. . . .四概念題參考答案1在溫度、容積恒定的容器中，含有A和B兩種理想氣體，這時A的分壓和分體積分別是和。若在容器中再加入一定量的理想氣體C，問和的變化為 ( )(A) 和都變大 (B) 和都變小(C) 不變，變小 (D) 變小，不變 答：(C)。這種情況符合Dalton分壓定律，而不符合Amagat分體積定律。2在溫度、容積都恒定的容器中，含有A和B兩種理想氣體，它們的物質的量、分壓和分體積分別為和，容器中的總壓為。試判斷下列公式中哪個是正確的？ ( )(A) (B) (C) (D) 答：(A)。題目所給的等溫、等容的條件是Dalton分壓定律的適用條件，所以只有(A)的計算式是正確的。其余的之間的關系不匹配。3 已知氫氣的臨界溫度和臨界壓力分別為。有一氫氣鋼瓶，在298 K時瓶內壓力為，這時氫氣的狀態為 （ ）(A) 液態 (B) 氣態(C)氣-液兩相平衡 (D) 無法確定答：(B)。仍處在氣態。因為溫度和壓力都高于臨界值，所以是處在超臨界區域，這時仍為氣相，或稱為超臨界流體。在這樣高的溫度下，無論加多大壓力，都不能使氫氣液化。4在一個絕熱的真空容器中，灌滿373 K和壓力為101.325 kPa的純水，不留一點空隙，這時水的飽和蒸汽壓 （ ）（A）等于零 （B）大于101.325 kPa（C）小于101.325 kPa （D）等于101.325 kPa答：（D）。飽和蒸氣壓是物質的本性，與是否留有空間無關，只要溫度定了，其飽和蒸氣壓就有定值，查化學數據表就能得到，與水所處的環境沒有關系。5真實氣體在如下哪個條件下，可以近似作為理想氣體處理？（ ）（A）高溫、高壓 （B）低溫、低壓（C）高溫、低壓 （D）低溫、高壓答：（C）。這時分子之間的距離很大，體積很大，分子間的作用力和分子自身所占的體積都可以忽略不計。6在298 K時，地面上有一個直徑為1 m的充了空氣的球，其中壓力為100 kPa。將球帶至高空，溫度降為253 K，球的直徑脹大到3m，此時球內的壓力為 （ ）（A）33.3 kPa （B）9.43 kPa（C）3.14 kPa （D）28.3 kPa答：（C）。升高過程中，球內氣體的物質的量沒有改變，利用理想氣體的狀態方程，可以計算在高空中球內的壓力。 7使真實氣體液化的必要條件是 （ ） （A）壓力大于 （B）溫度低于 （C）體積等于 （D）同時升高溫度和壓力答：（B）。是能使氣體液化的最高溫度，若高于臨界溫度，無論加多大壓力都無法使氣體液化。8在一個恒溫、容積為2 的真空容器中，依次充入溫度相同、始態為100 kPa，2 的（g）和200 kPa，1的，設兩者形成理想氣體混合物，則容器中的總壓力為 （ ） （A）100 kPa （B）150 kPa （C）200 kPa （D）300 kPa答：（C）。等溫條件下，200 kPa，1氣體等于100 kPa，2氣體，總壓為=100 kPa+100 kPa=200 kPa 。9在298 K時，往容積都等于并預先抽空的容器A、B中，分別灌入100 g和200 g水，當達到平衡時，兩容器中的壓力分別為和，兩者的關系為 （ ） （A） （B） （C）= （D）無法確定答：（C）。飽和蒸氣壓是物質的特性，只與溫度有關。在這樣的容器中，水不可能全部蒸發為氣體，在氣-液兩相共存時，只要溫度相同，它們的飽和蒸氣壓也應該相等。10在273 K，101.325 kPa時，的蒸氣可以近似看作為理想氣體。已知的摩爾質量為154的，則在該條件下，氣體的密度為 （ ） （A） （B） （C） （D）答：（A）。通常將273 K，101.325 kPa稱為標準狀態，在該狀態下，1 mol 任意物質的氣體的體積等于。