物化半期考卷

1、物化半期考卷子一、選擇題 1、下面的說(shuō)法符合熱力學(xué)第一定律的是 （ C ）(A) 在一完全絕熱且邊界為剛性的密閉容器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),其內(nèi)能一定變化(B) 在無(wú)功過(guò)程中, 內(nèi)能變化等于過(guò)程熱, 這表明內(nèi)能增量不一定與熱力學(xué)過(guò)程無(wú)關(guān)(C) 封閉系統(tǒng)在指定的兩個(gè)平衡態(tài)之間經(jīng)歷絕熱變化時(shí), 系統(tǒng)所做的功與途徑無(wú)關(guān)(D) 氣體在絕熱膨脹或絕熱壓縮過(guò)程中, 其內(nèi)能的變化值與過(guò)程完成的方式無(wú)關(guān)2、理想氣體與溫度為T的大熱源接觸作等溫膨脹吸熱Q，所作的功是相同溫度下變到相同終態(tài)的最大功的20，則系統(tǒng)的熵變?yōu)?（ C ）A. QT B.-QT C.5Q/T D.Q/5T3、反應(yīng)C(石墨)+1/2O2(g) =

2、CO , (g), (298K)<0,若將此反應(yīng)放入一個(gè)恒容絕熱容器中進(jìn)行，則體系 （ B ）A T<0, U<0, H<0 B T>0, U=0, H>0C T>0, U>0, H>0 D T>0, U=0, H=04、當(dāng)理想氣體沖入一真空絕熱容器后，其溫度將 （ C ） A、升高 B、降低 C、不變 D、難以確定 5、如下圖，AB和AC均為理想氣體變化過(guò)程，若B、C在同一條絕熱線上，那么UAB與UAC的關(guān)系是： （ A ）POBA、UAB>UAC B、UAB<UAC C、UAB=UAC D、無(wú)法比較CAOV6、如下圖所

3、示的某循環(huán)過(guò)程：A B是絕熱不可逆過(guò)程；BC為絕熱可逆過(guò)程，CA是恒溫可逆過(guò)程，問(wèn)在CA過(guò)程中系統(tǒng)與環(huán)境交換的熱QCA （ B ）PVOCAB A、QCA>0 B、QCA <0 C、QCA =0 D、不能確定7、在100，101325Pa下，1mol睡全部向真空容器企劃為100，101325Pa的蒸汽，則該過(guò)程 （ B ）A、G<0,不可逆 B、G=0，不可逆C、G=0，可逆 D、G>0，不可逆8、某氣體服從狀態(tài)方程式pVm=RT+bp(b為大于零的常數(shù))，若該氣體經(jīng)等溫可逆膨脹，其熱力學(xué)能變化（U）為 （ C ）A、U >0 B、U<0 C、U=0 D、不

4、確定值9、在一絕熱恒容箱中，將NO(g)和O2（g）混合，假定氣體都是理想的，達(dá)到平衡后肯定都不為零的量是 （ C ）A、Q、W、U B、Q、U、HC、H、S、G D、S、W、U10、熱力學(xué)基本方程dG=-SdT+Vdp可運(yùn)用于下述何種過(guò)程？ （ B ）A、298K，P 的H2O（l）蒸發(fā)過(guò)程 B、理想氣體想真空膨脹過(guò)程C、電解水制取H2 D、N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)未達(dá)平衡二、填空。1、如圖所示。兩條恒溫線的溫度分別為Ta、Tb。1mol理想氣體經(jīng)過(guò)路徑1231的W與經(jīng)過(guò)路徑4564的W大小關(guān)系是_ W= W_。2、在一個(gè)體積恒定為0.50m3的絕熱容器中發(fā)生某化學(xué)反應(yīng)，

