大學(xué)物理化學(xué)1-熱力學(xué)第一定律課后習(xí)題及答案

1、熱力學(xué)第一定律課后習(xí)題、是非題下列各題中的敘述是否正確？正確的在題后括號(hào)內(nèi)畫“”，錯(cuò)誤的畫“”。1. 在定溫定壓下，CO由飽和液體轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡驼魵猓驕囟炔蛔?，CO的熱力學(xué)能和燃也不變。()2. d U = nG.mdT這個(gè)公式對(duì)一定量的理想氣體的任何pVT過程均適用。()3. 一個(gè)系統(tǒng)從始態(tài)到終態(tài)，只有進(jìn)行可逆過程才有嫡變。()4. 25 C時(shí)H(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒烙等于25 c時(shí)HbO(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成烙。()5. 穩(wěn)定態(tài)單質(zhì)的fH(800 K) = 0 。()二、選擇題選擇正確答案的編號(hào)，填在各題后的括號(hào)內(nèi)：1 .理想氣體定溫自由膨脹過程為：()。(A) Q 0;(B)U 0；(C) W

2、 0；(DH = 0。2 .對(duì)封閉系統(tǒng)來說，當(dāng)過程的始態(tài)和終態(tài)確定后，下列各項(xiàng)中沒有確定的值的是：()。(A )Q;( B )Q+ W(C )W( Q= 0 ) ;( D ) Q W=0 )。3 . pV =常數(shù)(=Q/G,m)適用的條件是：()(A)絕熱過程；(B)理想氣體絕熱過程；(C )理想氣體絕熱可逆過程；(D) 絕熱可逆過程。4 .在隔離系統(tǒng)內(nèi)：()。(A )熱力學(xué)能守恒，始守恒；(B )熱力學(xué)能不一定守恒，始守恒；(C )熱力學(xué)能守恒，始不一定守恒；(D)熱力學(xué)能、烙均不一定守恒。()。B)不可能到達(dá)同一終rH (T),下列說法中5 .從同一始態(tài)出發(fā)，理想氣體經(jīng)可逆與不可逆兩種絕熱

3、過程:(A )可以到達(dá)同一終態(tài)；(態(tài)；(C)可以到達(dá)同一終態(tài)，但給環(huán)境留下不同影響。6 .當(dāng)理想氣體反抗一定的壓力作絕熱膨脹時(shí)，則： ()。(A )始總是不變；(B )熱力學(xué)能總是增加；(C )始總是增加；(D )熱力學(xué)能總是減少。7 .已知反應(yīng) H2(g) + - Q(g) = H 20(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)夕含為 2不正確的是：()。(A)rH (T)是HO(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成烙；(B) rH (T)是H2O(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒烙;(C) rH (T)是負(fù)值；(D) rH (T)與反應(yīng)的rU數(shù)值不等。三、計(jì)算題習(xí)題110 mol理想氣體由25C, MPa膨脹到25C, MPa,設(shè)過程為：(1

4、 )自由膨脹；(2)對(duì)抗恒外壓力 MPa彭脹；(3 )定溫可逆膨脹。試計(jì)算三種膨脹過程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境作的功。習(xí)題2298 K時(shí)，將0.05 kg的N2由MPa定溫可逆壓縮到2 MPa,試計(jì)算此過程的功。如果被壓 縮了的氣體在反抗外壓力為 MPa下做定溫膨脹再回到原來狀態(tài)，問此過程的功又是多少？習(xí)題3某理想氣體，其 G,m = 20 J 途徑升溫至566 K。試計(jì)算各個(gè)交 (1 )體積保持不變； (2 )系統(tǒng)與環(huán)境無熱交換； (3 )壓力保持不變。習(xí)題4試求下列過程的UHA(g) n = 2mol p1= Ti = 400K mol ,現(xiàn)有該氣體10 mol處于283 K,采取下列不同H,并比較之

