級熱力學第二定律習題

1、一、選擇題 ( 共11題 20分 )1. 2 分 (1035)1035 對于不做非體積功的封閉體系，下面關(guān)系式中不正確的是： (A) (¶H/¶S)p= T (B) (¶F/¶T)V = -S (C) (¶H/¶p)S = V (D) (¶U/¶V)S = p 2. 2 分 (9166)9166 對于平衡態(tài)的凝聚體系而言，壓力p表示 。3. 2 分 (1223)1223 恒溫下，單一組分的過冷液體的化學勢比其固體的化學勢： ( ) (A) 高 (B) 低 (C) 相等 (D) 不可比較 4. 2 分 (0843)0

2、843 可以用U -S坐標對氣體循環(huán)過程作出圖解，指出下面哪一個圖代表理想氣體經(jīng)歷 卡諾循環(huán)的U -S圖。 ( ) (A) 等溫膨脹 (B) 絕熱膨脹 (C) 等溫壓縮 (D) 絕熱壓縮 5. 2 分 (1247)1247 某物質(zhì)溶解在互不相溶的兩液相 a 和 b 中，該物質(zhì)在 a 相中以 A 形式存在，在 b 相中以 A2形式存在，則 a 和 b 兩相平衡時： ( ) (A) dn=dn (B) c= c (C) a= a (D) 2= 6. 2 分 (1147)1147 在等溫和存在非體積功的情況下，某氣體由始態(tài)經(jīng)一微小變化到達終態(tài)，其吉布斯自由能的變化公式是： ( ) （A）dG=pdV

3、+Vdp+Wf （B）dG=Vdp-Wf （C）dG=-pdV+Vdp+Wf （D）dG=-pdV+Vdp-Wf7. 2 分 (0872)0872 某化學反應在300 K, p$下于燒杯中進行，放熱 60 kJ·mol-1，若在相同條件下安排成可逆電池進行，吸熱 6 kJ·mol-1，則 (1) 該體系的熵變?yōu)椋?( ) (A) 200 J·K-1·mol-1 (B) 200 J·K-1·mol-1 (C) 20 J·K-1·mol-1 (D) 20 J·K-1·mol-1 (2) 當反應進度x

4、 = 1mol 時，可能做的最大非膨脹功為： ( ) (A) -54 kJ (B) 54 kJ (C) -66 kJ (D) 66 kJ 8. 2 分 (1258)1258 已知水的下列 5 種狀態(tài)： (1) 373.15 K, p$,液態(tài) (2) 373.15 K,2p$,液態(tài) (3) 373.15 K,2p$,氣態(tài) (4) 374.15 K, p$,液態(tài) (5) 374.15 K, p$,氣態(tài) 下列 4 組化學勢的比較,哪個不正確? ( ) (A) m2> m1 (B) m5> m4 (C) m3> m5 (D) m3> m1 9. 2 分 (0894)08941

5、mol Ag(s)在等容下由273.15 K加熱到303.15 K,已知在該溫度區(qū)間內(nèi)Ag(s)的CV, m/J·K-1·mol-1=24.48,則其熵變?yōu)椋?( ) (A) 2.531 J·K-1 (B) 5.622 J·K-1 (C) 25.31 J·K-1 (D) 56.22 J·K-1 *. 1 分 (0854)0854 用 1 mol 理想氣體進行焦耳實驗（自由膨脹），求得 S = 19.16 J· K-1，則體系的吉布斯自由能變化為： ( ) (A) G = 19.16 J (B) G < 19.16 J

6、(C) G > 19.16 J (D) G = 0 11. 1 分 (0478)0478 在p$下，C(石墨) + O2CO2(g) 的反應熱為rH ，下列哪種說法是錯誤的? ( ) (A) rH 是CO2(g)的標準生成熱 (B) rH =rU (C) rH 是石墨的燃燒熱 (D) rU <rH 二、填空題 ( 共10題 20分 )12. 2 分 (9039)9039 對非締合液體物質(zhì)，在正常沸點時的蒸發(fā)熵約為 J·K-1·mol-1。13. 2 分 (0886)0886 某蛋白質(zhì)在323.2 K時變性并達到平衡狀態(tài),即 天然蛋白質(zhì) 變性蛋白質(zhì) 已知該變性過程

