物理化学考研复习1.ppt

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1、设计过程设计过程：子过程的特征及计算子过程的特征及计算l 能量守衡及热量衡算：能量守衡及热量衡算：主要公式主要公式:的换算的换算和和思考题思考题1.在使用物质的量时，必须指明物质的基本在使用物质的量时，必须指明物质的基本单元。试判断下面的说法中，那些是不正确单元。试判断下面的说法中，那些是不正确的：的：。（1）1mol氯化铝；（氯化铝；（2）1mol（）；）；（3）1mol铝离子；（铝离子；（4）1mol(2Al3+)。2.理想气体的微观模型是（理想气体的微观模型是（1），（2）。（1）、（）、（3）气体分子本身气体分子本身大小可以略去不计大小可以略去不计 分子在没有分子在没有接触时相互没有作

2、用，分子间的碰撞是完接触时相互没有作用，分子间的碰撞是完全弹性的碰撞全弹性的碰撞 3.钢瓶中装有温度为钢瓶中装有温度为10，压力为，压力为3.65MPa的的 CO2,则此则此CO2处于处于 态（气、液、态（气、液、气气+液）。已知液）。已知CO2的的Tc=304.21K,10时时 CO2的饱和蒸汽压为的饱和蒸汽压为4.46MPa。4.范德华参数范德华参数a的存在使压缩因子的存在使压缩因子Z （增大、减小），增大、减小），b的存在使的存在使Z （增大、减小）。在低压下波义耳温度时，增大、减小）。在低压下波义耳温度时，a和和 b两个因素的作用两个因素的作用 ，使压，使压 缩因子缩因子Z=1。气气减

3、小减小增大增大相互抵消相互抵消5.将范德华方程应用于临界点，得到的一个将范德华方程应用于临界点，得到的一个 重要的结果是重要的结果是 6.在普遍化压缩因子图上，某物质的在普遍化压缩因子图上，某物质的Tr线如图线如图 所示。试写出图中各点物质的相态：所示。试写出图中各点物质的相态：abcdZprabcd 普遍化范德华方程。普遍化范德华方程。气气饱和气体饱和气体气液共存气液共存饱和液体饱和液体7.-5的冰和水在的冰和水在101325Pa的压力下能否平衡的压力下能否平衡共存？共存？在什么条件下在什么条件下-5-5 的冰和水能的冰和水能平衡共存？平衡共存？8.8.状态函数的基本特征是状态函数的基本特征

4、是 。有关状态函。有关状态函数的基本假定是数的基本假定是 。否否压力增大至压力增大至59.8MPa 状态一定，状态函数状态一定，状态函数也一定，状态变化，则其变化只决定于系统的初也一定，状态变化，则其变化只决定于系统的初终态，与所经历的具体过程无关终态，与所经历的具体过程无关 均相系统，如不考虑除压力以均相系统，如不考虑除压力以外的其它广义力，为确定平衡态，除外的其它广义力，为确定平衡态，除确定确定系统中系统中每种物质的数量外，还需要确定两个独立的状态每种物质的数量外，还需要确定两个独立的状态函数函数9.下列表示式在什么条件下才与体积功相等？下列表示式在什么条件下才与体积功相等？（1）-pdV

5、 ,（2）-d(pV)。10.试指出以下各式的适用条件：试指出以下各式的适用条件：（1）U=Q+W ;（2）U=QV ;（3）H=Qp 。恒压过程恒压过程封闭系统封闭系统封闭系统，只做体积功封闭系统，只做体积功封闭系统，只做体积功封闭系统，只做体积功11.热力学标准状态规定为：热力学标准状态规定为：气体气体 。液体和固体。液体和固体 。溶液中的溶质。溶液中的溶质 。12.物质的标准摩尔蒸发焓随温度升高而（升物质的标准摩尔蒸发焓随温度升高而（升高、降低）高、降低），当达到临界温度时，当达到临界温度时，摩尔蒸发焓摩尔蒸发焓 0（、=、=、）从数量上统一表达反从数量上统一表达反应进行的程度应进行的程

6、度、=、=、）=17.试指出下列关系式何者是正确的、何者是试指出下列关系式何者是正确的、何者是不正确的。不正确的。(1);(2);(3)。不正确不正确不正确不正确正确正确18.热性质数据有三个方面的来源，它们是：热性质数据有三个方面的来源，它们是：；。19.Qp与与QV 的换算公式为的换算公式为QV=Qp-(n)RT,其中其中 n是指是指 。直接实验测定直接实验测定 经验半经验方法经验半经验方法 理论方法理论方法 反应终态气体的物质的量减去反应终态气体的物质的量减去初态气体的物质的量初态气体的物质的量1.将将25、101.325kPa的干燥空气的干燥空气 缓缓缓缓通过水被水蒸气所饱和，空气带走

