物化例题
南京大学《物理化学》每章典型例题
南京大学《物理化学》每章典型例题第一章 热力学第一定律与热化学例题1 1mol 理想气体于27℃ 、101325Pa 状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡，再由该状态恒容升温到97 ℃ ，则压力升到1013.25kPa 。
求整个过程的W 、Q 、△U 及△H 。
已知该气体的C V ，m恒定为20.92J •mol -1 •K -1。
解题思路：需先利用理想气体状态方程计算有关状态：(T 1=27℃, p 1=101325Pa ，V 1)→(T 2=27℃, p 2=p 外=?，V 2=?)→(T 3=97℃, p 3=1013.25kPa ，V 3= V 2)例题2水在 -5℃ 的结冰过程为不可逆过程，计算时要利用0℃ 结冰的可逆相变过程，即 H 2O （l ，1 mol ，-5℃ ，θp）H 2O （s ，1 mol ，-5℃，θp ）↓△H 2 ↑△H 4H 2O （l ，1 mol ， 0℃，θp ）H 2O （s ，1 mol ，0℃，θp ）△△∴ △H 1=△H 2＋△H 3＋△H 4例题3 在 298.15K 时，使 5.27 克的甲醇(摩尔质量为32克) 在弹式量热计中恒容燃烧，放出 119.50kJ 的热量。
忽略压力对焓的影响。
(1) 计算甲醇的标准燃烧焓θmc H ∆。
(2) 已知298.15K 时 H 2O(l) 和CO 2(g)的标准摩尔生成焓分别为－285.83 kJ·mol－1、－393.51 kJ·mol －1，计算CH 3OH(l)的θmfH ∆。
(3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 35.27kJ·mol－1，计算CH 3OH(g) 的θmfH ∆。
解：(1) 甲醇燃烧反应：CH 3OH(l) +23O 2(g) → CO 2(g) + 2H 2O(l)Q V =θmcU ∆=－119.50 kJ/(5.27/32)mol =－725.62 kJ·mol －1Q p =θmcH ∆=θmcU ∆+∑RTv)g (B= (－725.62－0.5×8.3145×298.15×10－3)kJ·.mol －1=－726.86 kJ·mol －1(2)θmc H ∆=θmfH ∆(CO 2) + 2θmfH ∆（H 2O )－θmfH ∆[CH 3OH(l)]θmf H ∆[CH 3OH (l)] =θmfH ∆ (CO 2) + 2θmfH ∆(H 2O )－θmcH ∆= [－393.51+2×(－285.83)－(－726.86) ] kJ·mol －1=－238.31 kJ·mol －1(3) CH 3OH (l) →CH 3OH (g) ，θmvap ΔH=35.27 kJ·.mol －1 θmf H ∆[CH 3OH (g)] =θmfH ∆[CH 3OH (l)]+θmvapH ∆= (－38.31+35.27)kJ·.mol －1=－203.04 kJ·mol －1第二章 热力学第二定律例1. 1mol 理想气体从300K ,100kPa 下等压加热到600K ，求此过程的Q 、W 、U 、H 、S 、G 。
物化练习题及答案
物化练习题及答案一、选择题1. 物质的量浓度(C)与摩尔浓度(c)之间的关系是：A. C = cB. C = 1000cC. C = 1/cD. C = 1000ρc/M2. 根据理想气体状态方程 PV = nRT，下列哪个选项是正确的？A. 温度不变时，压力与体积成反比B. 体积不变时，温度与压力成正比C. 压力不变时，温度与体积成反比D. 以上都是3. 以下哪个不是热力学第一定律的表达式？A. ΔU = Q + WB. ΔH = Q + ΔUC. ΔS = Q/TD. ΔG = ΔH - TΔS4. 一个化学反应的熵变(ΔS)为正值，这意味着：A. 反应是放热的B. 反应是吸热的C. 反应的混乱度增加D. 反应的混乱度减少5. 根据拉乌尔定律，当两种液体混合时，混合物的蒸汽压等于各组分蒸汽压的：A. 质量分数之和B. 摩尔分数之和C. 体积分数之和D. 质量分数乘以摩尔分数答案：1.D 2.D 3.B 4.C 5.C二、填空题1. 摩尔质量在数值上等于物质的______，单位是______。
答案：相对分子质量；g/mol2. 理想气体的内能只与______有关。
