浙江大学远程教育学院 《物理化学》课程作业（必做）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。

答：2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g)△r H m ө=（∑H ）产物-（∑H ）反应物=（-1383-92.3*2）-（-411*2-811.3）=65.7KJ/mol第二章 热力学第二定律一、单选题1. 反应 NH 4Cl (s) = NH 3(g) + HCl (g)的△r S m өA 。

A ．大于零B ．小于零C ．等于零D ．不确定二、填空题1. 热力学第二定律主要是解决了 过程方向限度 问题。

2. 水和乙醇混合过程的ΔS 大于 零（填“小于”、“大于”或“等于” ）。

3. 理想气体的卡诺循环由等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀、等温可逆压缩和 绝热可逆压缩所组成。

4. 吉布斯能判据的适用条件是 封闭系统等温等压和非体积功为零 。

5.合成氨反应的ΔS小于零（填“小于”、“大于”或“等于” ）。

三、简答题1.什么是热力学第二定律？答：热量由低温物体传给高温物体而不引起其他变化，是不可能的。

2.如何用熵判据判断过程的方向？答：熵是系统混乱程度的度量，孤立系统的熵值永远不会减少，孤立系统杜绝了一切人为控制则可用熵增原理来判别过程的自发方向。

孤立系统中使熵值增大的过程是自发过程也是不可逆过程；使系统的熵值保持不变的过程是可逆过程，系统处于平衡态；孤立系统中不可能发生使熵值变小的任何过程。

3.如何用吉布斯能判据判断过程的方向？答：在等温等压和W=0的条件下，封闭系统自发过程总是朝着吉布斯能减小的方向进行，直至吉布斯能降到极小值（最小吉布斯能原理），系统达到平衡。

4.一般情况下，温度升高，固体溶解度增大，气体溶解度减小，请用热力学原理解释之。

答：一般情况下，固体溶解是熵增加过程，而气体溶解是熵减少过程。

根据G=△H-TS提高温度对固体溶解有利而对气体溶解不利。

四、计算题1. 2 mol 理想气体从25℃、0.025m3在恒定外压为终态压力下等温膨胀为0.05m3。

求该过程的Q、W、△U、△H、△S、△S环境、△F和△G。

2.0.5L 343K的水与0.1L 303K 的水混合，求系统的熵变。

已知水的C p,m=75.29J/(K·mol)。

3.有一大恒温槽，其温度为96.9℃，室温为26.9℃，经过相当时间后，有4184J的热因恒温槽绝热不良而传给室内空气，试求：(1)恒温槽的熵变；(2)空气的熵变；(3)试问此过程是否可逆。

答：（1）ΔS槽=-Q/T槽=-4184/（96.9+273）=-11.3 J·K-1（2）ΔS空=Q/T空=4184/（26.9+273）=13.95 J·K-1（3）因为ΔS总=ΔS槽+ΔS空=-11.3+13.95=2.65 J·K-1＞0所以不可逆。

4. 在25℃和标准状态下，已知金刚石的标准摩尔生成焓为1.90 kJ·mol -1，金刚石和石墨的标准摩尔熵分别为2.44 J·mol -1·K -1和5.69J·mol -1·K -1，求 石墨→金刚石的θm r G Δ，并说明在此条件下，哪种晶型更加稳定？ 答：Δr S m θ=Sθ，金刚石,s- Sθ，石墨,s=2.44-5.69=-3.25 J·mol -1·K -1Δr G θm =ΔrH θ-T Δr S m θ=1.90*1000-（25+273）*（-3.25）=2868J/mol=2.87KJ/mol 石墨更稳定第四章 化学平衡一、单选题1. *改变反应物的浓度将影响化学平衡，这是由于 B 发生改变所致。

A ．θm r G ΔB ．△r G mC ．经验平衡常数D ．标准平衡常数 2. *已知反应N 2+3H 2= 2NH 3的标准平衡常数为K 1ө，反应(g)NH (g)H 23(g)N 21322=+的标准平衡常数为K 2ө，两者的关系为 D 。

A ．K 1ө=K 2өB ．K 1ө=2K 2өC ．K 1ө=½K 2өD ．K 1ө= (K 2ө )23. *反应 N 2O 5 (g) = N 2O 4(g) + ½ O 2(g) 的△r H m ө= 41.84 kJ·mol -1，为了提高N 2O 4的产率，可以采取的措施是 B 。