7、水通过水被水蒸气所饱和，空气带走水 0.01982mol。试计算该。试计算该 25 水的饱和气压和通过水后水的饱和气压和通过水后湿空气的体积湿空气的体积。假定通入前后气体总的压力保。假定通入前后气体总的压力保持不持不 变。变。计算题计算题解：以解：以“1”代表空气，以代表空气，以“2”代表代表H2O，2.在在0、10132.5kPa下氦的摩尔体积是下氦的摩尔体积是0、101.325 kPa下摩尔体积的下摩尔体积的0.011075倍，试用倍，试用 范德华方程来计算氦原子的半径。假定所涉范德华方程来计算氦原子的半径。假定所涉 及压力下氦分子间吸引力很小可不考虑。及压力下氦分子间吸引力很小可不考虑。

8、解：解：，2.在在0、10132.5kPa下氦的摩尔体积是下氦的摩尔体积是0、101.325 kPa下摩尔体积的下摩尔体积的0.011075倍，试用倍，试用 范德华方程来计算氦原子的半径。假定所涉范德华方程来计算氦原子的半径。假定所涉 及压力下氦分子间吸引力很小可不考虑。及压力下氦分子间吸引力很小可不考虑。解：解：，3.纯水的状态图及相图示意如下：纯水的状态图及相图示意如下：纯水的状态图纯水的状态图 水的相图水的相图(1)试在图上标明试在图上标明I、II、III曲面及曲面及1、2、3平平面所示的水的聚集状态或相面所示的水的聚集状态或相。(2)其中其中mn称什么线？其压力、温度数值如称什么线？其

9、压力、温度数值如 何？何？C 点称什么点？其压力、温度数值是点称什么点？其压力、温度数值是 多少？其数学特征如何？多少？其数学特征如何？(3)分别在两图中示意画出在标准压力下由固分别在两图中示意画出在标准压力下由固 态熔化为液态水及蒸发为水蒸气的过程线。态熔化为液态水及蒸发为水蒸气的过程线。3.纯水的状态图及相图示意如下：纯水的状态图及相图示意如下：纯水的状态图纯水的状态图 水的相图水的相图(1)试在图上标明试在图上标明I、II、III曲面及曲面及1、2、3平平面所示的水的聚集状态或相面所示的水的聚集状态或相。(2)其中其中mn称什么线？其压力、温度数值如称什么线？其压力、温度数值如 何？何？

10、C 点称什么点？其压力、温度数值是点称什么点？其压力、温度数值是 多少？其数学特征如何？多少？其数学特征如何？(3)分别在两图中示意画出在标准压力下由固分别在两图中示意画出在标准压力下由固 态熔化为液态水及蒸发为水蒸气的过程线。态熔化为液态水及蒸发为水蒸气的过程线。解：解：(1)I，液固；，液固；II，气液；，气液；III，气，气固固 1，固；，固；2，液；，液；3，气，气 (2)三相线，其压力为三相线，其压力为610.5 Pa，温度为，温度为 273.16 K。c 点称临界点，其压力为点称临界点，其压力为 22.04MPa，温度为，温度为647.15K 其数学特征：其数学特征：(3)纯水的状

11、态图纯水的状态图水的相图水的相图4.在一真空容器中，有一个封有在一真空容器中，有一个封有1mol水的玻水的玻 璃泡，今设法打碎它，使水在璃泡，今设法打碎它，使水在 100 下恒下恒 温蒸发为温蒸发为 50663 Pa 的水蒸气，试计算的水蒸气，试计算 Q、W、和和。已知。已知100，101325 Pa下水的蒸发热下水的蒸发热。1mol H2O(g)100,50663 Pa 1mol H2O(l)100,P*1mol H2O(g)100,101325 Pa 4.解解 忽略液体体积忽略液体体积1mol H2O(g)100,50663 Pa 1mol H2O(l)100,P*1mol H2O(g)1

12、00,101325 Pa 4.解解 忽略液体体积忽略液体体积5.由乙炔直接气相合成苯是一条可行的途由乙炔直接气相合成苯是一条可行的途 径。若将径。若将 25，的的 3 mol C2H2(g)通入通入 反应器，所得产物为反应器，所得产物为 1200，的的 1 mol C6H6(g)，试求此反应过程的焓变。已，试求此反应过程的焓变。已 知：知：解：解：物 质C2H2(g)226.7363.71C6H6(g)82.93191.52C6H6(l)49.04C6H6(g)25，p 3 C2H2(g)25，p C6H6(g)1200，p 解：解：第二章热力学定律和热力学基本方程第二章热力学定律和热力学基本

