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2025年大学物理（热力学原理）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共40分）
答题要求：本题共20小题，每小题2分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。

1. 关于理想气体的内能，下列说法正确的是
A. 理想气体的内能只与温度有关
B. 理想气体的内能与体积有关
C. 理想气体的内能与压强有关
D. 理想气体的内能与物质的量有关
答案：A

2. 一定量的理想气体，从同一初态分别经历等温可逆膨胀、绝热可逆膨胀到具有相同压力的终态，终态体积分别为V1、V2，则
A. Vl<V2
B. Vl=V2
C. Vl>V2
D. 无法确定
答案：C

3. 对于理想气体的等温压缩过程，下列说法正确的是
A. ΔU>0，ΔH>0
B. ΔU=0，ΔH=0
C. ΔU<0，ΔH<0
D. ΔU=0，ΔH>0
答案：B

4. 1mol理想气体从同一始态出发，分别经（1）等温可逆压缩；（2）绝热可逆压缩到具有相同压力的终态，以H1和H2分别表示两个终态的焓值，则
A. H1>H2
B. H1=H2
C. H1<H2
D. 无法确定
答案：C

5. 某化学反应在恒压、绝热和只作体积功的条件下进行，体系温度由T1升高到T2，则此过程的焓变ΔH
A. 小于零
B. 大于零
C. 等于零
D.无法确定
答案：C

6. 已知反应2A(g)+B(g)→2C(g)的ΔrHmθ<0，下列说法正确的是
A. 升高温度，平衡常数增大
B. 升高温度，平衡常数减小
C. 增大压力，平衡向正反应方向移动
D. 增大压力平衡向逆反应方向移动
答案：B

7. 下列过程中，系统内能变化不为零的是
A. 不可逆循环过程
B. 可逆循环过程
C. 两种理想气体的混合过程
D. 纯液体的真空蒸发过程
答案：D

8. 理想气体向真空膨胀，其体积从V1增大到V2，对外作功W为
A. p(V2 - V1)
B. -p(V2 - V1)
C. 0
D. nRTln(V2/V1)
答案：C

9. 对于封闭体系，下列过程中体系的熵变ΔS=Q/T的是
A. 可逆绝热过程
B. 可逆等温过程
C. 绝热过程
D. 等温过程
答案：B

10. 25℃时，反应2H2(g)+ O₂(g)=2H₂O(l)的ΔrHmθ=-571.6kJ/mol，则H₂O(l)的标准摩尔生成焓为
A. -571.6kJ/mol
B. 571.6kJ/mol
C. -285.8kJ/mol
D. 285.8kJ/mol
答案：C

11. 下列物质中，标准摩尔熵Smθ最大的是
A. C(s，石墨)
B. C(s，金刚石)
C. H₂O(l)
D. H₂O(g)
答案：D

12. 反应C(s)+O₂(g)=CO₂(g)的ΔrHmθ<0，欲增加正反应速率，下列措施中无用的是
A. 增加O₂的分压
B. 升温
C. 使用催化剂
D. 增加C的量
答案：D

13. 对于一个化学反应，下列说法正确的是
A. ΔrGmθ越负，反应速率越快
B. ΔrHmθ越负，反应速率越快
C. 活化能越大，反应速率越快
D. 活化能越小，反应速率越快
答案：D

14. 一定温度下，某反应的Kθ=1，若使反应正向进行，则必须
A.Q>Kθ
B.Q<Kθ
C.Q=Kθ
D. 无法确定
答案：B

15. 某反应在一定条件下的平衡转化率为25.3%，当有催化剂存在时，其转化率应当是
A. 大于25.3%
B. 小于25.3%
C. 等于25.3%
D. 约等于25.3%
答案：C

16. 对于化学反应速率常数k，下列说法正确 的是
A. k值较大的反应，其反应速率在任何条件下都大
B. 通常一个反应的温度越高，其k值越大
C. 一个反应的k值大小与反应物的浓度有关
D. 一个反应的k值大小与反应的性质无关
答案：B

