思考题(一)

思考 第一章 气体 一、填空题 1．理想气体微观模型必须具有的两个特征是                和                  。 2．恒温条件下测定了一系列低压下的某气体        ，          值，则可在pVm-p图上用            法求取气体常数R的准确值。 3．要使气体液化，一般需要          和            。 4．在恒压下，为了将某容器中300K的气体赶出，需将容器（设容积不变）加热到         K． 5．在300.15K、200kPa下，测得Ne与Ar混合气体的密度为2.37kg·m-3。则混合气体中Ne的分压力为            kPa。 6．在临界点处等温线的一阶、二阶偏导数            ，即                                                         7．若不同的气体有两个对比状态彼此相当，则第三个对比状态参数                        。 8．对于一定量的组成不变的气体，则                                           9．恒压下，物质的量恒定的某理想气体，其温度随体积的变化率=          。 10．某实际气体在366.5K，2067kPa时临界温度Tc=385.0K, 临界压力ｐc=4123.9kPa。则该气体的对比温度Tr＝              ，对比压力ｐr＝            。 11.当液体的蒸气压与外压相当时，液体就开始沸腾，此时的温度称为              ． ☆填空题答案 １．分子本身不占有体积，分子间无相互作用力 ２．ｐ，Ｖｍ，外推 ３．温度低于临界温度，加压 ４．４５０ ５．104．74 ６．均为零，０，０ ７．大体上具有相同的值 8．－１ 9．P/nR 10．0.952,  0.501 11．沸点 二、选择题 １．对于实际气体，下列与理想气体相近的条件是（      ）。 A．高温高压      B.。高温低压      C。低温高压锅    D。低温低压 2．理想气体状态方程pV＝nRT包括了三个气体定律，它们是（        ）。 A．波义尔定律、盖-吕萨克定律和道尔顿定律 B．波义尔定律、阿伏加德罗定律和阿马格定律 C．阿伏加德罗定律、盖-吕萨克定律和波义尔定律、 D．盖-吕萨克定律、阿伏加德罗定律和阿马格定律 3．对于理想气体，下面不正确的是（  ）。 A. B. C. D.pV=nRT 4．在298.15Ｋ，Ａ、Ｂ两个抽空的容器中分别为100g和200g水。当达到气液平衡时，两个容器中的水蒸气压力分别为ｐA和ｐB，则有（    ）。         A.pApB          C.pA=pB        D.无法确定 ５．关于临界状态的描述，不正确的是（  ）。 Ａ.在临界状态气、液之间没有区别 Ｂ.临界点处等温线的一阶、二阶偏导数均为零 Ｃ.一般说来，物质的分子间引力愈大则对应有较低的临界温度 Ｄ.临界温度越低的物质，其气体越易液化 6．加压使实际气体液化，必要条件是气体要达到（    ）。 Ａ.波义耳温度之下    Ｂ。临界温度之下      Ｃ.温度低于沸点      Ｄ。临界温度之上 7．在一定Ｔ、ｐ下，某实际气体的Ｖｍ大于理想气体的Ｖｍ，则该气体的压缩因子Ｚ（    ）。 Ａ．＝１      Ｂ．＞１        Ｃ．＜１          Ｄ．无法确定 8．下面关于压缩因子Ｚ的阐述中，正确的是（    ）． Ａ．Ｚ主要用于对实际气体ｐ、Ｖ、Ｔ的计算 Ｂ．同一温度下，各种气体的Ｚ都随压力而变化 Ｃ．Ｚ＞１，气体不易压缩，而Ｚ＜１，气体易压缩 Ｄ．Ｚ＞１，气体不易液化，而Ｚ＜１，气体易液化 9．设ｉ为理想混合气体中的一个组分，下面正确的是（    ）． A. B.pIV=pVI=niRT C.pIVI=niRT D.都正确 １0．真实气体在一定条件下，当分子间引力占主导地位时，其压缩因子（  ）． Ａ．小于1        Ｂ．大于１      Ｃ．等于１        Ｄ．不正确 １1．两种不同气体处于对应状态时，则它们（  ）相同． Ａ．压力      Ｂ．温度计          Ｃ．压缩因子          Ｄ．pVm １2．混合理想气体的组分Ｂ，其物质的量ｎB为(    ). A. B. C. D. １3．关于临界点的性质，下面描述不正确的是（  ）． Ａ．液相摩尔体积与气相摩尔体积相等 Ｂ．液相与气相之间不存在界面 Ｃ．气、液、固三相共存 Ｄ．气化热为零 ☆选择题答案 1．B  2．Ｃ  ３．Ａ，Ｃ  ４．Ｃ  ５．Ｃ  D    6．Ｂ  7．Ｂ  8．Ａ，Ｂ，Ｃ  9．Ａ，Ｂ  １0．Ａ  １1．Ｃ  １2．Ｂ，Ｄ    １3．Ｃ  （三）讨论习题 1． 计算1molNH3算在温度为473K、体积为0.311×10-3m3时的压力，其中NH3的Tc＝405.5K，pc＝112.8×105Pa。分别用①理想气体状态方程；②压缩因子图。 解： ①理想气体状态方程 ②压缩因子图 ，于是， 在压缩因子图上，作Z＝0.892pr的直线，它与Tr＝1.166的Z-pr曲线交点所对应的pr＝0.90 故    2．使32ml的CH4、H2和N2的气体混合物与61ml的O2充分燃烧，残余气体的体积为34.5ml，其中24.1ml被烧碱溶液吸收，试确定混合气体中CH4、H2和N2的体积分数（所有体积都在相同室温和压力条件下测得的）。 解：CH4、H2与O2的反应式分别为： CH4(g)+2O2(g)  =====  2H2O(l)+CO2(g) 2H2(g)+2O2(g)  =====  2H2O(l) 设混合气体中各气体的体积为VCH4、VH2、VN2，由题意得：                                       （1） 设过量氧气的体积为VO2，则有：                         （2） 从反应式看出，１体积CH4需消耗２体积O2，２体积H2要消耗１体积O2，所以     利用，上式可化为：                         （3） 将式（２）、式（３）联立，得：                                           （4） 再将式（１）、式（４）联立，得：               最后得      原始混合气体分数为： 第二章    热力学第一定律 (一) 填空题 1. 在一绝热容器中盛有水，将一电阻丝浸入其中，接上电源一段时间（见下左图）当选择不同系统时,讨论Q和W的值大于零、小于零还是等于零。  系统 电源 电阻丝 水 电源+电阻丝 水+ 电阻丝 水+电阻丝+电源 Q W U 2. 298K时，反应CH3CHO(g) = CH4(g) + CO(g)的反应热 rHm0 = -16.74kJmol-1，若反应恒压的热容rCp,m= 16.74 Jmol-1K-1，则在温度为            时，反应热将为零。（设：rCp,m与温度无关）。 3. 