物理化学第二章热力学第二定律练习题及答案

(C) 电解水制取氢气 ；

(D) N2 + 3H22NH3未达到平衡 。

n?HmT计算的是： 31．下列过程可用

(A) 恒温恒压下无非体积功的化学反应 ； (C) 恒温恒压下任意相变 ；

??S????V??T应等于： 32．1mol范德华气体的

?S?R(A) Vm?b；

(B) 恒温恒压下可逆原电池反应 ； (D) 恒温恒压下任意可逆相变 。

R (B) Vm； (C) 0 ； ??T????p????S的值等于： 33．n摩尔理想气体的

VV(A) R； (B) nR； 34．下列各量中哪个是偏摩尔量：

? (D)

RVm?b。

VVC(C) CV； (D) p。

??H?????V?T,p,nj?i(A)

??F???n?i????T,V,nj?i； (B)

??S???n?i????T,p,nj?i； (C) ； (D)

???i???n?i????T,p,nj?i。

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 ；

(C) Xi不仅决定于T、p，而且决定于浓度 ； (D) X = ∑niXi 。

36．对于吉布斯－杜亥姆公式，下列叙述不正确的是： (A) X = ∑nBXB ； (B) ∑nBdXB = 0 ； (C) ∑nBXB = 0 ； (D) 表明各物质偏摩尔之间有关系 。

37．已知水的六种状态：①100℃，p0H2O(l)；②99℃，2p0H2O(g)；③100℃，2p0H2O(l)；④100℃、2p0H2O(g)；⑤101℃、p0H2O(l)；⑥101℃、p0H2O(g) 。它们化学势高低顺序是：

(A) μ2 > μ4 > μ3 > μ1 > μ5 > μ6 ； (B) μ6 > μ5 > μ4 > μ3 > μ2 > μ1 ； (C) μ4 > μ5 > μ3 > μ1 > μ2 > μ6 ； (D) μ1 > μ2 > μ4 > μ3 > μ6 > μ5 。 38．在恒焓恒压条件下，均相单组分封闭体系，达到平衡的判据是： (A) ?S = 0 ； (B) ?U = 0 ； (C) ?A = 0 ； (D) ?G = 0 。

??T????V??S应等于： 39．对于双原子分子的理想气体，

5T2T5V7T??(A) 3V； (B) 5V； (C) 3T； (D) 5V。

40．任一单组分体系，恒温下，其气(g)、液(l)态的化学势(μ)与压力(p)关系图正确是： (A) (1) ； (B) (2) ； (C) (3) ； (D) (4) 。

??XXi????n?i????T,p,nj?i5 / 15

三、多选题：

1．在以下偏导数中，大于零的有：

??G???H???A???U???U????????????T?T?p?S?V?V?????????S。 pT； (C)V； (E)(A)； (B)； (D)

??U????V??S 等于： 2．由热力学基本关系式，可导出

??G????T?p?(A)；

(B) -p；

??A????V??T； (C)??U????S??V； (D)

??G????p????T。 (E)

3．体系的始态与终态之间有两种途径：A为可逆途径；B为不可逆途径。以下关系中不正确的是：

(A) ?SA = ?SB ； (B) ∑δQA/T = ∑δQB/T ； (C) ?SB = ∫δQB/T ； (D) ?SA = ∫δQA/T ； (E) ?SB = ∫δQA/T 。

4．下列过程中，那些过程的?G > 0：

(A) 等温等压下，H2O(l,375K,p0)?H2O(g,375K,p0) ； (B) 绝热条件下，H2(g,373K,p0)?H2(g,300K,0.1p0) ；

?Cu(s) + H2SO4(aq) + ?O2(g)； (C) 等温等压下，CuSO4(aq) + H2O?????ZnSO4(aq) + Cu ； (D) 等温等压下，Zn + CuSO4(aq)????碳水化合物 。 (E) 等温等压下，mCO2 + nH2O?

5．化学反应在等温等压下能自发进行的判据是：

(A) ?S > 0 ； (B) ?G ≤ W' ； (C) ?A < 0 ； (D) ∑νBμB < 0 ； (E) ?H < 0 。

6．在O2(理想气体) 的如下过程中，属于等熵过程的是： (A) 绝热恒容过程 ； (B) 等温可逆膨胀过程 ；

等温抽去隔板(C) V2 V2 ?????? 2 V2 ；

电解原电池光(D) 绝热可逆膨胀； (E) 绝热恒外压膨胀 。

7．等温等压下，反应的热力学可能性随温度降低而增大的是： (A) Zn(s) + H2SO4(aq)?ZnSO4 + H2(g,p0) ； (B) Zn(s) + CuSO4(aq)?ZnSO4(aq) + Cu(s) ； (C) 2CuCl2(s) + H2(g)?2Cu(s) + 2HCl(g) ； (D) C2H4(g) + H2(g)?C2H6(g,p0) ；

(E) CH4(g) + 2O2(g)?CO2(g) + 2H2O(l) 。

8．下列过程中，?S(系) < 0，?S(环) > 0，?S(总) > 0 的过程是： (A) 等温等压H2O(l,270K,p0)?H2O(s,270K,p0) ； (B) 等温等压H2O(l,373K,p0)?H2O(g,373K,p0) ； (C) 等温等压H2O(l,383K,p0)?H2O(g,383K,p0) ； (D) n mol理想气体恒外压等温压缩过程 ； (E) 1000K CaCO3(s)?CaO(s) + CO2(g) 。

