第一章-热力学第一、二定律试题及答案.doc

第一章 热力学第一定律一、选择题1下述说法中,哪一种正确（ ）（A)热容C不是状态函数； （B)热容C与途径无关;(C）恒压热容Cp不是状态函数；（D)恒容热容CV不是状态函数.2对于内能是体系状态的单值函数概念，错误理解是( ）（A） 体系处于一定的状态，具有一定的内能；(B） 对应于某一状态,内能只能有一数值不能有两个以上的数值；（C） 状态发生变化,内能也一定跟着变化；（D) 对应于一个内能值，可以有多个状态。3某高压容器中盛有可能的气体是O2 ，Ar， CO2, NH3中的一种，在298K时由5dm3绝热可逆膨胀到6dm3，温度降低21K，则容器中的气体（ )（A) O2 (B） Ar (C） CO2 （D) NH34戊烷的标准摩尔燃烧焓为-3520kJmol-1，CO2（g）和H2O(l）标准摩尔生成焓分别为-395 kJmol1和286 kJmol-1，则戊烷的标准摩尔生成焓为（ ）（A） 2839 kJmol1 （B） 2839 kJmol-1 (C) 171 kJmol-1 （D） -171 kJmol15已知反应的标准摩尔反应焓为，下列说法中不正确的是( ）。（A)。 是H2O（g）的标准摩尔生成焓 （B)。 是H2O（g）的标准摩尔燃烧焓（C). 是负值 （D)。 与反应的数值相等6在指定的条件下与物质数量无关的一组物理量是（ ）(A) T ， P, n (B） Um, Cp, CV(C） H， U， (D) Vm， Hf,m(B）, Hc，m（B）7实际气体的节流膨胀过程中,下列那一组的描述是正确的( ）(A） Q=0 H=0 P 0 T0(C) Q0 H=0 P 0 T0 (D) Q 0 (B) J-T 0 （C） J-T = 0 （D） 不必考虑JT 的数值10某气体的状态方程为PV=RT+bP（b0），1mol该气体经等温等压压缩后其内能变化为( ）（A） U0 （B） U CP的情况是( ）(A） （P/T)V V不可逆, H可逆 H不可逆（B) T可逆 T不可逆, V可逆 V不可逆, H可逆 W2， Q1 Q2 （B） W1 W2 ， Q1 Q2(C） W1 = W2， Q1 = Q2 (D) W1 W2 , Q1 Q214对于内能是体系状态的单值函数概念，错误理解是( ）（A)体系处于一定的状态,具有一定的内能；(B）对应于某一状态，内能只能有一数值不能有两个以上的数值；（C)状态发生变化，内能也一定跟着变化；（D)对应于一个内能值，可以有多个状态。15在一个绝热刚瓶中，发生一个放热的分子数增加的化学反应，那么（ ）（A) Q 0，W 0，U 0 ； （B) Q = 0,W = 0,U 0 ；(C) Q = 0，W = 0，U = 0 ； (D) Q 0，W 0，U 0表示节流膨胀后温度将 .2在373K，p下，1 mol液态水向真空蒸发为373K，p下的水蒸气，已知此过程的H =40。6kJ，则此过程的U= kJ，Q= kJ.3已知反应C(s)+O2（g）=CO2(g）的rHm（298K）=-393.51kJmol1.若此反应在一绝热钢瓶中进行,则此过程的U 0，H 0。4对于组成不变的均相密闭体系,当有 个独立的强度因素确定后，体系中所有的强度性质也就确定，若再知道 ,则所有的广度性质也就确定.51mol298K的液体苯在弹式量热计中完全燃烧，放热3264kJ，则反应：2C6H6(l)+15O2(g） =12CO2（g)+6H2O（l）的rUm(298K） = kJmol-1， rHm（298K) = kJmol-1。6某理想气体经绝热恒外压压缩，U 0，H 0。7卡诺热机的效率只与 有关，而与 无关。三、证明题1证明：若一气体状态方程满足pVm = RT+bp时，则该气体的内能仅是温度的函数。2某气体的状态方程为pVm = RT+ap，a为大于零的常数，证明该气体经节流膨胀后，气体的温度上升。3若物质的膨胀系数，则Cp与压力无关.4已知纯物质的平衡稳定条件是，请证明任一物质绝热可逆膨胀过程后压力必降低。5某气体的状态方程为pVm = RT+ap，a为大于零的常数,证明：该气体的焦耳汤姆孙系数J-T0。四、计算题1某气体的状态方程为pVm = RT+ap，a为大于零的常数，证明：该气体的焦耳汤姆孙系数JT0。