImolB.2molC.4moiD.5mol

14.在298K時(shí)，石墨的標(biāo)準(zhǔn)生成焰Af"m(C，石墨)的值:

A.大于零B.等于零C.小于零D.無(wú)法確定

15.某氣體的狀態(tài)方程為=R7+加S是大于零的常數(shù))，則下列結(jié)論正確的是:

A.其培，只是溫度7的函數(shù)

B.其熱力學(xué)能U只是溫度T的函數(shù)

C.其熱力學(xué)能和焰都是溫度T的函數(shù)

D.其熱力學(xué)能和焰不僅與溫度T有關(guān)，還與氣體的體積%或壓力〃有關(guān)

二、填空題

I.Imol雙原子理想氣體的(9//加產(chǎn)J-K'o

2.欲測(cè)定有機(jī)物燃燒熱Qp,一般使反應(yīng)在氧彈中進(jìn)行，實(shí)測(cè)得熱效應(yīng)為所用公式QF=Q「M〃RT)

中的T為.的溫度。

3.內(nèi)外壓力相差無(wú)限小的膨脹和壓縮過(guò)程就是過(guò)程。這種膨脹過(guò)程中系統(tǒng)做—功,壓縮過(guò)程中環(huán)

境對(duì)系統(tǒng)做—功(填“最小”或“最大”)。

4.氣體液化的必要條件是它的溫度必須低于某一溫度，這一溫度稱為。

5.把打氣時(shí)氣筒內(nèi)的空氣視作系統(tǒng)，假設(shè)氣筒、橡皮管和輪胎等均不導(dǎo)熱，則該過(guò)程Q0,VVOo

三、問(wèn)答題

1,試用有關(guān)數(shù)學(xué)原理，證明：

(1)(OU/dp)廣q(O77O〃)y(2)，U/eV%=Cp(dT/OV)p-po

2,證明：Cp-Cv=-(dp/oT)v［(dH/dp)T-V］o

3.求證在理想氣體圖上任一點(diǎn)處，絕熱可逆線的斜率的絕對(duì)值大于恒溫可逆線的斜率的絕對(duì)值。

4.某氣體狀態(tài)方程式為pVm=RT+ap(a為正數(shù))，證明該氣體經(jīng)節(jié)流膨脹后溫度必然上升。

5證明：CP-Cv=-(dp/dT)v［(cH/dp)T-V］

6試證明對(duì)ImolvanderWaals氣體的來(lái)說(shuō)，其恒溫可逆膨脹功為

V-h11

W=RT\n-^—+a(—------)

匕「〃匕二匕」

四、計(jì)算題

e

1.在100℃,盧下，Imol水⑴可逆蒸發(fā),AvapHm=40.7kJmo吐⑵向真空蒸發(fā)為蒸氣,假設(shè)蒸氣為

理想氣體，液體水的體積可忽略不計(jì)，求：Q、W、和

2設(shè)某單原子理想氣體從始態(tài)273K、1000kPa、10dm3,分別經(jīng)(1)等溫可逆(2)絕熱可逆(3)絕熱不可逆膨

脹到壓力為lOOkPa的終態(tài)，試計(jì)算各過(guò)程的Q、W、△。和△兒

3.碳化鶴WC在彈式量熱計(jì)中燃燒，反應(yīng)式為

WC(s)+2.5O2(g)-WO3(s)+CO2(g)

