物理化学第二章总结Word文档下载推荐.docx
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且气体视为理想气体
W=-RT
(g)
(式中
为反应计量系数,反应物为“-”,产物为“+”。
二.热容
热容定义 C=
Q/ΔT=δQ/dT
Cv.m=δQv/dT=(әUm/әT)v
Cp.m=δQp/dT=(әHm/әT)p
对理想气体Cp.m–Cv.m=R
单原子分子
Cv.m
=3R/2,
Cp.m
=5R/2
双原子分子
=5R/2,Cp.m
=7R/2
多原子分子
=3R,
=4R
三.热
1.封闭体系无非体积功恒容变温过程:
若
,则
2.封闭体系无非体积功恒压变温过程:
若
3.绝热过程及理想气体自由膨胀过程:
Q=0
4.恒温恒压无非体积功的相变过程:
Qp=nΔ
Hm
5.恒温恒压与恒温恒容化学反应Qp与Qv关系:
Qp–Qv=ΔrH–ΔrU=RTΔn
或Qp.m–Qv.m=ΔrHm–ΔrUm=RT
四.热力学能(内能):
ΔU=Q
+
W
1.一定量理想气体恒温过程或隔离体系任何过程
ΔU=0
2.封闭体系无非体积功恒容变化或一定量理想气体任何过程
3.绝热过程:
ΔU=W(Q=0)
五.焓:
定义:
H=U+pV
1.封闭体系任何过程
ΔH
=ΔU+Δ(pV)=ΔU+(p2V2–p2V2)
2.封闭体系无非体积功的恒压变化或一定量理想气体任何状态变化过程
3.一定量理想气体恒温、实际气体节流膨胀及恒压无非体积功的绝热化学反应过程 ΔH=0。
4.相变过程:
Δ
H=nΔ
Hm=Qp
5.在298K—T之间各物质无相变的化学反应:
ΔrH
(T)= ΔrH
(298K)+
此式称为基尔霍夫定律,
其中ΔrH
(298K)可从标准摩尔生成焓或标准摩尔燃烧焓求出。
(298K)=
ΔrH
(298K)=-
六.理想气体绝热可逆过程方程式
pVγ
=
常数
TVγ-1=常数
Tγpγ-1=常数(其中γ=Cp.m/Cv.m)
七.节流膨胀
1.恒焓过程
ΔH
0
2.节流膨胀系数
μJ-T
(әT/әp)H
练习题
一、选择题
1.下列对于焓变的描述,正确的是()
A.系统的焓等于等压热
B.气体的焓只是温度的函数
C.理想气体在节流膨胀中,它的温度不变
D.因为
所以任何过程都有
的结论
2.热力学第一定律表达式为
,其只适用于()
A.敞开系统B.理想气体系统
C.封闭系统D.孤立系统
3.在一个恒容的绝热箱内有一绝热隔板,其两侧分别放有
皆不相同的
,若该气体可视为理想气体,则抽去隔板达到平衡,则混合过程的
(),
()。
A.>
0B.<
0C.=0D.无法确定
4.从焓的定义
出发,判断下列说法中正确的是()
A.焓是能量,它遵守热力学第一定律
B.焓是系统内含的热
C.焓的增量只与系统的始末状态有关
D.系统的焓等于系统的热力学能与体积功之和
5.公式
的适用条件是()
A.恒容过程;
B.等容过程;
C.组成不变均相系统的等容过程
D.无化学变化、无相变化且非体积功为零的恒容过程
6.理想气体等温自由膨胀过程中()
(A)W=0,Q>0,∆U>0,∆H=0
(B)W>0,Q=0,∆U>0,∆H>0
(C)W<0,Q>0,∆U=0,∆H=0
(D)W=0,Q=0,∆U=0,∆H=0
7.273K,
时,冰融化为水的过程中,下列关系式正确的
有()
(A)W<0 (B)∆H=QP
(C)∆H<0(D)∆U<0
8.凡是在孤立体系中进行的变化,其△U和△H的值一定是()
(A)△U>
0,△H>
(B)△U=0,△H=0
(C)△U<
0,△H<
(D)△U=0,△H大于、小于或等于零不确定
9.苯在一个刚性的绝热容器中燃烧,
C6H6(l)+(15/2)O2(g)=6CO2(g)+3H2O(g),则()
(A)△U=0,△H<
0,Q=0
(B)△U=0,△H>
0,W=0
(C)Q=0,△U=0,△H=0
(D)Q=0,△U≠0,△H≠0
10.下列诸过程可应用公式dU=(Cp-nR)dT进行计算的是:
()
(A)实际气体等压可逆冷却
(B)恒容搅拌某液体以升高温度
(C)理想气体绝热可逆膨胀
(D)量热弹中的燃烧过程
11.当以5molH2气与4molCl2气混合,最后生成2molHCl气。
若以下式为基本单元,H2(g)+Cl2(g)→2HCl(g),则反应进度ξ应是:
()
(A)1mol(B)2mol(C)4mol(D)5mol
12.对于理想气体下述结论中正确的是()
(A)(∂H/∂T)v=0;
(∂H/∂V)T=0
(B)(∂H/∂T)p=0;
(∂H/∂P)T=0
(C)(∂H/∂T)p=0;
(D)(∂H/∂V)T=0;
13.当理想气体反抗一定的外压做绝热膨胀时,则.