5、使容器內(nèi)氣體溫度升高750，壓力增加60kPa,此反應(yīng)過(guò)程的Q_=_0,W_=_0, U_=_0, H_>_0。3、在一絕熱密閉的房間里置有一電冰箱，若將電冰箱接通電源使其運(yùn)轉(zhuǎn)，則房間里得溫度_上升_。（上升、下降、不變）4、在兩個(gè)不同溫度的熱源T1和T2間，有一以理想氣體為工作介質(zhì)的可逆熱機(jī)，其熱機(jī)效率為30%。若將工作介質(zhì)換成實(shí)際氣體，則此可逆熱機(jī)的效率_等于_30%(大于、等于、小于)5、1mol單原子理想氣體從300K、1000kPa對(duì)抗200kPa的恒外壓，絕熱膨脹達(dá)到平衡。計(jì)算終態(tài)溫度T2=_K,此過(guò)程H=_，S=_。（已知該氣體Cv,m=3R/2）6、定壓升高溫度時(shí)，（1）

6、沸點(diǎn)下液體汽化為蒸汽，G_減小_（增大、減小、不變）；（2）凝固點(diǎn)下液體凝為固體假設(shè)Vm(l)>Vm(s), G_增大_（增大、減小、不變）；7、定溫下增大壓力時(shí)，（1）沸點(diǎn)下液體汽化為蒸汽，G_增大_（增大、減小、不變）；（2）凝固點(diǎn)下液體凝為固體假設(shè)Vm(l)>Vm(s), G_減小_（增大、減小、不變）；8、溫度升高對(duì)下列各量有何影響（增大、減小、不變）:(1)恒壓下物質(zhì)的焓變_增大_,（2）恒容下物質(zhì)的內(nèi)能_增大_,(3)恒壓下物質(zhì)的熵_增大_，（4）恒壓下物質(zhì)的赫姆霍茨函數(shù)_減小_,(5)恒壓下的吉布斯函數(shù)_減小_。9、純物質(zhì)在恒壓下G-T曲線是下圖中的哪一副？_B_10

7、、1molH2O(l)在標(biāo)準(zhǔn)壓力Py下，使其與373.2K的大熱源接觸而蒸發(fā)為水蒸氣，吸熱40620J，求此過(guò)程中的熵變 _。三、計(jì)算題。1、25時(shí)，甲烷的燃燒焓為-890.4 kJ/mol，液態(tài)水的汽化焓為44.02 kJ/mol。設(shè)空氣中氧氣與氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量之比為1:4。試計(jì)算甲烷與理論量空氣混合燃燒時(shí)所能達(dá)到的最高溫度。所需熱容數(shù)據(jù)見書本。計(jì)算時(shí)，假設(shè)燃燒所放出的熱全部用于提高產(chǎn)物的溫度，不考慮產(chǎn)物的解離?！窘馕觥緾H4(g) + 2 O2(g) =CO2(g) +2H2O(l) (298K)=-890.4 kJ/molH2O(l)= H2O(g) (H2O)=44.02 kJ/mol所

8、以CH4(g) + 2 O2(g) =CO2(g) +2H2O(g) (298K)=-802.4 kJ/mol熱全部用來(lái)提高產(chǎn)物的溫度，- (298K)= DH（升溫） 依照題意，選取1mol CH4(g)、2 mol O2(g)和8 molN2為原料氣，反應(yīng)后系統(tǒng)應(yīng)含有1mol CO2(g)、2 mol H2O(g) 和8 molN2查表得Cp,m(CO2, g)=28.66+35.702×10-3(T/K) J·K-1·mol-1Cp,m(H2O，g) =30.0+10.71×10-3(T/K) J·K-1·mol-1Cp,m(N

9、2，g) =27.87+4.27×10-3(T/K) J·K-1·mol-1- (298K)= DH（升溫）=CpdT= Cp,m(CO2)+2 Cp,m(H2O，g)+8 Cp,m(N2，g) dT整理得 45.64×10-3(T/K)2 +311.62（T/K)-8.993×10-5=0 T=2186K2、101325Pa下將一盛有100、1mol的密閉玻璃球放在100dm3的容器中，整個(gè)容器放在100的恒溫槽內(nèi)。將玻璃小球擊破，水即發(fā)生氣化（設(shè)蒸氣為理想氣體），計(jì)算該過(guò)程的Q，W，DU，DH，DS，DA，和DG。已知100水的氣化熱為40