在300K時(shí)測(cè)得QV=-I192kJ,已知C和W的燃燒熱分別為-393.5kJ?mol”和-837.5kJmol1,求該反應(yīng)的

AH和WC的生成熱。

4.某理想氣體Cv,m=5町2。今有該氣體5moi在恒壓下溫度降低50C求過(guò)程的VV、Q、和A”。

54moi某理想氣體，Cp.m=7R/2。由始態(tài)lOOkPa、IOOdm\先恒壓加熱使體積增大到150dm3,再恒容加

熱壓力增大到150kPa,求過(guò)程的MQ、和△兒

6單原子理想A與雙原子理想B的混合物共5mol,摩爾分?jǐn)?shù)yB=0.4,始態(tài)溫度為400K,壓力為200kPa。

今該混合氣絕熱反抗恒外壓100kPa膨脹到平衡態(tài)。求終態(tài)溫度及過(guò)程的W、和

725。(2下密閉恒容的容器中有10g固體茶在過(guò)量的Ch(g)中完全燃燒成CO?和HzO。過(guò)程放熱401.727kJ(>

求：(1)燃燒過(guò)程的反應(yīng)進(jìn)度,⑵固體蔡的⑶固體蔡的

8氫氣與過(guò)量50%的空氣混合物置于密閉恒容的容器中，始態(tài)溫度25"C、壓力lOOkPa。將氫氣點(diǎn)燃，反

應(yīng)瞬間完成后，求系統(tǒng)所達(dá)到的最高溫度和最大壓力?？諝饨M成按y(O2,g)=0.21,y(N2,g)=0.79計(jì)算。水

蒸氣的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焰見(jiàn)附錄，各氣體的平均摩爾定容熱容(JmolLK」)分別為：02,25.1：N2,25.1；

H2O,37.66。假設(shè)氣體適用理想氣體狀態(tài)方程。

第二章熱力學(xué)第一定律

參考答案

一、選擇題

I.［答］(C)2.［答］(A)3.［答］(B)4.［答］(A)5.［答］(A)6.［答］(C)7.［答］(C)

8.［答］(B)9.［答］(C)10.［答］(D)II.［答］(A)12.［答］(B)13.［答］(A)14.［答］(B)

15.［答］(B)

二、填空題

1.［答］29.1(/?7/2x1=3.5/?)2.［答］外水套中之水3.［答］準(zhǔn)靜態(tài)；最大，最小4.［答］臨界溫度

5.［答］=,>

三、問(wèn)答題

1.［答］⑴(dU/dp)v

=(OU/dT)v(dT/cp)v

=。產(chǎn)嬴

(2)因?yàn)閁=H-pV

所以(dU/dV)=(dH/dV)-p

二(dH/dT)p?mv)p-p=cp?nev)p-p

2.[答]CpCv=(dH/dT)-(dU/dT)v

=(dH/dT)-[d(H-pV)/dT]v

AdH/T)p-(dH/dT)v+V(dp/dV)v...................(I)

H=fiT,p)

dH=(dH/oT)f,dT+①小劭)國(guó)〃

9H/aT)、xeH/GT)廣(dH/dp)T(dp/dT)v....................(2)

將(2)式代入(1)式，得

Cr-Cv=(dH/dT)-(dH/dT)-(dH/dp)T(dp/dT)v+V(dp/dT)v

=-(dp/dT)v[(dH/dp)^]

3.[答](1)等溫過(guò)程PV=C]

曲線的斜率為(里)T=.

T

(2)絕熱過(guò)程P^=C2

曲線的斜率為(黑=_q

因?yàn)镕=Cp,m/Cv.m

對(duì)于理想氣體而Cp,m=Cv,m+R即CP.m>Cv.m

所以r>1

即：理想氣體絕熱線的斜率大于等溫線的斜率。

4閣//=(dT/dp),l=-(\/Cp)(dH/dp)T=-(\/Cp)[V-T(dV/dT)p~\

V=(RTJp)+a

(dV/dT)=R/p〃=(dT/dp)H=-(l/Cp)[V-(RT/p)]

=-(1，Cp)(RT/p+〃-RT/p)=-a1Cp<0

5[答]Cp-Cv={dH/dT)p-(GUIdT)v

=(dH/oT)-[d(H-pV)ldT]v

=(dH/dT)p-(dH/dT)v+v(dp/dv)v...............⑴

dH^OH/dT)pdT+(dH/dp).rdp

(dH/dTX^dH/dT)^(dHlop)T(dpldT)v....................(2)

將(2)式代入(1)式，得

Cp-Cv={cHldT)-(dH/dT)-(dH/dp^dp/dT)^V(dp/dT)v

=-(dp/dT)v[(dH/dp)T^]