61mol单原子理想气体从始态273K、202.65kPa沿着p/V=常数的可逆途径变化到压力加倍的终态,试求：该过程的W、U、H、Q.2一摩尔单原子理想气体从0、2p始态，经由方程pV2 = const 规定的途径到达终态压力为15p,计算沿此途经的平均热容 .3在空气中有一真空绝热箱，体积为V0，今在箱上刺一个小孔,空气流入箱内,设空气为理想气体(Cp，m = 3.5R)。 巳知空气温度是298K，箱内气体温度是多少? 若V0 = 10dm3，求该过程的Q、W、U、H各为多少？4298。15K，1mol的CO2(实际气体)由始态p1 = 3p，V1 = 7.9dm3等温变化到终态p2 = p，V2 = 24dm3，求此过程的U与H。巳知Cp，m(CO2) = 36。6 JK-1mol-1，焦耳汤姆逊系数J-T = 1.14 + 8。65 103（p/p） .51mol单原子分子理想气体由始态A（2p,298K)，沿着p/p= 0。1（Vm/ dm3mol1) + b的可逆途经膨胀到原体积2倍，计算终态的压力以及此过程的Q、W、第二章 热力学第二定律一、选择题125时，将11.2升O2与11。2升N2混合成11。2升的混合气体,该过程（ ）(A) S 0，G 0 ;（B） S 0，G 0 ；(C） S = 0，G = 0 ;（D） S = 0，G rHm/T ；（C） rSm rHm/T ; （D) rSm rHm/T 。4已知水的六种状态：100，pH2O（l)；99,2pH2O(g）;100，2pH2O(l)；100、2pH2O(g)；101、pH2O(l);101、pH2O（g)。它们化学势高低顺序是 （ )(A) 2 4 3 1 5 6 ; （B） 6 5 4 3 2 1 ；（C) 4 5 3 1 2 6 ； (D) 1 2 4 3 6 5 。5。下列过程中S为负值的是哪一个 ( ）(A） 液态溴蒸发成气态溴 ； （B) SnO2（s） + 2H2(g) = Sn(s） + 2H2O(l) ；（C) 电解水生成H2和O2 ; （D) 公路上撤盐使冰融化 。6从A态到B态可沿两条等温膨胀途径进行,一条可逆,一条不可逆,试判断哪个关系式成立 （ ）（A）. S可逆S不可逆 (B）。 W可逆 W不可逆（C)。 Q可逆 Q不可逆 （D）. (QW） 可逆 (QW) 不可逆7在隔离体系中发生一个自发过程，则G应为 （ )（A)。 G 0 （B)。 G 0 (C）。 G =0 (D）。 不能确定8某气体进行不可逆循环过程的熵变为 （ ）（A）. S系 = 0 , S环 = 0 (B)。 S系 = 0 , S环 0(C）. S系 0 ， S环 = 0 (D). S系 0 , S环 09某物质的蒸气压可由下式表示：ln(P/kpa）=13。14(2437/T),该物质的摩尔气化热为（ ）(A)。 20.26 kJmol-1 （B). 293.1 Jmol-1(C)。 5612 Jmol1 （D). 2437 Jmol-1101mol理想气体经绝热自由膨胀体积增大10倍，则物系的熵变为（ ）（A）。 S = 0 (B)。 S = 19.1 J/K (C). S 19.1 J/K （D). S F (B)。 G F（C）. G =F (D）。 G与F无法进行比较14在200C和1atm下，1mol的过冷水结成冰，则物系 、环境及总熵变是（ )(A)。 S系 0 ， S环 0 ， S总 0 （B)。 S系 0 , S环 0 ， S总 0(C)。 S系 0 , S环 0 , S总 0 （D)。 S系 0 , S环 0 ， S总 015等温等压下发生不可逆电池反应，其S的计算公式为( )（A）. S =H/T (B). S =（HG )/T(C）。 S=Q实/T (D)。 以上三式都不适用16绝热封闭体系中若S 0，表明该过程是（ ）(A)。 可逆 (B）. 自发 (C）. 非自发 (D） 自发或非自发17对于封闭体系，当Wf=0时,可作为过程的可逆性与变化方向性的判据有（ )（A）。 (dU)T。V0 （B)。 （dH)S.P0 (C）. （dS）U.V0 (D). （dG)T.P018250C，1atm下，NaCl在水中溶解度为6mol L-1， 如将1molNaCl溶解于1L水中，此溶解过程中体系的S和G变化为（ ）（A). G 0 ，S 0 ,S 0（C). G 0 (D）。 G = 0 ,S 019在一个绝热的刚性密闭容器中，装有H2和Cl2的混合气体，T为298K，用光引发使之反应生成HCl（g）,设光照能量可不计,气体为理想气体,测得fHm (HCl)= 92.30kJmol1，此过程（ ）(A）。 