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。
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。
第一章-物理化学C 作业题 参考答案 5-23
习题 6. 0.500 g 正庚烷放在氧弹量热计中，燃烧后温度升高 3.26℃，燃烧前后的平均温度为
25℃。已知量热计的热容量为 8176 J∙K-1,计算 25℃时正庚烷的等压摩尔燃烧热。
解答：0.500g 正庚烷燃烧后放出的恒容热效应为
QV= {8176×(−3.26)} J= − 26.65 kJ 1 mol 正庚烷燃烧后放出的等容热效应为
解答：∆rCp,m= ∑B νB Cp,m(B)=(31.4+37.7 − 52.3) J∙mol-1∙K-1=16.8 J∙mol-1∙K-1
由基尔霍夫定律：∆rHmy (1000.15K)=∆rHmy (298.15K)+ ∫219080.105.1K5K ∆rCp,mdT ={−36120+16.8×(1000.15-298.15)} J∙mol-1 = − 24.3 kJ∙mol-1
∆cUm=
QV m⁄M
=
(−02.656⁄5130.076)
J∙mol-1= −
5330
kJ∙mol-1
C7H16(l)+11O2(g)=7CO2(g)+8H2O(l)
正庚烷燃烧热为 ∆cHmy (C7H16,298K)=∆cUm+ ∑ νBRT ={−5330+(7 − 11)×8.314×298} J∙mol-1
物理化学 C 作业题 参考答案
第一章 热力学第一定律及其应用（共 4 题）
习题 1. 1 mol 理想气体依次经过下列过程：（1）等容下从 25℃升温至 100℃，（2）绝热自 由膨胀至二倍体积，（3）等压下冷却至 25℃。试计算整个过程的 Q、W、∆U 及∆H。 解答：理想气体的热力学能和焓仅与温度有关，U 和 H 为状态函数，则∆U=0；∆H=0。
《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
物理化学第一章习题及答案
物理化学第⼀章习题及答案第⼀章热⼒学第⼀定律⼀、填空题1、⼀定温度、压⼒下，在容器中进⾏如下反应：Zn(s)+2HCl(aq)= ZnCl 2(aq)+H 2(g)若按质量守恒定律，则反应系统为系统；若将系统与环境的分界⾯设在容器中液体的表⾯上，则反应系统为系统。
2、所谓状态是指系统所有性质的。
⽽平衡态则是指系统的状态的情况。
系统处于平衡态的四个条件分别是系统内必须达到平衡、平衡、平衡和平衡。
3、下列各公式的适⽤条件分别为：U=f(T)和H=f(T)适⽤于；Q v =△U 适⽤于；Q p =△H 适⽤于；△U=dT nC 12T T m ,v ?适⽤于；△H=dT nC 21T T m ,P ?适⽤于；Q p =Q V +△n g RT 适⽤于；PV r=常数适⽤于。
4、按标准摩尔⽣成焓与标准摩尔燃烧焓的定义，在C （⽯墨）、CO （g ）和CO 2(g)之间，的标准摩尔⽣成焓正好等于的标准摩尔燃烧焓。
标准摩尔⽣成焓为零的是，因为它是。
标准摩尔燃烧焓为零的是，因为它是。
5、在节流膨胀过程中，系统的各状态函数中，只有的值不改变。
理想⽓体经节流膨胀后，它的不改变，即它的节流膨胀系数µ= 。
这是因为它的焓。
6、化学反应热会随反应温度改变⽽改变的原因是；基尔霍夫公式可直接使⽤的条件是。
7、在、不做⾮体积功的条件下，系统焓的增加值系统吸收的热量。
8、由标准状态下元素的完全反应⽣成1mol 纯物质的焓变叫做物质的。
9、某化学反应在恒压、绝热和只做膨胀功的条件下进⾏, 系统温度由T 1升⾼到T 2，则此过程的焓变零；若此反应在恒温（T 1）、恒压和只做膨胀功的条件下进⾏，则其焓变零。
10、实际⽓体的µ=0P T H,经节流膨胀后该⽓体的温度将。
11、公式Q P =ΔH 的适⽤条件是。
12、若某化学反应，只做体积功且满⾜等容或等压条件，则反应的热效应只由决定，⽽与⽆关。
13、常温下，氢⽓经节流膨胀ΔT 0；W 0；Q 0；ΔU 0；ΔH 0。
物理化学 答案 第一章_习题解答
-
知此气体的 Cp,m=29.10 J·K 1，求过程的ΔU、ΔH、Q 和 W 。 解： （1）等容
ΔU = n ⋅ Cv ,m (T2 − T1 ) = 1 × (29.1 − 8.314) × 75 = 1559 J ΔH = n ⋅ C p ,m (T2 − T1 ) = 1 × 29.1 × 75 = 2183 J
