物理化学 第一章作业
物理化学习题集(离线必做)
浙江大学远程教育学院 《物理化学》课程作业（必做）姓名：学 号：年级：2014春药学学习中心：杭州学习中心—————————————————————————————第一章 热力学第一定律一、填空题1. △U=Q+W 适用于 宏观上静止且无外力场存在的封闭 系统。
2. △H=Q P 的适用条件是 封闭系统在非体积功为0且等压 。
3. 系统的性质分为广度性质和 强度性质 。
4. 水（101325Pa ，273.15K ）在等温等压下凝结成冰（101325Pa ，273.15K ）过程 的W 小于 零（填“小于”、“大于”或“等于” ）。
二、简答题1. 什么是系统？什么是环境？答：将一部分物质从其他部分中划分出来，作为研究的对象，这一部分物质就称为系统； 系统之外与系统密切相关的部分称为环境。
2. 什么是热力学第一定律？答：将能量守恒与转化定律应用于宏观的热力学系统即为热力学第一定律。
三、计算题1. 1 mol 单原子理想气体在298K 时，分别按下列三种方式从15.00dm 3膨胀到40.00 dm 3： （1）自由膨胀； （2）等温可逆膨胀；（3）在恒定外压为终态压力下等温膨胀。
分别求上述三种过程的Q 、W 、ΔU 和ΔH 。
答：（1）自由膨胀；0)(0)(1212e ＝＝＝V V V V p W -⨯--因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，而理想气体自由膨胀过程温度不变，所以：ΔU =ΔH =f (T )＝0 （2）等温可逆膨胀；因为理想气体的热力学能和焓都只是温度的函数，所以等温过程ΔU=ΔH=0W=-nRTln(v2/v1)=-1x8.314x298ln(40/15)=-2430J Q=-w=2430J（3）在恒定外压为终态压力下等温膨胀。
ΔU=ΔH=0P=nRT/V=(1×8.314×298)/(40/1000)=61.94KPa W=-61.94 × (40-15) =-1548.5J Q=-w=1548.5J2. 已知298.2K 时，NaCl(s)、H 2SO 4(l)、Na 2SO 4 (s)和HCl(g)的标准摩尔生成焓分别为-411、-811.3、-1383和-92.3 kJ·mol -1，求下列反应2NaCl(s) + H 2SO 4(l) = Na 2SO 4(s) + 2HCl(g)在298.2K 时的△r H m ө。
材料物理化学作业-热力学第一定律
材料物理化学作业第一章 热力学第一定律1．某体系在压力101.3kPa 下，恒压可逆膨胀，体积增大5L ，计算所做的功。
2. 在300K 的常压下，2mol 的某固体物质完全升华过程的体积功为多少？3．2mol H 2在00C ，压力为101.3kPa 下恒压可逆膨胀至100L ，求W 、Q 、ΔU 、ΔH 。
4．计算1mol 铅由250C 加热到3000C 时所吸收的热。
已知铅的C p =23.55+9.74×10-3T/K J ·K -1·mol -15．1mol 单原子理想气体，温度为250C ，压力为101.3kPa ，经两种过程达到同一末态：Ⅰ、恒压加热，温度上升到12170C ，然后再经恒容降温到250C 。
Ⅱ、恒温可逆膨胀到20.26kPa 。
分别计算两个过程的W 、Q 、ΔU 和ΔH 。
6．已知250C 时下列反应的热效应：2Pb+O 2=2PbO ΔH 1=－438.56kJ ·mol -1 S+O 2=SO 2 ΔH 2=－296.90kJ ·mol -1 2SO 2+ O 2=2SO 3 ΔH 3=－197.72kJ ·mol -1 Pb+S+2O 2=PbSO 4 ΔH 4=－918.39kJ ·mol -1 求反应PbO+SO 3= PbSO 4的热效应。