H0 S0 （B). H0 S0(C）。 H0 S020纯物质在恒压下无相变时的GT曲线形状是 （ ）G G G GT T T T(A） (B） (C) （D）21实际气体CO2经节流膨胀后,温度下降,那么（ ）（A） S（体） 0，S(环） 0 ； (B) S(体） 0，S（环) 0(C） S（体） 0，S（环） = 0 ； （D) S(体) 0，S(环) = 0 222mol理想气体B，在300K时等温膨胀，W = 0时体积增加一倍，则其 S （JK1）为（ ）(A） 5。76 ；（B） 331 ; （C) 5。76 ； (D) 11.52 23某体系等压过程AB的焓变H与温度T无关，则该过程的（ )(A) U与温度无关 ； (B) S与温度无关 ；（C） F与温度无关 ; （D) G与温度无关 24等温下，一个反应aA + bB = dD + eE的 rCp = 0,那么( ）(A） H与T无关,S与T无关，G与T无关 ；（B） H与T无关，S与T无关，G与T有关 ；(C） H与T无关，S与T有关，G与T有关 ;(D) H与T无关，S与T有关,G与T无关 。25等温等压下进行的化学反应，其方向由rHm和rSm共同决定，自发进行的反应满足下列关系中的（ ）(A） ， (B） ，(C） （D)26在等温等压下，将1molN2与1mol O2混合，假定两者均为理想气体，混合过程中不发生变化的一组状态函数为（ ）(A） U H V， (B） S H G， （C） V G H, （D） F H S27下列过程中，的是( ）（A） 理想气体恒外压等温压缩 (B） 263K、101.3kPa，冰熔化为水(C） 等温等压下，原电池中发生的反应 （D） 等温等压下电解水28在一定温度和一定压力下，某液体与其蒸气呈平衡，其蒸气压为p1；若外压增大时液体与其蒸气重建平衡后其蒸气压为p2,则（ ） （A） p1 = p2， (B) p1p2 ， (C) p1 p2 ， （D) 液体蒸气压与外压无关29298。2K、p下，反应的rG m和rFm的差值为（ ）(A) 1239 Jmol1 （B) 3719 Jmol1 (C) 2477 Jmol1 (D） 2477 Jmol130某化学反应在等温等压(298。2K，p）下进行时，放热40000J；若使反应通过可逆电池完成，吸热4000J，则体系可能作的最大电功为（ ）(A） 40000J (B) 4000J (C) 4400J (D） 36000J31已知金刚石和石墨的Sm(298K),分别为0.244 JK-1mol-1和5.696 JK1mol1，Vm分别为3。414 cm3mol1和5。310 cm3mol1,欲增加石墨转化为金刚石的趋势，则应 （ )（A） 升高温度，降低压力 (B） 升高温度，增大压力(C） 降低温度,降低压力 (D） 降低温度，增大压力二、填空题1理想气体在定温条件下向真空膨胀，H 0,S 0。（填，=， 0，F ，=，0，那么该气体节流膨胀后温度 ，体系的熵 。 13对于理想气体,其 0, 0.14由Clapeyron方程导出Clausius-Clapeyron方程积分式时所作出的三个近似处理分别是： 气体为理想气体， ， 。15从熵的统计意义来判断下列过程体系的熵值是增大还是减少：苯乙烯聚合成聚苯乙烯 ；气体在催化剂表面的吸附 。16偏摩尔熵的定义式为 ；纯物质两相平衡的条件为 。17从微观角度而言,熵具有统计意义，它是体系_的一种量度.熵值小的状态相对于_的状态。三、证明题1证明：2证明：3.4证明气体的焦耳系数有下列关系式：.5四、计算题1 1molCH3C6H5在其沸点383。15K时蒸发为气,求该过程的Q、W、vpaUm、vapHm、vapGm、vapFm和vapSm。 已知该温度下CH3C6H5的气化热为362kJkg-1。2 某一化学反应若在等温等压下（298.15K,p）进行，放热40.0 kJ，若使该反应通过可逆电池来完成，则吸热4.0kJ。 计算该反应的熵变; 当该反应自发进行时(即不做电功时）,求环境的熵变和总熵变； 计算体系可能做的最大功为多少？ 3将298。15K的1molO2从p绝热可逆压缩到6p，试求Q、W、Um、Hm、Gm、Fm、Sm和Siso。已知 Sm(O2）=205.03 JK1mol1， Cp,m=3。