1、物理化学复习题目(含答案)
物 理 化 学
总 复 习
第一章
热力学第一定律
1． 热力学第一定律U Q W ?=+只适用于：
2． 1mol 单原子理想气体，在300K 时绝热压缩到500K ，则其焓变H ?约为： 4157J 3． 关于热和功，下面说法中，不正确的是： 6． 对于理想气体，下列关系中那个是不正确的？答案：A U ( V =?? (T =?? 7． 实际气体的节流膨胀过程中，哪一组的描述是正确的？ 0 3mol 的单原子理想气体，从初态T 1＝300 K 、p 1＝100kPa 反抗恒定的外压50kPa 作不可逆膨胀至终态T 2＝300 K 、p 2＝50kPa ，对于这一过程的Q=3741J 、W=－3741J 、U ?=0、H ?=0。在一个绝热的刚壁容器中，发生一个化学反应，使物系的温度从T 1升高到T 2，压力从p 1升高到p 2，则：Q ＝ 0 ；W ＝ 0 ：U ?＝ 0。10． 当理想气体反抗一定的压力作绝热膨胀时，则：答案：D 11． 若要通过节流膨胀达到致冷的目的，则节流操作应控制的条件是： ??=μ <0 0 T (??=μ=0 一定量的理想气体，从同一初态压力p 1可逆膨胀到压力为p 2，则等温膨胀的终态体积与绝热膨胀的 终态体积之间的关系是：答案：A 1mol 单原子理想气体，从273K 及 200kPa 的初态，经pT ＝C<常数）的可逆途径压缩到400kPa 的终 态，则该过程的U ?=－1702J 。14． 1mol 单原子理想气体从温度为300K 绝热压缩到500K 时，其焓变H ?为4157J 。 15． 从定义U H pV ＝－出发，推断下列关系中的不正确者：答案：C )()p V V ??=-?? ()C ()p V V ??=-?? )()()T V T V ???=-??? ()()()p V T V ???=-??? 16． 盖斯定律包含了两个重要问题，即：答案：D .P r ?时，则该过程的)T (H m r ?随温度的升高而 答案：A 18． 氢气和氧气以2：1的比例在绝热的钢瓶中反应生成水，在该过程中 =? 19． 在体系温度恒定的变化过程中，体系与环境之间：答案：D 20． 在恒定的温度和压力下，已知反应A →2B 的反应热1H ?及反应2A →C 的反应热2H ?，则反应 C →4B 的反应热3H ?是：答案：D 298.f H ?为：答案：C 1mol 液体苯在298K 时，置于弹式量热计中完全燃烧，生成液体水和二氧化碳气体，同时释放出热量3264kJ ，则其等压燃烧热P Q 约为：答案：C 298.f H ?分别为：－242 kJ.mol -1及－111 kJ.mol -1 ，则反应)g (CO )g (H )s (C )g (O H 22+→+的反应热为131kJ 。24． 已知3()CH COOH l 、2()CO g 、2()H O l 的标准生成热0 1 (.)f m H kJ mol -?分别为：－ 484.5、－393.5、－285.8，则3()CH COOH l 的标准燃烧热0 1 (.)C m H kJ mol -?是： )l (O H )g (O 2 1 )g (H 222→+ 的热效应 H ?，下列说法中，不正确的是： H ?的数值相等 26． 已知反应 22C(s)O (g)CO (g)+→的热效应H ?，下列说法中，何者不正 确？ 1 )g (H 222→+的热效应H ?，下列说法中，何者不正确？ 答案：B 27． 已知25℃时，反应 )g (HCl )g (Cl 2 1 )g (H 2122→+的等压热效应H ?为－92.3kJ ，则该反应的等容热效应U ?为： 28． 用键焓来估算反应热时，反应26242C H (g)C H (g)H (g)→+的热效应H ?是：答案：B )g (H C )s (C 2)g (H 222→+0)a (H ?=226.8 kJ mol -1 ；)l (O H )g (O 2 1)g (H 222→+0)b (H ?= －286.0 kJ mol -1； )g (CO )s (C )g (O 22→+0)c (H ?=－393.5 kJ mol -1 ； )l (O H 2)g (CO 2)g (O 2 5)l (CHO CH 2223+→+0)d (H ?=－1167 kJ mol -1 则反应)l (CHO CH ) l (O H )g (H C 3222→+的反应热0r H ? 