对理想气体的纯PVT变化，公式dU=nCV,mdT适用于                过程；而真实气体的纯PVT变化，公式dU=nCV,mdT适用于                过程。 4. 物理量Q、W、U、H、V、T、p属于状态函数的有                      ；属于途径函数的有                      。状态函数中属于强度性质的                      ；属于容量性质的有                      。 5. 已知反应  C(S)+O2CO2 rHm 0＜0 　若该反应在恒容、绝热条件下进行，则ΔU    于零、ΔT    于零、ΔH    于零；若该反应在恒容、恒温条件下进行,则ΔU    于零、ΔT    于零、ΔH    于零。（O2、CO2可按理想气体处理） 6. 理想气体向真空膨胀过程，下列变量ΔT、ΔV、ΔP、W、Q、ΔU、ΔH中等于零的     有：                                          。 7. 1mol理想气体从相同的始态(p1、T1、V1)，分别经过绝热可逆膨胀至终态(p2、T2、V2)和经绝热不可逆膨胀至终态()则(填大于、小于或等于)。 8. 某化学在恒压、绝热只做膨胀功的条件下进行，系统温度由T1升高至T2，则此过程ΔH    零，如果这一反应在恒温（T1）恒压和只做膨胀功的条件下进行，则其ΔH    于零。 9．范德华气体在压力不太大时，有且定压摩尔热容为CP,m、则此气体的焦——汤系数μJ-T =                    ，此气体节流膨胀后ΔH     0。 10．  1mol单原子理想气体（CV,m=1.5R）经一不可逆变化，ΔH =831.4J，则温度变化为ΔT =        ，内能变化为ΔU =        。 11. 已知298K时H20(l)、H20(g)和C02(g)的

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摩尔生成焓分别为-285.83、 –241.82和-393.51kJmol-1，那么C(石墨)、H2 (g)、02(g)、H20(l)、H20(g)和C02(g)的标准摩尔燃烧焓分别为                                  。 12.某理想气体反应 2A+B＝A2B，对nA:nB=2:1的混合气体在某温度下有4molA气体、  molB气体反应，生成  mol A2B气体，对应的反应进度为        。 13．1mol理想气体经恒压加热温度升高1℃，则该过程的功为W=        。 14． 1mol理想气体经恒温膨胀、恒容加热和恒压冷却三步完成一个循环回到始态，此过程气体吸热20.0Kj。则ΔU =        ，ΔH =        ，W =        。 参考答案： 1. 系统 电源 电阻丝 水 电源+电阻丝 水+  电阻丝 水+电阻丝+电源 Q = < > < = = W < > = = > = U < > > < > = 2. 1298K    3. 任意    恒容 4. U、H、V、T、P ，  Q、W  ， T、p ， U、H、V 5. 等， 大 ，大， 小 ， 等 ， 小 6. ΔT、W、Q、ΔU、ΔH 7. <  <  8. =  < 9．        = 10．40．0K    498.8J 11．-393.51 KJmol-1、-285.83 KJmol-1、 0、0、-44.01 KJmol-1、0 12．2  2  2 13．-8.314J 14．0  0  -20.0kJ （二） 选择题 1、 某化学反应在恒容、绝热、无其它功的条件下进行，体系的温度由T1升至T2，此过程系统内能的变化ΔU（      ）；若这一反应在恒温T1、恒容、无其它功的条件下进行，系统内能的变化ΔU（      ）。 A．大于零                                    B.等于零            C.小于零                                          D.不能确定 2、 封闭系统经任意循环过程，则： A．Q=0                                  B．W=0 C．Q+W=0                              D．以上均不对 3、 水在可逆相变过程中： A．ΔU=0  ΔH=0                      B．Δp=0  ΔT=0 C．ΔU=0  ΔT=0                      D．以上均不对 4、 气体经节流膨胀过程： A．Q>0  ΔH=0  Δp<0                B．Q=0  ΔH=0  Δp<0 C．Q=0  ΔH>0  Δp<0                D．Q=0  ΔH=0  Δp>0 5、 若要通过节流膨胀达到制冷的目的，则焦耳—汤姆生系数为： A．                  B． C．                  D．与μJ-T取值无关 6、 由于H=U+Pv，系统发生变化时ΔH=ΔU+Δ(pV)，式中Δ(pV)的意思是： A．Δ(pV)=ΔpΔV                      B．Δ(pV)=p2V2- p1V1 C．Δ(pV)= pΔV-VΔp                  D．Δ(pV)= pΔV+VΔp  7．对理想气体下列公式中不正确的是： A．                          B． C．                          D．以上都不对 8. 公式ΔH=QP的条件是   A．不做非体积功的恒压过程                B．恒外压过程   C．外压等于体系压力的可逆过程            D．恒温恒压的化学变化过程 9．2C（墨）+O2（g）→2CO(g)的反应热△rHm0等于   A．△cHm0（石墨）                      B．2 △fHm0（CO）   C．2△cHm0（石墨）                      D．△fHm0 (CO) 10. 对理想气体   A．                          B．   C．                          D． 11．某理想气体从同一始态出发分别经（1）绝热可逆压缩；（2）绝热不可逆压缩达到同一终态温度T2，则过程的功： A．                            B． C．                            D． 12．始态完全相同的一个理想气体系统和一个范德华气体系统，分别进行绝热恒外压膨胀，当膨胀了相同体积之后，下述哪一种说法正确。     A．范德华总体的内能减少量比理想气体多； B．范德华总体的终态温度比理想气体低； C．范德华总体的所做的功比理想气体少； D．理想气体的内能减少量比范德华气体多。 13．对状态函数的描述，哪一点是不确切的？     A．它是状态的单值函数，状态一定它就有唯一确定的值； B．