6［答］1molvanderWaals氣體的狀態(tài)方程為

4［解］W=-pAV=-n/?AT=2.079kJ

△U=nCv,mAT=-7.275kJ

Q=A//=A［7+A(pV)=AU+nRAT=-5.196kJ

5［解］W=陰+VV2=Wi=-pAV=-5.0kJ

由二nRT計(jì)算得：/=3OO.7K7^=451.05KT3=676.6K

△U=n(Cp,m-R)"=18.75kJ

△”=nCp,mAT=31.25kJ

Q=^U-W=23.15kJ

6［解］單原子理想氣體Cv,m/=(3⑵R雙原子理想氣體C\，,m,B=(5⑵R

因過(guò)程絕熱Q=0,所以

T\=400K

MJ=lV=-pAV

(nACv.m.A+nBCVJU.B)(乃-T\)

3BX3BX3

=-l()()x10［(nA+n)RT2/I0()10-(nA+n)R7V2()()IO］

解得72=331.O3K

I

AC/=W=(nACv.m.A+nBCv.m.BXT2-T)=-5.448kJ

B

A”=AU+A(pV)=AU+(nA+n)RAT=8.315kJ

7［解］(1)4=An/v=(-10/128)/(-1)=78.02mmol

e

(2)AcL/m=AC/x(1000/78.02)=-401.727x(］(X)()/78.02)=-5149.1kJmoH

1

(3)AcHnfi=AcUm。+(vZi,g)RT=At/m+(-2)/?T=-5154.1kj-mol-

8［解］爆炸反應(yīng)的最高溫度與壓力應(yīng)按恒容絕熱計(jì)算。以ImolHz為計(jì)算基準(zhǔn)：

niH2)=lmol：n(O2)={1+50%}/2?mol=0.75mol;n(N2)=(0.75x79；21)mol=2.8214mol.

可通過(guò)下列過(guò)程求算爆炸時(shí)的最高溫度及最高壓力：

:

Hff873O?42.82MN：-~--HI.O(g>H-0.2$O,-2.82I4N1

G—25(、八=101?325kPa/,M

(2).

>H,O(g)0.25O,~2.82MN.---------

S=25C

終態(tài)溫度也可■由△「4"十￡

△r"m=ArUm+Ar(PV)in；△rUm二。

△「(pV)m=Z為但)*丁=4°714&T-4.5714RT］=(3385T/K-11331.67)Jmor

△，產(chǎn)&Hm=(H20g298.15K)=-24l.82kJmol-l

B

△H?=Z40,跋，(產(chǎn)物)+K)(7-7J=J48.603(T/K-298.15)J?moL1

］

A,Wm=Ar(pV)m=(33.85T；K-113316)Jmo\=AHi+AH2

={-24I.82x103+148.603(T/K-298.15)}Jmol-'

由上式可得：

241.82xlO3-11331.6+148.603x298.15

-----------------------------------------------------------K=239466K

T=148.603-33.85

由理想氣體狀態(tài)方程可求得：pi=715.44kPa

第三章熱力學(xué)第二定律

一、選擇題

I.系統(tǒng)經(jīng)歷一個(gè)不可逆循環(huán)后：

A.系統(tǒng)的端增加B.環(huán)境熱力學(xué)能減少

C.環(huán)境的嫡一定增加D.系統(tǒng)吸熱大丁對(duì)外做功

2.理想氣體與溫度為7,的大熱源接觸作等溫膨脹吸熱Q,所作的功是變到相同終態(tài)的最大功的25%,則

系統(tǒng)的燃變?yōu)椋?/p>

A.0B.Q/TC.-Q/TD.4Q/T

3,下列四個(gè)關(guān)系式中，不是麥克斯韋關(guān)系式的是：

A.(cSfdp)r=-(dV/dT)pB.(。77前)產(chǎn)(dV/dS)P

C.(oS/cV)T=(cp/dT)vD.(dT/dV)x=(dV/oS)P

4.封閉系統(tǒng)中，若某過(guò)程的A4=0,最可能的情況是：

A.絕熱可逆，且VVf=OB.等容等壓可逆，且Wf=O

C.等溫等容，且1%=0的可逆過(guò)程D.等溫等壓，且Wf=O的可逆過(guò)程

5,從熱力學(xué)基本關(guān)系式可導(dǎo)出SU/dS)v等于:

