物理化学天津大学版答案解析.doc

1.2.1 填空题
1. 温度为400K，体积为2的容器中装有2mol的理想气体A和8mol的理想气体B,则该混合气体中B的分压力=（13.302）。

或
=
2. 在300K，100下，某理想气体的密度。则该气体的摩尔质量M=（ 2.016）。

=
=
3. 恒温100下，在一带有活塞的气缸中装有3.5mol的水蒸气，当缓慢地压缩到压力（101.325）时才可能有水滴出现。

4. 恒温下的理想气体，其摩尔体积随压力的变化率=（ ）。

5. 一定量的范德华气体，在恒容条件下，其压力随温度的变化率=（）。
将范德华状态方程改写为如下形式：

所以
6. 理想气体的微观特征是：（理想气体的分子间无作用力，分子本身不占有体积 ）。
7. 在临界状态下，任何真实气体的宏观特征为：（气相、液相不分）。
8. 在n，T一定的条件下，任何种类的气体当压力趋近于零时均满足：=（ ）。
9. 实际气体的压缩因子定义为=（）。当实际气体的时，说明该气体比理想气体（难压缩），与处在临界点时的压缩因子的比值=（）。
10. 实际气体A的温度为,临界温度为。当（<）时，该气体可通过加压被液化，该气体的对比温度=（ ）。
1.2.2 单项选择题
1. 在任意,下，理想气体的压缩因子（C）。
（a） >1 （b）<1 （c）=1 （d）无一定变化规律
因为理想气体在任意条件下均满足理想气体状态方程,由定义式知，在任意温度、压力下。
2. 在一定的,下，某真实气体的大于理想气体的，则该气体的压缩因子（a）。
（a） >1 （b）<1 （c）=1 （d）无法判断
由压缩因子的定义知：
3.在以下临界点的描述中，哪条是错误的？（c）
（a）=0，=0
（b）临界参数是pc、Vm c、Tc的统称
（c）在pc、Vm c、Tc三个参数中，临界摩尔体积最容易测定
（d）在临界点处，液体与气体的密度相同、摩尔体积相同
4.已知H2的临界温度tc=-239.9℃，临界压力pc=1.297*103kPa。有一氢气钢瓶，在-50℃时瓶中H2的压力为12.16*103kPa，则H2一定是（a）态。
（a）气
（b）液
（c）气液两相平衡
（d）无法确定其状态
5.在温度恒定为100℃、体积为2.0dm³的容器中含有0.035mol的水蒸气H2O（g）。若向上述容器中再加入0025mol的液态水H2O（l）,则容器中的水必然是（b）态。
（a）液态
（b）气态
（c）气液两相平衡
（d）无法确定其相态
6.真实气体在（d）的条件下，其行为与理想气体相近。
（a）高温高压
（b）低温低压
（c）低温高压
（d）高温低压
7.当真实气体的T与其波义耳温度TB为：
（1）T﹤TB时，T（b）
（2）T＝TB时，T（c）
（3）T﹥TB时，T（a）
（a）﹥0
（b）﹤0
（c）＝0
（d）无法判断
2.2.1填空
1.封闭系统由某一始态出发，经历一循环过程，此过程的△U（=0）；△H（=0）；Q和W的关系是（Q=-W），但Q与W的数值（无法确定），因为（循环过程的具体途径未知）。
2.状态函数在数学上的主要特征是（全微分性）
3.系统的宏观性质可以分为（广度量和强度量），凡与系统物质的量成正比的物理量皆称为（广度量）
4.在300K的常压下，2mol的某固体物质完全升华过程的体积功W=（-4.99kJ）
5.某化学反应：A（l）+0.5B（g）→C（g）在500k恒容条件下进行，反应速度为1mol时放热10kJ,若反应在同样温度恒压条件下进行，反应进度为1mol时放热（7.92kJ)
6.已知水在100℃的摩尔蒸发焓△vapHm=40.668kJ/mol，1mol水蒸气在100℃、101.325kPa条件下凝结为液体水。此过程的Q=（-40.668KJ）；W=（3.10KJ）；△U=（-37.57KJ）；△H=（-40.668KJ）
7.一定量单原子理想气体经历某过程的△（pV）=20kJ，则此过程的△U=（300KJ）；△H=（50KJ）