答案：温度3. 根据热力学第二定律，不可能从单一热源吸热使之完全转化为______而不产生其他效果。
答案：功4. 物质的量浓度与摩尔浓度的关系是 C = ______c。
答案：1000ρ/M5. 热力学第三定律表明，当温度趋近于绝对零度时，完美晶体的熵趋近于______。
答案：零三、简答题1. 什么是阿伏伽德罗定律？请简述其内容。
答案：阿伏伽德罗定律指的是在相同的温度和压力下，等体积的不同气体含有相同数量的分子。
这个定律是理想气体行为的描述，它表明了气体分子的数目与其体积成正比。
2. 什么是热力学第二定律的克劳修斯表述和开尔文-普朗克表述？答案：热力学第二定律的克劳修斯表述是：不可能实现一个循环过程，其唯一结果就是从一个热源吸热并将这热量完全转化为功。
(完整版)物化试题
1、在恒定温度下，向一容积为 2dm 3的抽空的容器中，依次充入始态为 100kPa ， 2dm 3的 N 2 和 200kPa ，1dm 3的 Ar 。
若两种气体均可视为理想气体，那么容器中混合气体的压力为： （答 案：B ）C 、 150KPaD 、 100kPa答案： B ） B 、气体温度不高于临界温度 D 、气体温度小于泊义耳温度3、在 0℃， 101.325kPa 下，若 CCl 4（M=154g/mol ） 的蒸汽可近似作为理想气体，则密度为： （答 案：B ）、热力学第一定律2、体系的下列各组物理量中都是状态函数的是： （答案： C ）A 、T ，p ，V ，QB 、 m ， Vm ，Cp ，?VC 、T ，p ，V ，nD 、T ，p ，U ， W 3、x 为状态函数，下列表述中不正确的是： （答案： C ） A 、 dx 为全微分 B 、当状态确定， x 的值确定C 、?x = ∫d 的x 积分与路经无关，只与始终态有关D 、当体系状态变化， x 值一定变化 4、理想气体向真空膨胀，当一部分气体进入真空容器后，余下的气体继续膨胀所做的体积功 （答案： B ）A 、W > 0B 、W = 0C 、W < 0D 、无法计算5、在一个绝热刚瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么（答案：C ）D 、Q < 0，W > 0，?U < 0 O 2、Ar 、CO 2、NH 3中一种，在 298K 时由 5dm 3 绝热可 逆膨胀到 6dm 3，温度降低 21K ，则容器中的气体是： （答案： B ）A 、O 2B 、CO 2C 、NH 3D 、Ar7、一种实际气体， μJ-T >0 则该气体经节流膨胀后A 、温度升高B 、温度下降C 、温度不变8、反应 C （金钢石 ） + ?O2（g ） → CO （g ） 的热效应为，问此值为 （答案： D ）A 、CO （g ） 的生成热B 、C （金钢石 ）的燃烧热 C 、碳的燃烧热D 、全不是 1、系统温度升高则一定从环境吸热，系统温度不变就不与环境换热。
(完整版)物化试题计算题
1．1mol 理想气体从298.15K,2P0经下列两条途径到达压力为1 P0的终态：(1)等温可逆膨胀；(2)自由膨胀，试求这两过程的ΔU 、ΔH 、Q 、W 、ΔS 、ΔG 和ΔA.2．试求1mol 理想气体从1000kPa,300K 等温可逆膨胀至100kPa 过程中的ΔU 、ΔH 、ΔS 、Q 、W 、ΔG 和ΔA 。
解：理想气体等温变化，因此：ΔU = ΔH =0； 设计同样始终状态的可逆过程，则：12114.191001000ln 314.81ln -⋅=⨯⨯===∆K J p p nR T Q S R kJ nRT p p nRT Vdp G 743.51000100ln 300314.811000100ln ln121001000-=⨯⨯⨯====∆⎰kJ p p nRT V V nRT pdV A 743.51000100ln 300314.81ln ln12121001000-=⨯⨯⨯==-=-=∆⎰或：()kJG nRT G pV G A 743.5)(-=∆=∆-∆=∆-∆=∆3.计算说明：-10℃、θp 下的过冷C6H6(l)变成定温定压的C6H6(s)，该过程是否为自发过程。
已知1mol 过冷C6H6(l)的蒸汽压为2632Pa ，C6H6(s)的蒸汽压为2280Pa ，Cp,m(l)=127J·mol-1·K-1， Cp,m(s)=123J·mol-1·K-1，凝固热为9940J·mol-1。
解：该过程为不可逆相变，需将其设计为可逆过程，p 1为液态C 6H 6的蒸汽压，p 2为固态C 6H 6的蒸汽压。