A.(dA/dV)rB.(dH/dS)pC.(dU/dV)sD.(dG/dT)p

6可逆機(jī)的效率最高，在其它條件相同的情況下，假設(shè)火車由可逆機(jī)牽引，其速度將:

A.最慢B.中等C.最快D.不能確定

7.在100C和25℃之間工作的熱機(jī)，其最大效率為:

A.100%B.75%C.25%D.20%

8對(duì)Imol理想氣體，溫度由心變到及，等壓可逆過(guò)程系統(tǒng)烯變?yōu)榈热菘赡孢^(guò)程系統(tǒng)嫡變?yōu)?/p>

則△Sp：2\Sv為：

A.1:1B.2:1C.3:5D.5:3

9某氣體狀態(tài)方程為〃=,則恒溫下該氣體的牖是隨體積的增加而:

A.增加B.不變C.減小D.不能確定

10.求任一不可逆絕熱過(guò)程的炳變ASM可以通過(guò)途徑求得：

A.始終態(tài)相同的可逆絕熱過(guò)程B.始終態(tài)相同的可逆非絕熱過(guò)程

C.始終態(tài)相同的可逆恒溫過(guò)程D.B和C均可

II.一定量的理想氣體向真空絕熱膨脹，體積由-變到匕，則燧變求算公式為:

V

A.AS=OB.AS=nR\n—C.^S=nR\n^~D.無(wú)法求算

匕

12.298K時(shí)，Imol理想氣體等溫可逆膨脹，壓力從lOOOkPa變到lOOkPa,系統(tǒng)的吉布斯自由能變化值為:

A.0.04kJB.-I2.4kJC.5.7kJD.-5.7kJ

13.熱力學(xué)第三定律也可表示為:

A.在0K時(shí)?，任何晶體的嫌等于零

B.在0C時(shí)，任何晶體的燃等于零

C.在0K時(shí)，任何完整晶體的熠等于零

D.在0℃時(shí),任何完整晶體的場(chǎng)等于零

14.在273.15K、IOI325Pa的條件下，水凝結(jié)成冰,系統(tǒng)的熱力學(xué)量變化一定為；零的是:

A.△〃B.△(/C.A5D.AG

15.在“0℃、101325Pa下，Imol水凝結(jié)為冰的過(guò)程中,下列公式扔適用的是:

A/7-AG

A.△AU=3ASB.AASO=---------

T

C.△”=TAS+V△〃D.AG/^O

二、填空題

I.對(duì)于孤立系統(tǒng)，AS=O表示過(guò)程；ASvO表示過(guò)程；/XS〉。表示過(guò)程。

2.在T-S圖上能—,故而在熱功計(jì)算中，T-S圖比—圖更為有用。

3.100C,1.5/月的水蒸氣變成100℃,的液體水，AS0,AG0。

4.在溫度趨于時(shí)的過(guò)程中，系統(tǒng)的端值不變。

5熱力學(xué)笫一定律和熱力學(xué)第二定律的聯(lián)合公式是o

三、問(wèn)答題

1.第一類永動(dòng)機(jī)與第二類永動(dòng)機(jī)有什么不同？

2”系統(tǒng)達(dá)平衡時(shí)牖值最大，吉布斯自由能最小”對(duì)嗎？為什么？

3.求證：(1)

(2)對(duì)理想氣體(岑)P=°

.nCy,3TnCp

證明：(1)ds=〒(而dV

4.T

(2)對(duì)理想氣體dS=nCv.mdln/nnCp.indlnV

5

證明：CP-Cv=-(dp/oT)v［(dH/dp)T-V］

6證明對(duì)絕熱可逆過(guò)程有

(^―)5-「

opCp

四、計(jì)算題

1.298K的恒溫浴中，Imol理想氣體發(fā)生不可逆膨脹過(guò)程。過(guò)程中環(huán)境對(duì)體系做功為3.5kJ,到達(dá)終態(tài)

時(shí)體積為始態(tài)的10倍。求此過(guò)程的。、MAU、NH、AS、AG和A4。

2.經(jīng)歷下述可逆等壓過(guò)程:

PL1013X10$PaPT1013X105Pa

可逆等壓

3

JS=3dm-------->%=5.25dn?