A ．降低温度、提高压力 B ．降低压力、提高温度 C ．降低温度、降低压力 D ．提高温度、提高压力4. *若 298K 时反应N 2O 4(g) ＝ 2NO 2(g) 的 K ө = 0.1132，则当 N 2O 4和NO 2的分压均为1.0 kPa 时，该反应 A 。

A ．向生成NO 2的方向进行 B ．向生成N 2O 4的方向进行 C ．正好达到化学平衡 D ．难于判断其进行方向5. *某气态反应为放热反应，在727℃时的K ө=3.4×10-5，已知△r H m ө=-189kJ·mol -1，则在827℃时的K ө= C 。

A ．3.4×10-5 B ．3.4×10-4 C ．4.3×10-6 D ．4.3×10-7二、填空题1. *已知反应 C(s) + O 2(g) = CO 2(g) 的标准平衡常数为K 1ө，CO(g) + ½O 2(g) = CO 2(g) 的标准平衡常数为K 2ө，2C(s) + O 2(g) = 2CO(g) 的标准平衡常数为K 3ө，则K 3ө与K 1ө和K 2ө的关系为 (K 1 ө/K 2 ө)2。

2. *已知反应 CO(g) + ½O 2(g) = CO 2(g) 的标准平衡常数为K 1ө=6.443，则反应2 CO 2(g) =2CO(g) + O 2(g)的标准平衡常数K 2ө= 0.02409 。

3. *当反应 PCl 5(g) = PCl 3(g) + Cl 2(g) 达平衡时， 增大系统总压力，平衡 向左 移动。

4. *当反应 NH 4Cl (s) = NH 3(g) + HCl (g) 达平衡时， 提高反应温度，平衡 向右 移动。

5. *445℃时，Ag 2O （s ）分解压力为20974kPa ，该分解反应Ag 2O(s) = 2Ag(s)+½O 2（g ）的θm r G Δ= 向右 kJ·mol -1。

三、简答题1. 化学反应CaCO 3(s)=CaO(s)+CO 2(g)必须在高温下进行，请用热力学原理解释之。

答：化学反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)是吸热反应，提高反应温度可以增大平衡常数， 有利于反应正向进行。

2. 乙苯脱氢生成苯乙烯C 6H 5C 2H 5（g ）＝ C 6H 5CH=CH 2（g ）+ H 2（g ）是吸热反应，通入过热水蒸气（不参加反应）可以提高苯乙烯产率，为什么？ 答：乙苯脱氢生成苯乙烯是吸热反应，提高反应温度有利；该反应也是增加体积的反应，减少压力有利。

通过通入过热水蒸气即可以提供热量，维持较高的反应温度，同时还由于水蒸气不参加反应，起稀释作用，与减少压力效果等同。

四、计算题1. 已知298.2K 时下列反应的△r H m ө=-46.02 kJ·mol -1 和各组分的标准摩尔生成吉布斯能C 2H 4 (g) + H 2O(g) = C 2H 5OH (g)△f G m ө(kJ·mol -1) 68.178 -228.59 -168.6 分别计算298.2K 和500K 时的标准平衡常数K ө。

答：(1)因为△rG m ө=-168.6-68.178+228.59=-8.268 kJ·mol -1△rG m ө=-RTlnK өlnK ө=△rG m ө/（-RT ）=-8.268*103/（-8.314*298.2）=3.3025 所以K ө=27.18（298.2K ）(2) ln （K 2/K 1）=【△r H m ө*(1/T 1-1/T 2) 】/R lnk 2/27.18=-46.02*1000*(1/298.2-1/500)/8.314 lnk 2/k 1=7.5 K 2=0.015162. 已知Ag 2CO 3（s ）在298.2K 时的分解反应Ag 2CO 3（s ）＝Ag 2O （s ）＋CO 2（g ） 的△r G m ө＝12.89 kJ·mol -1，求： （1）标准平衡常数；（2）若大气中含0.1%的CO 2（体积），298.2K 时Ag 2CO 3在大气中能否自动分解？ 答：(1) △rGm ө=-RTlnK ө=-8.314*298.2*lnK ө=12890 lnK ө=-5.2 K ө=5.521*10-3(（2）能自动分解第五章 相平衡一、单选题1. 简单低共熔双组分系统T-x 相图如图所示。