已知PbO(s>在18℃的生成热为－219.5 kJ mol -1，在18℃至200℃之间，Pb(s>、O 2(g>及PbO(s>的平 均热容各为 0.134、0.900、0.218 JK -1g -1，则在200℃时PbO(s>的生成热为—218.32kJ mol -1。 在573 K 及0至60P 0的范围内，2N (g)的焦尔－汤姆逊系数可近似用下式表示： 714J T H T ( ) 1.4210 2.6010p P ---?μ==?-??<式中p 的量纲是Pa ）。2N (g)自60100kPa ?作节流膨胀到20100kPa ?，则体系温度的变化T ?为－0.15 K 。使25℃、100kPa 的1mol 氦气<理想气体）膨胀到10kPa 。经过<1）等温可逆膨胀<2）绝热可逆膨胀 计算各过程的W 、U ?、H ?并进行比较。解：<1）等温可逆膨胀： 12100ln 8.314298ln 570510p kPa W p dV nRT J p kPa =-=-=-??=-?外 0U ?=0H ?= <2）绝热可逆膨胀：5113513 212100298118.610p T T K p γ γ - -?? ??=== ? ? ?? ?? .213 ()8.314(118.6298)22372 m V U nC T T J ?=-=?-=- .215 ()8.314(118.6298)37292 m p H nC T T J ?=-=?-=- 2237W U Q J =?-=- <3）绝热地、突然使压力减至10kPa 膨胀。 0Q = U Q W ?=+2 .2221121 ()()( )m V p nC T T p dV p V V nR T T p -=-=--=-?外 2 211 23()19152p T T K p = += .23 ()8.314(191298)13342 m V U nC T T J ?=-=?-=- .25 ()8.314(191298)22242 m p H nC T T J ?=-=?-=- 第二章热力学第二定律和热力学第三定律 1． 工作在100℃和25℃的两个大热源间的卡诺热机的效率η=20% ，熵变S ?=0 2． 理想气体在绝热可逆膨胀过程中：答案：B 3． 关于熵的说法正确的是：答案：D 5． 在－20℃和p 0下，1mol 的过冷水结成冰，则物系、环境及总熵变应该是：答案：D ?；0S 环?；0S 总? 6． 1mol 理想气体经绝热自由膨胀使体积增大10倍，则体系的熵变为：答案：B 9． 在300K 时，5mol 的理想气体由1dm 3等温可逆膨胀到10dm 3，则该过程的熵变S ?是： 用液体工作物质，则其效率应当：答案：C 11． 求任一不可逆绝热过程的熵变，可以通过以下哪个途径求得？答案：C 12． 在标准压力下，90℃的液态水汽化为90℃的水蒸气，体系的熵变为：答案：A ? 13． 氮气和氧气混合气体的绝热可逆压缩过程：答案：C =? 理想气体从同一初态出发，分别经<1）绝热可逆膨胀；<2）多方过程膨胀，到达同一体积2V 。则过 程<1）的熵变1S ?和过程<2）的熵变2S ?之间的关系为：答案：B S S ?? 15． 对于1mol 范德华气体[m 2m a (p )(V b)RT V + -=]，则T )V S (??为： b V R - V R 答案：A ()()T V S p V T ??=?? 某气体的状态方程为：V p( b)RT n -=。式中n 为物质的量，b 为常数。如果该气体经一等温过程，压力自1p 变到2p ，则下列状态函数的变化，何者为零？ ( )()()()()0T T T p T U S V V V T p T p p p p T p ?????=-=--=????? 17． 热力学基本关系之一dG SdT Vdp =-+适用的条件是：答案：D 18． 已知Pb 的熔点为327℃，熔化热为4.86 kJ.mol -1，则1摩尔Pb 在熔化过程的熵变为： －1 －1 －1 1答案：C 19． 对1mol 理想气体，其T S ( )p ??为：答案：D T p S V ()()p T ??=-?? V R - 20． 当100J 的热量从300K 的大热源传向290K 的另一大热源时，整个过程中体系所引起的熵变是：答案： D ? H S ?= ? 23． 