Ti-400K『700K

此體系的G=2OJ-KL始態(tài)端SI=3OJ?KL計(jì)算此過(guò)程的Q,W及AU,卜H,AS,A4,AG的值。

3.已知水的比定壓熱容Cp=4/84JgLKL今有1kg、10。(2的水經(jīng)下述三種不同過(guò)程加熱成100的

水，求各過(guò)程的AS$ys，ASw及ASM。(1)系統(tǒng)與100。(2熱源接觸；(2)系統(tǒng)先與55。(2熱源至平衡，

再與10(TC熱源接觸；(3)系統(tǒng)先后與40<>C,7(TC的熱源接觸至平衡，再與100。(3熱源接觸。

42moi雙原子理想氣體從始態(tài)300K、50dm3,先恒容加熱至400K,再恒壓加熱至體積增大到10()dn?,

求整個(gè)過(guò)程的Q,W,AU,八乩及乙So

5.常壓下將10(龍,27。(3的水與200g,72。(3的水在絕熱容中混合，求最終水溫T及過(guò)程的嫡變△S。已知

水的比定壓熱容Cp=4.184Jg-,K,o

65moi單原子理想氣體從始態(tài)30()K、50Kpa,先絕熱可逆壓縮至100Kpa,再恒壓冷卻使體積縮小至85

dm3,求整個(gè)過(guò)程的Q、W、AU、△〃及△$<)

7.甲醇(CH.QH)在10L325KPa下的沸點(diǎn)(正常沸點(diǎn))為64.65。。在此條件下的摩爾蒸發(fā)給AvapHm=

35.32kJmol'o求在上述溫度、壓力條件下，1kg液態(tài)甲醇全部成為甲醇蒸氣時(shí)的Q,W,AU,AH及AS。

8已知在-51C,水和冰的密度分別為p(H2。,1)=999.2kgm-3和p(H2O,s)=916.7kgm-3。在-51C,水和冰

的相平衡壓力為59.8MPa。今將-5“C的1kg水位lOOkPa下凝固成同樣溫度壓力下的冰，求過(guò)程的AG。

假設(shè)，水和冰的密度不隨壓力改變。

第三章熱力學(xué)第二定律

參考答案

一、選擇題

1.［答］(C)2.［答］(D)3.［答］(D)4.［答］(C)5.俗］(B)6.［答］(A)7.［答］(D)

8.［答］(D)9.［答］(D)10.［答］(B)11.［答］(B)12.［答］(D)13.［答］(C)14.［答］(D)

15.［答］(B)

二、填空題

1.［答］可逆；不可能發(fā)生；不可逆2.［答］同時(shí)表示系統(tǒng)所吸收(或放出)的熱以及所做的功；p-V

3.［答］＜；＜4.［答］熱力學(xué)溫度0K,等溫

5.［答］dU=T(lS-p(\V

三、問(wèn)答題

1.［答］第?類永動(dòng)機(jī)沒(méi)有能量來(lái)源，且違反能量守恒定律；第二類永動(dòng)機(jī)有能量來(lái)源，且不違反能

量守恒定律。

2.［答］錯(cuò)。該說(shuō)法忽略了前春條件。絕熱系統(tǒng)(或隔離系統(tǒng))達(dá)平衡時(shí)輸最大，等溫等床下

不作非體積功的條件下系統(tǒng)達(dá)平衡時(shí)吉布斯自由能最小。

證明：⑴崇丁T=［T仔)y-P啜)T=—T(沁一P囁T

3.［答1

=-OvTV+PkTV=(PkT-ctvT)V

(2)對(duì)于理想氣體，(史)p二^川、nRT

3TPP(Q％;一百

T=

代入上式得0T告)「一唱%=°

［答］(1)物質(zhì)的量為n的封閉系統(tǒng)的炳，可以表示為系統(tǒng)的的函數(shù)，即

S=f(p,V)

