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1、第 1 页 共 18 页浙江大学远程教育学院物理化学物理化学课程作业（必做）课程作业（必做）姓名：姓名：吴丹琼学学 号：号：712213224003年级：年级：2012 级秋药二学历级秋药二学历学习中心：学习中心：第一章第一章 热力学第一定律热力学第一定律一、填空题一、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宏观上静止且无外力场存在的封闭 系统。2.H=QP的适用条件是 封闭系统在非体积功为封闭系统在非体积功为 0 0 且等压且等压 。3.系统的性质分为广度性质和 强度性质强度性质 。4.水（101325Pa，273.15K）在等温等压下凝结成冰（101325Pa，273.
2、15K）过程的 W 小于小于 零（填“小于”、 “大于”或“等于” ） 。二、简答题二、简答题1.什么是系统？什么是环境？ 答：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；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。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。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
3、式从 15.00dm3膨胀到 40.00 dm3：（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、U 和 H。第 2 页 共 18 页答：答：（1）自由膨胀； 0)(0)(1212eVVVVpW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：U=H=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U=H=0W=-nRTln(v2/v1)=-1x8.314x298ln(40/15)=-2430JQ=-w=2430J（3）在恒定外压为终态压力下等温膨胀。U=H=0P=
4、nRT/V=(18.314298)/(40/1000)=61.94KPaW=-61.94 (40-15) =-1548.5JQ=-w=1548.5J2.已知 298.2K 时，NaCl(s)、H2SO4(l)、Na2SO4 (s)和 HCl(g)的标准摩尔生成焓分别为-411、-811.3、-1383 和-92.3 kJmol-1，求下列反应2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g)在 298.2K 时的rHm。答：答：2NaCl(s) + H2SO4(l) = Na2SO4(s) + 2HCl(g)rHm=（H）产物-（H）反应物=（-1383-92.
5、3*2）-（-411*2-811.3）=65.7KJ/mol第二章第二章 热力学第二定律热力学第二定律一、单选题一、单选题1.反应 NH4Cl (s) = NH3(g) + HCl (g)的rSm A 。 A大于零 B小于零 C等于零 D不确定二、填空题二、填空题1.热力学第二定律主要是解决了 过程方向限度过程方向限度 问题。2.水和乙醇混合过程的 S 大于大于 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 绝热可逆压缩绝热可逆压缩 第 3 页 共 18 页所组成。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封闭
6、系统等温等压和非体积功为零 。5.合成氨反应的 S 小于小于 零（填“小于”、 “大于”或“等于” ） 。三、简答题三、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。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
7、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。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：在等温等压和答：在等温等压和 W=0W=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，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）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。，系统达到平衡。4.一般情况下，温度升高，固体溶解度增大，气
8、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-TSG=H-TS 提高提高温度对固体溶解有利而对气体溶解不利。温度对固体溶解有利而对气体溶解不利。四、计算题四、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 Cp,m=75.29J/(Kmol)。3.有一大恒温槽，其温度为 96
9、.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)试问此第 4 页 共 18 页过程是否可逆。答：答：（1）S槽=-Q/T槽=-4184/（96.9+273）=-11.3 JK-1（2）S空=Q/T空=4184/（26.9+273）=13.95 JK-1（3）因为 S总=S槽+S空=-11.3+13.95=2.65 JK-10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 kJmol-1，金刚石和石墨的标准摩尔熵分别为 2.44 Jmol-1K-1和 5.69Jmol-1K
10、-1，求石墨金刚石的，并说明在此条件下，哪种晶型更加稳定？ mrG答：答：rSm=S，金刚石,s- S，石墨,s=2.44-5.69=-3.25 Jmol-1K-1r Gm=rH-TrSm=1.90*1000-（25+273）*（-3.25）=2868J/mol=2.87KJ/mol石墨更稳定第四章第四章 化学平衡化学平衡一、单选题一、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 BrGm mrGC经验平衡常数 D标准平衡常数2.*已知反应 N2+3H2= 2NH3的标准平衡常数为 K1，反应的标准平衡常数为 K2，两者的关系为 D 。 (g)NH(g)H23(
11、g)N21 322AK1 =K 2 BK1 =2K 2 CK1 =K 2 DK1 = (K 2 )2 3.*反应 N2O5 (g) = N2O4(g) + O2(g) 的rHm= 41.84 kJmol-1，为了提高 N 2O4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 N2O4(g) 2NO2(g) 的 K = 0.1132，则当 N 2O4和 NO2的分压均第 5 页 共 18 页为 1.0 kPa 时，该反应 A 。 A向生成 NO2的方向进行 B向生成 N2O4的方向进行C正好达到化学
12、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=3.410-5，已知 rHm=-189kJmol-1，则在827时的 K= C 。 A3.410-5 B3.410-4 C4.310-6 D4.310-7二、填空题二、填空题1.*已知反应 C(s) + O2(g) = CO2(g) 的标准平衡常数为 K1，CO(g) + O 2(g) = CO2(g) 的标准平衡常数为 K2，2C(s) + O 2(g) = 2CO(g) 的标准平衡常数为 K3，则 K 3与 K1和K2的关系为 (K(K1 1 /K/K2 2 ) )2 2 。2.*已知反应 CO(g) + O2(g)
13、 = CO2(g) 的标准平衡常数为 K1=6.443，则反应 2 CO 2(g) = 2CO(g) + O2(g)的标准平衡常数 K2= 0.024090.02409 。3.*当反应 PCl5(g) = PCl3(g) + Cl2(g) 达平衡时， 增大系统总压力，平衡 向左向左 移动。4.*当反应 NH4Cl (s) = NH3(g) + HCl (g) 达平衡时， 提高反应温度，平衡 向右向右 移动。5.*445时，Ag2O（s）分解压力为 20974kPa，该分解反应 Ag2O(s) = 2Ag(s)+O2（g）的= 向右向右 kJmol-1。 mrG三、简答题三、简答题 1.化学反应
14、 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)必须在高温下进行，请用热力学原理解释之。答：化学反应答：化学反应 CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)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，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。有利于反应正向进行。2.乙苯脱氢生成苯乙烯C6H5C2H5（g） C6H5CH=CH2（g）+ H2（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？第 6 页 共 18 页答：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。气不参加反应，起稀释作用，与减少压力效果