8.一定量理想气体，恒压下体积功随温度的变化率。

9.封闭系统过程的的条件：（1）对于理想气体单纯变
化过程其条件是；（2）对于有理想气体参加的化学反应其条件是。
10.压力恒定为下的一定量单原子理想气体其
。

11.体积恒定为的一定量双原子理想气体其
。

12.化学反应的标准摩尔反应焓随温度的变化率，在
一定的温度范围内标准摩尔反应焓与温度无关的条件是。
13.系统内部及系统与环境之间，在
过程，称为可逆过程。
14.在一个体积为恒定为，的绝热反应容器中，发生某化学
反应使系统温度升高℃，压力增加，此过程的；。

15.在一定温度下；
。
16.在℃时乙烷的。
，

17.要确定甲烷燃烧能够达到的最高火焰温度，所需要的热力学基础数据
是
。
18.一定量理想气体经节流膨胀过程;;；
流动功。
因为，所以；。
2.2.2
1.一定量的某种理想气体，在确定该系统的状态时，只需要说明系统的。

对于定量定组成的均相系统，所有状态函数中只有两个独立变量，但对于理想气体，所以不能选。
2.在一定压力和一定温度范围内，液体的摩尔蒸发焓随适宜温度的变化率（ b ）
（a）>0； （b）<0； （c）=0 ； （d）无法确定。

3.一定量的某理想气体，从同一始态，出发，经绝热可逆过程膨胀至，和反抗恒定外压绝热膨胀至，，则（ ），
在数值上（不可逆）（ ）（可逆）。
（a）>，>； （b）<，>； （c）>，<； （d）<，<。
4.某液体物质在恒温恒压条件下蒸发为蒸气，过程的（ a ）
（a）>0； （b）=0； （c）<0； （d）无法确定。
在温度一定条件下，一定量某物质由液体变为蒸气，分子间势能减小，则
5.真实气体经历自有膨胀过程，系统的（ c ），系统的温度变化（ ）
（a）=0，=0； （b）0，=0； （c）=0，0； （d）0，0。
自由膨胀过程，则，但，当时，
6.甲烷燃烧反应:，在以下不同条件下进行：（气相可视为理想气体）
（1）25℃，常压条件下反应，其过程的Q（ ）；W（ ）；（ ）；（ ）。
（2）25℃，恒容条件下发应，其过程的Q（ ）；W（ ）；（ ）；（ ）。
（3）在绝热密闭刚性容器中反应，终态温度升高，压力增大，其过程的（ ）；（ ）。
（4）在绝热恒压条件下反应，终态温度升高，体积增大，其过程的W（ ）；（ ）；（ ）。
（a）>0； （b）=0； （c）<0； （d）无法确定。
（1）（c）；（a）；（c）；（c）
恒温恒压燃烧反应：，一般，所以
（2）（c）；（b）；（c）；（c）
对于理想气体参与的化学反应，恒温恒容燃烧反应与恒温恒压燃烧反应的都相同，又
（2）（b）；（a）
（3）（c）；（c）；（b）
7.在一保温良好、门窗紧闭的房间内，放有电冰箱，若将电冰箱门打开，不断向冰箱供给电能，室内的温度将（ ）。
（a）逐渐降低； （b）逐渐升高 （c）不变； （d）无法确定。
选（b）；因环境对系统做了电功，所以室内温度将升高。
8.在一体积恒定的绝热箱中有一绝热隔板，其两侧放有n，T，p皆不同的可视为理想气体，今抽去隔板，则此过程的（ ）；（ ）。
（a）>0； （b）=0； （c）<0； （d）无法确定。
选（b）；（b）
因为整个系统绝热恒容，所以。所以
9.下列各摩尔反应焓中，属于摩尔生成焓的是（ ）。
（a）
（b）
（c）
（d）
选（c）
10.已知25℃时，金刚石的标准摩尔生成焓石墨的标准摩尔燃烧焓则金刚石的标准摩尔燃烧焓（）。
（a） （b）
（c） （d）无法确定。
选（c）
由公式：可计算金刚石的标准摩尔燃烧焓
11.若要通过节流膨胀达到制冷效果，则要求（ ）
（a）>0； （b）=0； （c）<0； （d）无法确定。
选（a）
12.某状态下的空气经节流膨胀过程的则（ ）
（a）>0； （b）=0； （c）<0； （d）无法确定。
选（a）