端的全微分可以表示為

dS=(6S/即)V%dV

在dV=0的條件下，式dU=TdS-pdV除以dp可得：

=

T(dS/dp)v=(dU/dp\(dU/c7\(dT/dp)M=nCv,m(dT/dp)v

:.(as/ep)v=nCv.n)(^TO/?)v

在dp=0的條件下，式d，=7U5+Vd〃除以dV可得：

71eS/dV)p=(3〃/av)p=(d"/37)p(G77av)p=nCp.m(37785

A(as/av)p=nCp,,n(5TOV)p

將式(2)及(3)代入(1)可得

nC冽azyAT

dS二年v(力功+。?狀

1dpT

(2)上題的結(jié)論用于物質(zhì)的量為n,C、..m或Cp.m為常數(shù)的理想氣體。

nCvmdT仁㈱dT

dS=卡(那“p+管(防)pd/(I)

1up1Ov

由理想氣體狀態(tài)方程〃仁nRT可知：

iar」V

zdp=—dp=d\np⑵

Tdp就

1/"、wP

一(—)JU=⑶

TdvvnRT

將式(2)及(3)代入式(I)可得：

dS=nCv.mdlnp+nCp.mdlnV

上式定積分可得

AS=nCv.1nding/pi)+nCp,mdln(V2/V1)

⑴尸1aH

5.［答］

(布)p

mil,5H.

因?yàn)?加)LV-T(方)P

所以M?J-T=_L//p祭t/iT=—O《p［V-T(C*筆1)

(2)對(duì)于理想氣體，(變)p二匹

3TPP

1dV

V-T

MJ-T=~-t(—)P］=0

Up01

(叫

根據(jù)循環(huán)關(guān)系式：(包)5=-鼻一

6［答］(1)

劭也

由麥克斯韋關(guān)系式：(孚

(2)

opcT1

「一也-A/巴_酒、(3)

，一仃「asp仃，

將(2)式、(3)式代入(1),得：

7(—)

卬Cp

四、計(jì)算題

1［解］△〃=△"=()

AU=卬+QAW=3.5kJQ=-3.5kJ

△S=nRhN?N\=〃而"10=19.14JK-1

△G=M=-TAS=-5.703kJ

2.［解］Qp=A〃=J：G，d7=6.0kJ

W=-p(V2.V!)=-228.0J

△U=Q+W=5.772kJ

d

AS=Cpdln(77K)=C/,ln(7'2/7'i)=11.19JK

J7］

1

S2=AS+AS|=41.19JK-

AA=AC/-A(7S)=-I1.06kJ

AG=bH-A(TO=-10.84kJ

3［解J(1)Aisys=nCpln(72/7i)=1000x4.184xln(373.15/283.15)=1155JK'

1

ASSUr=-mC/?A777；ur=-1000x4.184/373.15=-1009JK-

1

AS=ASsys+ASsur=146J-K-

1

(2)因嫡是狀態(tài)函數(shù)，所以ASsys=l,155J-K-

-1

ASsur=ASsurl+ASSUr2=-mCpAri/7；uri-mCpAT2/7；,ir2=-1079JK

△S=ASs”+ASsur=76JK"

1

(3)因嫡是狀態(tài)函數(shù)，所以ASsys=1155JK-

△Ssur=ASsur］+△S$ur2+ASsur3

1

=-mCpAT|/7；Uri-mCpATy^urz-mCpAT^/Tsur-=-1103JK'

1

AS=ASsys+A5Sur=52J-K-

4［解］在恒容過(guò)程中P2=nRT2/V.=133kPa

在恒壓過(guò)程中T2=P2V2/nR=800K

Q=Qi+Q2=nCv,m△T十iiCp.nQT—27.44kJ

W=w)+W2=W2=-PAV=-nRAT=-6.95kJ

AU=nCv,mAT=20.79kJ

AH=nCP,mAT=29.10kJ

AS=nCp,mln(T2/Ti)+nRln(P/P2)=52.30JK-1

5［解］因絕熱恒容

miCp.m(T3-Ti)+m2cp,m(T3-72)=0

解得T3=57℃

AS=ASi+AS2=miCp,mln(T3/Ti)+m2Cp,niln(T2/Ti)