根據密度的定義，11在某體積恒定的容器中，裝有一定量溫度為300 K的氣體，現在保持壓力不變，要將氣體趕出1/6，需要將容器加熱到的溫度為 （ ） （A）350 K （B）250 K （C）300 K （D）360 K答：（D）。保持V，p不變，12實際氣體的壓力（p）和體積（V）與理想相比，分別會發生的偏差為（ ） （A）p，V都發生正偏差 （B）p，V都發生負偏差 （C）p正偏差，V負偏差 （D）p負偏差，V正偏差答：（B）。由于實際氣體的分子間有相互作用力，所以實際的壓力要比理想氣體的小。由于實際氣體分子自身的體積不能忽略，所以能運用的體積比理想氣體的小。四概念題參考答案1對于理想氣體的熱力學能，有下述四種理解： (1) 狀態一定，熱力學能也一定 (2) 對應于某一狀態的熱力學能是可以直接測定的 (3) 對應于某一狀態，熱力學能只有一個數值，不可能有兩個或兩個以上的數值 (4) 狀態改變時，熱力學能一定跟著改變，其中都正確的是： ( )(A) (1)，(2) (B) (3)，(4) (C) (2)，(4) (D) (1)，(3) 答：(D)。熱力學能是狀態的單值函數，其絕對值無法測量。2有一高壓鋼筒，打開活塞后氣體噴出筒外，當筒內壓力與筒外壓力相等時關閉活塞，此時筒內溫度將 ( )(A) 不變 (B) 升高 (C) 降低 (D) 無法判定 答：(C)。壓縮空氣沖出鋼筒時，筒內的氣體對沖出的氣體做功。由于沖出的速度很快，筒內氣體來不及從環境吸熱，相當于是個絕熱過程，所以筒內氣體的溫度會下降。3有一真空鋼筒，將閥門打開時，大氣（視為理想氣體）沖入瓶內，此時瓶內氣體的溫度將 （ ）(A) 不變 (B) 升高 (C) 降低 (D) 無法判定 答：(B)。空氣沖入鋼筒時，外面的氣體對沖入鋼筒的氣體做功。由于沖入的速度很快，筒內的氣體來不及向環境放熱，相當于是個絕熱過程，所以筒內氣體的溫度會升高。4將1 mol 373 K，標準壓力下的水，分別經歷：(1) 等溫、等壓可逆蒸發，(2) 真空蒸發，變成373 K，標準壓力下的水氣。這兩種過程的功和熱的關系為 ( ) (A) W 1 Q 2 (B) W 1 W 2 Q 1 W 2 Q 1 Q 2 答：(A)。過程(1)中，系統要對外做功，W 10，而過程（2）是真空蒸發，W 2=0，所以W 1 Q 2。5在一個密閉絕熱的房間里放置一臺電冰箱，將冰箱門打開，并接通電源使冰箱工作。過一段時間之后，室內的平均氣溫將 ( )(A) 升高 (B) 降低 (C) 不變 (D) 不一定 答：(A)。對冰箱做的電功，全轉化為熱釋放在房間內。6 凡是在孤立系統中進行的過程，其U和H的值一定是 ( ) (A) U 0 ，H 0 (B) U = 0 ，H = 0 (C) U 0 ，H 0，=0 （B） 0，0 （D） 0答：（C）。理想氣體等溫膨脹，體積增加，熵增加，但要從環境吸熱，故環境的熵減少。2在絕熱條件下，用大于氣缸內的壓力迅速推動活塞壓縮氣體，氣體的熵變：( ) (A) 大于零 (B) 小于零 (C) 等于零 (D) 不能確定 答：(A)。封閉系統的絕熱不可逆過程，熵增加，這就是熵增加原理。因為氣體的體積雖然變小了，但是它的溫度升高了，總的熵一定是增加的。3和在絕熱鋼瓶中反應生成水的過程( ) (A) H = 0 (B) U = 0 (C) S = 0 (D) G = 0 答：(B)。因為鋼瓶是恒容的，并與外界無功和熱的交換，所以能量守衡，U = 0。4在273.15 K和101 325 Pa條件下，水凝結為冰，系統的下列熱力學量中，何者一定為零？ ( )(A) U (B) H (C) S (D) G 答：(D)。等溫、等壓、不作非膨脹功的可逆相變，Gibbs自由能等于零。