如右图，当把隔板抽走后，左右两侧的气体<可视为理想气 体）发生混合，则混合过程的熵变为： 在上题中，若一侧的N 2 把隔板抽走时，其混合过程的熵变为：答案：B G ( )p ??的值为：答案：A 27． 使一过程其S ?＝0应满足的条件是：答案：A 28． 使一过程其H ?＝0应满足的条件是：答案：D 理想气体与温度为TK 的大热源相接触作等温膨胀吸热Q J ，而所作的功是变到相同终态的最大功的 20％，则物系的熵变为：答案：A ? Q S ＝－? 在纯物质的T －S 图中，通过某点可分别作出等容线和等压线，其斜率分别为V )S T ( ??及P )S T (??，则在该点两曲线的斜率的关系是：答案：C ?? P )S T (?? T (?? ?+? 32． 热力学第三定律可以表示为：答案：B 在0℃到100℃的范围内，液态水的蒸气压p 2265 ln p 17.60T =- +。某高原地区的气压只有60kPa ，则该地区水的沸点为： 于：答案：C ln p B T =- +。则在该温度范围内，该物质的平均摩尔气化热为： AR 。试计算1mol 液态水在100℃、标准压力下向真空蒸发变成100℃、标准压力下的水蒸汽的Q 、W 、 U ? 、H ?、S ?、A ?、G ?、S ?环、S ?总。已知水的正常汽化热为40.76kJ.mol -1 。假定蒸 汽为理想气体。 解： 0 00022(100)(100)p H O l C p H O g C p ???→外 ＝、 、、、 0W =40.76H kJ ?=3()40.76108.31437337.66U H pV kJ ?=?-?=?-?=37.66Q U W kJ =?-=1109.3.H S J K T -??==0G H T S ?=?-?=3101A U T S J ?=?-?=-1109.3.H S J K T -??==环境－－ 10.S S S J K -???=总体环境＝＋ 1 mol 单原子理想气体，从p 1= 2p 0、V 1=11.2dm 3，沿p T ? = 常数的可逆途径压缩至p 2= 4p 0。试求此 过程的Q 、W 、U ? 、H ?、S ?、A ? 及G ?。<已知该物质初态的规定熵S 1=100 J.K —1.mol — 1 ）解：11112 121273136.5222 p T p V T T K p nR = ==== 22111 ()2()2270C nRT W pdV d nR dT nR T T nRT J T p T =-=-=-=--==??? 1.213 ()170222 m V T U nC T T R J ?=-=-?=- 1.215 ()283722 m p T H nC T T R J ?=-=- ?=- 170222703972Q U W J =?-=--= 121.12511 ln ln ln ln 20.17.222 m p T p S nC nR R R J K T p -?=+=+=- 12110020.1779.83.S S S J K -=?-=-= ()2837(136.579.83273100)13.57G H TS kJ ?=?-?=--?-?= ()1702(136.579.83273100)14.70A U TS kJ ?=?-?=--?-?= 试计算－15℃、标准压力下，1摩尔过冷水变成冰这一过程的熵变S ?，并与实际过程的热温商比较, 判断此过程是否自发。已知：水和冰的等压摩尔热容分别为75 J.K －1mol -1和37 J.K －1mol -1，0℃时冰的熔化热Δfus H 0＝6025 J.mol -1。<1）请画出计算S ?的方框图；<2）计算该过程的熵变S ?；<3）计算该过程的焓变H ?；<4）计算该过程环境的熵变S ?环；<5）用熵判据来判断过程的方向性。(答案有误S ?>解：21123..122 ln ln f m p l p s H T T S S S S nC nC T T T ??=?+?+?=++ 21..1222736025258ln ln 37ln 75ln 258273273 p l p s T H T nC nC T T T ?-=++=++ 12.0922.07 4.2424.22.J K -=--=- 123.21.12()()p l f m p s H H H H nC T T H nC T T ?=?+?+?=-+?