7．已知250C 时下列反应的热效应：Ag 2O+2HCl （g ）=2Agl+H 2O （l ） ΔH 1=－324.71kJ ·mol -12 Ag+21O 2= Ag 2O ΔH 2=－30.57kJ ·mol -1 21H 2+21Cl 2=HCl （g ） ΔH 3=－92.31kJ ·mol -1 H 2+21O 2= H 2O （l ） ΔH 4=－285.84kJ ·mol -1 求AgCl 的生成热。
《物理化学》课程作业(必做).doc
浙江大学远程教育学院 《物理化学》课程作业（必做）学 号： 学习中心：第一章热力学第一定律一、 填空题1. 系统的性质分为广度性质和 _________2. 热力学第_定律的数学表达式是__________________________ o3. 水从25°C 加热到35°C,水的热力学能 增人 ° （填"增大〃、"减小"或“不变〃）4. 理想气体在恒定外压下绝热膨胀，气体的焙 不变 ° （填“增大"、“减小"或“不变〃）5. AU=Q V 的适用条件是_____________________________ o6. 02（g ）的的标准摩尔燃烧焙 等于 零（填“小于〃、"大于〃或"等于〃）。
二、 简答题1. 什么是系统？什么是环境？答:将一部分物质从其他部分中划分出来，作为研究对象，这 一部分物质就称为系统；系统之外与系统密切相关的部分称为环境。
2. 什么是等压过程？什么是可逆过程？答：等压过程是在环境压力恒定下，系统始，终态 压力相同且等于环境压力的过程。
某系统经过一•过程由状态1变为状态2 Z 后，如果能使系 统和环境都完全复原，则该过程称为可逆过程。
3. 什么是热力学第一定律？答：自然界的一切物质都具有能量，能量有多咱不同的形式， 能量可以从一种形式转化为另一种形式，能量的总量在转化过程中保持不变。
4. 什么是标准摩尔生成焰？什么是标准摩尔燃烧焰？答：在标准压力和指定温度下，由最稳定的单质生成lmol 物质的焙变，称为该物质的标准摩尔 生成焙。
在标准压力和指定温度下，lmol 物质完全燃烧的焙变，称为该物质的标准摩尔燃 烧焙。
5. Zn 与稀硫酸发生放热置换反应，请问在开口瓶屮进行还是在闭口瓶屮进行放热更多？为 什么？答:锌与稀硫酸，在开口吋，先接触空气，在与硫酸反应,2Zn+02+2H2S04=2ZnS04+2H20 在闭口时,直接与氢离子反应,Zn+H2S04=ZnS04+H2姓名: 年级:H20生成H2的反应吸热，所以，在闭口吋比在开口吋放出的热量多。
物理化学(作业集)
（1）可逆膨胀
根据熵判据，过程(1)是可逆过程
(2)真空膨胀
熵是状态函数，真空膨胀与过程1中可逆过程的始终态柑同，熵变也相同，因此
根据熵判据，过程(2)是不可逆过程。
2:在标准压力100 kPa和373 K时，把1.0 mol可逆压缩为液体，计算该过程的。已知该条件下水的蒸发热为，=,水蒸气可视为理想气体。
5:气体节流膨胀过程是恒_______过程。
答案
焓
6:“熵判据”的表达式是_______0。
答案
7:Gibbs函数在恒温条件下的压力系数=_______,恒压下的温度系数_______。
答案
V。一S
8:在绝热恒容容器中反应生成液态水，Q_______0，W_______0，_______0,_______0,_______0。(<，>，= )
答案
2:293K时，0. 50 kg水(A)中溶有甘露糖醇(B)该溶液的蒸汽压为2 322.4 Pa。已知这该温度时，纯水的蒸汽压为2 334. 5 Pa。求甘露糖醇的摩尔质量。
答案
代入数据，得
第四章测试题
一.填空题
1:封闭系统化学平衡的热力学条件为_______。
答案
2:的标准平衡常数为则的分解压p=_______。
先恒压加热
后恒温可逆膨胀
整个过程
2:1 mol水在及101 325 Pa下向真空蒸发变成及101 325 Pa的水蒸气，试计算此过程的，并判断此过程是否为自发过程。已知水在, 101 325 Pa下的。
答案
解该相变为不可逆相变，因为
经过分析知.，该不可逆相变与同条件下可逆相变的始终态相同，故可利用可逆相变计算该过程的熵变.