),(66θp l H C ),(66θp s H C),(166p l H C ),(266p s H C),(166p g H C ),(266p g H C54321G G G G G G ∆+∆+∆+∆+∆=∆其中，042=∆=∆G G 为两个可逆相变过程。
物理化学教材例题解析供参考
物理化学教材例题解析供参考例1－1 设1mol 理想气体经下列三种途径，由298K 、500kPa 的始态变成298K 、100kPa 的终态。
试计算系统在这三个过程中所做的体积功。
（1）向真空膨胀；（2）在外压恒定为100kPa 时膨胀至终态；（3）先将外压恒定为300kPa ，膨胀至中间态，再由此中间态在外压恒定为100kPa 时膨胀至终态；试比较这三个过程的功，比较的结果说明了什么问题？ 解（1）因，所以；（2）因，所以（3）系统分两步进行膨胀，第一步所做的功为 第二步所做的功为两步作功以上结果说明，始终态相同而途径不同时，系统对外所做的功不同；等温膨胀过程中，分步越多，系统反抗的外压越大，对环境所做的体积功越大。
0p =外0=W 2P P=外()2212211100kPa 111982J500kPa P nRT nRT W p V V p nRT nRT p p P ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=--=--=--=--=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭外()11111111300kPa 11991J500kPa p nRT nRT W p V V p nRT nRT p p p ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=--=--=--=--=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭外，外，外，中外，()222222100kPa 111652J 300kPa p nRT nRT W p V V p nRT nRT p p p ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=--=--=--=--=- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭外，中中中122643JW W W=+=-例1－2 在25℃、标准压力下，1molH 2与0.5molO 2生成1molH 2O （ｌ），放热285.90kJ 。
设Ｈ2及Ｏ2在此条件下均为理想气体，求△U 。
若在此条件下将此反应改在原电池中进行，做电功为187.82kJ ，求Q 、W 、∆U 。
解(1)反应为：(恒温恒压)若忽略的体积，则，，所以(2)始、终态一致，则与（1）相同， 总功=电功+体积功，即此题为第一定律在化学反应中的应用.例1－3 水的蒸发热为40.593kJ·mol -1，1kg 水的体积为1.043dm 3，1kg 水蒸气的体积为1677dm 3。
物化练习题及答案
物化练习题及答案物化练习题及答案物理和化学是自然科学中的两个重要分支，它们对于我们理解和探索自然世界起着至关重要的作用。
在学习物理和化学的过程中，练习题是非常重要的一部分，它们可以帮助我们巩固知识、提高解题能力。
本文将为大家提供一些物化练习题及其答案，希望能对大家的学习有所帮助。
一、物理练习题及答案1. 一个小球以10 m/s的速度向上抛出，经过2 s后它的速度是多少？答案：小球在上升过程中，受到重力的作用速度逐渐减小，所以经过2 s后，它的速度会小于10 m/s。
2. 一个物体以10 m/s的速度沿直线运动，经过5 s后它的位移是多少？答案：物体的位移等于速度乘以时间，所以位移等于10 m/s × 5 s = 50 m。
3. 一个力为10 N的物体在水平方向上受到一个摩擦力为5 N的作用，求物体的加速度。
答案：物体的净力等于力减去摩擦力，所以净力等于10 N - 5 N = 5 N。
根据牛顿第二定律，净力等于物体的质量乘以加速度，所以加速度等于净力除以质量，即5 N ÷ 质量。
二、化学练习题及答案1. NaCl是什么化合物？答案：NaCl是氯化钠的化学式，是由一个钠离子和一个氯离子组成的化合物。
2. H2O是什么分子？答案：H2O是水分子的化学式，由一个氧原子和两个氢原子组成。