状态函数的改变值只取决于过程的始终态，与过程进行的途径无关； C．状态函数的组合仍然是状态函数； D．热力学中很多状态函数的绝对值不能测定，但其变化值却可以直接或间接测定的。 C B A 14．理想气体经历如图所示A→B→C→A的循环过程。A→B为恒温可逆过程，B→C为恒压过程，C→A为绝热可逆过程。对于其中B→C过程的ΔBCU，当用图上阴影面积来表示时对应的图为：       A                  B                  C                    D 15．某液态混合物由状态A变化到状态B，经历两条不同的途径，其热、功、内能变化、焓变化分别为Q1、W1、Δu1、ΔH1和Q2、W2、Δu2、ΔH2则： A　    　B　 C　    　D　 参考答案： 1．B、C              2．C                3．B              4．B        5．B                  6．B              7．D              8．A 9．B                10．C              11．C            12．B            13．C                14．C              15．D        三、讨论习题 1. 100℃,50.663kPa的水蒸气100dm3,等温可逆压缩至101.325kPa，并在101.325kPa下继续压缩至10dm3为止，(1)试计算此过程的Q，W，ΔU，ΔH。已知100℃，101.325kPa,水的蒸发热4.06104J.mol-1 （2） 若使终态物系恒温100℃，反抗50.663kPa外压，使其恢复到始态，求此过程中的Q，W，ΔU，ΔH。 （3） 若使终态物系恒温100℃向真空蒸发，并使其恢复至始态，求Q，W，ΔU，ΔH。 解： 等温可逆压缩 可逆相变 100℃ 101.325kPa 10dm3 n2(g) T1=300K P1=300KPa 100℃ 101.325kPa V2 n1(g) T1=300K P1=300KPa 100℃ 50.663kPa 100dm3 n1(g) T1=300K P1=300KPa (1)                   ΔU1    ΔH1                                    ΔU2    ΔH2          ΔU1＝0，ΔH1＝0                 第一步T,n不变，对理想气体：                     第二步是相变过程，冷凝成水的物质的量为:         ΔH2=-1.3064.06104J=-5.302104J Q2=ΔH2=-5.302104J W2=-p2ΔV=-[101.325(10-50)]J=[40101.325]J=4052J ΔU2=Q2+W2=[-53020+4052]J=-48968J 所以得： ΔU=ΔU1+ΔU2=-48968J ΔH=ΔH1+ΔH2=-53020J Q=Q1+Q2=(-3511-53020)J=-56531J W=（3511+4052）J=7563J （2）解：此过程的始态与终态正好是（1）问中的始态与终态的颠倒，所以： ΔU=(U1-U3)=-(U3-U1)=48968J ΔH=(H1-H3)=-(H3-H1)=53020J W＝-p外ΔV=-50.663 (100-10)J=-4559J Q=ΔU-W=(48968+4559)J=53527 J (3) 解：此过程的始态、终态与（2）问相同 ΔU=48968 J ΔH=53020 J W=-p外ΔV=0 J Q=U=48968 J 2. 64g O2在101.325kPa,25℃时，绝热膨胀至50.663kPa，计算Q，W，ΔU，ΔH，已知：双原子分子Cp,m=3.5R,Cv,m=2.5R。 (1) 若此过程可逆地进行； (2) 若此过程是反抗恒定的50.663kPa外压的绝热膨胀。 解： 绝热 64g,O2 50.66kPa T2 64g,O2 101.325kPa 25℃ T1=300K P1=300KPa     （1）绝热可逆进行：Q＝0                        ΔU=nCv(T2-T1)=[]J           =-2226 J W=-2226J ΔH=ΔU+Δ(pV)=ΔU+nRΔT=[-2226+28.314(244.59-298.15)]J   =-3117J     (2)绝热不可逆膨胀：  Q＝0         ΔU＝W         nCv(T2-T1)=-p外(V2-V1)=-p外()         nR(T2-T1)=-p外(V2-V1)=-p外()         (T2-T1)= -p外()         (T2-298.15K)=-0.5()         T2=255.56K         ΔU=nCv(T2-T1)=28.314(255.56-298.15)J=-1770 J         W=-1770 J         ΔH=ΔU+Δ(pV)= ΔU+nRΔT=[-1770+28.314(255.56-298.15)]J           =[-1770+28.314(255.56-298.15)]J           =-2479 J     此题结论：绝热可逆过程与绝热不可逆过程从同一始态出发不能一步到达同一终点。 3.1mol单原子理想气体从300K、300Kpa的始态，沿TV＝常数的途径可逆膨胀到100Kpa 的终态，求该过程的W、Q、ΔU和ΔH。 解： W=ΔU=nCv,m(T2-T1), ΔH=nCp,m(T2-T1)    先求T2 n =1mol T2 P2=100KPa n =1mol T1=300K P1=300KPa         由封闭系统，理想气体         ΔU={}J=--1.581 kJ         ΔH={}J=--2.636 kJ         ∵  TV＝常数， d(TV)=0     TdV=-VdT，     TdV=-VdT，     第三章 热力学第二定律 （一）、填空题 1、1mol理想气体在温度T下从10 dm-3做恒温可逆膨胀，若其熵变为5.76 JK-1，则其终态的体积为            。 2、 1mol理想气体在298K和101.325 kPa下做恒温可逆压缩，若过程的G为5966J，则其末态压力为                。 3、 对于无相变、无化变、只做体积功的封闭系统，的值            （填：大于零、小于零或等于零）。 4、 1mol范德华气体在等温下从体积V1膨胀到体积V2的S =             。 5、 298K下，将两种理想气体分别取1mol进行恒温恒压的混合，则混合前后热力学性质的变化情况为：U        0，S      0，G        0。（填：>、= 或 <）。 6、 298K下，将两种理想气体分别取1dm3恒温混合成1dm3的混合气体，则混合前后热力学性质的变化情况为：U        0，S      0，G        0。