A.焓总是不变的B.热力学能总是不变的
C.焓总是增加的D.热力学能总是减小的
14.在隔离系统发生某化学反应,使系统的温度明显升高,则该系统的
()
A.>
0B.=0C.<
0D.无法确定
15.功的计算公式为
下列过程中不能用此式的是()
A.理想气体的可逆绝热过程
B.理想气体的绝热恒外压过程
C.实际气体的绝热过程
D.
凝聚系统的绝热过程
16.对于非理想气体进行绝热自由膨胀时,下述表达式中不正确的是()
A.
B.
C.
D.
17.下列表述中正确的有()
A.理想气体的焦尔-汤姆逊系数不一定等于零
B.真实气体的焦尔-汤姆逊系数一定不为零
C.理想气体不能作为制冷机的工作介质
D.真实气体的焦尔-汤姆逊系数为零时对应一组
和
值
二、计算题
1.1molO2(理想气体)Cp,m=29.355J·
K-1·
mol-1,
处于293K,采用不同途径升温至586K,求过程的
Q、W、∆H、∆U。
(1)定容过程;
(2)定压过程;
(3)绝热过程。
2.有1mol双原子理想气体,自始态273K、200KPa经p/V=K(常数)的过程可逆地变化至终态400KPa,求该过程的Q、W、ΔU及ΔH。
解:
V1=nRT1/p1=
=1.135
10-2
m3
因
p1/V1=p2/V2,所以
V2=V1p2/p1=1.135
10-2
400/200
=2.270
10-2m3
T2=
=(400
3
2.270
10-2)/(1
8.314)
=1092K
ΔU=nCv.m(T2–T1)=1
5/2
8.314
(1092-273)
=1.
J
ΔH=nCp.m(T2–T1)=1
7/2
(1092-273)
=2.
J
W=
=
=-K(V
-V
)/2
=-p1(V
–V
)/2V1
=-[200
103/(2
0.01135)](0.–0.)
=-3.405
103J
Q=ΔU–W=1.
–(-3.
)=2.
3.有5mol双原子理想气体,自始态410dm3、0.1MPa经pT=K(常数)的过程可逆地压缩至终态0.2MPa,求该过程的Q、W、ΔU及ΔH。
4.已知冰在00C、100KPa下的摩尔熔化焓为5858J·
mol-1,冰和水的平均摩尔热容分别为37.6和75.3J·
K–1·
mol-1,计算1mol、–100C100KPa的过冷水在等温等压下凝结为-100C、100KPa冰时系统的ΔU和ΔH。
此过程为不可逆相变,设计下列可逆过程
263K,100KPaH2O(l)
263K,100KPaH2O(s)
(1)
(3)
273K,100KPaH2O(l)
273K,100KPaH2O(s)
ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3
=nCp.m(l)ΔT+nΔ
Hm+nCp.m(s)ΔT
=1
+1
+1
=-5481J
ΔU=ΔH=-5481J
5.计算20℃,101.325kPa,1mol液态水蒸发为水蒸汽的汽化热。
(已知,100℃,101.325kPa时,水的∆rHθm=4067kJ·
mol-1,水的Cp,m=75.3J·
mol-1,水蒸汽的Cp,m=33.2J·
mol-1)
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