5、。U=?A(l)n = 2molH=?P2=T2 = 350K已知液體加勺正常?U點(diǎn)為350 K,此時(shí)的汽化烙：VapHn = 38 kJ - mol A蒸氣的平均定壓摩爾熱容G，m= 30 J K 1 mol 1。(蒸氣視為理想氣體)習(xí)題5根據(jù)下列數(shù)據(jù)，求乙烯 C2H(g)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成始與標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒燃：(1) C2hk(g) + H 2(g)= C 2H6(g), rHm,1 = -137 kJmol 1 ;(2) C2H6(g) + (7/2)O2(g) = 2CO 2(g) + 3H2O(l) , rHm,2 = -1560 kJmol 1 ;(3) C(石墨)+ O 2(g) =

6、CO 2(g) ,rHm , 3 = kJ mol 1 ;1(4) H2(g) +(1/2) Q(g) = H 2O(l),rHm , 4 = - kJ - mol 。習(xí)題6求下列反應(yīng)在393 K的反應(yīng)的rhk (393 K)C2H5OH(g) + HCl(g) = C2HsCl(g) + H 2O(g)已知：物質(zhì).1f H. (298 K) / kJ - molCP，m / J - K 1 , mol 1C2HCl(g)一+ X 10-3(T / K)H2O(g)一+ X 10-3(T / K)GH50H(g)一+ X 10-3(T / K)HCl(g)一+ X 10-3(T / K)習(xí)題7

7、已知反應(yīng) CHCOOH(l)+C2H50H(l)= CH 3COO2H(l)+H 2O(l)r Hm=的cHmCO(g)的fH m =的cH m=的 fHm =求算 A fHm(CH3COOC5,l,= ?熱力學(xué)第一定律課后習(xí)題答案、是非題1.23.二、選擇題1.（D）2.（A）3.(C)4.(C)5.(B)6.(D)7(B)、計(jì)算題習(xí)題1題解體積功的計(jì)算公式PsudVW= 0W/= 一 psuMPaX 10 mol習(xí)題2題解n = 50 g / 28 g定溫可逆壓縮 mol 1 = molW1 nRTln”二1.79 molX8.314 J- mol 1- K 1x298 Kln P12MP

8、a0.1MPa若反抗外壓力13.29kJPsuMV2)nRT nRT、Psu()P2P20.1 106 Pa1.79mol 8.314J mol 1K 1 298K (0.1MPa 2MPa(Psu=0)1/P2)V = - psunRT(1/ p1x J - mol 1 - k 1x KX (1/ 1/kJW = nRTn( % / V ) = nRTln( p2 / P1) = - kJ導(dǎo)引由計(jì)算結(jié)果可知，雖然三個(gè)過程的初終態(tài)相同，但不同過程中的功不相等。 這是因?yàn)閃不是狀態(tài)函數(shù)，其值與過程有關(guān)。4.21kJ導(dǎo)引封閉系統(tǒng)由一個(gè)過程從始態(tài)（A）到達(dá)終態(tài)（B）,再由另一個(gè)過程從終態(tài)（B）回到同

9、一個(gè)始態(tài)（A）,整個(gè)循環(huán)過程狀態(tài)函數(shù)的改變量應(yīng)為零；本題中，系統(tǒng)經(jīng)歷兩個(gè)不同途徑組成的循環(huán)過程由始態(tài)經(jīng)過終態(tài)又回到同一個(gè)始態(tài), 與過程有關(guān)。功的加和不為零， 說明功是過程量，其值習(xí)題3題解(1 )d V = 0 , W= 0。Q = U = nCv,m ( T2-T1 )=10moi x 20 J K 1 mol 1x ( 566283 ) K = kJH = nCP,m ( T2-T1 )=10moi x (20+ J K 1 - mol 1x (566 283) K = kJ(2) Q=0 ,U2 =U = kJ ,H = H = kJW12 = kJ(3 )d p = 0 ,L3 =U