（填：>、= 或 <）。 7、 268K及101.325 kPa下，1mol过冷液态苯凝固为固态苯，放热9874 Jmol-1，此时的熵变化为-35.65 Jmol-1K-1。若有2mol的苯发生这样的不可逆相变化，则系统的G =             。 8、理想气体卡诺循环： 在T-S图上可表示为：                在T-H图上可表示为： T/K 9、1mol理想气体从同一始态Ⅰ(p1, V1, T1)分别经绝热可逆和绝热向真空自由膨胀至相同的V2，其相应的终态为Ⅱ(p2, V2, T2) 及Ⅲ(p3, V2, T3)，则在两个终态间的关系是：T2        T3，p2        p3，S2        S3。（填>、= 或 <） 10、323.15K时水的饱和蒸气压为13.33 kPa，若1mol 水在323.15K，13.33 kPa的条件下向真空蒸空蒸发为323.15K，13.33 kPa的水蒸气，则此过程的U  0、H  0、S    0、A    0、G    0。（填>、= 或 <） 11、有1mol理想气体，始态温度为T1，体积为V1，经下述不同过程达到终态，终态体积均为2V1，则系统的熵变分别为： （1）等温不可逆膨胀，S            0； （2）绝热等外压膨胀，S            0； （3）绝热可逆膨胀，S            0。（填空：>、= 或 <） 12、水的饱和蒸气压与温度的关系为：。则A=    ，水的摩尔蒸发焓ΔvapH=          ，250K时水的饱和蒸气压为：          。 填空题答案：     1. 20dm-3                2. 1.126103 kPa            3. 大于零     4.        5. =  >    <            6.=  =  =      7. –639.6 J     8. B T/K A,B A C,D D C                                           恒V     9.  <  <  <            10.  >  >  >  <  = 11.  >  >  =        12．17.71  40.60 kJmol-1      （二）、选择题： 1. 隔离系统内发生的可逆变化过程：                                    （      ）         A．S = 0，S(环) = 0            B．S > 0，S(环) = 0 C．S = 0，S(环) > 0            D．S > 0，S(环) > 0 2. 实际气体经一不可逆循环：                                        （      ）         A．S = 0，U> 0                B．S > 0，U>0 C．S = 0， U = 0              D．S> 0， U= 0 3. 理想气体向真空膨胀时：                                            （      ）         A．U = 0，S = 0，G = 0        B．U > 0，S > 0，G > 0 C．U < 0，S < 0，G < 0        D．U = 0，S > 0，G < 0 4. 对于单组分系统，温度一定时，下列图形正确的是：    （      ）                                                                                                                                                                                                                                       A．                B．                C．            D． 5. 1mol理想气体经过一个恒温可逆压缩过程，则该过程：                （      ） A．G>A        B．G=A        C．G -514.2 kJmol-1            D．A0< -514.2 kJmol-1 8．欲使一过程的G= 0，应满足的条件是：                    （    ） A．可逆绝热过程 B．恒容绝热且只作膨胀功的过程 C．恒温恒压且只作膨胀功的可逆过程 D．恒温恒容且只作膨胀功的可逆过程 9．在恒温恒压不作非体积功的情况下，下列哪个过程肯定可以自发进行？（    ） A．H>0，且S>0                B．H>0，且S<0 C．H<0，且S>0                D．H<0，且S<0 10．下列说法中，哪一种是不正确的？                                （    ） A．隔离物系中的熵永不减少 B．在绝热过程中物系的熵决不会减少 C．物系处于平衡态时熵值最大 D．任何热力学过程不可能出现S总<0 11．在实际气体绝热可逆膨胀过程中：                      （    ） A．S>0        B．S<0        C．U>0              D．U <0 12．理想气体经一个不可逆循环过程，则：                  （    ） A．S(系) > 0    B．S(环) > 0    C．S(系) <0        D．S(环) <0 13．气体CO与O2在一坚固的绝热箱内发生化学反应，系统的温度升高，该过程：（    ） A．U = 0，      B．H = 0      C．S = 0              D．G = 0 14．对于封闭系统纯PVT变化过程，的值：            （    ） A．大于零，      B．小于零      C．等于零          D．正负不定 15．在101.325kP下，-10℃时过冷水结成冰是一个自发过程，该过程中：（    ） A． S = 0，G = 0        B． S > 0，G< 0 C． S < 0，G < 0        D． S > 0，G > 0 选择题答案：     1. A      2. C        3. D        4. A    5. B        6. C        7. C       8. C      9.C    10.C      11. D    12. B    13. A      14．B    15.C  （三）讨论习题 1．1mol理想气体连续经历下列过程： （1）由100kPa、25℃等容加热到100℃； （2）绝热向真空膨胀至体到增大一倍； （3）恒压冷却到温度为25℃。 求总过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA、ΔG。 解：三个过程用框图表示如下： T2=373.15K P2 V2= V1 T3=373.15K P3 V3=2 V1 T4=298.15K P4= P3 V4 T1=298.15K p1=100kPa V1 （1）是恒容过程，所以 （2）理想气体向真空膨胀温度不变，所以 （3）恒压过程： 2．在90℃、101.325kPa下，1mol过饱和水蒸汽凝结为同温同压下的水，求此过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA及ΔG。已知水的， ，水在正常沸点的摩尔蒸发热为40.60kJ·mol-1。 1mol H2O(l) 101.325kPa T1=90℃ 解：