当
3.2.1
1.在高温热源和低温热源之间的卡诺循环，其热温熵之和（ 0 ）。循环过程的热机效率（ ）。
2.任一不可逆循环过程的热温熵总和，可以表示为（ < ）0。
根据卡诺定理可知。
3. 在绝热密闭刚性容器过程中发生某一化学反应，此过程的（ > ）0；（ = ）0。
1 在隔离系统中发生的（ c）程，系统的熵ΔS=0。
A 任何； B 循环； C 可逆； D 不可逆。
根据熵判据判断
2 在25℃时，ΔfGmθ（石墨) （b）ΔfGmθ（金刚石) （a）
A >0； B =0； C <0 ； D 无法确定。
3．具有相同状态n,T,V的氧气与氮气，在维持恒温恒容条件下混合，此过程系统的熵变ΔS＝（d）
（a）0 ； （b）nRln2； （c）-nRln2； （d）2nRln2。
4.01.325kPa，-5℃条件下过冷水结冰，则此过程的ΔH（ c ）
ΔS（c）；ΔG（c）；ΔSamb（a）
（a）>0； （b）=0； （c）<0； （d）无法确定。

解析：（c）（c）（c）（a）
同样温度压力下，冰的有序度大于水的有序度；恒温恒压下过冷水结冰是自发过程，由G判据可知ΔG<0；ΔSamb=>0。
5.空密闭的容器中1mol100℃，101.325kPa的液体水完全蒸发为100℃、101.325kPa的水蒸气，此过程的ΔH（A）；ΔS（A）；ΔA（C）；ΔG（B）
A.>0 ； B.=0； C.<0 ； D.无法确定。
解析：此过程状态函数改变量与水在100℃，101.325kPa下的蒸发过程状态函数改变量完全相同
6. 封闭系统中，在恒温恒压条件下发生某一化学反应，反应进度ξ＝1mol，则反应系统的ΔrSm=（c）
（a）ΔrHm／T； （b）Qp,m/T； （c）(ΔrHm-ΔrGm)/T ； （d）无法确定。
恒温恒压下的反应热是不可逆热，所以不能直接用来计算熵变
7.在绝热密闭刚性容器中发生某一化学反应，系统终态温度升高，压力增大，则此过程中的ΔU( b );ΔH( a );ΔS( a );ΔSamb( b )。
A.〉0; B.=0; C. < 0; D.无法确定。
ΔH=VΔp>0;根据熵增原理，绝热不可逆过程ΔS>0.
8.在一带活塞的绝热气缸中发生某一化学反应，系统终态温度升高，体积增大，则此过程的W（ c）；ΔH（b ）；ΔS（a）；ΔG（c ）。
（a）>0; (b)=0; (c)<0; (d)无法确定。
ΔrGm=ΔrHm-TΔrSm
9、若已知某化学反应的ΔrCp，m>0，则该反应的随温度升高而（b）
（a）增大； （b）减小 （c）不变 （d）无法确定。

