【考研类试卷】考研物理化学（热力学第二定律）历年真题试卷汇编2及答案解析.doc

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1、考研物理化学（热力学第二定律）历年真题试卷汇编 2 及答案解析(总分：50.00，做题时间：90 分钟)一、填空题(总题数：6，分数：12.00)1.填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。（分数：2.00）_2.1 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 （分数：2.00）_3.对一封闭体系，非膨胀功 W f =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 年北京科技大学)（

2、分数：2.00）_4.1 摩尔单原子理想气体在 27定温下从 50 dm 3 可逆膨胀至 100 dm 3 ，过程的 Q=_，S=_。(2014 年北京科技大学)（分数：2.00）_5.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)（分数：2.00）_6.1 mol 单原子理想气体的 （分数：2.00）_二、单项选择题(总题数：10，分数：20.00)7.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。（分数：2.00）_8.101325 kPa 下，一 5的水变为一

3、5的冰，S( )(2010 年天津大学)（分数：2.00）A.B.C.D.与H 关系不定9.270 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)（分数：2.00）A.S 系统0B.S 系统0C.S 系统=0D.S 系统010.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)（分数：2.00）A.1088 J.mol 1 .K 1 ，0B.一 1088 J.mol 1 .K 1 ，0C.0，4

4、06 kJ.mol 1D.0，一 406KJ.mol 111.在一绝热的气缸中有 1 mol 理想气体，其始态为 p 1 ，V 1 ，T 1 ，经可逆膨胀到 p 2 ，V 2 ，T 2 ，则过程的焓变和熵变分别为( )(2009 年陕西师范大学)（分数：2.00）A.H0，S0B.H0，S0C.H0，S=0D.H0，S=012.指出下列过程中的可逆过程( )(2014 年浙江工业大学）（分数：2.00）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13.熵变S 是( )(2014 年浙江工业大学) (1

5、)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)与过程有关的状态函数的改变值 以上正确的是( )（分数：2.00）A.2，3B.1，4C.4D.B14.在等温等压下，当反应的 r G m =5 kJ.mol 1 时，该反应能否自发进行( )(2014 年浙江工业大学)（分数：2.00）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15.标准压力下，AB 过程的 r H=一 102 kJ， r S=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)（分数：2.00）A.T309 KB.

6、T309 KC.T=3 10 KD.T310 K16.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 Q 1 ，Q 2 ，下列结论正确的是( )(2016 年北京化工大学) （分数：2.00）A.B.C.D.三、证明题(总题数：2，分数：6.00)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 p 1 变为 p 2 时，对该气体：（分数：4.00）(1).证明U=0；（分数：2.00）_(2).推导其S 的表达式。(2010 年陕西师范大学)（分数：2.00）_17.试证明： （分数：2.00）_四、计算题(总题数：4，分数：12.00)1

7、8.试求 298 K 时，将 1 mol Hg(1)从 p 变到 100p 时的H m ，G m 和S m 。已知 Hg(l)的膨胀系数 = （分数：2.00）_1 mol 单原子理想气体，始态为 500 K，5p ，经历以下过程：（分数：6.00）(1).等温可逆膨胀至 1p ；（分数：2.00）_(2).向真空膨胀至 1p ；（分数：2.00）_(3).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，S m =12343 J.K.mol 1 。(2014 年电子科技大学)（分数：2.00）_19.1 个标准大气压下，1 mol Br 2

8、 (s)从熔点 2732变到沸点 6155时 Br 2 (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 .g 1 ，熔化热为 6771J.g 1 ，气化热为 18280 J.g 1 ，Br 2 的摩尔质量为 1598 g.mol 1 。(2013 年浙江工业大学)（分数：2.00）_20.273 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 C V，m =(52)R，S m (273 K，O 2 )=20259 J.K 1 .mol 1 。求过程的 W，U，H，S，A，G。(

9、2014 年浙江工业大学)（分数：2.00）_考研物理化学（热力学第二定律）历年真题试卷汇编 2 答案解析(总分：50.00，做题时间：90 分钟)一、填空题(总题数：6，分数：12.00)1.填空题请完成下列各题，在各题的空处填入恰当的答案。（分数：2.00）_解析：2.1 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 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：10926，一 34l，1703，2385，3457)解析：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。具体解题过程如下： 由于 W=一 V1 V

10、2 pdV= V1 V2 kVdV=一 k(V 2 2 一 V 1 2 ) 解得 U= T1 T2 nC V，m .dT=125R.(T 2 一 T 1 )=1703KJ H= T1 T2 nC p，m .dT=135R.(T 2 一 T 1 )=2385kJ 3.对一封闭体系，非膨胀功 W f =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 年北京科技大学)（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：(1)U，G (2)G)解析：解析：在绝热刚性容器中，Q=0，

11、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=nH 相变 T0。4.1 摩尔单原子理想气体在 27定温下从 50 dm 3 可逆膨胀至 100 dm 3 ，过程的 Q=_，S=_。(2014 年北京科技大学)（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：173 kJ，576 JK 1 )解析：解析：理想气体等温可逆过程5.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)（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：，=)解析：解析：

