物理化學熱力學第二定律例題

1、第三章 熱力學第二定律引用參考資料（ 1） 天津大學物理化學習題解答（第五版）； （ 2）江南大學課件附帶習題中選擇題和填空題部分；（ 3） 2001山東大學物理化學中的術語概念及練習；一、 填空題1某熱機循環(huán)一周，從高溫熱源吸收200kJ，向低溫熱源放熱100kJ，則W （pV） （）-100kJ2 在高熱源T1 和低溫熱源T2之間的卡諾循環(huán)，其熱溫熵之和Q1 Q2 =（） 。T1T2循環(huán)過程的熱機效率 =（） 。T1 T20，12T13 100、1 大氣壓下的水，恒溫恒壓下蒸發(fā)成100、1 大氣壓的水蒸氣，則S（） 0，G （） 0。S 0 、 G = 04一定量理想氣體與300K 大熱源

2、接觸做等溫膨脹，吸熱Q=600KJ，對外所做功為可逆功的40%，則系統(tǒng)的熵變 S=（） 。5kJ K -1QrWr600kJ-1S5kJ KT T 0.4 300K51mol 單原子理想氣體從p1、V1、 T1等容冷卻到p2、V1、T2，則該過程U（）0，S（） 0， W（） 0（填） 。U 0，S 0， W = 06乙醇液體在常壓、正常沸點溫度下蒸發(fā)為乙醇蒸汽，過程的H與S的關系是（ ） ；H與 Q的關系是（） ，計算 H 所需要的熱力學基礎數(shù)據(jù)：點下的標準摩爾生成焓f H m；乙醇蒸氣在正常沸點下的標準摩爾生成焓S ； Q H ；乙醇在正常沸點下的蒸發(fā)焓vap H m ；乙醇液體在正常沸H

3、fHm7某一系統(tǒng)在與環(huán)境300K 大熱源接觸下經歷一不可逆循環(huán)過程，系統(tǒng)從環(huán)境得到 10KJ 的功，則系統(tǒng)與環(huán)境交換的熱Q=（） ； Ssys =（） ； Samb=（）。-10kJ； 0； 33.33J K因為循環(huán)過程U Q W 0；8 298K氣相反應CO（ g） + 1/2 O（ g） = CO2（ g） ，該反應的G AUH （填） 。G A， U H9下列過程中，系統(tǒng)的U、S、G何者為零：（ 1）理想氣體向真空恒溫自由膨脹（ 2）某一循環(huán)過程（ 3）可逆相變過程下列過程中，系統(tǒng)的 U、S、G 何者為零：（ 1） U = 0 （ 2）U = 0、S = 0、G = 0 （ 3）G =

4、010. 克拉佩龍方程的應用條件是克勞修斯-克拉佩龍方程的應用條件是純物質的任意兩相平衡，純物質的氣-液或氣-固兩相平衡11. 液 態(tài) SO2 的蒸汽壓與溫度的關系為lgpSO2Pa1427.7KT10.44214257Kvap H aT 2.303RT則其正常的沸點為K，vap H m （） kJ mol262; 27.3012. 1mol 單原子理想氣體從同一始態(tài)體積的V1 開始，經歷下列過程后變至10V1，計算：a）若經恒溫自由膨脹，則b）若經恒溫可逆膨脹，則c）若經絕熱自由膨脹，則d）若經絕熱可逆膨脹，則n 1mol ，單原子理想氣體，a）恒溫自由膨脹S（）JK-1；S（）JK-1 ；

5、S（）JK-1；S（）JK-1 。V1V2 10V1，CV,m1.5RS nRlnV2/V18.314J K -1ln10 19.14J Kb）恒溫可逆膨脹SSa（ c）絕熱自由膨脹Q 0,W U 0， T 不變，故SSa（ d）絕熱可逆膨脹2SQr /T 01r或T2/T1V1/V2R/CV,m所以 SnCV,mlnT2/T1nRln V2/V10二、選擇題1若在兩個不同溫度的熱源（T1， T2）間，用理想氣體進行卡諾循環(huán)，其熱機效率為50，當改用非理想氣體進行循環(huán)時，其熱機效率如何變化?（設均為可逆 ） （）A. 減少 B.不變C.增加D.等于零答案： B2. 氣體在節(jié)流膨脹過程中其熵值（

