1、考研物理化学（热力学第二定律）历年真题试卷汇编 2 及答案与解析一、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。1 1 mol 0， 02 MPa 的某理想气体沿着 pV= 常数的可逆途径到达压力为 04 MPa 的终态。已知该理想气体的 ，计算可得，该终态温度 =_K，该过程的 W=_kJ，U=_kJ， H=_kJ，S=_J.K 1 。(2012年北京科技大学)2 对一封闭体系，非膨胀功 Wf=0 时，下列过程中体系的U ，S，G 何者必为零?(1)绝热密闭刚性容器中进行的化学反应过程_。(填U，S，G) (2)某物质的恒温恒压可逆相变过程_。(填 U，S，G)(2014 年北京科技大
2、学)3 1 摩尔单原子理想气体在 27定温下从 50 dm3 可逆膨胀至 100 dm3，过程的Q=_，S=_。 (2014 年北京科技大学)4 已知水在一 10时的饱和蒸气压为 287 Pa，若在一 10，287 Pa 时，一定量的水缓慢蒸发为水蒸气，则此过程的U_0，G_0。(2014 年南京航空航天大学)5 1 mol 单原子理想气体的 ，温度从 T1 可逆变化到 T2，则等压熵变与等容熵变的比值为_。(2014 年西北大学)二、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。6 101325 kPa 下，一 5的水变为一 5的冰，S( )(2010 年天津大学)（A）（B）（C）
3、（D）与H 关系不定7 270 K，1013 kPa 下，1 mol 的水凝聚为冰，对该过程，下面正确的是 ( )(2011 年陕西师范大学)（A）S 系统0（B） S 系统0（C） S 系统=0（D）S 系统08 在 3732 K，大气压力下，1mol 的水蒸发为同温同压下的水气，已知水的蒸发热为 406kJ.mol 1 ，对该过程，其系统的熵变和吉布斯自由能变分别为( )(2010 年陕西师范大学)（A）1088 J.mol 1 .K1 ，0（B）一 1088 J.mol 1 .K1 ，0（C） 0，406 kJ.mol 1（D）0，一 406KJ.mol 19 在一绝热的气缸中有 1 m
4、ol 理想气体，其始态为 p1，V 1，T 1，经可逆膨胀到p2，V 2，T 2，则过程的焓变和熵变分别为( )(2009 年陕西师范大学)（A）H0，S 0（B） H0 ， S0（C） H0 ， S=0（D）H0，S=010 指出下列过程中的可逆过程( )(2014 年浙江工业大学）（A）摩擦生热（B）室温、标准压力下一杯水蒸发为同温同压下的水蒸气（C） 373 K，标准压力下一杯水蒸发为水蒸气（D）手电筒中干电池放电使灯泡发亮11 熵变S 是( )(2014 年浙江工业大学 )(1)不可逆过程热温商之和 (2) 可逆过程热温商之和(3)与过程无关的状态函数的改变值 (4) 与过程有关的状态
5、函数的改变值以上正确的是( )（A）2，3（B） 1，4（C） 4（E）B12 在等温等压下，当反应的 rGm=5 kJ.mol1 时，该反应能否自发进行( )(2014 年浙江工业大学)（A）能正向自发进行（B）能逆向自发进行（C）不能判断（D）不能进行13 标准压力下，AB 过程的 rH=一 102 kJ， rS=一 330 JK，若想该过程能自发进行，则最可能的反应温度或温度区间是( )(2014 年浙江工业大学)（A）T 309 K（B） T309 K（C） T=3 10 K（D）T310 K14 系统在循环过程中与多个热源接触，吸收(或放出)的热量分别为 Q1，Q 2，下列结论正确的