12、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 vap H m 0，而U=H 一(pV)0。6.1 mol 单原子理想气体的 （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：1.67)解析：解析： 二、单项选择题(总题数：10，分数：20.00)7.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。（分数：2.00）_解析：8.101325 kPa 下，一 5的水变为一 5的冰，S( )(2010 年天津大学)（分数：2.00）A.B. C.D.与H 关系不定解析：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

13、的途径进行计算，即 T 1 =一 5=26815 K，T 2 =0=27315 K 因为 nC p，m (水)nC p，m (冰)，T 2 T 1 所以 9.270 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)（分数：2.00）A.S 系统0B.S 系统0C.S 系统=0D.S 系统0 解析：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。10.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

14、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)（分数：2.00）A.1088 J.mol 1 .K 1 ，0 B.一 1088 J.mol 1 .K 1 ，0C.0，406 kJ.mol 1D.0，一 406KJ.mol 1解析：解析：等温等压可逆相变过程的G=0，S=nH 相变 T=1088 J.mol 1 .K 1 。11.在一绝热的气缸中有 1 mol 理想气体，其始态为 p 1 ，V 1 ，T 1 ，经可逆膨胀到 p 2 ，V 2 ，T 2 ，则过程的焓变和熵变分别为( )(2009 年陕西师范大学)（分数：2.00）A.H0，S0B.H0，S0C

15、.H0，S=0D.H0，S=0 解析：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=nC p，m (T 2 一 T 1 )，由于绝热可逆膨胀的温度下降，故H0。12.指出下列过程中的可逆过程( )(2014 年浙江工业大学）（分数：2.00）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解析：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。13.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

16、过程无关的状态函数的改变值 (4)与过程有关的状态函数的改变值 以上正确的是( )（分数：2.00）A.2，3B.1，4C.4D.B解析：14.在等温等压下，当反应的 r G m =5 kJ.mol 1 时，该反应能否自发进行( )(2014 年浙江工业大学)（分数：2.00）A.能正向自发进行B.能逆向自发进行C.不能判断 D.不能进行解析：解析：在等温等压下判断反应的自发性时采用的是 r H m ，而不是 r H m 。15.标准压力下，AB 过程的 r H=一 102 kJ， r S=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)

17、（分数：2.00）A.T309 KB.T309 K C.T=3 10 KD.T310 K解析：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16.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 Q 1 ，Q 2 ，下列结论正确的是( )(2016 年北京化工大学) （分数：2.00）A.B. C.D.解析：解析：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 不可逆循环三、证明题(总题数：2，分数：6.00)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 p 1 变为 p 2 时，对该气体：（分数：4.00）(

18、1).证明U=0；（分数：2.00）_正确答案：(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 )解析：(2).推导其S 的表达式。(2010 年陕西师范大学)（分数：2.00）_正确答案：(正确答案： )解析：17.试证明： （分数：2.00）_正确答案：(正确答案：S=S(T，p) 当 dS=0 时 H=H(T，P) dH=TdS+Vdp )解析：四、计算题(总题数：4，分数：12.00)18.试求 298 K 时，将 1 mol Hg(1)从 p 变到 100p 时的H m ，G m 和S m 。已知 Hg(l)的膨胀系数 = （分数：2.00）_正确答

19、案：(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) H m = p 100p dp= p 100p V m (1 一 18210 4 T)dp =V m (118210 4 T)99p = (1 一 18210 4 298)9910010 3 Jmol 1 =1385 J.mol 1 S m =一 p 100p V m dp=一 V m 99p =一 18210 4 9910010 3 JK 1 mol 1 =一 266510 3 J.K 1 mol 1 G m = p 100p V m dp

20、=V m 99p = )解析：1 mol 单原子理想气体，始态为 500 K，5p ，经历以下过程：（分数：6.00）(1).等温可逆膨胀至 1p ；（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：等温可逆膨胀。 H=0，U=0 Q=W=669 kJ A=W=669 kJ)解析：(2).向真空膨胀至 1p ；（分数：2.00）_正确答案：(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=0 )解析：(3).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，S m =12343 J.K.mol

21、 1 。(2014 年电子科技大学)（分数：2.00）_正确答案：(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 (T 2 一 T 1 )=W 可以使用，所以用该公式求终态温度。 nC V，m (T 2 一 T 1 )=一 p 外 (V 2 一 V 1 ) 所以 W=U=1158314(340500)J=一 1995 kJ H=nC p，m (T 2 一 T 1 )=1258314(340500)J=一 3326 kJ )解析：19.1 个标准大气压下，1 mol Br 2 (s)从熔点 2732变到沸点 6155时 B

22、r 2 (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 .g 1 ，熔化热为 6771J.g 1 ，气化热为 18280 J.g 1 ，Br 2 的摩尔质量为 1598 g.mol 1 。(2013 年浙江工业大学)（分数：2.00）_正确答案：(正确答案： S=S 1 +S 2 +S 3 )解析：20.273 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 C V，m =(52)R，S m (273 K，O 2 )=20259 J.K 1 .mol 1 。求过程的 W，U，H，S，A，G。(2014 年浙江工业大学)（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：A=U 一(TS)=U=(T 2 S 2 一 T 1 S 1 ) =1703 kJ 一1 0926(20259+3457)一 27320259kJ =(170328306)kJ=一 26603 kJ G=H 一(TS)=H 一(T 2 S 2 一 T 1 S 1 ) =(238528306)kJ=一 2)解析：