10、.59 kJ·mol1?！窘馕觥渴紫扰袛嗨欠袢繗饣?，在101325Pa下，1mol水全部氣化應(yīng)占體積：或在恒容下，1mol水全部氣化后的壓力：體積和壓力均小于始態(tài)，表明能全部氣化，末態(tài)壓力應(yīng)為31025.7Pa選擇整個(gè)容器為系統(tǒng)，設(shè)計(jì)下過(guò)程理想氣體恒溫過(guò)程 DH2=0， DU2=0 DH= DH1+ DH2= DH1=40.59 kJ DU= DU1+ DU2= DU1= DH1D(pV)= DH1RT=37.47 kJ 因?qū)φ麄€(gè)容器系統(tǒng) DV=0，故W=0，Q= DU = 37.47 kJ DS= DS1+ DS2= DH1/T nRln(p2/p1) =118.60 J

11、83;K1 DA= DU TDS=37.49kJ 118.60´373.15 J = 6.771 kJ DG= DH TDS=40.59kJ 118.60´373.15 J = 3.672 kJ 答案一、 選擇題：1、解析：【C】.因絕熱時(shí)UQWW。（A）中無(wú)熱交換、無(wú)體積功故UQW0。（B）在無(wú)功過(guò)程中UQ，說(shuō)明始末態(tài)相同熱有定值，并不說(shuō)明內(nèi)能的變化與過(guò)程有關(guān)（D）中若氣體絕熱可逆膨脹與絕熱不可逆膨脹所做的功顯然是不同的，故U亦是不同的。這與內(nèi)能為狀態(tài)函數(shù)的性質(zhì)并不矛盾，因從同一始態(tài)出發(fā)，經(jīng)絕熱可逆膨脹與絕熱不可逆膨脹不可能到達(dá)同一終態(tài)。2、解析：【C】.當(dāng)氣體是定溫可逆

12、膨脹時(shí)，所做的功為最大功，此時(shí)，設(shè)所作的功為Wmax,則W=20Wmax，因?yàn)槭嵌剡^(guò)程，所以Q=W, Q= WmaxS= Q/T = Wmax/T=5W/T=5Q/T 選C。3、解析：【B】.已知Q=0，V=0，所以W=0,U=0。反應(yīng)放熱，則溫度升高，壓力也會(huì)升高，而H=U+(PV)=VP>0。4、解析：【C】. 因?yàn)槭钦婵?，所以不做功；又因?yàn)槭墙^熱故無(wú)熱交換；故U=Q-W=0，所以溫度不變。5、解析：【A】. UAB+UBC=UAC 。過(guò)程BC為絕熱膨脹過(guò)程，QBC=0且系統(tǒng)對(duì)環(huán)境做功WBC >0，又UBC = QBC -WBC 所以UBC<0，即熱力學(xué)能減少。因此UA

13、C -UAB = UBC<0即UAC <UAB 。 6、解析：【B】.UAB=UBC+UCA,因?yàn)锽CA為可逆過(guò)程，則其逆過(guò)程ACB相對(duì)于A B對(duì)外做功更多，故過(guò)程ACB吸熱，也即過(guò)程BCA放熱。又因?yàn)锽C是絕熱，故CA放熱。7、解析：【B】.水蒸氣向真空膨脹是一個(gè)不可逆的過(guò)程。該題的過(guò)程可以看做有兩步完成：（1）100，101325Pa，H2O（l） 100，101325Pa, H2O（g）;（2）1mol水蒸氣向真空膨脹，終態(tài)為100，101325Pa, H2O（g）。G=G1+G2，G1=0，對(duì)于第二步，系統(tǒng)的始終態(tài)一樣，故G2=0.由此題的結(jié)果可知，在G=0與變化過(guò)程可逆與

14、否之間沒有必然關(guān)系。G作為判據(jù)必須滿足：恒溫恒壓W=0的條件。8、解析：【C】.p=RT/(Vmb)，、(S/V)T=(p/V)V dU=TdSpdV，兩邊同除以dV得(U/V)T =T(S/V)T p=T(p/V)Vp =RT/(Vmb)RT/(Vmb)=0,故U=09、解析：【C】.在一絕熱恒容箱中Q=0、體積功WV=0由于會(huì)發(fā)生反應(yīng)：2 NO(g)+ O2（g）2 NO2(g)，所以體系壓力減小，理想氣體PV=nRT T增加、U=Q-W=0、H=U+PV<0、S=Cvln(T2/T1)<0、 G=H-TS也發(fā)生改變。10、解析：【B】.基本方程的應(yīng)用條件是W=0，組成恒定的封