9．378K、p0下，过热水的下列哪个物理量小于同温同压下水蒸气： (A) Hm ； (B) Gm ； (C) μ ； (D) Sm ；

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(E) Am 。

10．下列过程中，?G > 0 的是：

(A) 等温等压H2O(l,268K,p0)?H2O(s,268K,p0) ； (B) 等温等压H2O(l,383K,p0)?H2O(g,383K,p0) ；

(C) H2O(l,373K,p0)?????H2O(g,373K,p0)；

(D) 等温等压H2O(l,373K,506.6kPa)?H2O(g,373K,506.6kPa) ； (E) 等温等压H2O(g,373K,50kPa)?H2O(l,373K,50kPa) 。

11．常压下 -10℃过冷的水变成 -10℃的冰，在此过程中，体系的?G与?H如何变化： (A) ?G < 0，?H > 0 ； (B) ?G > 0，?H > 0 ； (C) ?G = 0，?H = 0 ； (D) ?G < 0，?H < 0 ； (E) ?G = 0，?H < 0 。

12．在383K、p0下，1mol过热水蒸汽凝结成水，则体系、环境及总熵变为： (A) ?S(体) < 0，?S(环) < 0，?S(总) < 0 ； (B) ?S(体) < 0，?S(环) > 0，?S(总) > 0 ； (C) ?S(体) > 0，?S(环) > 0，?S(总) > 0 ； (D) ?S(体) < 0，?S(环) > 0，?S(总) < 0 ； (E) ?S(体) > 0，?S(环) < 0，?S(总)=0 。

四、主观题：

1．根据热力学第一定律，不作非体积功时，δQ = dU + pdV 及

??U???U?dU???dT???dV?T?V??V??T，用全微分判别式证明Q不是状态函数。

??U???p2．证明：????V???V?????T?p?????p???T??p?T??T。 ??V???p?Cp?T??????T?p??T?S3．证明：。

4．1mol理想气体，其始态为A(p1,T1)，终态为B(p2,T2)，进行了如图的变化：

向真空蒸发??C???B ；A???B 。 A?请证明：⑴ Q3 ≠ Q1 + Q2；⑵ ?S3 = ?S1 + ?S2 。

1235．证明：。

6．1mol单原子理想气体，由298K、5p0的始态膨胀到压力为p0的终态，经过下列途径：⑴等温可逆膨胀；⑵外压恒为p0的等温膨胀；⑶绝热可逆膨胀；⑷外压恒为p0的绝热膨胀。计算各途经的Q、W、?U、?H、?S、?A与?G 。

--巳知Sm(298K) = 126 J·K1·mol1 。

7．100℃、p0下，1mol水向真空气化成气体，终态是100℃、0.5p0。求此过程的Q、W、

-?U、?H、?S、?G和?A。巳知水在100℃、p0时的摩尔气化热为40670 J·mol1 。

8．在25℃、p0下，若使1mol铅与醋酸铜溶液在可逆情况下作用，得电功91838.8 J，同时吸热213635.0 J，计算过程的?U、?H、?S、?A、?G 。

9．如图所示的刚性绝热体系，求抽去隔板达平衡后体系熵变?S。

??S???n?i????i???p????S?V???ii???T???T??V,n?V,n?T,V,nj?i?7 / 15

10．计算 -10℃、p0下，1mol过冷水凝结成冰时，过冷水与冰的饱和蒸气压之比：plps。

----巳知 Cp,m(水) = 75.40 J·K1·mol1，Cp,m(冰) = 37.70 J·K1·mol1，冰的熔化热?Hm = 6032

-J·mol1 。

11．将处于标准状态下的纯氢气，氮气和氨气混合，在标准状态下形成1mol的混合物， 其组成为：20% N2、50% H2、30% NH3。计算混合过程的?S 。

12．在甲醇脱氢生产甲醛中，发现银催化剂的活性逐渐消失，此现象是否是由于有Ag2O 生成所致？巳知反应在550℃、po下进行，有关数据如下：

--?fGm(Ag2O，298K) = -10836.6 J·mol1 ；?fHm(Ag2O，298K) = -30585 J·mol1 ； Cp,m(Ag) = 26.78 J·K1·mol1；Cp,m(Ag2O) = 65.69 J·K1·mol1；Cp,m(O2) = 31.38 --J·K1·mol1 。

13．1mol水在p0、100℃时，先从液态变成p0、100℃的蒸气，然后再变成0.5p0、200℃的蒸气。计算此过程的?G。

----Sm(298K) = 188.7 J·蒸气为理想气体，巳知水蒸气的Cp,m = 33.58 J·K1·mol1，K1·mol1 。

5R--14．10mol H2(理想气体)，CV,m = 2 J·K1·mol1，在298K、po时绝热可逆地压缩到10p0，

--计算该过程的Q、W、?U、?H、?S、?A和?G 。巳知 Sm(298K) = 130.59 J·K1·mol1 。

a???p?2?V?RTV?15．计算符合状态方程 ?的1mol气体从(p1，V1)恒温可逆膨胀到(p2，V2)

----

时的W、Q、?U、?H、?S、?A和?G。(用V1、V2来表示) 。

第二章

一、判断题答案： 1．对。

热力学第二定律练习题答案

2．错，如绝热不可逆压缩过程。 3．错，理想气体的等温可逆膨胀ΔS > 0。 4．第1，2个结论正确，第3个结论错。

5．错，系统由同一始态出发，经绝热可逆和绝热不可逆过程不可能到达相同的终态。 6．错，环境的熵变应加在一起考虑。 7．错，要在隔离系统中平衡态的熵才最大。 8．错。

9．不矛盾，因气体的状态变化了。 10．错，如过冷水结冰。

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