10、= kJQ = H = kJWV2 P dV -p(V2-V1)=-nRT2 nRT1 nR(T1 T2)= 23.529 kJ導(dǎo)引熱力學(xué)能次以含H是狀態(tài)函數(shù)，只要系統(tǒng)變化前后的始、終態(tài)一定，則不論經(jīng)歷何種 過程，其 U口 H一定。本題中雖然始終態(tài)不明確，但理想氣體的晚口HTB只是溫度的函數(shù)，即對(duì)理想氣體只要始終態(tài)溫度一定，則不同過程的跳口 W目同。而門口QK是狀態(tài)函數(shù)，其值與過程有關(guān)，所以上述三個(gè)不同過程的內(nèi)口Q分別不同。習(xí)題4A(l)U 2=?n = 2molP2=T2 = 350K H2=?題解設(shè)計(jì)變化途徑如下:A(g)U=? A(g)Ui=? n = 2moln = 2molp1=5(

11、L p2=T1 = 400KH=?T2= 350KH = nG,m( T2- T1 )=2 mol 30 J - K 1 - mol 1( 50 ) K=kJH2 = nvapHm = 2 mol 38 kJ mol 1 = 76 kJH =H + H2 =(76 ) kJ =-79 kJU =U 1+U 2=nOm( T2-T1 )+H2-(pV )1, K mol=nCVm( T2-T1 )+ H+ nRT 22 mol (30 -J - K 1 mol 1( 350 -400 ) K 76103J +2 mol350 K= kJ或 U =H ( pV)H- ( p%1 )=H+ nRT=

12、79 kJ + 240010 3 kJ=kJ導(dǎo)引本題的變化過程既包括pVT括化又包括相變化，兩種變化過程交織在一起，難以求出變化過程的 濟(jì)口 H為此將該變化過程分解為兩步，一步為單純的pVT變化，一步為單純的定溫定壓下的可逆相變化，從而利用狀態(tài)函數(shù)的改變量與過程無關(guān)的特性，求得 U= U1 (pV度化)+ U 2 (相變化)；H=H i ( pV?；?+ H 2 (相變化)。習(xí)題5題解(3) 式X 2+ (4)式X 3 (1)式 (2)式 得2H2(g) fHm(1) C2Hk(g) rHm 導(dǎo)引+ 2c(石墨)GH(g)=2r Hm ,3+3r Hm ,4 r Hm式+ (2)式(4)式得+

13、 3O2 (g)2CO + 2H2O(l)=rHm ,1 +rH m ,2 rHm ,4,1 rHm-1 kJ,2 = kJ - mol 1 ；本題為利用蓋斯定律，即方程式的線性組合，求得化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾反應(yīng)給。習(xí)題6題解r Hm (298K)=-f Hn (C 2H5OH , g , 298K) + 4 f Hn (HCl , g , 298K) +f Hm (C 2H5Cl , g ,298K) + f Hn (H 2=kJ - mol 1r H m (393 K)=匯 V Q,m(B) = J - 則 rHm (393 K)=kJ mol 1 +=kJ - mol 1導(dǎo)引本題為已知某一

14、溫度時(shí)參與反應(yīng)各物質(zhì)的fHm (或cHm )，利用基?；舴蚬角笏闳我鉁囟认禄瘜W(xué)反應(yīng)的rHm。但需注意變溫區(qū)間內(nèi)參與反應(yīng)各物質(zhì)無相變化，當(dāng)伴隨有相變化時(shí)，還需把相變給考慮進(jìn)去。,g , 298K)rH (298K) +1,K mol393298K 一T1BCp,m(B)dT1-X103 J - K 1 - mol 1(T/K)J - K 1 - mol 1 x 10-3 J - K 1 - mol 1( T/K)d T習(xí)題7題解先由給定的反應(yīng)及 CH3COOH(l),C2HOH(l)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒給求出 CHCOOC5(l)的標(biāo) 準(zhǔn)摩爾燃燒給A rHm (CH3COOC5,l,即AcHm (CH3COOCU=cH m (CH3COOH,l, +cHm (C2H5OH,l, -rH m= +即 CH 3