6、是( )(2016 年北京化工大学)14 某气体的状态方程为 pV=RT+bp，b 为大于 0 的常数，在等温可逆过程中，当压力由 p1 变为 p2 时，对该气体：15 证明U=0；16 推导其S 的表达式。(2010 年陕西师范大学)17 试证明： (2014 年电子科技大学)18 试求 298 K 时，将 1 mol Hg(1)从 p变到 100p时的 Hm， Gm 和 Sm。已知Hg(l)的膨胀系数 = =18210 4 K1 ，Hg(l)的密度d=13 534103kg.m3 ，Hg 的相对原子质量为 20016。并假定 Hg(l)的体积随压力的变化可忽略不计。(2010 年电子科技大
7、学)18 1 mol 单原子理想气体，始态为 500 K，5p ，经历以下过程：19 等温可逆膨胀至 1p；20 向真空膨胀至 1p；21 在恒外压(1p )下，绝热膨胀至 1p。求以上各过程的 Q，W，U，H ，S，A 和G。已知在始态时， Sm=12343 J.K.mol 1 。(2014 年电子科技大学)22 1 个标准大气压下，1 mol Br 2(s)从熔点 2732变到沸点 6155时 Br2(g)，请计算该过程的熵变。已知 1 个标准大气压下 Br2(l)的比热为 0448 J.K 1 .g1 ，熔化热为 6771J.g 1 ，气化热为 18280 J.g 1 ，Br 2 的摩尔
8、质量为 1598 g.mol1 。(2013 年浙江工业大学)23 273 K，02 MPa 的 1 mol 理想气体沿着 pV=常数的可逆途径到达压力为04 MPa 的终态。已知该气体的 CV，m =(52)R，S m(273 K，O 2)=20259 J.K1 .mol1 。求过程的 W，U ，H，S，A，G。(2014 年浙江工业大学)考研物理化学（热力学第二定律）历年真题试卷汇编 2 答案与解析一、填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。1 【正确答案】 10926，一 34l，1703，23 85，3457【试题解析】 此题出现在选择题中的可能性偏小，一般会以大题的形式考查
9、。具体解题过程如下：由于W=一V1V2pdV=V1V2kVdV=一 k(V22 一 V12)解得U=T1T2nCV，m .dT=125R.(T 2 一T1)=1703KJ H=T1T2nCp，m .dT=135R.(T 2 一 T1)=2385kJ=4034 J.K 1 +(一 576)J.K 1 =3457 J.K 1【知识模块】 热力学第二定律2 【正确答案】 (1) U， G (2)G【试题解析】 在绝热刚性容器中，Q=0，W=0，U=0。 物质的恒温恒压可逆相变过程中，平衡相变的G=0，而 H 相变 0， U 相变 0，S=n H 相变 T0。【知识模块】 热力学第二定律3 【正确答案
10、】 173 kJ，576 JK 1【试题解析】 理想气体等温可逆过程【知识模块】 热力学第二定律4 【正确答案】 ，=【试题解析】 为一 10， 287 Pa 温度下的可逆相变，故G=0，而此蒸发过程为恒温恒压过程，此过程的H=n vapHm0，而U=H 一(pV)0。【知识模块】 热力学第二定律5 【正确答案】 1.67【试题解析】 pSVS=Cp，m C V，m =25R15R=167【知识模块】 热力学第二定律二、单项选择题下列各题的备选答案中，只有一个是符合题意的。6 【正确答案】 B【试题解析】 一 5 条件下，水结冰为不可逆相变，应设计一个含可逆相变及单纯 pVT 变化的途径进行计
11、算，即 T1=一 5=26815 K ，T 2=0=27315 K因为 nC p，m (水)nC p，m (冰)，T 2T 1 所以【知识模块】 热力学第二定律7 【正确答案】 D【试题解析】 1013 kPa 下，270 K 的水变为 270 K 的冰，这一过程为不可逆相变，但整体来讲，为一个熵减过程，S 系统0。【知识模块】 热力学第二定律8 【正确答案】 A【试题解析】 等温等压可逆相变过程的G=0，S=nH 相变 T=1088 J.mol1 .K1 。【知识模块】 热力学第二定律9 【正确答案】 D【试题解析】 理想气体绝热可逆膨胀过程为等熵过程，故S=0 ，其焓变H=nCp，m (T
