物理化學(xué)第六章

編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:第六章統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)初步一、選擇題1.體積為1cm3，質(zhì)量為m克的單原子分子氣體，在溫度為T時(shí)，對一般的物理過程，分子的配分函數(shù)為：()(A)8.78×1055(mT)3/2； (B) 1.88×1020(mT)3/2；(C)1.88×1026(mT)3/2； (D) 8.78×1049(mT)3/2。2.在相同條件下，對于He與Ne單原子分子，近似認(rèn)為它們的電子配分函數(shù)相同且等于1，則He與Ne單原子分子的摩爾熵是：()(A)Sm(He)>Sm(Ne)； (B) Sm(He)=Sm(Ne)；(C)Sm(He)<Sm(Ne)； (D) 以上答案均不成立。3.巳知CO和N2分子的質(zhì)量相同，轉(zhuǎn)動特征溫度基本相等，若電子均處于非簡并的基態(tài)，且振動對熵的貢獻(xiàn)可忽略，那么：()(A)Sm(CO)<Sm(N2)； (B) Sm(CO)與Sm(N2)大小無法比較；(C)Sm(CO)=Sm(N2)； (D) Sm(CO)>Sm(N2)。4.HI的轉(zhuǎn)動特征溫度Θr=9.0K，300K時(shí)HI的摩爾轉(zhuǎn)動熵為：()(A)37.45J·K-l·mol-1； (B) 31.70J·K-l·mol-1；(C)29.15J·K-l·mol-1； (D) 30.5J·K-l·mol-1。5.O2的轉(zhuǎn)動慣量J=19.3×10-47kg·m2，則O2(A)10K；(B)5K； (C) 2.07K； (D) 8K。6.單原子理想氣體在室溫下的物理過程，通過配分函數(shù)求過程熱力學(xué)函數(shù)的變化：()(A)必須知道qt、qR、qv、qn各配分函數(shù)； (B) 只須知道qt一個配分函數(shù)；(C)必須知道qt、qn配分函數(shù)； (D) 必須知道qt、qR、qv配分函數(shù)。7.下面哪組熱力學(xué)性質(zhì)的配分函數(shù)表達(dá)式與體系中粒子的可別與否無關(guān)：()(A)S、G、F、CV； (B) U、H、P、CV；(C)G、F、H、U； (D) S、U、H、G8.各種運(yùn)動形式的配分函數(shù)中與壓力有關(guān)的是：()(A)電子配分函數(shù)； (B) 平動配分函數(shù)；(C)轉(zhuǎn)動配分函數(shù)； (D) 振動配分函數(shù)。9.分子運(yùn)動的振動特征溫度Θv是物質(zhì)的重要性質(zhì)之一，下列正確的說法是：()(A)Θv越高，表示溫度越高；(B)Θv越高，表示分子振動能越??；(C)Θv越高，表示分子處于激發(fā)態(tài)的百分?jǐn)?shù)越??；(D)Θv越高，表示分子處于基態(tài)的百分?jǐn)?shù)越小。10.I2分子的振動能級間隔是0.43×10-20J，則在298K時(shí)某一振動能級和其較低能級上分子數(shù)之比為：()(A)1；(B)0.43×10-20； (C) 0.35； (D) 無法計(jì)算。11.溫度T，某種粒子的能級εj=2εi，簡并度gi=2gj，則εj和εi上分布的粒子數(shù)之比為：()(A)?exp(εj/2kT)； (B) 2exp(-εj/2kT)；(C)?exp(-εj/2kT)； (D) 2exp(-2εj/kT)。12.如分子第一激發(fā)態(tài)的能量為400kJ·mol-1，則體系中10％的分子被激發(fā)到第一激發(fā)態(tài)時(shí)，體系的溫度(K)是：()(A)2.1×104；(B)2.0×104； (C) 2.0×103； (D) 2.2×10513.I2的振動特征溫度ΘV=307K，相鄰兩振動能級上粒子數(shù)之n(v+1)/n(v)=?的溫度是：()(A)306K；(B)443K； (C) 760K； (D) 556K14.下面有關(guān)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的描述，正確的是：()(A)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)研究的是大量分子的微觀平衡體系；(B)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)研究的是大量分子的宏觀平衡體系；(C)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)是熱力學(xué)的理論基礎(chǔ)；(D)統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)和熱力學(xué)是相互獨(dú)立互不相關(guān)的兩門學(xué)科。15.在統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)中，物系的分類常按其組成的粒子能否被辨別來進(jìn)行，按此原則，下列說法正確的是：()(A)晶體屬離域物系而氣體屬定域物系；(B)氣體和晶體皆屬離域物系；(C)氣體和晶體皆屬定域物系； (D)氣體屬離域物系而晶體屬定域物系。16.在研究N、V、U有確定值的粒子體系的統(tǒng)計(jì)分布時(shí)，令∑ni=N，∑niεi=U，這是因?yàn)樗芯康捏w系是：()(A)體系是孤立的，粒子是獨(dú)立的； (B) 體系是孤立的，粒子是非獨(dú)立的；(C)體系是封閉的，粒子是獨(dú)立的； (D) 體系是封閉的，粒子是非獨(dú)立的。17.對雙原子分子理想氣體的一般物理過程，下面關(guān)于體系熵函數(shù)和各運(yùn)動形式對熵的貢獻(xiàn)描述錯誤的是：()(A)S=St+Sr+Sv； (B) St=kBln((qt)N/N!)+NkBT(?lnq/?T)；(C)Sr=kBln[(qr)N/N!]+NkB(?lnq/?T)； (D) Sv=NkBlnqv+NkBT(?lnqv/?T)N.V。18、對于玻爾茲曼分布定律ni=（N/q）giexp(-εi/kT)的說法：⑴ni是第i能級上的粒子分布數(shù)；⑵隨著能級升高，εi增大，ni總是減少的；⑶它只適用于可區(qū)分的獨(dú)立粒子體系；⑷它適用于任何的大量粒子體系。其中正確的是：()(A)⑴⑶；(B)⑶⑷； (C) ⑴⑵； (D) ⑵⑷19.對于分布在某一能級εi上的粒子數(shù)ni，下列說法中正確是：()(A)ni與能級的簡并度無關(guān)； (B) εi值越小，ni值就越大；(C)ni稱為一種分布； (D) 任何分布的ni都可以用波爾茲曼分布公式求出。20、麥克斯韋-玻爾茲曼分布定律，要求粒子數(shù)N很大，這是因?yàn)樵谕瞥鲈摱蓵r(shí)：()(A)假定粒子是可別的； (B) 應(yīng)用了斯特林近似公式；(C)忽略了粒子之間的相互作用； (D) 應(yīng)用拉氏待定乘因子法。21、玻耳茲曼分布：（）A.就是最概然分布，也是平衡分布；C.不是最概然分布，也不是平衡分布；B.只是最概然分布，但不是平衡分布；D.不是最概然分布，但是平衡分布。22、不同運(yùn)動狀態(tài)的能級間隔不同，對于分子平動、轉(zhuǎn)動和振動的能級間隔大小順序?yàn)椋海ǎ〢．B.C.D.23、一定量純理想氣體，恒溫變壓時(shí)：（）A.轉(zhuǎn)動配分函數(shù)qr變化； B.振動配分函數(shù)qv變化；C.平動配分函數(shù)qt變化。D.電子配分函數(shù)qe變化二、填空題1、按子之間有無相互作用，統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)可分為系，既子之間相互作用及系，既子之間相互作用。2、假設(shè)晶體上被吸附的氣體分子間無相互作用，則可把該系統(tǒng)視為3．非理想氣體是4、溫度愈高，配分函數(shù)之值愈。（選填大，?。┰谙嗤瑴囟认?，粒子的配分函數(shù)之值最大，粒子的配分函數(shù)之值最小。（填平動、轉(zhuǎn)動、振動）5、N2與CO的r分別為2.86K及2.77K，在相同溫度下，N2與CO的轉(zhuǎn)動配分函數(shù)之比為6、線形剛體轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動能級的簡并度為，一維簡諧振子振動能級的簡并度為。7、微觀粒子在各能級上的分布，既每一個能級上分布的粒子數(shù)與該能級的高低有關(guān)，這種分布稱為分布。8、一定量純理想氣體等溫變壓時(shí)，其配分函數(shù)發(fā)生變化，而配分函數(shù)保持不變。（選填平動、轉(zhuǎn)動、振動）9、粒子配分函數(shù)的析因子性質(zhì)可表達(dá)為q=。10、粒子轉(zhuǎn)動慣量大，轉(zhuǎn)動特征溫度r；諧振頻率大，振動特征溫度v（填高，低）11、分子僅利用旋轉(zhuǎn)方法繞對稱軸旋轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生的相同位形數(shù)目，稱為分子的。12、玻耳茲曼分布公式的形式為，式中的叫分子分配函數(shù)。13、CO與N2的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動溫度的數(shù)值基本相同，若電子均處于非簡并的最低能級，且設(shè)振動對熵的貢獻(xiàn)可忽略，則相同溫度下，S(CO)S(N2)。（選填>，<）14、平動、轉(zhuǎn)動、振動運(yùn)動對熵的貢獻(xiàn)是不同的，運(yùn)動的貢獻(xiàn)最大，運(yùn)動的貢獻(xiàn)最小。15、用統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)得到N2O氣體在25℃時(shí)標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵為220，由熱力學(xué)第三定律得到是215.2。作為熱力學(xué)數(shù)據(jù)使用，較為可靠的是。兩者之差稱為。16、有1molHCl，1molN2均處于25℃，101325Pa下，二者的摩爾平動熵之差可以表示為=（HCl，N2的摩爾質(zhì)量分別為M（HCl）和M（N2）17、純物質(zhì)完整晶體在時(shí)，系統(tǒng)的總微觀狀態(tài)數(shù)為。當(dāng)熱力學(xué)系統(tǒng)的熵增加0.1J/K時(shí)，系統(tǒng)的微觀狀態(tài)數(shù)增加倍數(shù)為多少（