15、閉系統(tǒng)的可逆過(guò)程。但對(duì)簡(jiǎn)單的PVT變化，不可逆也可以用。二、 填空題:1、解析：【W(wǎng)= W_】PV=nRTV2/V3= Ta/Tb，又P2=P3，V1=V3W12=-RTaln(V2/V1)= -RTaln(V2/V3)= -RTaln(Ta/Tb)W23=-P(V3-V2)=-R(Tb-Ta)W45=-RTaln(V5/V4)= -RTaln(V5/V6)= -RTaln(Ta/Tb)W56=-P(V6-V5)=-R(Tb-Ta)W= W12+ W23= -RTaln(Ta/Tb)- R(Tb-Ta)W= W45+ W56=-RTaln(Ta/Tb)- R(Tb-Ta),故W= W2、解析:

16、 【=,=,=,>】 絕熱Q=0, 又體積恒定W=0, U = Q W=0，PV=nRT，V不變T增大P增大即P>0H=U+PV=0+PV>0這題雖然給出了數(shù)據(jù)，但是只是虛晃一槍，結(jié)果可直接判斷出。3、解析：將整個(gè)房間視為一系統(tǒng)，U = Q W，因?yàn)殡姳渫姾箅娔苻D(zhuǎn)化為電冰箱內(nèi)能，冰箱運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)散熱，又系統(tǒng)絕熱，Q=0，所以這部分熱量為房間吸收，即房間溫度會(huì)上升。4、解析：【等于】.可逆的效率與工作物質(zhì)無(wú)關(guān)。5、解析：【T2=204K, H=-1995.4J, S=5.36 J·K-1】.因?yàn)榻^熱，Q=0，U=W, U=nCv,m(T2-T1),W=-Psu(V2-

17、V1)=-P2(nRT2 /P2- nRT1 /P1)=nR(T2-T1P2/P1)= nCv,m(T2-T1),將T1=300K, Cv,m=3R/2,P1=1000kPa, P2=200kPa代入得T2=204K H= nCv,m(T2-T1)=1×2.5×8.314×(204-300)J=-1995.4J, S=nCp,mln(T2/T1)+Rln(p1/p2)=(5R/2)ln(204/300)+Rln(1000/200)J·K-1=5.36 J·K-1對(duì)于理想氣體單純的PVT變化，關(guān)鍵是求T2。絕熱過(guò)程也是如此。6、【減小, 增大_】

18、7、【 增大,減小_】6、7解析： 根據(jù)組成恒定、封閉系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程，可分別依據(jù)公式(G /T)P =-S和(G /P)T =V,由變化過(guò)程的S和V值討論定壓下G對(duì)T的變化率以及定溫下G對(duì)P 的變化率。（1） 在沸點(diǎn)下液體汽化為蒸汽，因S>0，故恒壓下升高溫度汽化G減小，蒸發(fā)更易進(jìn)行；而V>0，故定溫下增加壓力，G增大，蒸發(fā)不易進(jìn)行。（2） 液體凝固成固體，由于Vm(l)>Vm(s)，V<0，定溫下加壓凝固過(guò)程G降低，凝固更易進(jìn)行。而S<0，定壓下升溫，G增大，凝固不易進(jìn)行。8、解析：【增大, 增大; 增大,減小; 減小】本題主要考察大家對(duì)20個(gè)公式的理解，(1) (H /T)P= Cp>0, (2) (U /T)v= Cv>0,(3) (S /T)P= Cp/T>0,(4) (A /T)V= -S<0,(5) (G /T)P= -S<0。9、解析：【 B 】.本體可借助二階導(dǎo)數(shù)來(lái)判斷由dG=-SdT+Vdp可得(G /T)P= -S(G2 /T2)P= -(S/T)P= -Cp/T因?yàn)镃p總是正值，故(G2 /T2