设计

领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计

过程如下： 1mol H2O(g) 101.325kPa T1=90℃ H    S  1H    1S                            3H    3S  1mol H2O(l) 101.325kPa T2=100℃ 1mol H2O(g) 101.325kPa T2=100℃ 2H    2S  3．25℃、p0时，金刚石与石墨的标准熵分别为2.38J·mol-1·K-1和5.74 J·mol-1·K-1；标准摩尔燃烧焓分别为-395.41J·mol-1和-393.51J·mol-1；密度分别为3.513g·cm-3和2.260g·cm-3。 （1）求25℃、p0下石墨转变为金刚石的ΔG； （2）在这种情况下，哪一种晶型比较稳定？ （3）增加压力能否使原来不稳定的晶型成为稳定的晶型？如果可能，所需的压力是多少？假设密度不随压力而变。 解： (1)25℃、p0下1mol石墨转变为金刚石时：     =1（-393.51+395.41）kJ=1.90kJ     =1（2.38-5.74）J·K-1=-3.36J·K-1 ΔG=ΔH-TΔS= [1.90103-298(-3.36)]J=2901J （2）25℃、p0下0，表示石墨不可能转变成金刚石，即石墨是稳定的。 （3）由于金刚石的密度大于石墨的密度，增加压力可能会使石墨转变成金刚石 设25℃，压力为p时能使石墨转变成金刚石，则 C（金刚石） 25℃、p C（石墨） 25℃、p ΔG Δ1G                                Δ2G C（金刚石） 25℃、p0 C（石墨） 25℃、p0 ΔG 即  第四章  多组分系统热力学 （一）、填空题 1． 偏摩尔量是指多组分系统中的任一      量X（如  、  、  等）在温度和压力及除了组分B以外其它各组分的物质的量均不变的条件下，由于某一组分B的物质的量的极微小变化而引起系统     量X随组分B的物质的量的变化率。 2． 理想液态混合物是指在一定温度下，液态混合物中的任意组分在全部的组成范围内都遵守    定律的混合物，可以认为此溶液中各种分子的       是相同的。 3． 物质标准态的规定如下，固态：固体纯物质在      的状态；液态：纯液体在  的状态；气态：      -在任一温度T，标准压力p°下的状态。在这些状态下物质所具有的化学势为各自的标准化学势。 4． A、B两液体形成理想液态混合物，已知在温度T时纯A和B的饱和蒸气压分别为pA*=40kPa和 pB*=120 kPa，若该混合物在温度T及压力100 kPa时开始沸腾，则此时的液相和气相组成为xB =      , yB=      。 5． 在室温下，一定量的苯和甲苯混合，这一过程所对应△H的大约为      。 6． 在某温度下，纯液体A的饱和蒸气压是纯液体B的13倍，A和B形成理想液态混合物，若平衡时的气相中A和B的摩尔分数相等，则液相中A和B的摩尔分数比为      。 7． 0.5molNaOH固体在288.2K时溶于4.559mol水中形成溶液的蒸气压为1363.9Pa，而此时纯水的蒸气压为1704.9Pa。则溶液中水的活度为        ，溶液中溶剂的化学势和纯水的化学势相差            。 8．含有某非挥发性溶质的水的稀溶液，在271K时凝固，水的Kf为1.86K·kg·mol-1、Kb为0.52 K·kg·mol-1，该溶液的正常沸点为    ，298.15K时的渗透压为      。 9. 353.15K时，苯和甲苯的蒸气压分别为100 kPa和38.7kPa，二者形成混合物，其平衡气相的组成为y(苯)为0.30，则液相的组成x(苯)为    。 10. 298.15K时，水（A）和丙酮（B）组成溶液，实验测得xB=0.1791，p=21.30kPa，yB=0.8782，已知pB*=30.61kPa，kx,B=185kPa，将该溶液视为液态混合物，则丙酮（B）的活度系数B为  ，将该溶液视为稀溶液，则丙酮（B）的活度系数x,B为    。 11. 下列各种状态H2O的化学势，（1）298.15K，100 kPa ，0.05 mol·dm-3乙醇的水溶液，1；（2）298.15K，100 kPa ，0.01 mol·dm-3乙醇的水溶液， 2；（3）298.15K，100 kPa ，纯水，3；按由高到低的顺序排列为          。 填空题参考答案 1． 广延量，G、H、U ，广延量 2．拉乌尔，作用力 3．在任一温度T、标准压力pо (100kPa)，在任一温度T、标准压力pо (100kPa)，   理想气体 4．  0.75 , 0.9 5．  0 6．  1:13 7．  0.8 , -534.7J·mol-1 8.  373.75K，2.86×106Pa 9. 0.142 10.   3.412,  0.565 11. 3>2>1 （二）选择题 1. 在α，β两相中均含有A和B两种物质，达到相平衡时，下列各式正确的是：   A． μAα＝μBβ                    B.μBα＝μBβ    C． μAα＝μBα                    D. μBα＝μAβ 2．在298.15K时0.01mol·dm-3葡萄糖水溶液的渗透压π1, 0.01moldm-3硫酸钾水溶液 的渗透压π2，下列各项正确的是：   A．  π1  >π2                        B。 π1  <π2    C．  π1  =π2                        D。  不能确定 3．组分B从α相扩散入β相中，则以下说法正确的有： A．  总是从浓度高的相扩散入浓度低的相  B． 总是从浓度低的相扩散入浓度高的相 C．  平衡时两相浓度相等                D．  总是从高化学势移向低化学势 4．在298.15K时，A和B两种气体在某溶剂中的亨利系数分别为kA和k B，  并有   kA>k B，当A和B具有相同的分压力时，二者的浓度关系为：   A．  cA＝c B                      B。  