6、） .A. 增加B. 減少C. 不變D. 難以確定答案： A3一氣體經不可逆循環(huán)后，系統(tǒng)和環(huán)境的熵變是什么（）AS（體 ） 0,S（環(huán) ）= 0 B. S（體 ）= 0,S（環(huán) ） 0C. S（體 ）= 0,S（環(huán) ） 0,S（環(huán) ） 0答案：B4在383K， p 下， 1mol 過熱水蒸氣凝聚成水，則系統(tǒng)、環(huán)境及總的熵變?yōu)椋ǎ〢. S 系 0 , S 環(huán) 0 , S 總 0; B. S 系 0 , S 總 0C. S系 0 , S環(huán) 0 , S總 0; D. S系 0 , S總 0 B. S 0 C. S = 0 D. 無法計算答案： A7. 一個由氣相變?yōu)槟巯嗟幕瘜W反應在恒溫恒容下自發(fā)進

7、行, 在此過程中B.S（系） 0D.S（系） 0,S（環(huán)）= 0F. S（系 ） 0, S（環(huán) ） 0,S（環(huán)） 0C.S（系） 0,S（環(huán)） 0答案： B8 在 101.325kPa， 5 C 條件下過冷水結冰，此過程的H() ； S( )；G ( )；Samb （）A. 0B.=0C.0B.=0C.0D.無法確定答案： A A C B此過程狀態(tài)函數(shù)改變量與水在100 ,101.325kPa 下的蒸發(fā)過程狀態(tài)函數(shù)改變量完全相同。10 1 克 -10的水凝固成-10的冰，其S 為多少（）A-80/273 +（ 0.49-1.00） ln263/273; B. 80/263C. 80/273 +

8、（ 0.49-1.00） ln263/273;D.-80/263答案： A11 25時將始態(tài)為a的 N2和 101.325kPa的H2分別放在體積相等、被隔板隔開的兩個室內，當拿開隔板，使兩種氣體等溫混合時其吉布斯自由能G 如何變化（）A. 增大B. 不變 C. 減小 D. 不確定答案： C12 在 101.325kPa, 101下水變?yōu)樗魵? 系統(tǒng)的（）A. G = 0B. G 0 D. S = Qp/374.15KE. Qp = 可逆相變熱F. H = QpG. S（總 ） 0H.S（總 ） 0B.0B.=0C. 0, S（環(huán) ） 0B. S（系 ） 0, S（環(huán) ） 0C. S（系 ）

9、 0 D. S（系 ） 0, S（環(huán) ） 0, S（環(huán) ） = 0 F. S（系 ） = 0, S（環(huán) ） 0答案： E18下列哪一種物質在0K 的標準熵是0 （）A理想溶液B. 理想液體C. 理想氣體D. 完美晶體答案： D19 在一帶活塞的絕熱氣缸中發(fā)生某一化學反應，系統(tǒng)終態(tài)溫度升高，體積增大，則此過程W（） H （） S（ ） G （ ）A. 0B.=0C.0 B. =0答案：B； AC. 0B.=0C.0D.無法確定答案：C； B； AU H pV pVp2Vg p1V1 0 ；節(jié)流膨脹過程H 0 ； Q 0 ；S 0。三簡答題1. 系統(tǒng)經一絕熱不可逆過程由A 態(tài)變到 B 態(tài)，其熵變?yōu)?/p>

10、S1（如圖），能否經絕熱可逆過程使系統(tǒng)由B 態(tài)再回到A 態(tài)？為什么？A不可逆 S1B經一絕熱不可逆過程由A 態(tài)變到 B 態(tài)， S1 0，即SB SA，若經絕熱可逆過程使系統(tǒng)由B 態(tài)再回到A，則必須S2=0，即SB=SA，不能進行2一反應在等溫等壓下自發(fā)進行，其rHm 0 ，則反應的S也小于零。正確與否，解釋之。等溫等壓下自發(fā)進行，則rGm 0，而G = H - T S 0，S H / T 即可，不一定 S 必須小于零。3. 指出下列公式適用范圍2）3）4）5）p1T2V 2T2S nRln1C p ln2nRln 2CVln 2p2T1V1T1dU = TdS pdVG = VdpH= G p