13、方程l热现象与力学现象的区别：热现象与力学现象的区别：热现象伴随着热现象伴随着 永久性的再也不能复原的变化永久性的再也不能复原的变化热和功的热和功的 不等价性不等价性l宏观过程方向和限度的实质：宏观过程方向和限度的实质：归结为功转归结为功转 变为热、热从高温流向低温的不可逆性变为热、热从高温流向低温的不可逆性l热力学第二定律的两个等价表述热力学第二定律的两个等价表述l所有宏观过程都是不可逆过程所有宏观过程都是不可逆过程方向性方向性条件公式：条件公式：l Clausius不等式不等式:l 过程方向和限度的度量标准过程方向和限度的度量标准可逆过程可逆过程l 熵的本质：熵的本质：分子热运动混乱程度量

14、分子热运动混乱程度量l热力学函数间的关系热力学函数间的关系 热力学基本方程热力学基本方程 （组成恒定的均相封闭系统）（组成恒定的均相封闭系统）结论：结论：理想气体的理想气体的 U 及及 H 仅是温度的函仅是温度的函 数，故对理想气体的一切过程均有：数，故对理想气体的一切过程均有：焦耳实验：焦耳实验：结果结果:l焦耳汤姆逊效应焦耳汤姆逊效应 热力学特征：热力学特征：对于实际气体：对于实际气体：重要公式重要公式 (1)(2)理想气体理想气体 pVTpVT 变化中热力学函数的变化：变化中热力学函数的变化：状态变化的熵变三公式：状态变化的熵变三公式：对于对于1mol，i.g.：(3)相变化中热力学函数

15、的变化：相变化中热力学函数的变化：可逆相变：可逆相变：不可逆相变：不可逆相变：设计过程，绕道经过可逆相变设计过程，绕道经过可逆相变 纯组分的两相平衡纯组分的两相平衡克克-克方程：克方程：公式形式、适用条件、计算的公式形式、适用条件、计算的 内容内容纯纯 组组 分分 的的 g-l、g-s平平 衡衡，g i.g.纯组分的纯组分的V-L、V-S平衡平衡，,g i.g.，(4)化学反应中的热力学函数变化：化学反应中的热力学函数变化：求熵变的几个典型子过程求熵变的几个典型子过程设计可逆过程设计可逆过程 ()T、i.g.熵随压力的变化：熵随压力的变化：()p熵随温度的变化：熵随温度的变化：可逆与不可逆温度

16、变化均有可逆与不可逆温度变化均有:纯物质的相变熵纯物质的相变熵:对于可逆相变对于可逆相变:i.g.()T,p 混合的熵变；混合的熵变；最为有用最为有用其中：其中：热力学基本方程包含物质热性质的全部信息热力学基本方程包含物质热性质的全部信息 知道一个热力学基本方程，就知道知道一个热力学基本方程，就知道了一系列热力学的信息。了一系列热力学的信息。思考题思考题1.热力学第二定律要解决的基本问题是：热力学第二定律要解决的基本问题是：。2.热力学第二定律的克劳修斯说法是：热力学第二定律的克劳修斯说法是：；开尔文说法是：；开尔文说法是：。3.理想气体恒温膨胀时，理想气体恒温膨胀时，Q=-W,它所吸的热全它

17、所吸的热全部用来做功，这是否违背开尔文说法，为什部用来做功，这是否违背开尔文说法，为什么？么？。过程的方向和限度的规律过程的方向和限度的规律热从低温物体传给高温物体而不发生其它热从低温物体传给高温物体而不发生其它变化是不可能的；变化是不可能的；从一从一个热源吸热，使之完全转化为功，而不发生个热源吸热，使之完全转化为功，而不发生其它变化是不可能的其它变化是不可能的否。环境中遗留不可逆变化否。环境中遗留不可逆变化4.试写出热力学第二定律的数学表达式：试写出热力学第二定律的数学表达式：。5.试写出熵的定义式：试写出熵的定义式：。熵的本质是熵的本质是 。6.若只用熵函数判断过程进行的方向和限度，若只用

18、熵函数判断过程进行的方向和限度，则相应的平衡判据为则相应的平衡判据为 。它的适用条件是它的适用条件是 。系统混乱程度的度量系统混乱程度的度量 孤立系统，绝热过程孤立系统，绝热过程7.一定量的氮气经一无限小不可逆过程，温度一定量的氮气经一无限小不可逆过程，温度由由T变为变为 T+dT、压力由压力由p变为变为p+dp，则其则其dG -SdT+Vdp(、=、=、)。10.对于理想气体，下列偏导数何者小于零？对于理想气体，下列偏导数何者小于零？。=(2)、（、（4）11.试用热力学基本方程和麦克斯韦关系式证明试用热力学基本方程和麦克斯韦关系式证明理想气体的理想气体的 ：。12.写出下列公式的适用条件写