解析：（b）
<0
10. 对于理想气体，下列偏微分中，数值小于零的是（d）
（a） （）P (b)（)s (c)()T (d)()T
解析；()T =-()p<0
11.下列关系式中，适用于理想气体的是（ ）
（a）∂T∂Vs=-VCV,m; （b）∂T∂Vs=-pCV,m; （c）∂T∂Vs=-nRV; （d）∂T∂Vs=-R
由热力学基本方程得dS=dUT+pdVT,对于理想气体dU=nCV,mdT,所以dS=nCV,mT+pdVT。当dS=0时，∂T∂Vs=-pnCV,m。
12.状态方程为pVm=RT+bp（b>0）的真是气体和理想气体各1mol，并均从同一始态T1，p1，V1出发，经绝热可逆膨胀到相同的V2时，则两系统的过程ΔU（真实气体）（c）ΔU（理想气体）；ΔS（真实气体）（b）ΔS（理想气体）。
（a）>; （b）=; （c）<; （d）无法确定。
dU=δWr=-pdV,-RTVm-bdV<-RTVmdV,所以ΔU（理想气体）。
13.加压的液态氨NH3（l）通过节流阀而迅速蒸发为气态氨NH3(g)，则此过程的ΔU（c）；ΔH（b）；ΔS（a）。
（a）>0 ; （b）=0 ； （c）<0 ; （d）无法确定 。
ΔU=ΔH-Δ（pV）=-Δ（pV）=-P2Vg+p1V1<0；节流膨胀过程ΔH=0;Q=0;ΔS>0。
4.某一系统在与环境300K大热源接触下经历一不可逆循环过程，系统从环境得到10KJ的功，则系统与环境交换的热Q=(-10KJ（因为循环过程=+=0）)；=（0）；=（33.33）。
5.下列变化过程中，系统的状态函数该变量何者为零。
（1）一定量理想气体绝热可逆膨胀过程。(,)
（2）一定量真实气体绝热可逆膨胀过程。()
（3）一定量谁在0,101.325KPa条件下结冰。()
（4）实际气体节流膨胀过程。()
6.一定量理想气体与300K大热源接触做等温膨胀，吸热Q=600Kj，对外可逆功的40%，则系统的熵变=(5)。
7. 1mol过饱和蒸汽A（g）在恒温恒压下凝结为A（I），要计算过程的熵变，首先需要设计（可逆相变途经）。
8.在恒定温度,压力的条件下，比较同样质量的纯铁与碳钢的熵值，S（纯铁）（<）S（碳钢）。9.热力学第三定律用公式表示为:（完美晶体，0K
）=(0)。
10.根据热力学基本方程dG=-SdT+Vdp可知，任一化学反应的
（1）（）=（）；
（2）()=（）;
（3）（）=（）。
11.任一化学反应的（）=（），因此在一定范围温度内化学反应的不随温度而变化的条件是（=0）。
12.一定量理理想气体，恒温条件下熵随体积的变化率=（）一定量范德华气体，恒温条件下熵随体积的变化率积的变化率=（）。
13.已知25时Hg（I）的=1.482，恒压热膨胀系数=（）=1.82。在恒温25时，将1molHg（I）由100kpa加压到1100kpa,假设此过程汞的体积变化可忽略不计，则此过程的=（-2.697）。
14.乙醇液体在常压，正常沸点温度下蒸发为乙醇蒸气，过程的与的关系是（=;）；与的关系是乙醇液体在正常沸点下的标准摩尔生成焓（=），计算所需要的热力学基础数据；（乙醇在正常沸点下的蒸发焓）或者（乙醇液体在正常沸点下的标准摩尔生成焓）和（乙醇蒸气在正常沸点下的标准摩尔生成焓）。
15.已知汞的熔点-38.87，液体汞的密度小于固体汞的密度，此汞的熔点随外压增大而（增大），所依据的公式形式为（=）。
4.2.1填空题
1.已知二组分溶液中溶剂A的摩尔质量为MA,，溶质B的质量摩尔浓度为bB，则B的摩尔分数xB=（bB/(bB+1/MA)）。