11、SpTd lnpVap H mdTRT 21）理想氣體從始態(tài)p1、 V1、 T1 經歷任何過程到達終態(tài)p2、 V2、 T2。2）封閉系統(tǒng)平衡態(tài)，不作非體積功的一切過程。（ 3）封閉系統(tǒng)平衡態(tài)，不作非體積功，且恒溫過程（ 4） 封閉系統(tǒng)平衡態(tài)，不作非體積功（5） 蒸發(fā)過程，氣體為理想氣體STTOSOV4. 請畫出卡諾循環(huán)在下列坐標上的示意圖：34OH四判斷題判斷下列各題說法是否正確，并簡要說明原因 .（ 1）不可逆過程一定是自發(fā)的，而自發(fā)過程一定是不可逆的。（ 2）凡熵增加過程都是自發(fā)過程。（ 3）不可逆過程的熵永不減少。（ 4）系統(tǒng)達平衡時熵值最大，自由能最小。（ 5）某系統(tǒng)當內能、體積恒定時

12、，S 的過程則不能發(fā)生。（ 6）某系統(tǒng)從始態(tài)經一絕熱不可逆過程到達終態(tài)，為了計算某些熱力學函數(shù)的變量，可以設計一個絕熱可逆過程，從同一始態(tài)出發(fā)到達同一終態(tài)。（ 7）在絕熱系統(tǒng)中，發(fā)生一個不可逆過程從狀態(tài)I II ，不論用什么方法，系統(tǒng)再也回不到原來狀態(tài)了。（ 8）絕熱循環(huán)過程一定是個可逆循環(huán)過程。（ 1 ）不可逆過程一定是自發(fā)的（錯， 如不可逆壓縮并非自發(fā)過程）， 而自發(fā)過程一定是不可逆的（對）（ 2）錯，必須是在孤立系統(tǒng)中凡熵增加的過程都是自發(fā)過程（ 3）錯，必須是在孤立系統(tǒng)中才成立（ 4） 錯， 缺少前提條件，絕熱系統(tǒng)或孤立系統(tǒng)中達平衡時熵值最大，恒溫恒壓不作非膨脹功的前提下，系統(tǒng)達達平衡

13、時自由能最小。（ 5） 錯， 由公式 dU=TdS-pdV ，當 U 、 V 恒定時，dS=0，S 的過程則不能發(fā)生。但上述公式必須在組成不變的封閉系統(tǒng)，W=0 的條件下才能適用。（ 6）錯，因為根據(jù)熵增原理，絕熱不可逆過程S ，而絕熱可逆過程的S = ，從同一始態(tài)出發(fā)，經歷一個絕熱不可逆過程后的熵值和經歷一個絕熱可逆過程后的熵值永不相等，故不可能達到同一終態(tài)。（ 7）對，仍在絕熱系統(tǒng)中，永遠回不到原來狀態(tài)。 （ 8）對，因為絕熱系統(tǒng)中如果發(fā)生一個可逆變化，S = ，發(fā)生一個不可逆變化，S 。如果在循環(huán)過程中有一步不可逆，系統(tǒng)熵值就增加，便回不到原來狀態(tài)。只有步步可逆， S = ，系統(tǒng)才能回到

14、原態(tài)。第四章1. 在 373.15K 和 101325Pa?下水的化學勢與水蒸氣化學位的關系為(A) (水 ) (汽 )(B) (水 ) ( 汽 )(D) 無法確定答案： A。兩相平衡，化學勢相等 2下列哪種現(xiàn)象不屬于稀溶液的依數(shù)性(A) 凝固點降低( B)沸點升高(C) 滲透壓( D)蒸氣壓升高答案：D。稀溶液的依數(shù)性之一為蒸氣壓下降。3. 98K 時，A、 B 兩種氣體在水中的亨利常數(shù)分別為k1 和 k2 ，且 k1 k2 ，則當P1 P2時，A、 B 在水中的溶解量C1 和 C2 的關系為(A) C1 C2 (B) C1 C2 (C) C1 C2 (D) 不能確定答案： B4. 涉及純物

15、質標準狀態(tài)的下列說法中不正確的是(A) 純理想氣體的標準狀態(tài)就是標準壓力P(100KPa)下的狀態(tài)(B) 純液體物質的標準狀態(tài)就是標準壓力P(100KPa)下的純液體(C) 純固體物質的標準狀態(tài)就是標準壓力P(100KPa)下的純固體(D) 不同的物質在相同溫度下都處于標準狀態(tài)時，它們的同一熱力學函數(shù)值都應相同答案： D5. 關于亨利系數(shù), 下面的說法中正確的0 B 、 b (B) a = b = 1 (C) b a (D) a b 1答案： B13. 兩液體的飽和蒸汽壓分別為p*A， p*B ， 它們混合形成理想溶液，液相組成為x， 氣相組成為y，若p*A p*B ，則：(A) yA xA