3. CO2是什么气体？答案：CO2是二氧化碳的化学式，是一种无色、无臭、不可燃的气体，常见于大气中。
以上是一些物化练习题及其答案。
通过做题，我们可以巩固和提高我们的物理和化学知识，培养我们的解题能力。
希望大家能够在学习中善于思考，勤于练习，不断提高自己的科学素养。
物理化学例题
物理化学例题物理化学是化学的一个重要分支，它研究化学与物理之间的联系和原理，提供了理论基础和数学工具，用于解决各种化学问题，如反应速率、热力学、电化学等等。
这里，我们将通过一些物理化学例题，来了解其应用和思维方式。
一、热力学例题1.1熵变求解问题描述：有一个封闭的圆柱形容器，内部有一个活塞和一些气体分子。
在某一时刻，压力为 30 atm，温度为 27 ℃，活塞的面积为 20 cm²。
随后，缓慢地将活塞移动至第二个位置，使得容器内的体积从 20 L 扩大到 40 L，最终稳定于压力为 10 atm 的状态。
求系统的熵变。
解析：首先，我们要根据理想气体状态方程 PV = nRT，计算出气体分子的摩尔数。
由于体积扩大一倍，所以气体分子的摩尔数变为原来的一半。
因此，初态的摩尔数为 n₁ = PV/RT =20×10⁻⁶×30/8.31×(27+273) = 0.0225 mol，末态的摩尔数为 n₂ =n₁/2 = 0.01125 mol。
其次，根据热力学第二定律，熵变ΔS = S₂ -S₁ = nRln(V₂/V₁) + nRln(P₂/P₁) = nRln(2) + nRln(1/3) = -1.19J/K。
———1.2焓变求解问题描述：将 150 g 的水从 25 ℃加热至沸腾，又将蒸发的水蒸气冷却后凝结成水，最终浓度为 2 mol/L 的盐酸将水蒸气和液态水混合，形成了 200 mL 的溶液，温度为 40 ℃。
求温度升高的焓变。
解析：水的沸点为 100 ℃，其标准摩尔焓为 40.7 kJ/mol。
在常压下，将水从 25 ℃加热至 100 ℃的焓变为 q₁ = 150×4.18×(100-25) = 44175 J。
在 100 ℃下，将 150 g 的水蒸发的焓变可以根据水的蒸发热 40.7 kJ/mol 计算得出，其摩尔数为 n = 150/18 = 8.33 mol，所以 q₂ = 340 kJ。
物化例题汇总
pVm 1 p 1 14.186106 1 Z 1.487/ Tr 3 RTc Tr cRTc Tr 6.0210 8.315190.53 Tr pr p / pc 14.186/ 4.596 3.087
p假设
n(l) R T 0.3 8.314 400 P a 14.252kP a 7.50kP a 3 V2 70 10
p * V2 7.50 103 70 103 n ( l) mol 0.1579 mol R T 8.314 400
步骤 b1 pamb = p´ =100kPa
步骤 b2
p´ = 100 kPa V´ = 49.89a
途径 a 与途径 b 均为反抗恒外压膨胀， Wa = － pambV = － p2 (V2 V1) = － 50 kPa (99.78 33.26)dm3 = － 3.326 kJ Wb= Wb1 + Wb2 = － p´ (V ´ V1) p2 (V2 V ´) = －100 kPa (49.89 33.26) dm3 50 kPa (99.78 49.89) dm3 = － 4.158 kJ →Wa Wb ，相同始末态间，途径不同，功不同。 途径a与途径b所做的功在 p-V 图中表示如下：
由热一律: W= U = 1366 J
该例说明：非恒容过程
Q U nCV ,m dT
pVT 变化
理想气体
eg1:1mol温度为273K的冰在101.325kPa下加热为373K的水蒸气， 计算过程的ΔU、ΔH。 已知： 0℃、101.325kPa下冰的ΔfusHm=6.0 kJ· mol－1； 100℃、101.325kPa下水的ΔvapHm=40.64 kJ· mol－1； 0~100 ℃范围内水的Cp,m=75.31 J· K－1· mol－1。
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苯在正常沸点353K时摩尔汽化焓为30.75kJmol-1，今将353K，101.325kPa下的1mol液态苯向真空定温蒸发变为同温同压的苯蒸气（设为理想气体）．
(1)求此过程的Q、W、ΔU、ΔH、ΔS、ΔA和ΔG。
(2)应用有关原理，判断此过程是否为不可逆过程．