17. 反应A(g)+B(g)→C(g)的速率方程为v=kc(A)c(B)，该反应是
A. 一级反应
B. 二级反应
C.零级反应
D. 三级反应
答案：B

18. 已知某反应的速率常数k的单位是mol-1·L·s-1，则该反应是
A. 零级反应
B. 一级反应
C. 二级反应
D. 三级反应
答案：C

19. 对于可逆反应，下列说法正确的是
A. 达到平衡时，反应物和生成物的浓度相等
B. 达到平衡时，正逆反应速率相等且等于零
C. 加入催化剂可以使平衡正向移动
D. 化学平衡是一种动态平衡
答案：D

20. 某反应在298K时的平衡常数为K1θ，398K时的平衡常数为K2θ，且K2θ>K1θ，则该反应
A. 是放热反应
B. 是吸热反应
C. 标准摩尔反应熵变ΔrSmθ=0
D. 标准摩尔反应吉布斯自由能变ΔrGmθ=0
答案：B

第II卷（非选择题 共60分）
21. （10分）简述理想气体状态方程，并说明其适用条件。
22. （10分）什么是化学反应的标准平衡常数？它与反应的吉布斯自由能变有什么关系？
23. （10分）对于一个化学反应，如何判断其自发性？请用相关热力学函数进行说明。
24. （15分）在29Zn与稀硫酸反应制取氢气，反应的化学方程式为Zn + H₂SO₄ = ZnSO₄ + H₂↑。若反应前锌的质量为6.5g，硫酸溶液过量。求：（1）在标准状况下生成氢气的体积；（2）反应中消耗硫酸的物质的量。
25. （15分）已知反应2NO(g)+O₂(g)=2NO₂(g)在不同温度下的平衡常数如下：T1=600K时，K1θ=0.76；T2=700K时，K2θ=0.01。（1）计算该反应在600K和700K时的标准摩尔反应吉布斯自由能变；（2）判断该反应是吸热反应还是放热反应，并说明理由。

答案
21. 理想气体状态方程为pV = nRT，其中p为压强，V为体积，n为物质的量,R为摩尔气体常数，T为热力学温度。适用条件：理想气体，即分子本身不占有体积，分子间无相互作用力的气体。在高温、低压下，实际气体可近似看作理想气体。
22. 化学反应的标准平衡常数Kθ是在标准状态下，反应达到平衡时，生成物相对分压（或相对浓度）的计量系数幂之积与反应物相对分压（或相对浓度）的计量系数幂之积的比值。关系：ΔrGmθ=-RTlnKθ，通过该式可由标准平衡常数计算反应的标准摩尔吉布斯自由能变，也可由标准摩尔吉布斯自由能变计算标准平衡常数。
23. 对于化学反应，可通过判断ΔG来确定其自发性。当ΔG < 0时，反应自发进行；当ΔG = 0时，反应达到平衡状态；当ΔG > 0时，反应不能自发进行。可由公式ΔG = ΔH - TΔS计算，其中ΔH为焓变，ΔS为熵变。若ΔH < 0且ΔS > 0，则ΔG恒小于0，反应自发；若ΔH > 0且ΔS < 0，则ΔG恒大于0，反应不自发；若ΔH和ΔS同号，则反应自发性与温度有关。
24. （1）n(Zn)=6.5g÷65g/mol = 0.1mol，根据化学计量数之比，n(H₂)=n(Zn)=0.1mol，在标准状况下，V(H₂)=0.lmol×22.4L/mol = 2.24L。（2）n(H₂SO₄)=n(H₂)=0.1mol。
25. （1）6K时，ΔrGm1θ=-RT1lnK1θ=-8.314J/(mol·K)×600K×ln0.76≈1.57kJ/mol；700K时，ΔrGm2θ=-RT2lnK2θ=-8.314J/(mol·K)×700K×ln0.01≈28.7kJ/mol。（2）由600K到700K，Kθ减小，ΔrGmθ增大，说明升高温度不利于反应正向进行，该反应是放热反应。根据勒夏特列原理，升高温度平衡向吸热方向移动，所以正反应为放热反应。