19、出下列公式的适用条件恒温过程，理想气体恒温过程，理想气体恒压过程恒压过程可逆相变可逆相变9.在绝热恒容容器中发生一化学反应，反应后在绝热恒容容器中发生一化学反应，反应后压力降低，温度升高，则压力降低，温度升高，则 U 0,H 0,S 0(、=、)。10.对于理想气体，下列偏导数何者小于零？对于理想气体，下列偏导数何者小于零？。=(2)、（、（4）11.试用热力学基本方程和麦克斯韦关系式证明试用热力学基本方程和麦克斯韦关系式证明理想气体的理想气体的 ：。12.写出下列公式的适用条件写出下列公式的适用条件恒温过程，理想气体恒温过程，理想气体恒压过程恒压过程可逆相变可逆相变13.为什么水的相图中液固

20、平衡线的斜率是负的；为什么水的相图中液固平衡线的斜率是负的；而苯的相图中液固平衡线的斜率是正的？而苯的相图中液固平衡线的斜率是正的？恒温过程恒温过程单元系，两相平衡单元系，两相平衡Vm(g)代代 ,设蒸气服从理想设蒸气服从理想气体状态方程气体状态方程,不随温度而不随温度而变化。变化。11.试用热力学基本方程和麦克斯韦关系式证明试用热力学基本方程和麦克斯韦关系式证明理想气体的理想气体的 ：。12.写出下列公式的适用条件写出下列公式的适用条件恒温过程，理想气体恒温过程，理想气体恒压过程恒压过程可逆相变可逆相变13.为什么水的相图中液固平衡线的斜率是负的；为什么水的相图中液固平衡线的斜率是负的；而苯

21、的相图中液固平衡线的斜率是正的？而苯的相图中液固平衡线的斜率是正的？恒温过程恒温过程单元系，两相平衡单元系，两相平衡Vm(g)代代 ,设蒸气服从理想设蒸气服从理想气体状态方程气体状态方程,不随温度而不随温度而变化。变化。14.试述能斯特热定理试述能斯特热定理 。15.试述由西蒙修正的能斯特热定理试述由西蒙修正的能斯特热定理 。16.在什么条件下可对克希霍夫方程在什么条件下可对克希霍夫方程 进行积分求任意温度下进行积分求任意温度下的的 。当温度趋于当温度趋于0K时，凝聚系时，凝聚系统中恒温过程的熵变趋于零统中恒温过程的熵变趋于零 当温度趋于当温度趋于0K，系统中仅涉及处于内部平衡的纯物质时，系统

22、中仅涉及处于内部平衡的纯物质时，则恒温过程的熵变趋于零则恒温过程的熵变趋于零 在积分的温度范围内，没有相变在积分的温度范围内，没有相变化化17.作为平衡判据的适用条件是作为平衡判据的适用条件是 。18.作为平衡判据的适用条件是作为平衡判据的适用条件是 。恒温、恒容，不做非体积功的系统恒温、恒容，不做非体积功的系统恒温、恒压，不做非体积功的系统恒温、恒压，不做非体积功的系统例例.初初态为态为0.5 mol、27.0、10 dm3的氮气（可的氮气（可视视 为为理想气体），理想气体），经经恒温可逆恒温可逆压缩压缩至体至体积积1dm3，然后再然后再绝热绝热可逆膨可逆膨胀胀，使，使终态终态体体积积恢复到

23、恢复到10 dm3。试试求全求全过过程的程的Q、W、。和和、A0.5mol27.010dm3B0.5mol27.01dm3C0.5mol10dm3解：解：例例.初初态为态为0.5 mol、27.0、10 dm3的氮气（可的氮气（可视视 为为理想气体），理想气体），经经恒温可逆恒温可逆压缩压缩至体至体积积1dm3，然后再然后再绝热绝热可逆膨可逆膨胀胀，使，使终态终态体体积积恢复到恢复到10 dm3。试试求全求全过过程的程的Q、W、。和和、17.作为平衡判据的适用条件是作为平衡判据的适用条件是 。18.作为平衡判据的适用条件是作为平衡判据的适用条件是 。恒温、恒容，不做非体积功的系统恒温、恒容，不

24、做非体积功的系统恒温、恒压，不做非体积功的系统恒温、恒压，不做非体积功的系统例例.初初态为态为0.5 mol、27.0、10 dm3的氮气（可的氮气（可视视 为为理想气体），理想气体），经经恒温可逆恒温可逆压缩压缩至体至体积积1dm3，然后再然后再绝热绝热可逆膨可逆膨胀胀，使，使终态终态体体积积恢复到恢复到10 dm3。试试求全求全过过程的程的Q、W、。和和、A0.5mol27.010dm3B0.5mol27.01dm3C0.5mol10dm3解：解：A0.5mol27.010dm3B0.5mol27.01dm3C0.5mol10dm3解：解：A0.5mol27.010dm3B0.5mol27.01dm3C0.5mol10dm3解：解：