16、(B)y A yB (C) xA yA (D)y B yA答案： A14. 已知 373K時液體 A的飽和蒸氣壓為133.24kPa，液體 B的飽和蒸氣壓為66.62kPa 。設 A和 B 形成理想溶液，當溶液中A的物質的量分數(shù)為0.5 時，在氣相中A的物質的量分數(shù)為：(A)1(B) 1/2(C)2/3(D)1/3答案：C15. 若，兩相中各含A和B兩種物質，在相平衡時下列哪些關系式成立？(1) A( )=A()( 2)A( )= B()( 3)A()= B()(4)B( )=B()答案： 1 416 .溫度為273K，壓力為1 106Pa下液態(tài)水和固態(tài)水的化學勢（ l）和（ s）之間的關系（

17、 1） （ l）（ s）（ 2）（ l）（ s）（ 3） （ l）（ s）（ 4）無確定關系答（）答案： 3B ，靜置足夠長時間后發(fā)現(xiàn)答（）（2） A 杯變成空杯，B 杯水滿后溢出（4） B 杯水減少至空杯，A 杯水滿后溢出17 一封閉鐘罩中放一杯純水A 和一杯糖水（1） A杯水減小，B 杯水滿后不在變化（3） B 杯水減小，A 杯水滿后不在變化答案： 218 四杯含不同溶質相同濃度b=1mol kg-1 的水溶液，分別測定其沸點，沸點升得最高的是（ 1 ）Al2SO4 3（2）MgSO4（3）K2SO4（4）C6H5SO3H答（）答案： 119 溫度 T時， 純液體 A 的飽和蒸氣壓為pA*

18、， 化學勢為A*， 并且已知在101325Pa壓力下的凝固點為Tf*A，當A 中溶入少量與A 不形成固態(tài)溶液的溶質而形成為稀溶液時，上述三物理量分別為pA、 A、 Tf，它們間的大小關系為（1）pA*pA，A*A，Tf*Tf（2）pA*pA，A*A，Tf*Tf*（3）pApA，AA，TfTf（4）pApA，AA，TfTf答案： 420 373K 時液體 A 的飽和蒸氣壓為105Pa，液體B 的飽和蒸氣壓為0 5 105Pa。設A 和 B構成理想液體，則當A 在溶液中的摩爾分數(shù)為0 5 時，在氣相中A 的摩爾分數(shù)（ 1 ） 1（ 2） 1/2（ 3） 2/3（ 4） 1/3答案： 321 A、

19、B 兩種液體完全不互溶。當A，B 共存于同一容器中時，A 的蒸氣壓（ 1） 與 系統(tǒng)中 A 的摩爾分數(shù)成正比（2）與系統(tǒng)中A 的摩爾分數(shù)無關（ 3 克-克方程答案： 2二、填空題1. 在恒溫、恒壓下，理想溶液混合過程的mixV、mixH、mixS、mixG 物理量的變化是大于、等于、還是小于零？mixV 0 、mixH 0、mixS 0、mixG 0答案：mix V= 0、 mixH = 0、mix S 0、 mixG 02. 有1molNaCl 固體溶于20dm3水中形成稀溶液，在溫度T下，試比較該溶液的蒸氣壓p（H2O）與 p*（H 2O）x（H2O）大小. p（H2O） p*（H2O）x

20、（H2O）答案：解質解離，x（H2O,實際） x（H 2O,理想）; p（H2O,實際 ）p*（H 2O）x（H2O）3. 在溶質為揮發(fā)性的理想溶液中，在溫度為T的氣液平衡相中，溶劑 A 在氣相中的組成yA=0.89，在液相中xA= 0.85，該溫度時純A 的蒸氣壓50kPa。則溶質B 的亨利系數(shù)為。答案：pA* xA=50kPa 0.85=42.5kPa； pA =p(總 ) 0.89 p(總 )=pA+pB= 47.75kPa，pB=47.75kPa-42.5kPa=5.25kPa= kx,B xB= (kx,B 0.15) kPa， kx,B =35 kPa4. 已知二組分溶液中溶劑A 的摩爾質量為M A ,溶劑B 的質量摩爾濃度為bB,則B 的摩爾分數(shù) xB=()。答案：5. 恒溫恒壓下的一切變化必然朝著化學勢（）的方向自動進行答案：減少6. 在25時，A 與 B 兩種氣體均能溶于水形成稀溶液，且不解離、不締合。若它們在水中溶解的亨利系數(shù)kc,A=2kc,B ,且測得兩