12、2 一 T1)，由于绝热可逆膨胀的温度下降，故H0。【知识模块】 热力学第二定律10 【正确答案】 C【试题解析】 可逆过程沿着其过程的逆过程回到始态，环境也要复原，故只有 C属于可逆相变。【知识模块】 热力学第二定律11 【正确答案】 用热温熵来进行熵变的计算时，必须是可逆过程，且状态函数的改变量与过程无关。12 【正确答案】 C【试题解析】 在等温等压下判断反应的自发性时采用的是 rHm，而不是 rHm。【知识模块】 热力学第二定律13 【正确答案】 B【试题解析】 要想使一个熵减的放热过程自发进行，需使反应温度小于其转变温度，即【知识模块】 热力学第二定律14 【正确答案】 B【试题解析
13、】 系统在循环过程中与多个热源接触，由克劳修斯不等式可知不可逆循环 故选 B。【知识模块】 热力学第二定律【知识模块】 热力学第二定律15 【正确答案】 该气体的状态方程可改写为 p(V 一 b)=RT 根据麦克斯韦方程式【知识模块】 热力学第二定律16 【正确答案】 【知识模块】 热力学第二定律17 【正确答案】 S=S(T， p) 当 dS=0 时H=H(T，P)dH=TdS+Vdp【知识模块】 热力学第二定律18 【正确答案】 Hg(1，298 K,p )Hg(1，298K， 100p) 此过程温度不变dH=TdS+pdV =VTV=V(118210 4 T)Hm=p100p dp=p1
14、00p Vm(1 一 18210 4 T)dp=Vm(118210 4 T)99p= (1 一 18210 4 298)99100103Jmol 1 =1385 J.mol 1 Sm=一p100pVmdp=一 Vm99p=一18210 4 99100103JK 1 mol 1 =一266510 3 J.K1 mol 1 Gm=p100pVmdp=Vm99p=99100103J.mol1 =1464 J.mol 1【知识模块】 热力学第二定律【知识模块】 热力学第二定律19 【正确答案】 等温可逆膨胀。H=0 ，U=0Q=W=6 69 kJA=W=669 kJ【知识模块】 热力学第二定律20 【
15、正确答案】 真空膨胀。理想气体分子间的相互作用可以忽略，真空膨胀后温度不变。Q=0，W=0，U=0，H=0A=G=一 TS=一 669 kJ【知识模块】 热力学第二定律21 【正确答案】 在恒外压下绝热膨胀，Q=0。对于绝热不可逆，不能使用绝热可逆过程方程式 pV=常数，但是U=nC V，m (T2 一 T1)=W 可以使用，所以用该公式求终态温度。nC V，m (T2 一 T1)=一 p 外 (V2 一 V1)所以 W=U=1158314(340 500)J=一 1995 kJ H=nCp，m (T2 一 T1)=1258 314(340500)J=一 3326 kJ=(一 8016+372
16、7)J.K 1 =一 4289 J.K1 S2=S1+S=(123434289)J.K 1 =11914 J.K1 A=U(TS)=U 一(T2S2 一 T1S1) =一 1 995 J 一(3401191450012343)J =(一 1995+21 207)J=一1921 2 kJ G= H 一(TS)=一 3326 kJ+21207 kJ=17 881 kJ【知识模块】 热力学第二定律22 【正确答案】 S=S1+S2+S3 S=S1+S2+S3=13101 J.K 1【知识模块】 热力学第二定律23 【正确答案】 A= U 一 (TS)=U=(T2S2 一 T1S1) =1703 kJ 一1 0926(20259+3457)一 27320259kJ =(170328306)kJ=一 26603 kJ G=H 一(TS)=H 一(T 2S2 一 T1S1) =(238528306)kJ=一 2【知识模块】 热力学第二定律