cA > c B      C。  cA < c B                      D。  不能确定 5. A和B形成理想溶液，已知373K时纯A的蒸气压为133.32kPa，纯B的蒸气压为 66.66kPa，与此二元溶液成平衡的气相中的A摩尔分数为2/3时，溶液中A的摩尔分 数为：     A．  1                      B。  2/3        C。  1/2                      D。1/4 6. 在298.15K, 101325Pa时某溶液中溶剂A的蒸气压为pA，化学势为TA*，凝固点为TA， 上述三者与纯溶剂的pA*，A*，TA*相比，有   A．  pA*< pA， A* pA， A* pA， A* TA    D。  pA*> pA， A*>A， TA*> TA   7. 下列活度与标准态的关系表述正确的是  （ ）   A.  活度等于1的状态必为标准态    B.  活度等于1的状态与标准态的化学势相等   C.  标准态的活度并不一定等于1    D.  活度与标准态的选择无关 8. 下列关于亨利系数的讨论中，不正确的是  （ ）   A. 其值因溶液组成表示方法不同而异  B. 其值与温度有关   C. 其值与溶质溶剂的性质均有关      D. 其值与溶质的活度有关 9. 溶剂服从拉乌尔定律同时溶质服从亨利定律的二元溶液是  （ ）   A  理想稀溶液                B  理想溶液   C  实际溶液              D  共轭溶液 10. 由水（1）和甲醇（2）组成的二元溶液，下列各式不是甲醇在此溶液中化学势的是  （ ）   A              B        C              D  11.在298.15K时，纯丙酮的蒸气压为43 kPa，在氯仿的摩尔分数为0.30的丙酮-氯仿 二元溶液上丙酮的蒸气压为26.77kPa，则此溶液      A  为理想溶液          B  对丙酮为正偏差   C  对D丙酮为负偏差    D  以上都不对   选择题参考答案 1.  B；            2.  B；            3.  D；            4． C；                5.  C；              6.  D；              7.  B;                8.  .D ;  9.  A ;                10. D ;                11.  C ;          （三）讨论习题 1． 1mol理想气体在298.15K时，由100 kPa变化到200 kPa，求化学势的变化值。 解：纯理想气体的化学势为μ＝μ*＋RTln p/pо     则 △μ＝μ2-μ1＝RTln p2/pо - RTln p1/pо               = RTln200/100 = 1718.2J 2. 298K时，物质的量为n的NaCl溶于1000g水中，形成溶液的体积V与物质的量n之间的关系为:     V/cm3=1001.38+16.625n/mol+1.7738(n/mol)3/2 +0.1194(n/mol)2 试计算b=1mol/kg NaCl溶液中H2O和NaCl的偏摩尔体积。 解：由V/cm3=1001.38+16.625n/mol+1.7738(n/mol)3/2 +0.1194(n/mol)2       NaCl的偏摩尔体积：     VNaCl = V2 = =16.625+3/21.7738 n1/2 + 20.1194n     当n=1时，VNaCl= 19.5278cm3     由 V=n1V1+ n2V2  , 而n1=1000/18=55.55mol     对b2=1mol/kg的NaCl溶液，其总体积为     V =1001.38+16.625 +1.7738 +0.1194=1019.89cm3 所以 V1 = （V — n2V2）/ n1 = 18.0084cm3 第五章  化学平衡 一．填空题： 1．已知718K时Ag2O(s)的分解压力为209.743102kPa，则此时分解反应Ag2O(s) = 2Ag(s) + 1/2 O2(g) 的△rGm0为            。 2．反应，当H2因反应消耗了0.3mol时，反应进度应为                。 3．在温度T时，某理想气体反应A(g) + B(g) = C(g) + M(g)，其标准平衡常数为0.25，以A:B=1:1的混合气体发生反应，则A的理论转化率为            。 4．1000K时CO(g) + 1/2 O2 (g) = CO2 (g)  K0p,1 = 1.6591010  C(s) + CO2 (g) = 2CO (g)        K0p,2 = 1.719 则反应  C(s) + 1/2 O2 (g) = CO (g) 的K0p,3为            。 5．将NH4Cl(s) 置于抽空容器中，加热到597K，使NH4Cl(s)分解，NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g)达平衡时物系总压力为101.325kPa，则热力学平衡常数Kp0为            。 6．在1000K，反应C(s) + 2H2(g) = CH4(g) 的△rGm0 =19.288kJ/mol，当气相压力为101325Pa，组成为CH410%，H280%，N210% 时，上述反应的△rGm为            。 7．在1173K时氧化铜在密闭的抽空容器中分解，其反应为2CuO(s) = Cu2O(s) + 1/2O2(g)，测得平衡时氧的压力为1.672kPa，则其平衡常数Kp0为                。 8．已知反应NH2COONH4(s) = 2NH3(g) + CO2(g) 在303K时平衡常数Kp0=6.5510-4，则此时NH2COONH4(s)的分解压力约为                。 9．1373K时反应： C(s) + 2S(s) = CS2(g)                (a)        K0p,a= 0.258 Cu2S(s) + H2(g) = 2Cu(s) + H2S(g)        (b)        K0p,b = 3.910-3 2H2S(g) = 2H2(g) + 2S(s)            (c)        K0p,c =2.2910-2 则1373K时反应C(s) + 2Cu2S(s) = 4Cu(s) + CS2(g) 的Kp0 为                。 10将1mol SO3(g) 引入一个1000K的真空容器中，当总压为202.65kPa时，SO3(g)离解为SO2(g)及O2(g)并达到平衡。已知SO3的离解百分数为25%，则其热力学平衡常数Kp0值应为                11. 