物理化学-第一章作业
or
W
p1(V2
V1 )
p1
(
nRT p2
nRT p1
)
nRT (1
p1 ) p2
1mol 8.314J mol1 K 1 300K (1 0.1105 Pa ) 0.25105 Pa
1.5103 J
Q W 1.5103 J
（2）
T'
p2V1
p2
nRT p1
p2 T
nR
nR
p1
W nRT nR(T T ' ) nR(T p2 T ) nRT (1 p2 )
9. 在定容条件下，加热氦气，起始体积为100 dm3，温度为
273 K，压力为标准压力，加热后压力增加至2倍标准压力，
试计算ΔU和ΔH
解
氦气为理想气体，且是定容过程，则pv=nRT,
Cv,m
3R 2
T2
p2 p1
T1
2 273K
546K
U
nCv,mT
100 103 Pa 100 103 m3 8.314J mol1 K 1 273K
解 题目中的过程是不可逆相变过程，
H2O(s, 273.2K ) H1 H2O(l, 273.2K ) H2 H2O(l, 373.2K ) H3 H2O(g, 373.2K )
H1 nH fus 1mol 6.002kJ mol 1 6.002kJ
H2 nCp,mT 1mol 75.3J mol1 K 1 (373.2 273.2)K 7.53kJ
mol 1
K 1 (673.2 373.2)K
1.4105 J
U Q W 5.7 105 J 1.4105 J 4.3105 J
物理化学章节习题
第一章热力学第一定律一、单选题1) 如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有：( )A.W =0，Q <0，∆U <0B.W <0，Q <0，∆U >0C.W <0，Q <0，∆U >0D. W <0，Q =0，∆U >02) 如图，用隔板将刚性绝热壁容器分成两半，两边充入压力不等的空气(视为理想气体)，已知p右> p左，将隔板抽去后: ( )A.Q＝0, W ＝0, ∆U ＝0B.Q＝0, W <0, ∆U >0C.Q >0, W <0, ∆U >0D.∆U ＝0, Q＝W ≠03）对于理想气体，下列关系中哪个是不正确的：( )A. (∂U/∂T)V＝0B. (∂U/∂V)T＝0C. (∂H/∂p)T＝0D. (∂U/∂p)T＝04）凡是在孤立孤体系中进行的变化，其∆U 和∆H 的值一定是：( )A.∆U >0, ∆H >0B.∆U ＝0, ∆H＝0C.∆U <0, ∆H <0D.∆U ＝0，∆H 大于、小于或等于零不能确定。
5）在实际气体的节流膨胀过程中，哪一组描述是正确的: ( )A.Q >0, ∆H＝0, ∆p < 0B.Q＝0, ∆H <0, ∆p >0C.Q＝0, ∆H ＝0, ∆p <0D.Q <0, ∆H ＝0, ∆p <06）如图，叙述不正确的是：( )A.曲线上任一点均表示对应浓度时积分溶解热大小B.∆H1表示无限稀释积分溶解热C.∆H2表示两浓度n1和n2之间的积分稀释热D.曲线上任一点的斜率均表示对应浓度时HCl的微分溶解热7）∆H＝Q p此式适用于哪一个过程: ( )A.理想气体从101325Pa反抗恒定的10132.5Pa膨胀到10132.5sPaB.在0℃、101325Pa下，冰融化成水的水溶液C.电解CuSO4D.气体从(298K，101325Pa)可逆变化到(373K，10132.5Pa )8) 一定量的理想气体，从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V1、V2。
《物理化学》第一章气体复习题.doc.docx
第一章练习题一、单选题1.理想气体状态方程pV=nRT 表明了气体的p、V、T、n、这几个参数之间的定量关系，与气体种类无关。
该方程实际上包括了三个气体定律，这三个气体定律是（ C）A 、波义尔定律、盖一吕萨克定律和分压定律B、波义尔定律、阿伏加德罗定律和分体积定律C、阿伏加德罗定律、盖一吕萨克定律和波义尔定律D、分压定律、分体积定律和波义尔定律2、在温度、容积恒定的容器中，含有A和 B 两种理想气体，这时A的分A A。
若在容器中再加入一定量的理想气体问P A 和A 的变化为：，分体积是 V C，V 是 P（C）A、P A和V A都变人B、P A和V A都变小C P A不变，V A变小D、P A变小， V A不变3、在温度 T、容积 V 都恒定的容器中，含有 A 和 B 两种理想气体，它的物质的量、分压和分体积分别为n A P A￥和1^ P B V B，容器中的总压为 P。
