化学系2012级物理化学期中考试.docx

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1、化学系2012级化学&应用化学专业《物理化学》期中测验（答案部分）姓名：学号分数一、选择：（每题2分，共10分）1.一个均匀体系从状态1（T1，p1，V1）变化到状态2（T2，p1，V2），在此过程中哪个量为定值而与此状态的变化途径无关？（D）A.；B.；C.；D.P1=P2只能说明初末态压力相等，不一定是恒压变化，因为恒压变化要满足p1=p2=p环2.pVg=K（g=Cp,m/Cv,m）公式适用的条件是：（A）A.理想气体绝热可逆过程；C.绝热过程；B.理想气体等温可逆过程；D.无其他功的任意过程。3.下列熵变的计算

2、公式哪个是正确的？（B）A.恒温恒压下可逆电池反应的DS=DH/T;（有其他功，Qp¹DH）B.实际气体节流膨胀dS=(-V/T)dp;C.理想气体等温等压混合DS=0；（DS=-Råinilnxi）D.理想气体绝热自由膨胀DS=nRTln()；（DS=nRln()4.关闭体系的基本方程在以下哪种情况下能够适用？（C）A.某化学反应在可逆电池中进行；（有其他功，不适用）B.298K，Pa下水的蒸发过程；（不可逆相变，不适用）C.气体进行绝热自由膨胀；D.一定温度压力下小水滴凝聚成大水滴。（有表面功，不适用）5.，该公式

3、适用的条件是：（D）A.等温过程；C.等温等熵过程；B.等熵过程；D.任意热力学平衡系统二、简答：（共30分）1.在导出公式DrHm-DrUm=RTåBnB(g)时，做了哪些近似？（6分）两点近似：（1）凝聚相体积的变化与气相相比可以忽略；（2）气相近似为理想气体。2.在373.15K及Pa下,一定量的水变成水蒸气,因为U=f(T,p)，dU=，故在dT=0,dp=0的条件下,dU=0。这个说法对吗？为什么？（6分）不对。相变过程中组成发生了变化，对组成可变的系统，两个独立变量不能决定其状态。3.写出克劳修斯不等式，简

4、要说明如何用熵判据判定过程的可逆性？（8分）“>”表示不可逆；“=”表示可逆。1.写出关闭体系的四个基本方程，并说明它们适用的条件。（10分）dU=TdS-pdV；dH=TdS+Vdp；dF=-SdT-pdV；dG=-SdT+Vdp适用于无其他功且内部达成平衡的体系。（没有不平衡的力存在，没有不可逆的相变化和化学变化，组成固定）一、计算：（共40分）1.容积为27m3的绝热容器内置一小加热件，容器壁上有缝隙与大气相通。利用加热件使容器内的空气维持压力不变条件下从0oC升温到20oC，设空气为理想气体，Cv,m=20.9

5、2J×K-1×mol-1，大气压力为Pa。问加热件需提供给空气多少热量？（10分）2.绝热恒容容器内有一绝热耐压隔板，隔板一侧容积50dm3，内有200K的N2(g)2mol，另一侧容积为75dm3，内有500K的O2(g)4mol，气体可视为理想气体。今将容器内的绝热隔板抽去，使系统达到平衡状态。求该过程的熵变DS。（15分）做法一：设计过程如下：DS3DS2DS1125dm3T2molN2+4molO2125dm3T4molO2(g)125dm3T2molN2(g)先计算末态温度，整个容器内的气体视为一个体系，因恒

6、容且绝热，故DU=0。N2和O2都是双原子理想气体，CV,m=2.5R，带入：T=400K对N2，混合前先等温膨胀到体积为125dm3，再等容变温到400K，过程的熵变为：DS1=nRln(V2/V1)+nCv,mln(T/T1)=2´8.314´ln(125/50)+2´2.5´8.314´ln(400/200)=44.04J×K-1对O2，混合前先等温膨胀到体积为125dm3，再等容降温至400K，过程的熵变为：DS2=nRln(V2/V1)+nCv,mln(T/T1)=4´8.314´ln(125/75)+4´2

7、.5´8.314´ln(400/500)=-1.56J×K-1第三步，在恒温恒容下两气体混合，DS3=0所以，体系的熵变为DS1+DS2+DS3=42.48JK-1第二种做法：设计成恒温恒压混合过程，则需求出压力变化：T=400K，p=nRT/V=159.629kPa对N2，p1=n1RT/V1=66.512kPa对O2，p2=n2RT/V2=221.71kPa对N2，先进行恒温压缩至末态压力，再恒压变温至400K，过程熵变为：DS1=-n1Rln(p/p1)+n1Cp,mln(T/T1)=2´8.314´ln(159

8、.629/66.512)+2´3.5´8.314´ln(400/200)=25.782J×K-1对O2，先进行恒温膨胀至末态压力，再恒压变温至400K，过程的熵变为：DS2=-n2Rln(p/p2)+n2Cp,mln(T/T2)=4´8.314´ln(159.629/221.71)+4´3.5´8.314´ln(400/500)=