若分别以K0、Kp、Kn和Kf表示平衡常数，对于理想气体反应，与温度、压力都有关的平衡常数是                ，对于真实气体反应，与温度、压力都有关的平衡常数是                。 12. 反应2C (石墨) + O2 (g) = 2CO (g)在298K时的平衡常数为K0，则CO(g)在298K的标准生成吉布斯函数=            。 13. 理想气体反应在一定温度下达到平衡。若使体系总体积不变，加入一种新气体组分，各气体分压将        ；各气体化学势将            ；反应平衡将            。 14. 理想气体反应的标准平衡常数用        表示，实际气体反应的标准平衡常数用        表示，当                时二者可近似相等。 15. 从范特霍夫方程可看出，对于放热反应，升高温度，K0        （填增大或减小），平衡向            方向移动。（填反应物或产物） 填空题参考答案 1. –15.96 kJmol-1            2. 0.2 mol                3. 0.333     4. 2.8521010                5. 0.2567                    6. 3.745 kJmol-1     7. 0.129                    8. 16.41 kPa                9. 8.9910 –8   10. 0.158                  11. Kn,  Kp和Kn        12.     13. 不变；不变；不移动      14. ；压力很低            15. 减小；反应物    一．    选择题： 1．在T、P恒定的条件下，某一化学反应aA + bB = lL + mM 其△rGm所代表的意义下列说法中哪种是错误的？                                          （  ） A．△rGm表示有限系统中反应进行时产物和反应物间的吉布斯函数之差(即表示终态和始态的吉布斯函数差)； B．△rGm表示有限的反应系统处于反应进度ξ时反应趋势； C．△rGm表示若维持各物质化学势不变时发生一个摩尔化学反应的吉布斯函数变化； D．△rGm表示,即表示G ~ξ图上反应进度为ξ时曲线的斜率。 2．已知298K时理想气体反应N2O4(g)=2NO2(g)的K0为0.1132。今在同温度且N2O4(g)及NO2(g)的分压都为101.325kPa的条件下，反应将：                    （  ） A．向生成NO2的方向进行            B．正好达到平衡 C．难以判断其进行方向            D．向生成N2O4的方向进行 3．反应N2(g) + 3H2(g) = 2NH3(g) 可视为理想气体间反应，在反应达平衡后，若维持体系温度与压力不变，而于体系中加入惰性气体，则：                    （  ） A． Kp不变，平衡时的N2和H2的量将增强，而NH3的量减少 B． Kp不变，且N2、H2、NH3的量均不变 C． Kp不变，平衡时的N2和H2的量将减少，而NH3的量增加 D． Kp增加，平衡时N2和H2的量将减少，NH3的量增加 4．已知2NO(g) + O2(g) = 2NO2(g)为放热反应。反应达平衡后，欲使平衡向右移动以获得更多NO2，应采取的措施是：                                        （  ） A．降温和减压                    B．降温和增压     C．升温和减压                    D．升温和增压 5．在合成氨生产时对原料气循环使用，实际操作时，每隔一段时间要将循环气放空，其主要目的是：                                                    （  ） A． 减少NH3含量，有利于反应向合成NH3的方向移动 B． 降低累积惰性气含量，有利于合成NH3 C． 排除过量的N2，以提高N2：H2的比例 D． 减少反应放热的热量积累，以降低温度 6．在恒定温度及压力下，化学反应达平衡时，下列诸式中何者不一定成立？    （  ） A．△rGm0＝0                        B．△rGm＝0     C．                    D． 7．在温度为T的一真空容器中，引入(NH4)2CO3固体，将发生下列反应，(NH4)2CO3(s) = 2NH3(g) + CO2(g) + H2O(g)，其平衡常数为K0。设各气体都符合理想气体，分解压力为P。欲使P>P0，K0必须满足：                                    （  ） A．                        B．     C．                        D． 8．对理想气体反应C2H6(g) = C2H4(g) + H2(g)，在300K时其Kp0和Kc0的比值为：（  ） A．                        B．     C．                        D． 9．某化学反应在298K时标准摩尔反应吉布斯函数变化为负值，则该温度时反应的K0： A．K0<0        B．K0=0            C．01                （  ） 10．某化学反应的 ，则该反应的标准平衡常数K0是：                                            （  ）     A．K0>1，且随温度升高而增大；        B．K0>1，且随温度升高而减小；     C．K0<1，且随温度升高而增大；        D．K0<1，且随温度升高而减小。 11．理想气体化学反应平衡时 (ΣB 0)，加入惰性气体，平衡不发生移动的条件是：     A．恒温恒压        B．恒温恒容        C．任意            D．绝热恒压 12．在恒定温度、压力下，反应aA + bB = mM达到化学平衡的条件是：        （  ）     A．A = B = M    B．aA = bB = mM    C．A + B = M    D．aA + bB = mM 13．平衡常数与温度的关系为，对于任一反应：            （  ）     A．K0必随温度升高而加大；        B．K0必随温度升高而减小； C．K0必不随温度的改变而改变；    D．以上都不对。 14．已知反应的平衡常数为（以逸度表示的平衡常数），则在同样条件下反应的平衡常数为： A．                    B．                    （  ） C．                    D． 15．对于反应：，下列结论        是对的。 A．                        B．                        （  ） C．                    D．