物理化学期末考试试题库-2017(附答案与解析)

9．25 ℃下

可视为理想气体)由 1

dm3膨胀到 5 dm3,吸热 2 kJ, 则对外作功 W = 2 kJ (按系统得功为正的规定)

. 第二章 热力学第二定律 ;选择题

10．对任一过程，与反应途径无关的是

(A) 体系的内能变化 (B) 体系对外作的功 (C) 体系得到的功 (D) 体系吸收的热 答案：A。只有内能为状态函数与途径无关，仅取决于始态和终态。

11．在绝热条件下，迅速推动活塞压缩气筒内空气，此过程的熵变

(A) 大于零 (B) 小于零 (C) 等于零 (D) 无法确定 答案：A。绝热不可逆过程熵要增加。

12一卡诺热机在两个不同温度之间的热源之间运转, 当工作物质为气体时, 热机效率为42%, 若改用液体工作物质, 则其效率应当

(A) 减少 (B) 增加 (C) 不变 (D) 无法判

断 答案：C

13． 在标准压力下，100℃的液态水气化为100℃的水蒸汽，体系的熵变为：

(A)ΔS体＞0 (B)ΔS体＜0 (C)ΔS体＝0 (D)难以确定

答案：A。液态变为气态时，混乱度增加，故熵增

5

加。

14．263K的过冷水凝结成263K的冰，则： (A)ΔS < 0 (B)ΔS > 0 (C) ΔS = 0 (D) 无法确定 答案：A。恒温下液体变固体熵减少。

15．理想气体从状态I经自由膨胀到状态II，可用哪个热力学判据来判断该过程的自发性？ (A)ΔH (B) ΔG (C)ΔS隔离 (D) ΔU 答案：C。理想气体自由膨胀不做功，亦不换热，故为隔离系统。

16． 在α，β两相中均含有A和B两种物质，当达到平衡时，下列种哪情况是正确的：

(A) ??????????A??B (B) ?A??A (C) ?A?B (D) ?A??B 答案：B

17．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 答案：B

;问答题 ;填空题

18．一个过程系统的熵变为△S， 而另一个过程的始终态与前过程相同，但路径不同，则此过程系统的熵变应为__△S___。(1分)

因为状态函数与过程无关

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;计算题

19．(15分)101.3 kPa下, 1 mol的 100 ℃水与 100 ℃的大热源相接触, 经过两种不同的过程到达终态 100 ℃, 101.3 kPa的水蒸气: (1)保持压力不变; (2)向真空膨胀.试分别计算这两种过程的 Q,

△U,△

△

△A及△G 并判断过程是否

可逆.已知 100℃,101.3 kPa下水的气化热△vapHΘ－1m = 40.71 kJ.mol, V(l) = 18.8×10

-6

m

3

.mol

－1

, V(g) = 3.02×10

－2

m3.mol-1

.

解: (1) W = - p△V = - 101.3×103

×(3.02×10－

2

-18.8×10-6

) = - 3.06 kJ

Q = △H = 40.71 kJ △U = Q + W = 40.71 - 3.06 = 37.65 kJ △S = Q/T = 40.71×10－3

/373 = 109.1

J.K △A = △U - T△S = 37.65 - 40.71 = - 3.06 kJ

△G = 0

∵ 在沸点下蒸发,故为可逆过程.由 △G = 0 也可判断.

△△H = 40.71 kJ △△A = - 3.06 kJ △G = 0

Q =△U-W=37.65 kJ

△S(环) = - Q/T = - (△U-W)/T = - 37.65×10

－

7

3

/373 = - 100.9 J.K

△S(总) = △S + △S(环) = 109.1 - 100.9 = 8.2 J.K

－1

> 0

过程(2)为不可逆过程.

20．将装有0.2 mol乙醚的微小玻璃泡放入308.15K、20 dm3的恒温密闭容器内，容器内充满100kPa、x mol氮气。将小泡打碎，乙醚完全汽化并与氮气混合。已知乙醚在100 kPa下沸点为308.15K，此时的蒸发焓为25.10 kJ·mol－1。试求 （1） 混合气体中乙醚的分压；

（2） 分别计算氮气和乙醚的△H、△S、△G。 （10分）

n?1乙醚RT0.2mol?8.3145J?K?1?mol解：(1) p?308.15K乙醚?V?20?10?3m3= =0.2*8.314*308.15/20

25621 Pa = 25.62kPa

(2) 变化过程中氮气的温度和分压没变，故 △H=0J、△S=0J·K－1、△G=0J。 乙醚的变化过程可设想为：

乙醚(l，308.15K，100kPa) ??(1)? 乙醚(g，308.15K，100kPa) ?(?2)?乙醚(g，308.15K，p乙醚)

于是：△H=△H1+△H2=(0.2×25.10+0) kJ =5.02 kJ n乙醚?vapHmS=△S?n1+△S2=

乙醚Rln100kPaTp乙醚

=[0.2?25.10?103.15?0.2?8.3145ln100kPa30825.62kPa]J·K－1

=18.56 J·K－1 p

G=△G醚25.621+△G乙2= 0+

nRTln100kPa?[0.2?8.3145?308.15?ln100]J

= －697.8 J

或者采用下式计算 △G=△H－T△S

第三章 多组分系统热力学 ;选择题

21． 两液体的饱和蒸汽压分别为p*A，p*B ，它们混合形成理想溶液，液相组成为x，气相组成为y，若

p*A > p*

B ，

则：

(A)yA > xA (B)yA > yB (C)xA > yA (D)yB >

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