物理化学期中考试

化学系2011级化学/应用化学专业《物理化学》期中测验

（100分钟）

姓名：学号分数

一、判断正误。在括号内用“√”或者“×”表示。（每题2分，共10分）

1. 可逆过程中，系统的熵不变，不可逆过程中，系统的熵增大。（）

2. 系统经任意循环过程恢复到初始态，环境必然也恢复到初始状态。（）

3.理想气体从同一始态出发，分别经绝热可逆与绝热不可逆的途径，不可能达到相同的末态。（）

4. 一定量理想气体绝热自由膨胀时，温度不变，内能也不变，但熵值增加。（）

5. 若某化学反应的m p r C ,∆=0，则该反应的r m S ∆也与温度无关。（）

二、填空。（每空1分，共20分）

1. 在体积功的计算式2

1d V e V W p V =-⎰中, 当系统发生__________或___________的情况下,

可以用体系的压力代替环境的压力。

2. 绝热刚壁容器内发生一化学反应，测得反应过后温度升高，压力增大，则系统的Q ___ 0 ;W ___ 0 ; ∆U ___ 0 ;∆H ___ 0。（填入“>”，“<”或者“=”。）

3.1mol 理想气体从p 0V 0T 0分别经①绝热可逆膨胀到p 1V 1T 1 , ②绝热恒外压膨胀到p 2V 2T 2 , 若p 1 =p 2 则V 1 __V 2、S 1 __S 2。（填入“>”，“<”或者“=”。）

4. 热力学第三定律的普朗克表述为。

5. 双原子理想气体在(1)恒压和(2)恒容下, 从T 1加热到T 2 , 则在恒压下的熵变应为在恒容下熵变的_____倍。

6.分别指出系统发生下列变化时, ∆U ,∆H ,∆S , ∆G , ∆A 中何者为零？

(1)任何封闭系统经历一个不可逆循环; ____________________

(2)在绝热刚壁容器内进行的化学反应; __________

(3)一定量理想气体的温度保持不变, 体积和压力变化; _______

(4)某液体由始态(T , p *)变成同温同压的饱和蒸气; _____

(5)范德华气体经历一绝热可逆过程到达某一终态。______

7. 某系统从始态1分别经过一个不可逆途径和一个可逆途径均到达终态2，前者引起的环境的熵变一定____于后者引起的环境的熵变。

8. 对理想气体: (∂H/∂T ) p ____0, (∂S /∂T )p ____0, (∂S /∂p )T ____0, (∂A /∂V )T _____0。

三、选择。（每题2分，共10分）

1. 热力学基本方程d G =-S d T +V d p 适用于下列过程中的 __________。

A. 过冷水凝固生成过冷冰；

B. O 2和N 2在等温等压下混合；

C. 理想气体向真空自由膨胀；

D. 氢气和氧气燃烧生成水。

2.恒温时, 封闭系统中亥姆霍兹函数的降低量等于。

A. 可逆条件下的热

B. 可逆条件下系统对外做的非体积功

C. 可逆条件下内能的降低

D. 可逆条件下系统对外做的总功

3.对d S ≥δQ /T 环的分析不正确的是（）

A 可逆过程中系统的熵变等于过程的热温商

B 不可逆过程中系统的熵变大于过程的热温商

C 可逆过程中的熵变大于不可逆过程中的熵变

D 不可能有熵变小于热温商的热力学过程

4.下列计算中_____是正确的。

A. 范氏气体恒温膨胀体积从V 1→V 2, ∆S = nR ln(V 2/ V 1)

B. 纯物质两相平衡时dp H dT T V

∆=∆ C. 任意气体经不可逆绝热膨胀从p 1V 1 →p 2V 2所做的功为

11221

p V p V γ-- D. 可逆电池等温等压对外放电时，Q p =∆H=T ∆r S 。

5.n 摩尔单原子理想气体恒压升温从T 1至T 2, ∆U = ____。

A. nC p ∆T

B. nC V ,m ∆ T

C. nR ∆T

D. nR ln(T 2/T 1)

四、简答:（每题5分，共20分）

1. 在373.15K 及101325Pa 下, 一定量的水变成水蒸气, 因为U =f (T ,p )，d U =

p T

U U dT dp T p ⎛⎫∂∂⎛⎫+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭，故在d T = 0, d p = 0的条件下, d U = 0。这个说法对吗？为什么？

2.克劳修斯-克拉贝龙方程推导时引入了哪些近似条件？

3.理想气体的微观特征是什么？什么情况下，实际气体可被视为理想气体？

4.利用∆A 或∆G 作为方向性判据时应以什么为限制条件？

五（10分）已知水在100℃，101.325kPa 下的摩尔蒸发焓vap m H ∆=40.668kJ·mol -1，现用1atm 的恒外压将1mol0.5atm 、100℃的水蒸气压缩成1atm 、100℃的水,求该过程的Q 、W 、∆U 、∆H 、∆S 、∆G 和∆A 。假定水蒸气可视为理想气体，液体水的体积相对于气体可忽略不计。

六.（10分）硫S 的固相有正交和单斜两种晶型，它们的燃烧热分别为-296.7 kJ·mol -1和-297.1 kJ·mol -1，在101.325kPa 下两种晶型的可逆转化温度为96.7℃。请用热力学计算判断在101.325kPa 、100℃时何种晶型较稳定？假定硫的两种晶型的C p ，m 相等。

七.（10分）某气体状态方程为pV=RT+bp（b>0），1mol该气体经绝热向真空膨胀后，气体的温度将如何变化？试证明之。

八. （10分）已知－5℃固态苯的饱和蒸气压为2.28kPa, 现有1mol，－5℃过冷液体苯在p =101.325kPa下凝固时，S m=－35.46 J·K－1·mol－1，放热9860 J·mol－1。求－5℃时，液态苯的饱和蒸气压。设苯蒸气为理想气体。