5一定量的理想氣體向真空作絕熱膨脹，體積從變到，則熵變的計算公式為 （ ）（A） （B）（C） （D）無法計算答：(B)。雖然真空絕熱膨脹是一個不可逆過程，但是理想氣體的溫度不變，可以設計一個始、終態相同的等溫可逆膨脹過程，用（B）式來計算熵變。6在對和的混合氣體進行絕熱可逆壓縮，系統的熱力學函數變化值在下列結論中正確的是： ( )(A) U = 0 (B) A = 0 (C) S = 0 (D) G = 0 答：(C)。絕熱可逆過程是恒熵過程，由于QR= 0，所以S = 0。7 1 mol 單原子分子理想氣體，溫度由T1變到T2時，等壓可逆過程，系統的熵變為，等容可逆過程，系統的熵變為，兩著之比等于：( )(A) (B) (C) (D) 答：(D)。等壓、變溫可逆過程，等容、變溫可逆過程，。現在溫度區間相同，單原子分子理想氣體的，所以，相當于摩爾等壓熱容與摩爾等容熱容之比。8純的在 373 K，的條件下，可逆汽化為同溫同壓的，熱力學函數的變量為 U1，H1和 G1；現把純的（溫度、壓力同上），放在373 K 的恒溫真空箱中，控制體積，使系統終態的蒸氣壓也為，這時熱力學函數變量為U2，H2和 G2。這兩組熱力學函數的關系為： ( ) (A) U1 U2， H1 H2， G1 G2 (B) U1 U2， H1 H2， G1 H2， G1= G2 答：(C)。系統的始態與終態都相同，所有熱力學狀態函數的變量也都相同，與變化途徑無關。9 298 K時，1 mol 理想氣體等溫可逆膨脹，壓力從1 000 kPa變到100 kPa，系統的Gibbs自由能的變化值為 ( ) (A) (B) (C) (D) 答：(D)。理想氣體等溫可逆膨脹，10對于不做非膨脹功的隔離系統，熵判據為： ( ) （A） （B） （C） （D）答：(D)。在不做非膨脹功時，保持系統的U，V不變，即膨脹功等于零，這就是一個隔離系統。11甲苯在時的正常沸點為110，現在將1 mol甲苯放入與110的熱源接觸的真空容器中，控制容器的容積，使甲苯迅速氣化為同溫、同壓的蒸氣。如下描述該過程的熱力學變量正確的是 （ ）（A） （B）（C） （D）答：(D)。甲苯的始、終態與等溫、等壓可逆蒸發的始終態完全相同，所以狀態函數的變化量也相同。對于等溫、等壓可逆相變，。12 某實際氣體的狀態方程為，其中為大于零的常數，該氣體經等溫可逆膨脹后，其熱力學能將 ( ) (A) 不變 (B) 增大 (C) 減少 (D) 不能確定 答：(A)。可以將該實際氣體的狀態方程改寫為，與理想氣體的狀態方程相比，只對體積項進行了校正，說明該實際氣體分子本身所占的體積不能忽略，但對壓力項沒有進行校正，說明該氣體分子之間的相互作用可以忽略，這一點與理想氣體相同，所以在膨脹時，不需克服分子間的引力，所以在等溫膨脹時，熱力學能保持不變。這種氣體作絕熱真空膨脹時，溫度也不會改變。13在封閉系統中，若某過程的，應滿足的條件是（ ） （A）等溫、可逆過程 （B）等容、可逆過程 （C）等溫、等壓、可逆過程 （D）等溫、等容、可逆過程答：（A）。在等溫、可逆過程中，Helmholtz自由能的變化值就等于對環境做的最大功，包括膨脹功和非膨脹功，這就是將Helmholtz自由能稱為功函的原因。在定義Helmholtz自由能時，只引入了等溫的條件。14 熱力學第三定律也可以表示為 ( ) (A) 在0 K時，任何晶體的熵等于零 (B) 在0 K時，任何完整晶體的熵等于零 (C) 在0 時，任何晶體的熵等于零 （D）在0 時，任何完整晶體的熵等于零 答：(B)。完整晶體通常只有一種排列方式，根據描述熵的本質的Boltzmann公式，可得到，在0 K時，完整晶體的，則熵等于零。