试判断&列公式屮哪个是正确的（ A ）A 、P A V= n A RTB、P A V= （ n A +n B）RT C、P A VA = n A RT D、P B V B= n B RT4、真实气体在如下哪个条件下，可以近似作为理想气体处理（ C ）A 、高温、高压B、低温、低压C、高温、低压D、低温、高压5、真实气体液化的必要条件是（ B ）A 、压力大于P cB、温度低于T cC、体积等于v c D、同时升高温度和压力6. 在 273 K，101.325 kPa时，CC14(1)的蒸气可以近似看作为理想气体。
已知CC14(1)的摩尔质量为isig.mor1的，则在该条件下，CC14(1)气体的密度为(A )A 、6.87 g.dm-3B、dm-3C、6.42 g.dm'D、3.44 g dm-34.52 g.37、理想气体模型的基本特征是( D ) A 、分子不断地作无规则运动、它们均匀分布在整个容器屮B、各种分子间的作用相等，各种分子的体积大小相等C、所有分子都可看作一个质点，并且它们具有相等的能量D、分子间无作用力，分子本身无体积8、理想气体的液化行为是：( A ) 。
物理化学 第1章作业答案
Δ v a p U= Δ v a p H- Δ (pV)=n Δ v a p H m -p （ V g -V l ） ≈ n Δ v a p H m -nRT = 1×30770-1×8.314×353 =27835 J =27.84 kJ
所 以 Q= Δ v a p U-W= 27835-0 J =27.84 kJ
（4） 由 Gm H m T Sm 得
Sm
H m Gm (3.9 32.62) 1000 57.44 J K 1 mol 1 500 T
4. 苯 的 正 常 沸 点 为 353 K ， 摩 尔 气 化 焓 是 Δ v a p H m = 30.77 kJ·mol - 1 ， 在 353 K 和 p 下 ， 将 1 mol 液 态 苯 向 真 空 定 温 蒸 发 为 同 温 同 压 的 苯 蒸 气 ( 设
4
H S V T V T V T p p T p T nRT V nb p nR V p T p H nR V V nb T V T p T p p T
环
=-Q =ΔS
实际
/T= -27835 /353=-78.9 J·K - 1
总
环
＋ Δ v a p S =-78.9 ＋ 87.2=8.3 J·K - 1 ＞ 0
所以利用熵增原理可判断出原过程即液态苯向真空定温蒸发为同温同 压的苯蒸气是不可逆过程。
方法二： (1) 因 为 向 真 空 膨 胀 W =0
所 以 Sm 57.44 J K 1 mol 1 （4）因为等温
Gm H m T S m 3.9 500 57.44 103 32.62kJ mol 1
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W ? W1 ? W2 ? 3.1? 103 J
（4） W ? ? p2? V ? 3.10? 104 Pa ? (100dm3 ? 10?3 ? 25dm3 ? 10?3 ) ? 2.33? 103 J
5. 1 mol 单原子分子理想气体，由0.1×105 Pa，300 K按下面两 种不同过程压缩到0.25×105 Pa，300 K，试计算并比较两过程 的W,Q, ΔU及ΔH。
5 CV,m ? 2 R
? ? 1.40
(1)
V1
?
nRT p1
?
1mol ? 8.314J ?mol?1 ?K ?1 ? 298.2 K 101.325kPa
?
0.0245m3
?
24.5dm3
T1V1? ?1 ? T2V2? ?1
T2
?
T1
(
V1 V2
)? ?1
?
298.2K ?
( 24.5dm3 )1.4?1 5dm3
p1
p2 ) p1
? 3.7 ? 103 J
Q ? ?W ? ? 3.7? 103 J
6. 1 mol 氢气在298.2 K及101.325 kPa下经绝热可逆过程压缩到 5 dm3,试计算： （1）氢气的最后温度； （2）氢气的最后压力 （3）需做的功
解 氢气为双原子分子，所以
7 C p ,m ? 2 R
nC
p
,mdT，相变过程
Q ? ? H相变热
1000 g n ? 64g ?mol?1
Q ? nC p,m(s)(1356K ? 298K) ? n ? 13.56 ? 103 J ?mol?1 ?K ?1 ? nC p,m(l)(1473K ? 1356K)
?
1000 g 64g ?mol?1
(24.28 J
2. 将1 kg铜从25 ℃加热到1200 ℃，需供热多少？已知铜的熔点 为1083 ℃，熔化热为13.56×103 J﹒mol-1，铜的 C p,m(l) ? 31.4J ?mol?1 ?K?1,
C p,m (s) ? 24.28J ?mol?1 ?K?1。
? 解 定压过程
Qp ? ? H ?