已知。）18、298K時(shí)，當(dāng)分布在J=1轉(zhuǎn)動能級上的分子數(shù)是J=0能級上的2倍時(shí)，其分子的轉(zhuǎn)動特征溫度是多少？

19、1000K時(shí)，AB雙原子分子的振動配分函數(shù)qV,0=1.25，(qV,0為振動基態(tài)能量規(guī)定為零的配分函數(shù))，振動特征溫度為，處于振動基態(tài)能級上的分布分?jǐn)?shù)n0/N=三、計(jì)算題1、試出發(fā)，推證單原子分子理想氣體。 2、用統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)方法證明：1mol單原子理想氣體在等溫條件下，體系的壓力由p1變到p2時(shí)，其熵變ΔS=Rln(p1/p2)。3、四種分子有關(guān)參數(shù)如下：分子MrH2287.55976HBr81123682I22540.0538306.8HI1289.433209在同溫同壓下，哪種氣體的四、判斷題1、對于一個N、U、V確定的體系,溝通宏觀和微觀、熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)力學(xué)的橋梁是S=kln。2、定域子和離域子的配分函數(shù)的單位不同。3、任意相鄰振動兩能級的差值都是一恒值，振動量子數(shù)只能是正整數(shù)(包括零)4、在N個NO分子組成的晶體中，每個分子都有兩種可能的排列方式，即NO和ON，也可將晶體視為NO