15純在標準壓力和正常沸點時，等溫、等壓可逆汽化，則( ) (A) vapU$=vapH$，vapA$=vapG$，vapS$ 0 (B) vapU$vapH$，vapA$ 0 (C) vapU$vapH$，vapA$vapG$，vapS$ 0 (D) vapU$vapH$，vapA$vapG$，vapS$ 0。在正常沸點等溫、等壓可逆汽化時，vapG$=0，液體等壓變為氣體時，要對環境做功，所以vapA$0，vapU$2 (B) m1 kB，則當A和B（平衡時）的壓力相同時，在一定量的該溶劑中所溶解的A和B的量的關系為 （ ） (A) A 的量大于 B 的量 (B) A 的量小于 B 的量 (C) A 的量等于 B 的量 (D) A 的量與B的量無法比較答：(B)。根據Henry定律，當平衡壓力相同時，Henry常數大的氣體溶質，其溶解的量反而小。8在400 K時，液體A的蒸氣壓為，液體B 的蒸氣壓為，兩者組成理想液態混合物。在達平衡的溶液中，A的摩爾分數為0.6，則氣相中B的摩爾分數等于 ( ) (A) 0.60 (B) 0.50 (C) 0.40 (D) 0.30答：(B)。用Roult定律算出總蒸氣壓，再把B的蒸氣壓除以總蒸氣壓 9在50時，液體A的飽和蒸氣壓是液體B的飽和蒸氣壓的3倍，A和B兩液體形成理想液態混合物。達氣-液平衡時，在液相中A的摩爾分數為0.5，則在氣相中B的摩爾分數為 ( ) (A) 0.15 (B) 0.25 (C) 0.5 (D) 0.65答：(B)。用Roult定律算出總蒸氣壓，再把B的蒸氣壓除以總蒸氣壓 10在298 K和標準壓力下，有兩瓶含萘的苯溶液。在第一瓶中有溶液，溶有0.5 mol萘，化學勢為。在第二瓶中有溶液，溶有0.25 mol萘，化學勢為。兩個化學勢大小的關系為 ( ) (A) (B) (C) (D) 答：(D)。 化學勢是偏摩爾Gibbs自由能，是強度性質，與混合物的總體積無關，而與混合物的濃度有關。兩份的濃度相同，故化學勢相等。11在時，的化學勢為，的化學勢為，兩者大小的關系為 ( )(A) (B) (C) (D) 無法比較答：(C)。已知，對于純組分系統，則。因為，所以。在下，會自發變為。即在相同溫度下，加壓可以使熔化。12在兩只燒杯中，各盛有1 kg。向A杯中加入0.01 mol蔗糖，向B杯中加入0.01 mol NaCl，溶解完畢后，兩只燒杯按同樣的速度冷卻降溫，則 ( ) (A) A杯先結冰 (B) B杯先結冰 (C) 兩杯同時結冰 (D) 不能預測其結冰的次序 答：(A)。稀溶液的依數性只與粒子的數量有關，而與粒子的性質無關。B杯內溶入的是NaCl，NaCl在水中解離，其粒子數幾乎是A杯中的兩倍，B杯中溶液的凝固點下降得多，所以A杯先結冰。13在恒溫的玻璃罩中，封入一杯糖水（A杯）和一杯純水(B杯)，使兩杯的液面相同，將玻璃罩抽成真空。經歷若干時間后，兩杯液面的高度將是 ( ) (A) A 杯高于 B 杯 (B) A 杯等于 B 杯 (C) A 杯低于 B 杯 (D) 視溫度而定 答：(A)。純水的飽和蒸氣壓大于糖水，純水不斷蒸發，蒸氣在含糖水的A 杯中不斷凝聚，所以A 杯液面高于B 杯。14冬季建筑施工中，為了保證施工質量，常在澆注混凝土時加入少量鹽類，其主要作用是？ ( ) (A) 增加混凝土的強度 (B) 防止建筑物被腐蝕 (C) 降低混凝土的固化溫度 (D) 吸收混凝土中的水份答：(C)。混凝土中加入少量鹽類后，使凝固點下降，防止混凝土結冰而影響建筑物的強度。15鹽堿地的農作物長勢不良，甚至枯萎，其主要原因是 ( ) (A) 天氣太熱 (B) 很少下雨 (C) 肥料不足 (D) 水分從植物細胞向土