7、的 rHm(323.2 K)=29.288 kJ·mol-1 , 則該反應的熵變 rSm(323.2 K)= J·K-1·mol-1。 14. 2 分 (1288)1288 公式dS=diS+deS適用于 體系。 15. 2 分 (0838)0838 選擇“”、“”、“”中的一個填入下列空格： 100，1.5p$的水蒸氣變成 100，p$的液體水，S _ 0, G _ 0。 16. 2 分 (1145)1145 在理想氣體的ST圖上，任一條等容線與任一條等壓線的斜率之比在等溫情況下應等于 。17. 2 分 (0775)0775 在橫線上填上 、 或 ？（？代表不能

8、確定）。 水在 373.15 K 和 101.325 kPa 下通過強烈攪拌而蒸發(fā)，則 (A) S _ Q/T Q為該過程體系吸收的熱量 (B) F _ -W (C) F _ -Wf (忽略體積變化) (D) G _ -Wf 18. 2 分 (9102)9102 在_、_、_的條件下,自發(fā)變化總是朝著吉布斯自由能_的方向進行的,直到體系達到平衡。 19. 2 分 (0911)0911 從微觀角度而言,熵具有統(tǒng)計意義,它是體系_的一種量度。熵值小的狀態(tài)相對于_的狀態(tài)。在隔離體系中,自_的狀態(tài)向_的狀態(tài)變化,是自發(fā)變化的方向,這就是熱力學第二定律的本質(zhì)。 20. 2 分 (0745)0745 選擇

9、“”、“”、“”中的一個填入下列空格。 理想氣體恒溫可逆壓縮，DS _ 0，DG _ 0。 21. 2 分 (1150)1150 四個麥克斯韋關(guān)系式分別是： 、 、 和 。三、計算題 ( 共 6題 60分 )22. 15 分 (0956)0956 在573.15 K時，將1 mol Ne（可視為理想氣體）從1000 KPa經(jīng)絕熱可逆膨脹到100 kPa。求Q,W,U,H,S,Siso和G。已知在573.15 K,1000 kPa下Ne的摩爾熵Sm=144.2 J·K-1·mol-1。23. 10 分 (0752)0752 373K，2p$的水蒸氣可以維持一段時間，但這是一種

10、亞穩(wěn)平衡態(tài)，稱作過飽和態(tài)，它可自發(fā)地凝聚，過程是： H2O (g,100,202.650 kPa)H2O (l,100,202.650 kPa) 求水的Hm,Sm,Gm。已知水的摩爾汽化焓 Hm為 40.60 kJ·mol-1，假設水蒸氣為理想氣體，液態(tài)水是不可壓縮的。 24. 10 分 (9218)9218 已知H2O(s)的熔化熱fusHm=6.025 kJ·mol-1，水的汽化焓vapHm=40.680 kJ·mol-1。試計算： （1）在273.15 K時，水結(jié)成冰過程的值； （2）在373.15 K時，水蒸氣凝結(jié)成水過程的值。25. 10 分 (0709

11、)0709H2O2燃料電池是用的氣體進行補充的。在298 K時，該電池釋放的功率為1 kW。已知燃料消耗的速度相同，估算363 K時電池輸出的功率。（忽略體積功，在溫度變化不大時，fHH2O(l)和fGH2O(l)可視作常數(shù)） fH298 K,H2O(l)=-285 kJ·mol-1 fG298 K,H2O(l)=-237 kJ·mol-126. 10 分 (0964)0964 已知 -5固態(tài)苯的飽和蒸氣壓為 0.0225p$，在 -5，p$下，1 mol 過冷液態(tài)苯凝固時 S = -35.46 J·K-1，放熱 9860 J。求：-5 時液態(tài)苯的飽和蒸氣壓，設苯