+- 37(273258)602575(258273)555602511256595J =--+-=--=- 1659525.56.258 Q S J K T -?实际 环境环境－＝－ ＝－＝ 24.22S S S ???-1总环体＝＋＝－＋25.56=1.34J .K 0S ?-1 总＝1.34J .K 自发变化 在298K 时，1mol 2N <理想气体）从p 0绝热不可逆、等压压缩到终态压力为4p 0。已知2N 在298K 、 p 0时，1mol 2N 的规定熵为191.5 J.K -1mol -1。求该过程的Q 、W 、U ?、H ?、G ?、A ?、S ?和孤S ?。解：0Q = <2分） U W ?=2121()()V nC T T p V V -=--外021*******()4()(4)24RT RT R T T p R T T p p -=--=- 2113 5537 T T K = = 21215 ()()53002 V U nC T T R T T J ?=-= -= 021 211200()4( )453004nRT nRT W p V V p RT RT U J p p =--=--=-=?=外 21217 ()()74202 p H nC T T R T T J ?=-= -= 1210127553ln ln ln ln 17.9911.52 6.47.22984p T p p S nC R R R J K T p p -?=+=+=-= 121 6.47191.5197.97.S S S J K -=?+=+= ()5300(553197.97298191.5)53005241057.71A U TS kJ ?=?-?=-?-?=+= ()7420(553197.97298191.5)74205241059.83G H TS kJ ?=?-?=-?-?=+= 第三章 热力学在多组分体系中的应用 1. 下列各式哪个表示了偏摩尔量？答案：A j n .P .T i )n U ?? j n .P .S i )n H ?? )n ?μ? 2. 下列各式哪个表示了化学势？答案：B j n .P .T i )n U ?? j n .P .T i )n H ?? )g (O H 2μ 298K 和标准压力下，有两瓶萘的苯溶液，第一瓶为2dm 3<溶有0.5mol 萘），第二瓶1为dm 3<溶有 0.25mol 的萘）。若以1μ和2μ分别表示两个瓶子中萘的化学势，则： 2 1 2μ 6. 二组分理想溶液的总蒸气压：答案：B 在100kPa 下，由0.002mol 的气体溶解在1000g 水中。当在相同温度下压力增大为200kPa 时，就有 0.004mol 该气体溶于1000g 水中。描述这一实验规律的定律是： 8. 在讨论稀溶液蒸气压降低规律时，溶质必须是： 答案：C 苯和甲苯能形成理想溶液。在20℃时，液体苯的饱和蒸气压p 1为9960 Pa ，液体甲苯的饱和蒸气压p 2 为2973 Pa 。当20℃时，与等摩尔的苯和甲苯的混合液呈平衡的蒸气中苯的物质的量分数y 1是：答案：D 500kPa 。当A 和B 的二元溶液中的摩尔分数为0.5时，与溶液平衡的蒸气中A 的摩尔分数为0.667 。在温度TK 时，某纯液体的蒸气压为11732 Pa 。当0.2mol 的一非挥发性溶质和0.8mol 的该液体形成溶 液时，溶液的上方蒸气压为5333 Pa 。假设蒸气是理想气体，则在该溶液中溶剂的活度系数是0.568 。在温度T 时，某纯液体A 的饱和蒸气压为A p *、化学势为0 A μ。已知在标准压力下该纯液体的凝 固点 为 0 f T 。当A 中溶入少量与A 不形成固态溶液的溶质而成为稀溶液时，上述三物理量分别为A p 、 A μ及f T ，则： >A p A μ< A μ f T > f T 0.005 molkg -1的硫酸钾水溶液其沸点较纯水的沸点升高了0.0073℃。已知水的质量摩尔凝固点降低常 数f K 和沸点升高常数b K 分别为1.86和0.52，则该溶液的凝固点<以℃表示）是：答案：C 在15℃时，纯水的蒸气压为1705 Pa ；当1mol 不挥发溶质溶解在4.559mol 的水中形成溶液时，蒸气压 为596 Pa 。则溶液中的水和纯水中的水的化学势差0 11 μ-μ为：答案：B 蒸气中丙酮的物质的量的分数y 2=0.818。而该温度下纯氯仿的饱和蒸气压为29571 Pa 。则在溶液中氯仿的活度1a 为：答案：C 16. 