2.在温度T的理想稀溶液中，若已知溶质B的质量摩尔浓度为bB，则B的化学势μb,B =（μb,Bθ+RTln(bBbθ)）；若溶质B的浓度用物质的量浓度cB来表示，则B的化学势μc,B=（μc,Bθ+RTln(cBcθ)）；溶质A的化学势则可表示为μA=（μAθ（l）+RTlnxA）。
3.在常温真实溶液中，溶质B的化学势可表示为μb,B=μb,Bθ+ RTln（bBγBbθ）,其中B的标准态为温度T、压力p=pθ=100kpa下、bB/bθ=（1）、γB=（1）、同时又遵循亨利定律的假想态。
4.恒温恒压下的一切相变化必然朝着化学势（减小）的方向自动进行。
5.298K时，A和B两种气体溶解在某种溶剂中的亨利系数分别为kA和kB，且kA>kB。当气相中两气体的分压pA=pB时，则在1mol该溶剂中溶解的A的物质的量（小于）B的物质的量。
因为pA=kAxA=pB= kBxB，且kA>kB，所以xA<xB。
6.在25℃时，A与B两种气体均能溶于水形成稀溶液，且不解离、不缔合。若它们在水中溶解的亨利系数kc,A=2kc,B，且测得两气体同时在水中溶解达平衡分压满足pA=2pB。则A与B在水中的浓度cA与cB间的关系为cA/cB=（1）。
因为pA=kc,AcA，pB=kc,B cB，pA=2pB，kc,A=2kc,B，所以pApB=2=kc,AcAkc,B cB=2cAcB，即cAcB=1。
7.在一定的温度与压力下，理想稀溶液中挥发性溶质B的化学势μB（溶质）与平衡气相中B的化学势μB（g）的关系是（μB（溶质）=μB（g））；μB（g）的表达式是μB（g）=（μBθ（g）+ RTln（pB/pθ））。
当挥发性溶质B在气液两相中达平衡时，其在两相中的化学势相等，μB（溶质）=μB（g）。
8.在温度T时，某纯液体的蒸汽压为11732pa。当0.2mol不挥发性溶质溶于0.8mol该液体时，溶液的蒸汽压为为5333pa。假设蒸气为理想气体，则该溶液中溶剂的活度αA=（0.4546），活度因子fA=（0.5683）。
α溶剂 =p溶液p溶剂*=533311732=0.4546
f=α溶剂x溶剂=α溶剂n溶剂(n溶质+n溶剂）=0.45460.8=0.5683
9.在300K时，某组成为xB=0.72的溶液上方B的蒸气压是纯B的饱和蒸气压的60％，则该溶液中B的活度为（0.6），活度因子为（0.83）。同温度下从此大量溶液中取出1mol纯B（溶液组成可视为不变），则过程的ΔG的变化为（1274.1）J/mol。
αB =p溶液pB*=60％pB*pB*=0.6
f=αBxB=0.60.72=0.83
ΔG=μB*-μB=- RTlnαB=（-8.314*300*ln0.6）J/mol=1274.1J/mol
10.在288K时纯水的蒸气压为1703.6pa。当1mol不挥发性溶质溶解在4.559mol水中形成溶液时，溶液的蒸气压为596.7pa。则在溶液及纯水中，水的化学势的差μ（H2O）-μ*（H2O）=（-2512.0 J/mol）。
μ（H2O）-μ*（H2O）= RTlnα（H2O）= RTlnp溶液P*（H2O）
=（8.314*288*ln596.71703.6）J/mol=-2512.0 J/mol
11.在一完全密闭的透明恒温箱中放有两个体积相同的杯子。往A、B杯中分别倒入1/3体积的纯水和蔗糖水溶液，并置于该恒温箱中。假设恒温箱很小，有少量水蒸发时就可达到饱和。那么经足够长时间后，两杯中的现象为：A杯中（水蒸发完），B杯中（溶液体积达到2/3）。
因为同温度下纯水的蒸气压大于含不挥发溶质的溶液的水蒸气压，故当纯水未达饱和时，对溶液则达饱和，因此水蒸气会不断从纯水液面蒸发，不断在溶液表面凝结，最终导致A杯中水蒸发完，全部转移至B杯中。
4.2.2 多项选择题