η = −Wr / Q1 = (T1 − T2 ) / T1 = (500 − 300) / 600 = 40%
第二个卡诺热机效率
η ′ = −Wr / Q1′ = (T1 − T2′) / T1 = (500 − 250) / 600 = 50%
∵
η =η′
∴两个热机的效率不相同
（2）第一个热机吸收的热量： Q1 =
γ =1.4，试求 Cv,m。若该气体的摩尔热容近似为常数，试求在等容条件下加热该气体至 t2=
80℃所需的热。 解：∵ γ =
C p,m Cv , m
=
Cv , m + R Cv , m
= 1.4
∴ Cv, m =
R
γ
=
8.314 = 20.79 J ⋅ K -1 ⋅ mol-1 0.4
Qv = n ⋅ Cv ,m ⋅ ΔT = =
4
3 3 ⎧ ⎧ ⎪V1 = 5dm ⎪V2 = 6dm Q (可 ) = 0 ⎯⎯⎯⎯ → ⎨ ⎨ ⎪T1 = 298.15 K ⎪T2 = 278.15 K ⎩ ⎩
由理想气体绝热可逆过程方程式可知
T2 / T1 = (V1 / V2 ) Cv ,m =
R / Cv , m
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C p,m (s) 24.28J mol 1 K 1。
p,m
(l ) 31.4J mol 1 K 1,
解 定压过程 Qp H T nCp,mdT，相变过程
H3 H1 H2 H2O(s, 273.2K ) H2O(l, 273.2K ) H2O(l,373.2K ) H2O( g,373.2K )
H1 nH fus 1mol 6.002kJ mol 1 6.002kJ
H2 nCp,mT 1mol 75.3J mol 1 K 1 (373.2 273.2)K 7.53kJ
1
0.1105 Pa 1mol 8.314 J mol K 300 K (1 ) 0.25 105 Pa
1
1.5 103 J
Q W 1.5 103 J
（2）
T'
p2V1 nR
p2
nRT p1 p 2T nБайду номын сангаас p1
W nRT nR(T T ' ) nR(T
试计算反应 2 H
解
1
2
1 ( g ) Cl2 ( g ) HCl ( g )在1273 2
K时的反应热。
r C p ,m vB C p ,m (26.53 4.60 103 T 1.09 105 T 2 ) J mol 1 K 1 1 (29.07 0.836 103 T 2.01 106 T 2 ) J mol 1 K 1 2 1 (36.90 0.25 103 T 2.845 105 T 2 ) J mol 1 K 1 2
3 R 2
15kJ
100 103 Pa 100 103 m3 5 H nC p ,m T 8.314 J mol 1 K 1 (546 273) K 1 1 8.314 J mol K 273K 2
25kJ
10和11略，方程式的加减。
1 92.31103 J mol 1 [6.46 (1217 298) 5.14 10 3 (1217 2 2982 ) 0.33 105 2
1 1 1 ( ) 1.01106 (12173 2983 )]J mol 1 1217 298 3
12、13、14一个类型，以12为例 12 氯化氢气体的标准生成焓，氯化氢、氢气、氯气的摩尔定 压热容分别为 f Hm (298K ) 92.31kJ mol 1
HCl : C p ,m (26.53 4.60 103 T 1.09 105 T 2 ) J mol 1 K 1 H 2 : C p ,m (29.07 0.836 103 T 2.01106 T 2 ) J mol 1 K 1 Cl2 : C p ,m (36.90 0.25 103 T 2.845 105 T 2 ) J mol 1 K 1
V2
nRT p2
（1）
T' p1V2 nR
p1
nRT p2 p 1T nR p2
p1 p T T ) nRT (1 1 ) p2 p2
W nRT nR(T ' T ) nR(
or
W p1 (V2 V1 ) p1 (
p nRT nRT ) nRT (1 1 ) p2 p1 p2
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。 解 恒压无非体积功的过程，则
Q H nC p ,m T 1000 g 1 1 5 34.10 J mol K (673.2 373.2) K 5.7 10 J 18 g mol 1