T2 T
通过下列四个过程定温膨胀，末态体积为100 dm3，求系统所做
的功。
（1）可逆过程；
（2）向真空膨胀；
（3）先在外压等于体积为50 dm3时气体的平衡压力下，使气
体定温膨胀到50 dm3，然后再在外压等于体积为100 dm3时气
体的平衡压力下进行定温膨胀；
（4）在外压等于末态压力下进行定温膨胀。
解 （1）可逆过程
(1)定压冷却后再定容加热 (2)定容加热后再定压冷却
解 理想气体，且始末状态的温度相等，所以
ΔU=0， ΔH=0
nRT V1 ? p1
nRT V2 ? p2
（1）
T'?Biblioteka p1V2 ?nRT p1 ? p2
?
p1 T
nR
nR
p2
W ? ? nR? T ? ? nR(T ' ? T) ? ? nR( p1 T ? T) ? nRT(1? p1 )
?mol?1 ?K?1 ? 1058K ?
13.56 ? 103 J
?mol?1 ?K ?1 ?
31.4 J
?mol?1 ?K ?1 ? 117 K)
? 6.71? 105 J
3. 在300 K时，5 mol氢气由5 dm3定温膨胀到50 dm3 ，试计算 其膨胀功。假定该气体为理想气体。
解 ?W ? ? pdV ? ? nRT dV
?
563.1K
(2)
p2
?
nRT2 V2
?
1mol ? 8.314J ?mol?1 ?K?1 ? 563.1K 5dm3 ? 10?3
?
936.32kPa
(3) 绝热可逆过程，Q=0
W
?
nCV,m (T2
?
T1 )
?
1mol ?
5 2
R?
(563.1K
?
298.2 K)
?
5.5 ? 103
J
7. 已知水蒸气的平均摩尔热容，C p,m ? 34.10J ?mol?1 ?K?1, 现将 1 kg，373.2 K的水蒸气在101.325 kPa下升温至673.2 K，求该 过程中的Q、W、 ΔU及ΔH。
V
? W ? ? V2 nRT lnV ? ? nRT ln V2 ? nRT ln V1
V1
V1
V2
?
5mol ?
8.314 J
?mol ? 1
?K ?1
?
300K
?
ln
5dm3 ? 10?3 50dm3 ? 10?3
? ? 2.87 ? 104 J
4. 1mol理想气体，始态体积为25 dm3，温度为373.3 K。分别
（2）
T'?
p2V1
?
p2
?
nRT p1
?
p2 T
nR
nR
p1
W ? ? nR? T ? ? nR(T ? T' ) ? ? nR(T ? p2 T) ? nRT (? 1? p2 )
p1
p1
or W ? ? p2 (V2 ? V1) ?
nRT ? p2 ( p2 ?
nRT ) ? nRT(? 1 ?
?
6.21? 104 Pa
p2
?
nRT V2
?
1mol ? 8.314J ?mol?1 ?K?1 ? 373.2K 100dm3 ? 10?3
?
3.10? 104 Pa
W1 ? ? p1? V ? 6.21? 104 Pa ? (50dm3 ? 10?3 ? 25dm3 ? 10?3) ? 1.55? 103 J W2 ? ? p2? V ? 3.10? 104 Pa ? (100dm3 ? 10?3 ? 50dm3 ? 10?3) ? 1.55? 103 J
解 恒压无非体积功的过程，则
Q
?
?
H
?
nC
p,m? T
?
1000 g 18g ?mol?1
?
34.10 J
p2
p2
or
W?
? p1(V2 ? V1) ?
?
p1
(
nRT p2
?
nRT ) ? nRT(1? p1
p1 ) p2
?
1mol ?
8.314 J
?mol ? 1
?K ?1 ?
300 K (1?
0.1? 105 Pa 0.25 ? 105 Pa
)
? 1.5? 103 J
Q ? ?W ? 1.5? 103 J
W ? nRT ln V1
V ?
1mol
?
8.314
2
J ?mol
?
1
?K
?1
?
373.2
K
ln
25dm3 ? 10?3 100dm3 ? 10?3
? ? 4.3 ? 103 J
（2）向真空碰撞
W=0
（3） 两次等外压且定温膨胀
pV ? nRT
p1
?
nRT V1
?
1mol ? 8.314 J ?mol ?1 ?K ?1 ? 373.2 K 50dm3 ? 10?3