1.由水（1）与乙醇（2）组成的二组分溶液，下列各偏导数中不是乙醇化学势的有（ d ）；不是偏摩尔量的有（ a、c ）。
(a) ∂H∂n2s,p,n1 ; (b) ∂G∂n2T,p,n1 ; (c) ∂G∂n2T,V,n1 ; (d) ∂U∂n2T,p,n1 。
解：μB=∂U∂nBS,V,nC =∂H∂nBS,P,nC=∂A∂nBT,V,nC=∂G∂nBT,P,nC
但只有恒温恒压条件下的偏导才是偏摩尔量。

2.在某一温度下，由纯A与纯B形成理想液态混合物。已知PA*<PB*,当空气液两相平衡时，气相组成yB总是（ a ）液相组成xB。
a> ; b< ; c= ; d无法判断 。
解：因为PB=pyB=PB*xB，PA=pyA=PA*xA，即PA=p(1-yB)=PA*(1-xB)
所以 1-yByB = PA*PB*1-xBxB
又因为 PA*<PB* ，即PA*PB*< 1
所以 1-yByB = 1-xBxB， 即 1yB<1xB 即 yB>xB

3.在T=300K，p=102.0kPa外压下，质量摩尔浓度b1=0.002mol/kg的蔗糖水溶液的渗透压为Ⅱ1， b2=0.002mol/kg的KCl水溶液渗透压为Ⅱ2，则必然存在Ⅱ2（ a ）Ⅱ1的关系。
a> ; b< ; c= ; d无法判断 。
解：稀溶液的依数性仅与质点个数有关。因为一个KCI生成两个离子，一个糖分子不会解离，仍为一个质点，故相同质量摩尔浓度的KCI水溶液中含的质点数大于蔗糖水溶液中含的质点数。
ⅡVm，A* = RTMAbB
即 Ⅱ1Vm，A*= RT MAbB ， Ⅱ2Vm，A*= RT MAbB，2，
所以 Ⅱ1Ⅱ2=bB，1∕bB，2 =0.002∕0.002=1

4.在101.325kPa的压力下将蔗糖稀溶液缓慢降温时会析出纯冰。则相对于纯水而言，加入蔗糖将会出现；蒸气压（ b ）；沸点（ a ）；凝固点（ b ）。
a升高 b降低 c不变 d无一定变化规律
解：稀的蔗糖水溶液具有依数性：溶剂蒸气压下降；溶质不挥发是沸点升高；析出固态纯溶剂时凝固点降低。
5. 在恒温恒压下，理想液态混合物混合过程的ΔmixV c ; ΔmixHm c ; ΔmixSm a ; ΔmixGm b ; ΔmixUm c ; ΔmixAm b 。
a>0 b< 0 c= 0 d无法确定。
解：恒温恒压下，理想溶液混合物混合过程满足：
ΔmixVm= 0 ；ΔmixHm= 0 ；ΔmixSm>0 ；ΔmixGm< 0 ；
ΔmixUm= ΔmixHm-p ΔmixVm=0；ΔmixAm= ΔmixUm- TΔmixSm< 0 。
6. 在T、p及组成一定的真实溶液中，溶质的化学势可表示为：μB=μBθ +RTlnaB。 当采用不同的标准态（xB=1，bB=bθ，cB=cθ，…）时，上式中的μBθ a ；aB a ；μB b 。
a 变 ； b不变 ； c变大 ； d变小。

解： 在T,p及组成一定的真实溶液中，溶质的化学势可以表示为：μB=μBθ +RTlnaB 。
当采用不同的标准态时，μBθ会随标准态的不同而不同，活度随浓度的不同而不同，但组分的化学势具有唯一准确的值，故μB相同。