12、蒸氣為理想氣體。 27. 5 分 (0781)0781 2 mol 苯和 3 mol 甲苯在 25 和 101.325 kPa 下混合，設體系為理想液體混合物，求該過程的Q，W及mixU，mixH，mixH，mixF，mixG。 一、選擇題 ( 共11題 20分 )1. 2 分 (1035)1035答 (D) 2. 2 分 (9166)9166答 外壓 （2分）3. 2 分 (1223)1223答 (A) 4. 2 分 (0843)0843答 (C) 由于工作物質(zhì)為理想氣體，所以在等溫膨脹和等溫壓縮步驟中 T = 0且U = 0 在絕熱膨脹和絕熱壓縮步驟中 QR= 0，所以S = 0 故理想氣

13、體的卡諾循環(huán) US 圖應為一矩形如 (C)。 5. 2 分 (1247)1247答 (D) 6. 2 分 (1147)1147答 （B） （2分）7. 2 分 (0872)0872 答(1) D;(2) D 對于 (1) rSm= QR/T = 20 J·K-1·mol-1 對于 (2) Wf = -rGm= -(rHm- TrSm) = Qp- QR= 66 kJ 8. 2 分 (1258)1258答 ( B ) (2分) 9. 2 分 (0894)0894答 (A) (2分) *. 1 分 (0854)0854答 (B) 11. 1 分 (0478)0478答 (D)

14、(2分)二、填空題 ( 共10題 20分 )12. 2 分 (9039)9039答 88 (2分)13. 2 分 (0886)0886答 rSm(323.2 K)=rHm(323.2 K)/T = 29.288×103 J·mol-1/323.2 K = 90.62 J·K-1·mol-1 (2分) 14. 2 分 (1288)1288答 一切 (2分) 15. 2 分 (0838)0838答 < < 16. 2 分 (1145)1145答 CV/Cp (2分）17. 2 分 (0775)0775答 (A) > (B) < (C)

15、 < (D) < 18. 2 分 (9102)9102答 等溫; 等壓; 封閉體系不做其它功; 減少 (2分) 19. 2 分 (0911)0911答 微觀狀態(tài)數(shù) 比較有秩序 比較有秩序 比較無秩序 (2分) 20. 2 分 (0745)0745答 < , > 因為S = nRln(V2/V1) < 0 G = nRTln(p2/p1) > 0 21. 2 分 (1150)1150答 T/V)S= -p/S)V （0.5分） T/p)S=V/S)p （0.5分） S/V)T=p/T)V （0.5分） S/p)T= -V/T)p （0.5分）三、計算題 ( 共

16、 6題 60分 )22. 15 分 (0956)0956答 因該過程為絕熱可逆過程，故Q=0, S=0 (2分) T2=T1exp(R/Cp,m)ln(p2/p1)=228.2 K (2分) W=-U=nCV,m(T1-T2)=4.302 kJ (2分) U= -4.302 kJ (1分) H=nCp,m(T2-T1)= -7.171 kJ (2分) S環(huán)境=0 (1分) Siso=S+S環(huán)境=0 (1分) F=U-nSm(T2-T1)=45.45 kJ (2分) G=H-nSm(T2-T1)=42.58 kJ (2分)23. 10 分 (0752)0752答 由下列可逆過程 (1) H2O

17、(g,100 ,202.650 kPa ) H2O (g,100 ,101.325 kPa) Hm,1= 0， Sm,1= Rln(V2/V1) = 5.76 J·K-1·mol-1 Gm,1= -TSm,1= -2.150 kJ·mol-1 (3分) (2) H2O (g,100,101.325 kPa) H20 (l,100,101.325 kPa) Hm,2= - 40.600 kJ·mol-1 Sm,2= (-40.660 kJ·mol-1)/(373.15 K ) = - 108.8 J·K-1·mol-1 Gm,

18、2= 0 (2分) (3) H2O (l,100 ,101.325 kPa) H2O (l,100 ,202.650 kPa ) Hm,3；Sm,3；Gm,3變化很小,略去。 (2分) 由于Hm=Hm,1+Hm,2= -40.6 kJ·mol-1； 故 Sm=Sm,1+Sm,2= -103 J·K-1·mol-1； Gm=Gm,1+Gm,2= -2.15 kJ·mol-1 (3分) 24. 10 分 (9218)9218答 因為 (2分）(1) =-Sm(H2O,s)+Sm(H2O,l) = = (4分）(2) =-Sm(H2O,l)+Sm(H2O,g) = = =109.02 (4分）25.