H3 nH fus 1mol 40.59kJ mol 1 40.59kJ
H H1 H2 H3 54.12kJ
U H p(Vg Vl ) H pVg H nRT2 54.12kJ 1mol 8.314 103 kJ mol 1 K 1 373.2K 51.02kJ
1
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 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
W nRT
1000 g 1 1 5 8.314 J mol K (673.2 373.2) K 1.4 10 J 1 18 g mol
U Q W 5.7 105 J 1.4 105 J 4.3105 J
8. 已知冰在273.2 K及101.325 kPa时的熔化热为6.002 kJ· mol-1，
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。 (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
V1 nRT p1
nRT 1mol 8.314 J mol 1 K 1 373.2K p2 3.10 104 Pa 3 3 V2 100dm 10
W1 p1V 6.21104 Pa (50dm3 103 25dm3 103 ) 1.55103 J
W2 p2V 3.10 104 Pa (100dm3 103 50dm3 103 ) 1.55103 J
W W1 W2 3.1103 J
（4）
W p2V 3.10 104 Pa (100dm3 103 25dm3 103 ) 2.33103 J
V1 W nRT ln V2
4.3 103 J
25dm3 103 1mol 8.314 J mol K 373.2 K ln 100dm3 103
1 1
（2）向真空碰撞 W=0
（3） 两次等外压且定温膨胀
pV nRT
nRT 1mol 8.314 J mol 1 K 1 373.2K 4 p1 6.21 10 Pa V1 50dm3 103
6.71105 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
V2
nRT dV V
W nRT ln V nRT ln
V1
V2 V nRT ln 1 V1 V2
1
5dm3 103 5mol 8.314 J mol K 300 K ln 50dm3 103
水在373.2 K及101.325 kPa时的蒸发热为40.59 kJ· mol-1，在 273.2 K~ 373.2 K之间水的平均定压热容为75.3 J· mol-1· K-1。今
在101.325 kPa下，将1mol冰(273.2 K)变为373.2 K的水蒸气，其
ΔU和ΔH为多少？
解 题目中的过程是不可逆相变过程，
r Cp,m 6.46 5.14 103T 0.33105T 2 1.01106 T 2
r H m (1217 K ) r H m (298)
1217 298
(6.46 5.14 103 T 0.33 105 T 2 1.01106 T 2 ) dT
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
p2 T2 T1 2 273K 546 K p1
100 103 Pa 100 103 m3 3 U nCv ,m T 8.314 J mol 1 K 1 (546 273) K 1 1 8.314 J mol K 273K 2
(2)
nRT2 1mol 8.314 J mol 1 K 1 563.1K p2 936.32kPa 3 3 V2 5dm 10
(3) 绝热可逆过程，Q=0
5 W nCV ,m (T2 T1 ) 1mol R (563.1K 298.2 K ) 5.5 103 J 2
p2 p T ) nRT (1 2 ) p1 p1
or
W p2 (V2 V1 ) p2 (
3.7 103 J
p nRT nRT ) nRT (1 2 ) p2 p1 p1
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
C p ,m 7 R 2 CV , m 5 R 2
1.40
(1)
nRT 1mol 8.314 J mol 1 K 1 298.2K V1 0.0245m3 24.5dm3 p1 101.325kPa