人的血浆可视为稀溶液。其凝固点为－0.56℃。 已知水的摩尔凝固点降低常数f K 为1.86， 则37℃时血浆的渗透压为5 7.7610?Pa 在298K 时，向甲苯的物质的量的分数为0.6的苯－甲苯的1mol 理想溶液中加入微量分数的纯苯。则 对每摩尔的苯来说，其G ?=－2270 J 、H ?=0 、S ?= 7.618J.K -1 。18. 在0℃、200kPa 时，水的化学势和冰的化学势之间的关系为：答案：B 19. 在90℃、p 0下，水的化学势与水蒸气的化学势的关系为：答案：B 17.9cm 3.mol -1和21.5 cm 3.mol -1，则混合物的总体积为：答案：C 在288K 时，液体水的饱和蒸气压为1702 Pa ，0.6mol 的不挥发溶质B 溶于0.540kg 的水时，蒸气压下 降42 Pa ，溶液中水的活度系数应该为：答案：D 有一水和乙醇形成的混合溶液。水的摩尔分数为0.4，乙醇的偏摩尔体积为57.5ml ，水的偏摩尔体积为 16.18ml.mol -1。用4mol 水和6mol 乙醇混合，其体积为 410 ml 。在25℃时将2克某化合物溶于1千克水中的渗透压与在25℃将0.8克葡萄糖<6126O H C ）和1.2克蔗 糖<112212O H C ）溶于1千克水中的渗透压相同。<1）求此化合物的分子量；<2）此化合物溶液的冰点是多少？<3）此化合物溶液的蒸气压降低是多少？<已知水的凝固点降低常数为1.86。25℃时水的饱和蒸气压为23.76mmHg ，题中稀溶液的密度可取1g.cm 3）解：cRT mRT ∏==12()mRT m m RT =+12m m m =+ 20.8 1.2 180342 M =+ 163.M g mol -= 2 1.860.0663 f f T K m K ?==? =273.150.06273.09f T K =-= 011110001823.7623.7510002 1863 p p x mmHg ==?=+ 第四章 统计热力学初步 1. 在统计热力学中，对体系的分类，常按其组成粒子能否可以区分来进行。按此原则： 2. 理想气体平衡态时的微观状态数为：(1)!!(1)!! i n i i i j i i i i i n g g t n g n +-=≈-∏∏ ；晶体中最可几分布的微观状态数为!! i n i j i i g t N n =∏。 3. 三维平动子基态能级的简并度为：3<22 21x y z n n n ++=），第一激发态能级的简并度为3，平动能为 3 2 2t mV 8h 14= ε的能级的简并度为3。 CO 2分子的平动自由度为 3 ，转动自由度为 2 ，振动自由度为 4 ，分子的对称数为 1 ， 转动配分函数为 22 8r r IkT T q h π==Θ。系综可以分为 微正则 系综、正则系综、 巨正则 系综三类。正则系综的配分函数Z 定义为： ()i E kT i i Z E e - =Ω∑。粒子配分函数q 的定义为 i kT i i q g e ε- =∑。对定域子独立 子体系，Z 和q 的关系为：N Z q =，对离域子独立子体系，Z 和q 的关系为! N q Z N =。6. 在分子的各配分函数中和压力有关的是：答案：A 7. 统计热力学研究的主要对象是：答案：D 8. 为了研究方便，常将统计热力学体系分为独立子体系和离域子体系。下面各体系中属于独立子体系的 是：答案：Ｃ 是：答案：Ｃ 10. 经典粒子的零点能选择不同时，必定影响：答案：Ａ 11. 对于定域子体系，其某一种分布的微观状态数j t 为：答案：Ｂ n i j !n g !N t i 12. 对宏观量一定的热力学封闭体系而言，任何分布应满足：答案：Ｄ ∑=N n i ∑=N n i 及i i n U ε=∑ 13. Boltzmann 统计认为：答案：Ａ 14. 热力学函数与配分函数的关系式对于定域子物系和离域子物系都相同的是：答案：Ｃ 则：答案：Ｃ 16. 能量零点的不同选择，对热力学函数影响的是：答案：Ｃ 17. 如果一个双原子分子的振动频率为13 104?s -1，则其振动特征温度为：答案：Ｂ 10 43.7-?kg.m 2，则其转动特征温度为：答案：Ａ 10 0.3-?J 。在温度为300K ，两个能级为非简并的情 况下，该粒子的电子配分函数为：答案：Ａ 21. 宏观测定的某种物理量实际上是相应微观量的：答案：D