例：2mol某理想气体，其摩尔定容热容Cv,m=3/2R，由500K，405.2kPa的始态，依次经历下列过程：(1)在恒外压202.6kPa下，绝热膨胀至平衡态; (2)再可逆绝热膨胀至101.3kPa; (3)最后恒容加热至500K的终态，试求整个过程的Q、W、ΔU、ΔH及ΔS。
1mol 理想气体从300K ,100kPa下等压加热到600K，求此过程的Q、W、∆U、∆H、∆S、
∆G。
已知此理想气体300K时的S mθ=150.0J·K－1·mol－1，c p,m=30.00 J·K－1·mol－1。
解：W＝－p∆V=－p(V2-V1) =－pV2+pV1= -nRT2+ nRT1= nR(T1-T2)
=1mol×8.315J·K－1·mol－1×(300K-600K)= -2494.5J
∆U= n c V,m (T2-T1) =1mol×(30.00-8.315)J·K－1·mol－1×(600K-300K)= 6506J
∆H= n c p,m (T2-T1) =1mol×30.00J·K－1·mol－1×(600K-300K)= 9000J
Q p= ∆H =9000J
∆S = n c p,m ln(T2/T1) =1mol×30.00J·K－1·mol－1×ln(600K/300K)
= 20.79J·K－1·mol－1
由S mθ(600K)=S mθ(300K)+∆S=(150.0+20.79)J·K－1·mol－1
=170.79J·K－1·mol－1
∆TS =n(T2S2－T1S1)
=1mol×(600K×170.79J·K－1·mol－1－300K×150.0J·K－1·mol－1)
＝57474J
∆G= ∆H－∆TS＝9000J－57474J =－48474J。
l mol单原子理想气体由始态(273K，pθ )经由下列两个途径到达终态( T2，pθ /2)：(l)可逆绝热膨胀；(2)反抗pθ/2的外压绝热膨胀．试分别求出T2，W，∆S m和∆G m．并回答能否由∆G m来判断过程的方向? 已知S θ (298K)=100J ·K-1·mol-1。
解：(1)可逆绝热膨胀过程
Q r = Q = 0 J
∆S= 0 J·K-1(可逆过程为恒熵过程)
单原子理想气体的绝热系数γ=1.667，利用绝热可逆公式
T= 207K
∴W=∆U=nC V,m(T2 - T1) =1mol×(1.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(207K- 273K)= -823.1 J ∆H=nC P,m(T2 - T1) =1mol×(2.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(207K- 273K)= -1371.9 J ∆G= ∆H - ∆(TS) =∆H - (T2S2 - T1S1)=∆H - S(T2- T1)
= -1371.9 J - 100 J·K-1×(207K-273K)
= 5228 J
S(298)=100 S(273)=98.18 ∆G=5108
过程为非恒温过程，不能用∆G来判断过程的方向。
(2) 恒外压绝热膨胀过程，利用Q=0，∆U=W建立方程求出T2。
∆U = n C V,m(T2 - T1) = n(1.5×R)×(T2 - T1)
W= - p外(V2 - V1)= - p2(V2 - V1)= - nR[T2 - (T1/ p1) p2]
= - nR(T2 - T1/2)
∴n(1.5×R)×(T2 - T1) = - nR(T2 - T1/2)
T2 = 0.8T1 = 0.8×273K = 218.4 K
W=∆U=nC V,m(T2 - T1) =1mol×(1.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(218.4K-273K)
=-681.0 J
利用公式得∆S = 1.125 J·K-1
∆H=nC p,m(T2 - T1) =1mol×(2.5×8.3145J·K-1·mol-1)×(218.4K- 273K)= -1135J ∆G= ∆H - ∆(TS) =∆H - [T2∆S -+ (T2-T1)S1]
= -1135 J - [218.4K×1.125J·K-1 +(218.4K - 273K)×100J·K-1]
= 4079 J
过程为非恒温过程，不能用∆G来判断过程的方向。