=100x4.1841n［(57+273.15)/(27+273,15)+200x4.1841n［(57+273.15)/(72+273.15)

=2.62JK-'

6［解］用絕熱可逆過(guò)程方程RVJ=P2V2r求解得T2=395.85K

3

V2=nRT2/P2=164.57dm

T3=P2V3/nR=204.5K

Wi=AU,=nCv,niATi=5x1.5x8.314x(395.85-300)=20.79kJ

W2=-PAV=-100x(85-164.57)=7.96kJ

W=Wi+W2=13.93kJ

AU=nCv,mAT=-5.96kJ

AH=nCp,mAT=-9.93kJ

1

AS=nCp,mln(iyri)+nRln(Pi/P2)=52.30JK-

Q=Qi+Q2=Q2=nCP,m(T3-T2)=-l9.98kJ

d

AS=nCp,mln(TVTi)+nRln(P,/P2)=-68.66JK

7［解］n=m/M=1000/32=31.25mol

Qp=A”=nAvap”=31.25x35.32=1102.3kJ

VV2=-pAV=-n/?T=87.70kJ

A(/=AH-A(/?V)=AH-/?AV=-1014.70kJ

1

AS=nAvaP///T=3.263JK-

8［解］==

AG=AV,?(P2-/?I)=-5377kJ

第四章多組分系統(tǒng)熱力學(xué)及其在溶液中的應(yīng)用

一、選擇題

1.在298K時(shí)，A和B兩種氣體單獨(dú)在某一溶劑中溶解，遵守亨利定律，亨利常數(shù)分別為KA和心,

且知KA>KB，則當(dāng)A和B壓力(平衡時(shí)的)相同時(shí)，在一定量的該溶劑中所溶解的關(guān)系為：()

(A)A的量大于B的量；(B)A的量小于B的量；

(C)A的量等于B的量；(D)A的量與B的量無(wú)法比較。

2.在恒溫抽空的玻璃罩中封入二杯液面相同的糖水(A)和純水(B)o經(jīng)歷若干時(shí)間后，二杯液面的高

度將是:)

(A)A杯高于B杯；(B)A杯等于B杯；(C)A杯低于B杯；(D)視溫度而定。

3.有關(guān)化學(xué)勢(shì)與物質(zhì)流動(dòng)方向的關(guān)系中下述哪種說(shuō)法是不正確的。()

(A)重結(jié)晶制取純鹽過(guò)程中，析出的純鹽的化學(xué)勢(shì)與母液中該鹽的化學(xué)勢(shì)相等

(B)糖溶于水過(guò)程中，固體糖的化學(xué)勢(shì)大于溶液中糖的化學(xué)勢(shì)

(C)自然界中，風(fēng)總是從化學(xué)勢(shì)高的地域吹向化學(xué)勢(shì)低的地域

(D)自然界中，水總是從化學(xué)勢(shì)高的高地流向化學(xué)勢(shì)低的低地

4.假設(shè)A、B二組分混合可以形成理想液體混合物，則下列敘述中不正確的是:)

(A)A、B分子之間的作用力很微弱；

(B)A、B都遵守拉烏爾定律；

(C)液體混合物的蒸氣壓介于A、B的蒸氣壓之間;

①)可以用重復(fù)蒸儲(chǔ)的方法使A、B完全分離。

5.對(duì)于理想液體混合物：)

(A)△mixH=0△mixS=0(B)AmixH=0AmixG=0

(C)AmixV=0AmixH=0(D)△mixV=0AmixS=0

6主要決定于溶解在溶液中粒子的數(shù)目，而小決定于這些粒子的性質(zhì)的特性叫：)