5R.41mol单原子理想气体始态为273K、 P, 经绝热不可逆反抗恒外压0.5P膨胀至平衡.试计算该过程的W、U、H、S、G、F (已知 273K、 P下该气体的摩尔熵为100JK-1mol-1).5C2H4蒸气压与温度的关系式为：,计算其在正常沸点（103.9）时的蒸气压.7在10g沸水中加入1g 273。2K的冰,求该过程的S的值为多少?已知冰的熔化热为6025 Jmol-1,水的热容Cp,m = 75.31 JK-1mol-1。81mol单原子理想气体始态为273K、 P，经绝热可逆膨胀至压力减少一半，试计算该过程的W、U、H、S、G、F(已知 273K、 P下该气体的摩尔熵为100JK-1mol-1）。91mol过冷水在268K、P下凝固，计算该过程的H、S、G、F 和最大非膨胀功、最大功。已知水在熔点时的热容差为37。3 Jmol1，fusHm（273K） = 6.01k Jmol-1，（水) = 990kgm-3,(冰） = 917 kgm-3。10苯在正常沸点353K下的vapHm=30。77 kJmol1,今将353K及p下的1mol苯向真空等温蒸发为同温同压的苯蒸气（设为理想气体），求此过程中Q、W、vapG、vapS和S环，并根据有关原理判断上述过程是否为不可逆过程。11在298。15K、p下进行的相变：H2O（l， 298.15K,p） H2O(g， 298.15K，p）,计算相变的G，并判断该过程能否自发进行。已知298。15 K时水的蒸气压为3167Pa,忽略液态水的体积。12在373K,p下，1 mol液态水在真空瓶中挥发完，最终压力为30.398kPa，此过程吸热46.024kJ，试计算U、H、S和G.计算时忽略液态水的体积。131mol氦气从473K加热到673K，并保持恒定101。325kPa.已知氦在298K Sm= 126.06 JK-1mol1，并假定氦为理想气体,计算H、S和G。如果G 7. 答案：两个热源的温度，工作物质三、证明题答案1证明：若一气体状态方程满足pVm = RT+bp时，则该气体的内能仅是温度的函数2某气体的状态方程为pVm = RT+ap，a为大于零的常数，证明该气体经节流膨胀后，气体的温度上升。3若物质的膨胀系数，则Cp与压力无关。4。5四、计算题答案1 W=3404。6J ； Q=13619J ; U=10214J ； H=17023J2. C= 4。16 JK13。 T= 417.2K ; Q=0 ； W=U=723。7J ； H=1013.2J4. U=54。3J ; H=84.73J5W=3。236J ; Q=11。53kJ ; U=8。29kJ ； H=13。82kJ第二章 热力学第二定律参考答案一、选择题答案1C； 2B; 3-B； 4-A； 5-B； 6-B; 7-D； 8-B； 9-A； 10B； 11C； 12A； 13-C； 14D; 15-B； 16D； 17-C； 18-C； 19-D； 20-C； 21C； 22D; 23-B; 24B； 25B； 26-A; 27C； 28C； 29B； 30C； 31-D； 二、填空题答案1。 = ; 2。 ; 3。 ； = 4。 5。 T/CV ；T/Cp 6. 5.76 ; 0 7. = ； = 8。 ； 9. 11.53 ； 0 10。 0 ；-11.53 11. ； = 12。 降低 ; 升高13。 ； = 14. 凝聚相体积可以忽略； 相变焓不随温度变化15. 减小 ;减小 16. ; 物质在两相中的化学式相等17. 微观状态数 ; 比较有序三、证明题答案1 23。45 四、计算题答案1解：Qp = 33。35kJ vapHm= 33.35kJmol-1 W =3。186kJ vpaUm= 30.16 kJmol- vapGm = 0 vapFm = 3。186 kJmol-1 vapSm = 87.03 JK-1mol-1 2 34 T2=218.4K U=- 680。9 J W=680.9 J H=-1135 J S= 1。125 Jk1 S2=101。1 Jk1 G=4085 J F=4539 J 5.7 8 U=-823。1 J H =-1372 J W = 823。1 J S = 0 G = 5228J F = 5777 J 9 1012 W = 0 U = 46。024kJ H = 49.125kJ S = 141。71 JK1mol-1 G = 3733。6J 13 1415