的单位是 选择题参考答案： 1. A                2. D                3. A                4. B 5. B                6. A                7. B             8. A 9. D             10. B          11. B           12. D                        13. D            14. D            15. B （三）讨论习题： 1．反应CO2(g) + 2NH3(g) = (NH3)2CO(s) + H2O(l)，已知： 物质 CO2(g) NH3(g) (NH3)2CO(s) H2O(l) 393.51 46.19 333.17 285.85 213.64 192.51 104.60 69.96 (1).  . 在298K，标准状态下反应能否自发进行？ (2).  . 设△rSm0与△rHm0均与T无关，估算反应在标准状态下能自发进行的最高温度。 解：(1). 由表中数据可得：             在298K、标准状态下，反应可以自发进行。     (2). 当时反应便可自发进行。         时反应便可自发进行，即在标准状态下反应能自发进行的最高温度为313.91K。 2．NaHCO3(s) 分解反应为：2NaHCO3(s) = Na2CO3(s) + H2O(g) + CO2(g)，已知： 物质 NaHCO3(s) Na2CO3(s) H2O(g) CO2(g) 947.4 1131 241.8 393.5 102.0 136.0 189.0 214.0     而且在298K至373K之间，△rHm0(T)及△rSm0(T)均可视为与T无关。求 (1).  371.0K时的K0； (2).  101.325 kPa，371.0K时，系统中H2O的摩尔分数x=0.65的H2O和CO2混合气体，能否使NaHCO3(s)避免分解？ 解：(1). 由表中数据可得：                 由可得：         (2).         由此可知，JpPA0），则当XB最大气液两相达平衡时，系统压力 A． 不变                        B。减小 C．增大                          D。 不一定                        2．组分A与组分B形成完全互溶系统，在一定温度下，若纯B的饱和蒸汽压大于纯A的饱和蒸汽压（PB0>PA0），当此组分构成的混合液，处于气液平衡时 A． yB>xB                            B。 yB PA*                        B. P总< PA*    C. P总= PA* + PB*                  D. PA* < P总< PB* 9．对于二组分系统能平衡共存的最多相数为 A. 1                                    B. 2    C. 3                                    D. 4 10． 由2 mol A和2 mol B形成理想液态混合物，PA* = 90 kPa, PB* = 30 kPa。则气相摩尔分数之比yA:yB为 A. 3:1                                B. 4:1    C. 6:1                                D. 8:1 11． 在二组分固-液相图(右图)中，当系统从   物系点P冷却到点L时，系统将出现 A. A(s)、E(l)、C(s)三相共存 B. B(s)、D(l)、C(s)三相共存 C. C(l) D. C(s) A x→ B 12．如图所示的二组分凝聚系统的相图中，相区1中平衡共存的相是： A． 液相和纯A(s)              B．液相和纯B(s) C．一对共轭液态溶液            D．液相和低共熔混合物(B)              选择题参考答案 1. C            2. D            3. B                4. C                5. A 6. B            7. D            8. D                9. D              10. A 11. D            12. B （三）讨论习题 1．右图为二元物系A，B在100kPa下的沸点－组成图。 (1) 指出各区的相态； (2) 有4mol的A(l)与1mol的B(l)的混合物在100kPa下80℃达平衡时 1 平衡体系中， 有几个相？各相的组成（以B的摩尔分数来表示）分别为多少？ 2 各相物质的量各为多少摩尔？ 3 求80℃A(l)的饱和P0A和B的亨利常数kB与A(l)的汽化热ΔH（汽化热不随温度变化） 设：蒸汽可视为理想气体混合物，在稀溶液范围内，溶液遵从稀溶液规律。 解：(1) 如图     (2) ① 组成为D的蒸汽 组成为C的液相， 两相平衡         蒸汽D， yB=0.4         液体C， xB=0.04         ② 杠杆规则           ∵  n=5 mol  ∴  nl=(0.2/0.36)5=2.78 mol     ng=n-nl=2.22 mol           ③ A的气相中的分压PA，遵从道尔顿分压定律， PA=P总yA    (1)         平衡液相xB=0.96，B作为溶质，A作为溶剂，从拉乌尔定律，PA=PA0xA  (2)         由 (1), (2) 得         80℃，         从图中看出纯A的沸点为 100℃         由克－克方程：         解出  ΔH汽化(A)＝25.725 kJ.mol-1 (3)同理，PB=P总yB =kBxB （亨利定律）     解得 2．有二元凝聚系统相图如右图所示。   已知A、B可生成化合物。   （1）写出A与B生成稳定化合物       和不稳定化合物的组成； （2） 相图上条件自由度为0 的线                  ; （3） 据此二元凝聚系统相图填   写下面的

表格

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： 区域 相数 相态 自由度 1 2 3 4 5 6         (4) 画出从物系点OO’的步冷曲线，并说明冷却过程的相变化。 解：（1）生成稳定化合物AB和不稳定化合物A2B （2） 图上条件自由度为0的线  HEI、LMN、DJK            （3） 此二元凝聚系统相图填写的表格： 区域 相数 相态 自由度 1 1 α 2 2 2 α+A2B（S） 1 3 2 l+α 1 4 2 l+ A2B（S） 1 5 2 A2B（S）+ AB（S） 1 6 2 l+ AB（S） 1 文档已经阅读完毕，请返回上一页！