(A)一般特性；(B)依數(shù)性特征(C)各向同性特性;(D)等電子特性。

7(1)冬季建筑施工中，為了保證施工質(zhì)量，常在澆注混凝土?xí)r加入少量鹽類,主要作用是？)

(A)增加混凝十.的強(qiáng)度(B)防止建筑物被腐蝕

(C)降低混凝土固化溫度(D)吸收混凝土中水份

⑵為達(dá)到上述目的，選用下列幾種鹽中的那一種比較理想？)

(A)NaCI(B)NH4Cl(C)CaCI2(D)KCI

8由滲透壓法測(cè)得的分子量為)

(A)重均分子量(B)粘均分子量(C)數(shù)均分子量(D)上述都不是

9鹽堿地的農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)不良，甚至枯萎,其主要原因是什么？()

(A)天氣太熱(B)很少下雨(C)肥料不足(D)水分從植物向土壤倒流

10.為馬拉松運(yùn)動(dòng)員沿途準(zhǔn)備的飲料應(yīng)該是哪一種？

(A)高脂肪、高蛋白、高能顯飲料;(B)20%葡葡糖水；

(C)含適量維生素的等滲飲料：(D)含興奮劑的飲料。

11.質(zhì)量摩爾濃度凝固點(diǎn)降低常數(shù)勺，其值決定了)

(A)溶劑的本性(B)溶質(zhì)的本性(C)溶液的濃度(D)溫度

12.海水不能直接飲用的主要原因是

(A)不衛(wèi)生;(B)有苦味;(C)含致癌物;(D)含鹽量高。

13.在丁時(shí)，一純液體的蒸氣壓為8000Pa,當(dāng)0.2mol的非揮發(fā)性溶質(zhì)溶于0.8mol的該液體中時(shí),溶液

的蒸氣壓為4000Pa,若蒸氣是理想的，則在該溶液中溶劑的活度系數(shù)是:()

(A)2.27(B)0.625(C)1.80(D)0.230

14.273K,下，液態(tài)水和固態(tài)水(即冰)的化學(xué)勢(shì)分別為"⑴和"(s),兩者的關(guān)系為：()

(A)//(I)>//(s)(B)〃⑴=〃(s)(C)〃⑴(D)不能確定

15.沸點(diǎn)升高,說(shuō)明在溶劑中加入非揮發(fā)性溶質(zhì)后，該溶劑的化學(xué)勢(shì)比純?nèi)軇┑幕瘜W(xué)勢(shì)：()

(A)升高(B)降低(C)相等(D)不確定

16.已知373.15K時(shí)，液體A的飽和蒸氣壓為133.32kPa,另一液體B可與A構(gòu)成理想液體混合

物。當(dāng)A在溶液中的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為1/2時(shí)，A在氣相中的物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2/3時(shí)，則在373.15K時(shí)，

液體B的飽和蒸氣壓應(yīng)為：()

(A)66.66kPa(B)88.88kPa(C)133.32kPa(D)266.64kPa

17.兩只燒杯各有1kg水，向A杯中加入0.01mol蔗糖，向B杯內(nèi)溶入0.01molNaCl,兩只燒杯按同

樣速度冷卻降溫，則有：()

(A)A杯先結(jié)冰(B)B杯先結(jié)冰

(C)兩杯同時(shí)結(jié)冰(D)不能預(yù)測(cè)其結(jié)冰的先后次序

18.自然界中，有的高大樹種可以長(zhǎng)到100m以上，能夠提供營(yíng)養(yǎng)及水位到樹冠的主要?jiǎng)恿κ?)

(A)因外界大氣壓引起的樹干內(nèi)導(dǎo)管的空吸作用(B)樹干中微導(dǎo)管的毛細(xì)作用

(C)樹內(nèi)體液含鹽濃度高，滲透壓大(D)營(yíng)養(yǎng)和水分自雨水直接落到樹冠上

19.在400K時(shí)，液體A的蒸氣壓為4X104Pa,液體B的蒸氣壓為6XIO4Pa,兩者組成理想液體

混合物，平衡時(shí)溶液中A的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.6,則氣相中B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為：()

(A)0.60(B)0.50(